JP2021020221A - 高炭素生体試薬の生成のためのシステムおよび装置 - Google Patents
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Abstract
Description
(a)バイオマスを含む炭素含有供給原料を供給すること、
(b)任意選択で、供給原料内に含まれている水分の少なくとも一部を除去するために、供給原料を乾燥させること、
(c)任意選択で、供給原料内に含まれている格子間酸素の少なくとも一部を、もしあれば、除去するために、供給原料または乾燥させた供給原料を脱気すること、
(d)熱分解ゾーン内で、熱い熱分解固形物、凝縮性蒸気、および不凝縮ガスを生成するために、実質的に不活性なガスの存在下で少なくとも約10分間、約250℃〜約700℃から選択された熱分解温度で、供給原料を熱分解すること、
(e)凝縮性蒸気の少なくとも一部および不凝縮ガスの少なくとも一部を熱い熱分解固形物から分離すること、
(f)冷却ゾーン内で、温かい熱分解固形物を生成するために、実質的に不活性なガスの存在下で少なくとも約5分間、熱分解温度より低い冷却ゾーン温度で、熱い熱分解固形物を冷却すること、
(g)冷却ゾーンとは別個の任意選択の冷却装置内で、冷たい熱分解固形物を生成するために、温かい熱分解固形物をさらに冷却すること、ならびに、
(h)温かいか、または冷たい熱分解固形物の少なくとも一部を含む高炭素生体試薬を回収すること
を含む。
(a)バイオマスを含む炭素含有供給原料(任意選択で、一部または全部の水分が除去された)を提供すること、
(b)熱分解ゾーン内で、熱い熱分解固形物、凝縮性蒸気、および不凝縮ガスを生成するために、実質的に不活性なガスの存在下で少なくとも10分間、約250℃〜約700℃から選択された熱分解温度で、供給原料を熱分解すること、
(c)凝縮性蒸気の少なくとも一部および不凝縮ガスの少なくとも一部を熱い熱分解固形物から分離すること、
(d)冷却ゾーン内で、温かい熱分解固形物を生成するために、実質的に不活性なガスの存在下で少なくとも約5分間、熱分解温度より低い冷却温度で、熱い熱分解固形物を冷却すること、
(e)冷却ゾーンとは別個の任意選択の冷却装置内で、冷たい熱分解固形物を生成するために、温かい熱分解固形物をさらに冷却すること、ならびに、
(f)温かいか、または冷たい熱分解固形物の少なくとも一部を含む高炭素生体試薬を回収すること
を含む。
(a)バイオマスを含む炭素含有供給原料を供給すること、
(b)任意選択で、供給原料内に含まれている水分の少なくとも一部を、もしあれば、除去するために、供給原料を乾燥させること、
(c)任意選択で、供給原料内に含まれている格子間酸素の少なくとも一部を、もしあれば、除去するために、供給原料を脱気すること、
(d)予熱ゾーン内で、実質的に不活性なガスの存在下で少なくとも約5分間、約80℃〜約500℃から選択された予熱温度で、供給原料を予熱すること、
(e)熱分解ゾーン内で、熱い熱分解固形物、凝縮性蒸気、および不凝縮ガスを生成するために、実質的に不活性なガスの存在下で少なくとも約10分間、約250℃〜約700℃から選択された熱分解温度で、供給原料を熱分解すること、
(f)凝縮性蒸気の少なくとも一部および不凝縮ガスの少なくとも一部を熱い熱分解固形物から分離すること、
(g)冷却ゾーン内で、温かい熱分解固形物を生成するために、実質的に不活性なガスの存在下で少なくとも約5分間、熱分解温度より低い冷却ゾーン温度で、熱い熱分解固形物を冷却すること、
(h)冷却ゾーンとは別個の任意選択の冷却装置内で、冷たい熱分解固形物を生成するために、温かい熱分解固形物をさらに冷却すること、ならびに、
(i)温かいか、または冷たい熱分解固形物の少なくとも一部を含む高炭素生体試薬を回収することを含み、
そのプロセスは、プロセス内のどこかで(すなわち、任意の1つもしくは複数の場所または回数)少なくとも1つの添加剤を導入することをさらに含む。
(a)バイオマスを含む炭素含有供給原料を供給すること、
(b)任意選択で、前記供給原料内に含まれている水分の少なくとも一部を除去するために、前記供給原料を乾燥させること、
(c)任意選択で、前記供給原料または前記乾燥させた供給原料内に含まれている格子間酸素の少なくとも一部を、もしあれば、除去するために、前記供給原料を脱気すること、
(d)熱分解ゾーン内で、熱い熱分解固形物、凝縮性蒸気、および不凝縮ガスを生成するために、実質的に不活性なガスの存在下で少なくとも約10分間、約250℃〜約700℃から選択された熱分解温度で、前記供給原料を熱分解すること、
(e)前記凝縮性蒸気の少なくとも一部および前記不凝縮ガスの少なくとも一部を前記熱い熱分解固形物から分離すること、
(f)任意選択の冷却ゾーン内で、温かい熱分解固形物を生成するために、前記実質的に不活性なガスの存在下で少なくとも5分間、前記熱分解温度より低い冷却ゾーン温度で、前記熱い熱分解固形物をさらに冷却すること、
(g)前記冷却ゾーンから分離されている冷却装置内で、冷たい熱分解固形物を生成するために、温かいか、または冷たい熱分解固形物を冷却すること、
(h)前記冷たい熱分解固形物の少なくとも一部を含む高炭素生体試薬を回収すること、ならびに
(i)前記高炭素生体試薬から微粉(fine powder)を形成することを含み、
そのプロセスは、ステップ(i)の前、ステップ(i)の間、またはステップ(i)の後に、少なくとも1つの添加剤をそのプロセスに導入することを任意選択で含む。
(a)炭素含有供給原料を導入するように構成された材料供給システム、
(b)材料供給システムと動作可能に連通して配置され、炭素含有供給原料内に含まれる水分を除去するように構成された、任意選択の乾燥装置、
(c)材料供給システムまたは乾燥装置(もし存在すれば)と動作可能に連通して配置されている、バイオマス処理ユニットであって、そのバイオマス処理ユニットが、空間的に分離された冷却ゾーンと動作可能に連通して配置されている少なくとも1つの熱分解ゾーンを含み、また、そのバイオマス処理ユニットが、凝縮性蒸気および不凝縮ガスを固形物から除去するための排出口とともに構成されている、バイオマス処理ユニット、
(d)バイオマス処理ユニットと動作可能に連通して配置されている、冷却装置、ならびに
(e)冷却装置と動作可能に連通して配置されている、高炭素生体試薬回収装置
を備える。
(a)炭素含有供給原料を導入するように構成された材料供給システム、
(b)材料供給システムと動作可能に連通して配置され、炭素含有供給原料内に含まれる水分を除去するように構成された、任意選択の乾燥装置、
(c)材料供給システムまたは乾燥装置(もし存在すれば)と動作可能に連通して配置され、供給原料を加熱するか、かつ/または適度に熱分解するように構成された、予熱器、
(d)予熱器と動作可能に連通して配置され、供給原料を熱分解するように構成された、熱分解反応装置、
(e)熱分解反応装置と動作可能に連通して配置され、熱分解固形物を冷却するように構成された、冷却装置、ならびに
(f)冷却装置と動作可能に連通して配置されている、高炭素生体試薬回収装置
を含み、
そのシステムは、実質的に不活性なガスを反応装置に導入するための少なくとも1つのガス注入口、ならびに凝縮性蒸気および不凝縮ガスを反応装置から除去するための少なくとも1つのガス排出口とともに構成されている。
sysytem)から成るグループから選択された供給機構を含み得る。炭素質固体排出口は、スクリュー、オーガー、落下室、およびドラム材料供給システムから成るグループから選択された出力機構を含み得る。BPUは、各ゾーンにわたって配置された単一のオーガーを含み得る。
(a)バイオマスを含む炭素含有供給原料を供給すること、
(b)供給原料内に含まれている水分の少なくとも一部を除去するために、任意選択で供給原料を乾燥させること、
(c)任意選択で、供給原料内に含まれている格子間酸素の少なくとも一部を、もしあれば、除去するために、供給原料を脱気すること、
(d)熱分解ゾーン内で、熱い熱分解固形物、凝縮性蒸気、および不凝縮ガスを生成するために、実質的に不活性なガスの存在下で少なくとも約10分間、約250℃〜約700℃から選択された熱分解温度で、供給原料を熱分解すること、
(e)凝縮性蒸気の少なくとも一部および不凝縮ガスの少なくとも一部を熱い熱分解固形物から分離すること、
(f)冷却ゾーン内で、温かい熱分解固形物を生成するために、実質的に不活性なガスの存在下で少なくとも約5分間、熱分解温度より低い冷却温度で、熱い熱分解固形物を冷却すること、
(g)任意選択で、冷たい熱分解固形物を生成するために、温かい熱分解固形物を別個の冷却装置内で冷却すること、
(h)その後、炭素含有量が増加した濃縮された熱分解固形物を形成するために、ステップ(e)からの凝縮性蒸気の少なくとも一部および/または不凝縮ガスの少なくとも一部が、温かい熱分解固形物および/または冷たい熱分解固形物を通過すること、ならびに、
(i)濃縮された熱分解固形物の少なくとも一部を含む高炭素生体試薬を回収することを含む。
(a)出発炭素含有材料を含む固体ストリームを提供すること、
(b)凝縮性炭素含有蒸気、不凝縮炭素含有ガス、または凝縮性炭素含有蒸気と不凝縮炭素含有ガスの混合物を含むガスストリームを提供すること、ならびに
(c)炭素および/またはエネルギー含有量が炭素含有材料に比較して増加した炭素含有生成物を形成するために、ガスストリームを適切な条件下で固体ストリームを通過させること
を含む。
(a)炭素含有供給原料を導入するように構成された材料供給システム、
(b)材料供給システムと動作可能に連通して配置され、炭素含有供給原料内に含まれる水分を除去するように構成された、任意選択の乾燥装置、
(c)材料供給システムまたは乾燥装置(もし存在すれば)と動作可能に連通して配置されたBPUであって、そのBPUが、空間的に分離された冷却ゾーンと動作可能に連通して配置された少なくとも1つの熱分解ゾーンを含み、また、そのBPUが、凝縮性蒸気および不凝縮ガスを固形物から除去するための排出口とともに構成されている、BPU、
(d)BPUと動作可能に連通して配置されている、任意選択の冷却装置、
(e)BPUまたは冷却装置(もし存在すれば)と動作可能に連通して配置され、炭素含有量が増加した濃縮された固形物を形成するために、凝縮性蒸気および/または不凝縮ガスが固形物を通過するように構成された、材料濃縮ユニット、ならびに
(f)材料濃縮ユニットと動作可能に連通して配置されている、炭素回収ユニット
を備える。
(i)上部および下部を有するハウジング、
(ii)凝縮性蒸気および不凝縮ガスを搬送するように構成された、ハウジングの下部の底面にある注入口、
(iii)凝縮性蒸気および不凝縮ガスから得られた濃縮されたガスストリームを搬送するように構成された、ハウジングの上部の上面にある排出口、
(iv)ハウジングの上部と下部との間に画定された経路、ならびに
(v)経路に続く輸送システムであって、その輸送システムが固形物を搬送するように構成され、固形物が凝縮性蒸気の少なくとも一部および/または不凝縮ガスの少なくとも一部を吸着するように、ハウジングが成形されている、輸送システム
を備える。
(a)バイオマスを含む炭素含有供給原料を供給すること、
(b)供給原料内に含まれている水分の少なくとも一部を除去するために、任意選択で供給原料を乾燥させること、
(c)任意選択で、供給原料内に含まれている格子間酸素の少なくとも一部を、もしあれば、除去するために、供給原料を脱気すること、
(d)熱分解ゾーン内で、熱い熱分解固形物、凝縮性蒸気、および不凝縮ガスを生成するために、実質的に不活性なガスの存在下で少なくとも約10分間、約250℃〜約700℃から選択された熱分解温度で、供給原料を熱分解すること、
(e)凝縮性蒸気の少なくとも一部および不凝縮ガスの少なくとも一部を熱い熱分解固形物から分離すること、
(f)冷却ゾーン内で、温かい熱分解固形物を生成するために、実質的に不活性なガスの存在下で少なくとも約5分間、熱分解温度より低い冷却ゾーン温度で、熱い熱分解固形物を冷却すること、
(g)前記冷却ゾーンとは別個の任意選択の冷却装置内で、冷たい熱分解固形物を生成するために、温かい熱分解固形物を冷却すること、ならびに、
(h)温かいか、または冷たい熱分解固形物の少なくとも一部を含む高炭素生体試薬を回収すること
の各ステップを含むプロセスによって生成される。
55wt%以上の全炭素;
5wt%以下の水素;
1wt%以下の窒素;
0.5wt%以下のリン;
0.2wt%以下の硫黄;および
金属、金属酸化物、金属水酸化物、金属ハロゲン化物、またはそれらの組合せから選択された添加剤
を含む。
55wt%以上の全炭素;
5wt%以下の水素;
1wt%以下の窒素;
0.5wt%以下のリン;
0.2wt%以下の硫黄;および
酸、塩基、またはその塩から選択された添加剤
を含む。
55wt%以上の全炭素;
5wt%以下の水素;
1wt%以下の窒素;
0.5wt%以下のリン;
0.2wt%以下の硫黄;
金属、金属酸化物、金属水酸化物、金属ハロゲン化物、またはそれらの組合せから選択された第1の添加剤;ならびに
酸、塩基、またはその塩から選択された第2の添加剤
を含み、
第1の添加剤は第2の添加剤と異なる。
一つの実施形態において、例えば以下の項目が提供される。
(項目1)
高炭素生体試薬生成システムであって、前記システムが:
(a)炭素含有供給原料を導入するように構成された材料供給システムと、
(b)前記材料供給システムと動作可能に連通して配置され、炭素含有供給原料内に含まれる水分を除去するように構成された、任意選択の乾燥装置と、
(c)前記材料供給システムまたは前記乾燥装置(存在する場合)と動作可能に連通して配置されている、複数ゾーン反応装置であって、前記複数ゾーン反応装置が、空間的に分離された冷却ゾーンと動作可能に連通して配置されている少なくとも1つの熱分解ゾーンを含み、かつ、前記複数ゾーン反応装置が、凝縮性蒸気および不凝縮ガスを固形物から除去するための排出口とともに構成されている、複数ゾーン反応装置と、
(d)前記複数ゾーン反応装置と動作可能に連通して配置されている、冷却装置と、
(e)前記冷却装置と動作可能に連通して配置されている、炭素回収ユニットと
を備える、高炭素生体試薬生成システム。
(項目2)
前記システムが、前記熱分解ゾーンと動作可能に連通して配置された、予熱ゾーンをさらに備える、項目1に記載のシステム。
(項目3)
前記少なくとも1つの熱分解ゾーン、前記冷却ゾーン、および前記予熱ゾーン(存在する場合)の各々が、単一のバイオマス処理ユニット内に配置されている、項目1または項目2のいずれか1つに記載のシステム。
(項目4)
前記少なくとも1つの熱分解ゾーン、前記冷却ゾーン、および前記予熱ゾーン(存在する場合)の各々が、別個のバイオマス処理ユニット内に配置されている、項目1または項目2のいずれか1つに記載のシステム。
(項目5)
前記乾燥装置が存在し、かつ、前記複数ゾーン反応装置内の乾燥ゾーンとして構成されている、項目1に記載のシステム。
(項目6)
前記システムが、前記システムから酸素を除去するためのパージ手段をさらに備える、項目1に記載のシステム。
(項目7)
前記パージ手段が、実質的に不活性なガスを導入するための1つまたは複数の吸気口、ならびに前記実質的に不活性なガスおよび置換された酸素を前記システムから除去するための1つまたは複数の排出口を含む、項目6に記載のシステム。
(項目8)
前記パージ手段が、前記材料供給システムまたは前記乾燥装置(存在する場合)と前記複数ゾーン反応装置との間に配置された脱気装置である、項目6に記載のシステム。
(項目9)
前記材料供給システムが、前記複数ゾーン反応装置と物理的に統合されている、項目1に記載のシステム。
(項目10)
前記冷却装置が、前記複数ゾーン反応装置内に配置されている、項目1に記載のシステム。
(項目11)
前記システムが、添加剤を前記システムに導入するための添加剤供給装置をさらに備える、項目1〜項目10のいずれか1つに記載のシステム。
(項目12)
前記添加剤供給装置が、前記添加剤を前記炭素含有供給原料と結合するように構成されている、項目11に記載のシステム。
(項目13)
前記添加剤供給装置が、前記材料供給システムと前記複数ゾーン反応装置との間に挿入される、項目11に記載のシステム。
(項目14)
前記添加剤供給装置が、前記複数ゾーン反応装置と動作可能に連通して配置されている、項目11に記載のシステム。
(項目15)
前記添加剤供給装置が、前記冷却装置と動作可能に連通して配置されている、項目11に記載のシステム。
(項目16)
前記添加剤供給装置が、前記冷却装置と前記炭素回収ユニットとの間に挿入される、項目11に記載のシステム。
(項目17)
前記添加剤供給装置が、前記炭素回収ユニットと動作可能に連通して配置されている、項目11に記載のシステム。
(項目18)
前記複数ゾーン反応装置が、第1のガス注入口および第1のガス排出口とともに構成されている、項目1〜項目17のいずれか1つに記載のシステム。
(項目19)
前記第1のガス注入口および前記第1のガス排出口が、異なるゾーンと連通して配置されている、項目18に記載のシステム。
(項目20)
前記第1のガス注入口および前記第1のガス排出口が、同一のゾーンと連通して配置されている、項目18に記載のシステム。
(項目21)
前記複数ゾーン反応装置が、第2のガス注入口とともに構成されている、項目18に記載のシステム。
(項目22)
前記複数ゾーン反応装置が、第2のガス排出口とともに構成されている、項目18に記載のシステム。
(項目23)
前記複数ゾーン反応装置が、第3のガス注入口とともに構成されている、項目21に記載のシステム。
(項目24)
前記複数ゾーン反応装置が、第3のガス排出口とともに構成されている、項目22に記載のシステム。
(項目25)
前記複数ゾーン反応装置が、第4のガス注入口とともに構成されている、項目23に記載のシステム。
(項目26)
前記複数ゾーン反応装置が、第4のガス排出口とともに構成されている、項目24に記載のシステム。
(項目27)
前記固相に対して前記気相の実質的に対向する流れを生成するため、前記冷却ゾーンがガス注入口とともに構成され、かつ、前記熱分解ゾーンがガス排出口とともに構成されている、項目1に記載のシステム。
(項目28)
前記固相に対して前記気相の実質的に対向する流れを生成するため、前記冷却ゾーンがガス注入口とともに構成され、かつ、前記予熱ゾーンがガス排出口とともに構成されている、項目2に記載のシステム。
(項目29)
前記固相に対して前記気相の実質的に対向する流れを生成するため、前記冷却ゾーンがガス注入口とともに構成され、かつ、前記乾燥ゾーンがガス排出口とともに構成されている、項目5に記載のシステム。
(項目30)
前記複数ゾーン反応装置内に存在する各ゾーンが、ガス注入口およびガス排出口とともに構成されている、項目1〜項目29のいずれか1つに記載のシステム。
(項目31)
前記システムが、前記熱分解ゾーンと、およびガス監視装置と、動作可能に連通して配置された第1の反応ガスプローブをさらに含む、項目1〜項目30のいずれか1つに記載のシステム。
(項目32)
前記システムが、前記冷却ゾーンと、および前記ガス監視装置または第2のガス監視装置と、動作可能に連通して配置された第2の反応ガスプローブをさらに含む、項目31に記載のシステム。
(項目33)
前記システムが、前記乾燥ゾーン(存在する場合)および/または前記予熱ゾーン(存在する場合)と、ならびに前記ガス監視装置または追加のガス監視装置と、動作可能に連通して配置された追加の反応ガスプローブをさらに含む、項目31に記載のシステム。
(項目34)
前記ガス監視装置が、GC、MS、GC−MS、FTIR、およびそれらの組合せから成るグループから選択される、項目31に記載のシステム。
(項目35)
前記システムが、システム設定値を調整するため、前記ガス監視装置からの出力を利用するために実行可能な少なくとも1つのコンピュータプログラムされたコントローラをさらに備える、項目31〜項目34のいずれか1つに記載のシステム。
(項目36)
前記システムが、前記排出口と動作可能に連通して配置されたプロセスガス加熱器をさらに備え、前記プロセスガス加熱器が、別個の燃料および酸化剤を、前記燃料ならびに前記凝縮性蒸気および/または前記不凝縮ガスの少なくとも一部の燃焼に適した、燃焼室内に受け取るように構成されている、項目1〜項目35のいずれか1つに記載のシステム。
(項目37)
前記システムが、前記排出口と前記プロセスガス加熱器との間に挿入された分離ユニットをさらに備える、項目36に記載のシステム。
(項目38)
前記システムが、前記プロセスガス加熱器と前記乾燥装置との間に挿入され、前記燃焼熱の少なくとも一部を前記乾燥装置のために利用するように構成された、熱交換器をさらに含む、項目36に記載のシステム。
(項目39)
前記システムが、前記プロセスガス加熱器と前記複数ゾーン反応装置のためのガス注入口との間に配置され、実質的に不活性なガスを、前記複数ゾーン反応装置に導入する前に予熱するため、前記燃焼熱の少なくとも一部を利用するように構成された、熱交換器をさらに備える、項目36に記載のシステム。
(項目40)
前記システムが、前記冷却装置と動作可能に連通して配置され、前記炭素回収ユニットから取得された前記高炭素生体試薬の前記炭素含有量を増加させるために、凝縮性蒸気を少なくとも部分的に凝縮した形態で、前記固体と結合するように構成された、材料濃縮ユニットをさらに備える、項目1〜項目39のいずれか1つに記載のシステム。
(項目41)
前記システムが、その炭素含有量をさらに増加させるために、前記高炭素生体試薬をさらに熱分解するように適合された別個の熱分解ユニットをさらに備える、項目1〜項目40のいずれか1つに記載のシステム。
(項目42)
前記システムが、前記炭素回収ユニットと動作可能に連通して配置されたサイジングユニットをさらに備え、前記サイジングユニットが、前記高炭素生体試薬の粒径の縮小および/または前記高炭素生体試薬からの構造物の形成を可能にする、項目1〜項目41のいずれか1つに記載のシステム。
(項目43)
高炭素生体試薬生成システムであって、前記システムが:
(a)炭素含有供給原料を導入するように構成された材料供給システムと、
(b)前記材料供給システムと動作可能に連通して配置され、炭素含有供給原料内に含まれる水分を除去するように構成された、任意選択の乾燥装置と、
(c)前記材料供給システムまたは前記乾燥装置(存在する場合)と動作可能に連通して配置され、前記供給原料を加熱するか、かつ/または適度に熱分解するように構成された、予熱器と、
(d)前記予熱器と動作可能に連通して配置され、前記供給原料を熱分解するように構成された、熱分解反応装置と、
(e)前記熱分解反応装置と動作可能に連通して配置され、熱分解固形物を冷却するように構成された、冷却装置と、
(f)前記冷却装置と動作可能に連通して配置されている、高炭素生体試薬回収ユニットと
を備え、
前記システムが、実質的に不活性なガスを前記熱分解反応装置に導入するための少なくとも1つのガス注入口、ならびに凝縮性蒸気および不凝縮ガスを前記熱分解反応装置から急速に除去するための少なくとも1つのガス排出口とともに構成されている、高炭素生体試薬生成システム。
(項目44)
前記システムが、前記供給装置または前記乾燥装置(存在する場合)と前記予熱器との間に配置された脱気装置をさらに備える、項目43に記載のシステム。
(項目45)
前記システムが、少なくとも2つのガス注入口および少なくとも2つのガス排出口とともに構成されている、項目43に記載のシステム。
(項目46)
前記固相に対して前記気相の実質的に対向する流れを生成するために、前記熱分解反応装置および/または前記冷却装置が、ガス注入口(または複数のガス注入口)とともに構成され、かつ、前記乾燥装置(存在する場合)および/または前記予熱器が、ガス排出口(または複数のガス排出口)とともに構成されている、項目43に記載のシステム。
(項目47)
前記システムが、添加剤を前記システムに導入するための添加剤供給装置をさらに含む、項目43〜項目46のいずれか1つに記載のシステム。
(項目48)
前記システムが、前記熱分解反応装置と、およびガス監視装置と、動作可能に連通して配置された第1の反応ガスプローブをさらに備える、項目43〜項目47のいずれか1つに記載のシステム。
(項目49)
前記システムが、前記予熱器および/または前記冷却装置と、ならびに前記ガス監視装置または追加のガス監視装置と、動作可能に連通して配置された追加の反応ガスプローブをさらに備える、項目48に記載のシステム。
(項目50)
前記ガス監視装置が、GC、MS、GC−MS、FTIR、およびそれらの組合せから成るグループから選択される、項目48に記載のシステム。
(項目51)
前記システムが、システム設定値を調整するため、前記ガス監視装置からの出力を利用するために実行可能な少なくとも1つのコンピュータプログラムされたコントローラをさらに備える、項目48〜項目50のいずれか1つに記載のシステム。
(項目52)
前記システムが、凝縮性蒸気および不凝縮ガスを除去するための前記少なくとも1つのガス排出口と動作可能に連通して配置されたプロセスガス加熱器をさらに含み、前記プロセスガス加熱器が、別個の燃料および酸化剤を、前記燃料ならびに前記凝縮性蒸気の少なくとも一部の燃焼に適した、燃焼室内に受け取るように構成されている、項目43〜項目51のいずれか1つに記載のシステム。
(項目53)
前記システムが、前記プロセスガス加熱器と前記乾燥装置との間に配置され、前記燃焼熱の少なくとも一部を前記乾燥装置のために利用するように構成された、熱交換器をさらに備える、項目52に記載のシステム。
(項目54)
前記システムが、前記プロセスガス加熱器と前記複数ゾーン反応装置のためのガス注入口との間に配置され、実質的に不活性なガスを、前記熱分解反応装置に導入する前に予熱するため、前記燃焼熱の少なくとも一部を利用するように構成された、熱交換器をさらに備える、項目52に記載のシステム。
(項目55)
前記システムが、前記冷却装置と動作可能に連通して配置され、前記炭素回収ユニットから取得された前記高炭素生体試薬の前記炭素含有量を増加させるために、凝縮性蒸気を少なくとも部分的に凝縮した形態で、前記固体と結合するように構成された、材料濃縮ユニットをさらに含む、項目43〜項目54のいずれか1つに記載のシステム。
(項目56)
前記システムが、その炭素含有量をさらに増加させるために、前記高炭素生体試薬をさらに熱分解するように適合された少なくとも1つの追加の熱分解反応装置をさらに備える、項目43〜項目55のいずれか1つに記載のシステム。
(項目57)
前記システムが、その炭素含有量をさらに増加させるために、第2の実質的に不活性なガスの存在下で、前記高炭素生体試薬をさらに熱分解するように適合された少なくとも1つの追加の熱分解反応装置を備え、前記プロセスガス加熱器が、前記第2の実質的に不活性なガスを予熱するように構成されている、項目52に記載のシステム。
(項目58)
前記システムが、前記バイオマス熱分解ユニットからのガスを抽出および再利用するために構成されている、項目3または項目4のいずれか1つに記載のシステム。
(項目59)
前記システムが、前記炭素回収ユニットからのガスを抽出および再利用するために構成されている、項目1〜項目58のいずれか1つに記載のシステム。
(項目60)
材料供給システム、前記反応ゾーンの各々内で別々に温度を制御して混合するために構成された複数の空間的に分離されたゾーン、および炭素質固体排出口を含む、バイオマス熱分解連続反応装置であって、前記ゾーンのうちの1つが、実質的に不活性なガスを前記反応装置に導入するための第1のガス注入口とともに構成されていて、かつ、前記ゾーンのうちの1つが、第1のガス排出口とともに構成されている、バイオマス熱分解連続反応装置。
(項目61)
前記反応装置が少なくとも2つのゾーンを含む、項目60に記載の反応装置。
(項目62)
前記反応装置が少なくとも3つのゾーンを含む、項目57に記載の反応装置。
(項目63)
前記反応装置が少なくとも4つのゾーンを含む、項目62に記載の反応装置。
(項目64)
前記ゾーンの各々が、別々に調整可能な間接加熱手段と連通して配置され、各々が、電気熱伝達、水蒸気熱伝達、熱油熱伝達、廃熱伝達、およびそれらの組合せから成るグループから独立して選択される、項目60に記載の反応装置。
(項目65)
前記反応装置が、少なくとも2つのゾーンの気相組成および気相滞留時間を別々に調整するために構成されている、項目60に記載の反応装置。
(項目66)
前記反応装置が、前記反応装置内に存在する全てのゾーンの気相組成および気相滞留時間を別々に調整するために構成されている、項目65に記載の反応装置。
(項目67)
前記反応装置が、第2のガス注入口および/または第2のガス排出口とともに構成されている、項目60に記載の反応装置。
(項目68)
前記反応装置が、各ゾーン内のガス注入口とともに構成されている、項目5608に記載の反応装置。
(項目69)
前記反応装置が、各ゾーン内のガス排出口とともに構成されている、項目60に記載の反応装置。
(項目70)
前記反応装置が、向流反応装置である、項目60に記載の反応装置。
(項目71)
前記材料供給システムが、スクリュー、オーガー(auger)、落下室(drop chamber)、およびドラムフィーダーから成るグループから選択された供給機構を含む、項目60に記載の反応装置。
(項目72)
前記炭素質固体排出口が、スクリュー、オーガー、落下室、およびドラムフィーダーから成るグループから選択された出力機構を含む、項目60に記載の反応装置。
(項目73)
前記ゾーンの各々が、固形物の撹拌を提供するために、内壁上に配置されたフライト(flight)とともに構成されている、項目60に記載の反応装置。
(項目74)
前記フライトが、前記ゾーンの各々内で別々に調整可能である、項目73に記載の反応装置。
(項目75)
前記反応装置が、軸方向に回転可能な反応装置である、項目60に記載の反応装置。
(項目76)
前記反応装置が、前記ゾーンの各々にわたって配置された単一のオーガーを含む、項目60に記載の反応装置。
(項目77)
前記反応装置が、前記第1のガス排出口からのガスを抽出および再利用するために構成されている、項目60に記載の反応装置。
(項目78)
前記反応装置が、各ゾーン内の前記ガス排出口からのガスを抽出および再利用するために構成されている、項目69に記載の反応装置。
bed)、垂直塔、ジャケット付きパドル(jacketed paddle)、冷却されたスクリュー、またはそれらの組合せ、あるいは前述の組合せ、などである。様々な実施形態では、冷却装置は、水噴霧、冷却された不活性ガスストリーム、液体窒素、または、発火温度以下であれば周囲空気を含み得る。熱は、水噴霧で生成されるフラッシュ蒸気、または飽和蒸気が導入され炭化バイオマスによって加熱される場合に生成される過熱蒸気を捕捉することにより、このステップから回収できることが理解されよう。
202に、具体的には、4つのゾーンのうちの第1のゾーン、任意選択の乾燥ゾーン210に導入される。図4に見られるように、乾燥ゾーンは、注入口フライト422bおよび排出口フライト420aを含む。一実施形態では、乾燥ゾーンは、約80℃〜約150℃の温度まで加熱されて、水または他の水分を原料209から除去する。バイオマスは、次いで、第2のまたは予熱ゾーン212に移動され、そこで、前述したように、バイオマスが予熱される。
(a)バイオマスを含む炭素含有供給原料を供給すること、
(b)供給原料内に含まれている水分の少なくとも一部を除去するために、任意選択で供給原料を乾燥させること、
(c)任意選択で、供給原料内に含まれている格子間酸素の少なくとも一部を、もしあれば、除去するために、供給原料を脱気すること、
(d)熱い熱分解固形物、凝縮性蒸気、および不凝縮ガスを生成するために、実質的に不活性な気相の存在下で少なくとも10分間、約250℃〜約700℃から選択された少なくとも1つの温度で、供給原料を熱分解すること、
(e)凝縮性蒸気の少なくとも一部および不凝縮ガスの少なくとも一部を熱い熱分解固形物から分離すること、
(f)冷却された熱分解固形物を生成するために、熱い熱分解固形物を冷却すること、ならびに、
(g)冷却された熱分解固形物の少なくとも一部を含む高炭素生体試薬を回収することを含む。
望ましくない材料を除去するためのふるい分けが(いくつかの実施形態では)あり得る。供給原料は、処理の前に、任意選択で、乾燥できる。
(a)炭素含有供給原料を導入するように構成された材料供給システム、
(b)材料供給システムと動作可能に連通して配置され、炭素含有供給原料内に含まれる水分を除去するように構成された、任意選択の乾燥装置、
(c)乾燥装置と動作可能に連通して配置されている、複数のゾーンを含むバイオマス処理ユニットであって、そのバイオマス処理ユニットが、空間的に分離された冷却ゾーンと動作可能に連通して配置されている少なくとも1つの熱分解ゾーンを含み、また、そのバイオマス処理ユニットが、凝縮性蒸気および不凝縮ガスを固形物から除去するための排出口とともに構成されている、バイオマス処理ユニット、
(d)バイオマス処理ユニットと動作可能に連通して配置されている、外部の冷却装置、ならびに
(e)冷却装置と動作可能に連通して配置されている、炭素回収装置
を備える。
(a)炭素含有供給原料を導入するように構成された材料供給システム、
(b)材料供給システムと動作可能に連通して配置され、炭素含有供給原料内に含まれる水分を除去するように構成された、任意選択の乾燥装置、
(c)乾燥装置と動作可能に連通して配置され、供給原料を加熱するか、かつ/または適度に熱分解するように構成された、任意選択の予熱器、
(d)予熱器と動作可能に連通して配置され、供給原料を熱分解するように構成された、熱分解反応装置、
(e)熱分解反応装置と動作可能に連通して配置され、熱分解固形物を冷却するように構成された、冷却装置、ならびに
(f)冷却装置と動作可能に連通して配置されている、炭素回収装置
を備え、
そのシステムは、凝縮性蒸気および不凝縮ガスを固形物から除去するための少なくとも1つのガス排出口とともに構成されている。
calciner)を利用する。これらの実施形態では、BPUの一部または全部が軸方向に回転する、すなわち、その中心線軸の周りを回転する。回転の速度が、固形物のフローパタン、ならびに熱および質量輸送に影響を及ぼす。ゾーンの各々は、固形物の撹拌を提供するために、内壁上に配置されたフライト(flight)とともに構成され得る。フライトは、各々のゾーン内で別々に調整可能であり得る。
(a)バイオマスを含む炭素含有供給原料を供給すること、
(b)供給原料内に含まれている水分の少なくとも一部を除去するために、任意選択で供給原料を乾燥させること、
(c)任意選択で、供給原料内に含まれている格子間酸素の少なくとも一部を、もしあれば、除去するために、供給原料を脱気すること、
(d)熱分解ゾーン内で、熱い熱分解固形物、凝縮性蒸気、および不凝縮ガスを生成するために、実質的に不活性なガスの存在下で少なくとも10分間、約250℃〜約700℃から選択された熱分解温度で、供給原料を熱分解すること、
(e)凝縮性蒸気の少なくとも一部および不凝縮ガスの少なくとも一部を熱い熱分解固形物から分離すること、
(f)冷却ゾーン内で、温かい熱分解固形物を生成するために、実質的に不活性なガスの存在下で少なくとも5分間、熱分解温度より低い冷却温度で、熱い熱分解固形物を冷却すること、
(g)任意選択で、冷たい熱分解固形物を生成するために、温かい熱分解固形物を冷却装置内で冷却すること、
(h)その後、炭素含有量が増加した濃縮された熱分解固形物を形成するために、ステップ(e)からの凝縮性蒸気の少なくとも一部および/または不凝縮ガスの少なくとも一部が、温かい熱分解固形物および/または冷たい熱分解固形物を通過すること、ならびに、
(i)炭素回収ユニット内で、濃縮された熱分解固形物の少なくとも一部を含む高炭素生体試薬を回収すること
を含む。
(a)炭素含有材料を含む固体ストリームを提供すること、
(b)凝縮性炭素含有蒸気、不凝縮炭素含有ガス、または凝縮性炭素含有蒸気と不凝縮炭素含有ガスの混合物を含むガスストリームを提供すること、および
(c)炭素含有量が炭素含有材料に比較して増加した炭素含有生成物を形成するために、ガスストリームが適切な条件下で固体ストリームを通過すること
を含む。
(a)炭素含有供給原料を導入するように構成された材料供給システム、
(b)材料供給システムと動作可能に連通して配置され、炭素含有供給原料内に含まれる水分を除去するように構成された、任意選択の乾燥装置、
(c)材料供給システムまたは乾燥装置と動作可能に連通して配置されたBPUであって、そのBPUが、空間的に分離された冷却ゾーンと動作可能に連通して配置された少なくとも1つの熱分解ゾーンを含み、また、そのBPUが、凝縮性蒸気および不凝縮ガスを固形物から除去するための排出口とともに構成されている、BPU、
(d)BPUと動作可能に連通して配置されている、冷却装置、
(e)冷却装置と動作可能に連通して配置され、炭素含有量が増加した濃縮された固形物を形成するために、凝縮性蒸気および/または不凝縮ガスが固形物を通過するように構成された、材料濃縮ユニット、ならびに
(f)材料濃縮ユニットと動作可能に連通して配置されている、炭素回収ユニット
を備える。
(i)上部および下部を有するハウジング、
(ii)凝縮性蒸気および不凝縮ガスを搬送するように構成された、ハウジングの下部の底面にある注入口、
(iii)凝縮性蒸気および不凝縮ガスから得られた濃縮されたガスストリームを搬送するように構成された、ハウジングの上部の上面にある排出口、
(iv)ハウジングの上部と下部との間に画定された経路、ならびに
(v)経路に続く材料輸送システムであって、その材料輸送システムが固形物を輸送するように構成され、固形物が凝縮性蒸気の少なくとも一部および/または不凝縮ガスの少なくとも一部を吸着するように、ハウジングが成形されている、材料輸送システム
を備える。
(a)バイオマスを含む炭素含有供給原料を供給すること、
(b)供給原料内に含まれている水分の少なくとも一部を除去するために、任意選択で供給原料を乾燥させること、
(c)任意選択で、供給原料内に含まれている格子間酸素の少なくとも一部を、もしあれば、除去するために、供給原料を脱気すること、
(d)熱分解ゾーン内で、熱い熱分解固形物、凝縮性蒸気、および不凝縮ガスを生成するために、実質的に不活性なガスの存在下で少なくとも10分間、約250℃〜約700℃から選択された熱分解温度で、供給原料を熱分解すること、
(e)凝縮性蒸気の少なくとも一部および不凝縮ガスの少なくとも一部を熱い熱分解固形物から分離すること、
(f)冷却ゾーン内で、温かい熱分解固形物を生成するために、実質的に不活性なガスの存在下で少なくとも5分間、熱分解温度より低い冷却温度で、熱い熱分解固形物を冷却すること、
(g)冷たい熱分解固形物を生成するために、温かい熱分解固形物を冷却すること、ならびに、
(h)冷たい熱分解固形物の少なくとも一部を含む高炭素生体試薬を回収すること
の各ステップを含む。
55wt%以上の全炭素;
5wt%以下の水素;
1wt%以下の窒素;
0.5wt%以下のリン;
0.2wt%以下の硫黄;および
金属、金属酸化物、金属水酸化物、金属ハロゲン化物、またはそれらの組合せから選択された添加剤
を含む。
55wt%以上の全炭素;
5wt%以下の水素;
1wt%以下の窒素;
0.5wt%以下のリン;
0.2wt%以下の硫黄;および
酸、塩基、またはその塩から選択された添加剤
を含む。
55wt%以上の全炭素;
5wt%以下の水素;
1wt%以下の窒素;
0.5wt%以下のリン;
0.2wt%以下の硫黄;
金属、金属酸化物、金属水酸化物、金属ハロゲン化物、またはそれらの組合せから選択された第1の添加剤;ならびに
酸、塩基、またはその塩から選択された第2の添加剤
を含み、
第1の添加剤は第2の添加剤と異なる。
例1.生体試薬の調製−一般的方法
木材基質のアカマツの大きなチップ、ダグラスファー円柱(直径1.25インチの片)およびダグラスファー片(約2インチ×2インチ)が、任意選択で加熱された窒素ガス流を有する積込みホッパーに投入された。任意選択で、添加剤(例えば、NaOHおよび/またはKOH)の1%の水溶液が、ホッパー内にある間に木材基質への噴霧によって、またはバイオマスを添加剤水溶液に浸すことによって適用された。適用方法に関わらず、添加剤溶液は、バイオマスが乾燥される前に、バイオマスに30分間浸透された。反応装置が所望の温度に達すると、反応装置の回転が開始されて、木材基質が、材料供給システムを作動させることにより、ゆっくりと供給された。各バッチに対する反応装置の加熱部分内での平均滞留時間が表1に示されている。反応装置の加熱部分から出た後、熱分解された材料が排出ホッパー内で収集された。コンベヤーが生体試薬をさらなる分析のために排出ホッパーから移動させた。
例1の一般的方法に従って調製された生体試薬のパラメータが下の表2に従って分析された。
本例は、高発熱量を有する生体試薬の生成を示す。
本例は、高発熱量を有する生体試薬の生成を示す。
生体試薬が、実質的に例1の一般的方法に従って、粉砕されたキルン乾燥済み木製だぼ(wood doweling)から調製された。
ほぼ1”×1/2”×1/8”のサイズのアカマツ木材チップが、例1の一般的方法に従い、600℃で30分の滞留時間で、熱分解された。結果として生じた生体試薬は、「サンプルA」として参照される。
下の表8に示すように、特定の形状および平均寸法を有する生体試薬が、例1の一般的方法に従って生成された。
生体試薬における固定炭素レベルへの滞留時間の影響が、1バッチの供給原料を、ほぼ等しい粒径の供給原料片から成るほぼ等しい質量の4つのグループに分けることによって、調査された。4つのグループの各々が、例1の一般的方法に従い、350℃で、それぞれ、0分、30分、60分、および120分の滞留時間で、熱分解にさらされた。各サンプルの固定炭素含有量が、ASTM D3172によって測定された。結果が、表9および対応する図14に示されている。
生体試薬における固定炭素レベルへの熱分解温度の影響が、1バッチの供給原料を、ほぼ等しい粒径の供給原料片から成るほぼ等しい質量の5つのグループに分けることによって、調査された。5つのグループの各々が、例1の一般的方法に従い、30分の滞留時間で、熱分解にさらされた。各サンプルの固定炭素含有量が、ASTM D3172によって測定された。結果が、表10および対応する図15に示されている。
生体試薬における固定炭素レベルへの供給原料粒子径の影響が、アカマツバイオマスの3つのグループ:おがくず(ほぼ0.0625インチの平均粒径)、チップ(ほぼ1インチ×1/2インチ×1/8インチの平均粒径)、および大きな塊(直径が1〜1/8“および長さがほぼ1.5インチの円柱)を熱分解することによって、調査された。3つのグループの各々が、例1の一般的方法に従い、400℃で30分間、熱分解にさらされた。各サンプルの固定炭素含有量が、ASTM D3172によって測定された。結果が、表11および対応する図16に示されている。
本例は、生体試薬の質量収率への酸素レベルの影響を示す。
炭素回収ユニット(「CRU」)の使用から、固定炭素含有量および発熱量における増加が示される。
本例は、加熱された窒素ガスをバイオマス処理ユニットに導入することの影響を示す。
本例は、添加剤、すなわち、臭化鉄(II)を有する、生体活性炭生成物の生成を示す。
Claims (1)
- 装置またはシステムまたは方法。
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JP7053530B2 (ja) | 高炭素生体試薬の生成のためのシステムおよび装置 |
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A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
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C211 | Notice of termination of reconsideration by examiners before appeal proceedings |
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