JP2024503346A - ディーゼルへのバイオマスの変換 - Google Patents

Abstract

本発明は、バイオマス材料から生物由来のディーゼル燃料を形成するための方法及びシステム、並びにそれから形成される生物由来のディーゼル燃料に関する。本発明はまた、生物由来の炭化水素供給原料から生物由来のディーゼル燃料を形成するための方法及びシステム、並びにそれから形成される生物由来のディーゼル燃料にも関する。

Description

本発明は、バイオマス材料から生物由来のディーゼル燃料を形成するための方法及びシステム、並びにそれから形成される生物由来のディーゼル燃料に関する。本発明はまた、生物由来の炭化水素供給原料から生物由来のディーゼル燃料を形成するための方法及びシステム、並びにそれから形成される生物由来のディーゼル燃料にも関する。

エネルギーへの需要は、個人及び商業の立場の両方における技術への増大した依存、世界の人口拡大、並びに発展途上国においてなされる必要な技術的進歩に起因して、長年にわたって増加している。エネルギー資源は、伝統的に、化石燃料に主に由来しているが、しかし、そのような資源の供給は減退するため、エネルギーを供給する代替法を模索する研究にはより大きな意義がある。さらに、化石燃料を燃焼することの環境への影響に対する意識の高まり及び温室効果ガスの排出の削減に対する責任により、よりグリーンなエネルギー資源への需要が大幅に増加している。

バイオ燃料は、化石燃料、特にディーゼル、ナフサ、ガソリン及びジェット燃料に対する有望でより環境にやさしい代替物であると考えられる。現在、そのような材料は、ブレンドすることにより生物由来の燃料で部分的にのみ置き換えられる。一部のバイオ燃料の形成に関連するコストに起因して、完全にバイオマス材料に由来する燃料を製造することは未だ商業的に実現可能ではない。生物由来の燃料を化石燃料と組み合わせる場合でさえ、一部の生物由来の燃料をブレンドすることが困難であることにより、処理時間が長くなり、コストが高くなりうる。

バイオマスという用語は、トウモロコシ、ダイズ、亜麻仁、ナタネ、サトウキビ及びパーム油などの植物ベースの供給源から形成される材料に関して一般に使用されるが、しかし、この用語は、任意のごく最近生きている生体又はそれらの代謝副産物から形成される材料を包含する。バイオマス材料は、化石燃料と比較してより少量の窒素及び硫黄を含み、大気中ＣＯ_２レベルの正味の増加をもたらさないため、経済的に実現可能な生物由来の燃料の形成は環境に有益であると考えられる。

ディーゼル及びジェット燃料などの高品質化石燃料は、原油を精製することによって形成される。生成されたディーゼル燃料は、ｎ－、イソ及びシクロパラフィンを含む飽和パラフィンを主に含むが、また、ナフタレン及びアルキルベンゼンなどの芳香族炭化水素も含む。典型的には、ディーゼル燃料製品の要求される化学、物理、経済及び在庫要件の全てを満たす燃料を生成するために、ディーゼル燃料は、存在する硫黄の量を低減するための水素化処理プロセス、より大きな炭化水素化合物の存在を低減するための接触分解及び／又は水素化分解、並びに他の流れとの任意のブレンドを含む追加の精製／品質向上プロセスにかけられる。

化石燃料ベースのディーゼルは、炭化水素化合物の複合混合物から形成され、炭化水素化合物の大部分は、１０～２２の炭素数を含む。

原油ベースのディーゼル燃料と代替可能であると考えられるバイオ燃料に関して、それは、「自動車燃料－ディーゼル－要件及び試験法」欧州規格ＥＮ ５９０：２００９及び「ディーゼル燃料油の標準仕様書」ＡＳＴＭ Ｄ９７５に定義される通りの、これらの材料の標準化された化学及び物理特性を満たさなくてはならない。これらの規格は、欧州におけるディーゼル燃料の必要な仕様特性を定義しており、例えば、Ｅｕｒｏ ６グレードのディーゼル油の必要な規格を表１に示す。

任意のディーゼル燃料（又はディーゼル燃料を形成するのに使用される炭化水素供給原料）の特に重要な要件は、ｉ）存在する硫黄の量、及びii）材料の氷点である。炭化水素を含有する硫黄の燃焼は、硫黄酸化物の形成につながる。硫黄酸化物はエアロゾル及び粒子状物質（煤煙）の形成に寄与すると考えられ、これは、燃焼エンジンのフィルター及び構成部品において流動の低下又は詰まりを引き起こしうる。さらに、硫黄酸化物はタービンブレードの腐食を引き起こすことが公知であり、そのため、燃料中の高い硫黄含有量は非常に望ましくない。欧州規格ＥＮ５９０：２００９は、ディーゼル燃料が最大１０ｍｇ／ｋｇの硫黄を含有してもよいとしているが、ＵＳでは最大１５ｍｇ／ｋｇの硫黄が許容されると考えられる。

あらゆる代替ディーゼル燃料の必須特性は、より低温における材料の流動性である。燃料の流動性は、材料の曇点及び流動点に基づいて決定することができる。ディーゼル燃料は、４０℃～８０℃の範囲の温度で溶融するパラフィンワックスを含有し、したがって、より低温においてパラフィンワックスが固化し始め、パラフィンワックス結晶が形成する。ワックスが沈殿し始め、燃料が濁ったようになる温度は、曇点と呼ばれる。燃料の温度が曇点未満に低下するにつれて、より多くのパラフィンワックスが溶液から沈殿する。曇点のおよそ３℃～５℃下（流動点降下添加剤を含有しない燃料の場合）になると、燃料はもはや流動することができない。ディーゼル燃料中に存在する固体パラフィンワックスは、燃焼エンジンのフィルター及び構成部品における流動の低下又は詰まりを引き起こしうる。

ディーゼル燃料は、各々特有の氷点を有する異なる炭化水素化合物の混合物を含み、水とは異なり、特定の温度において固体にならない。燃料が冷却されるにつれて、最高の氷点を有する炭化水素成分が最初に固化し、ワックス結晶が形成する。さらなる冷却により、より低い氷点を有する炭化水素が続いて固化する。したがって、燃料が冷却すると、それは、均質な液体から少量の炭化水素（ワックス）結晶を含有する液体、液体燃料及び炭化水素結晶の混合物、及び最終的にほぼ固体の炭化水素ワックスに変化する。燃料の流動点は、油をビーカーから注ぐことができる最低温度として定義される。化石燃料から形成されるディーゼルは、典型的には、－３５℃～－１５℃の流動点を有し、ディーゼル中、この範囲内でより低い流動点を有する燃料は低温で流体のままであり、したがって、より広範囲の環境における使用に許容される。

ディーゼル燃料のさらなる必須特性は、燃料の着火性を定義するセタン価である。セタン価は、燃料がディーゼルエンジンの条件下でどれくらい容易に燃焼するかの尺度である。セタン価が高いほど、燃料がより揮発性であることを示し、着火遅れ時間がより短くなる。一般に、ディーゼル燃料のセタン価は４０～５５であるが、しかし、欧州では、許容される最小のセタン価は５１である。燃料がより高いセタン価を有するほど燃料の燃焼が改善され、煙の発生が低減し、ＮＯｘ及び粒子（煤煙）の排出がより少量になることが見出されている。

当技術分野において、ディーゼル燃料の物理特性、例えば、氷点、流動点、セタン価及び粘度、並びにしたがって、エンジンにおける燃料の性能は、存在する異なる炭化水素化合物の分子量又は炭素数及び存在比の両方に関連することが十分理解されている。典型的には、ディーゼル燃料は、炭化水素に基づくパラフィン（Ｃ_１０、Ｃ_１４、Ｃ_１５及びＣ_２０の炭素数を有する）、ナフテン（Ｃ_１０、Ｃ_１５及びＣ_２０の炭素数を有する）、又は芳香族（Ｃ_１０、Ｃ_１５及びＣ_２０の炭素数を有する）で主に構成される。

しかしながら、多くのこれまでに公知の生物由来の燃料を生成する方法は、多種多様な炭化水素化合物をもたらし、したがって、代替のディーゼル燃料材料の要件を満たすことができず、又は追加の精製ステップが必要であり、その結果、そのような材料を製造する時間及びコストが増加する。

臭素数又は臭素指数は、材料中に存在する不飽和炭化水素基の量を推定するために使用されるパラメーターである。生物由来のディーゼル燃料内に存在する不飽和炭化水素結合は、材料の物理特性及び性能に悪影響を及ぼしうる。不飽和炭素結合は、酸素と架橋又は反応してエポキシドを形成しうる。架橋により、炭化水素化合物は重合してガム又はワニスを形成する。ガム及びワニスは、燃料系又はエンジン内で堆積物を形成し、フィルター及び／又は燃料を内部燃焼エンジンに供給する管を詰まらせることがある。燃料流動の低下の結果、エンジン出力が低下し、エンジンが始動するのを妨げることさえある。特定の臭素指数範囲はディーゼル燃料についての標準要件ではないものの、そのような材料においてはより低い臭素指数値が、明らかに有益である。

ディーゼル燃料の目的に一致すると考えられる生物由来の燃料の場合、それは、上記の標準化要件を満たさなくてはならない。しかしながら、生物由来の油を生成する公知の方法は、典型的には、油を許容される仕様にするために、さらに大規模な費用のかかる精製ステップを必要とする。したがって、そのような方法は、化石燃料に対して経済的に競争力のある代替法を提供することができない。

当技術分野内の研究は、これまで、例えば、ｉ）バイオマスの分画、並びにセルロース及びヘミセルロース分画のエタノールへの発酵、又はii）完全バイオマスの分解によるガス化によりシンガス（syngas）を形成した後、続いて、メタノール若しくはフィッシャー・トロプシュ法に品質向上することを含む、バイオ燃料を形成する間接的方法に焦点が当てられてきた。

現在、熱変換法が、バイオ燃料へのバイオマスの変換において最も有望な技術であると考えられている。熱化学変換は、熱分解、ガス化、液化及び超臨界流体抽出の使用を含む。特に、研究は、バイオ燃料を形成するための熱分解及びガス化に焦点が当てられてきた。

ガス化は、バイオマス材料を、酸素又は空気の存在下、４３０℃超の温度に加熱して、二酸化炭素及び水素（合成ガス又はシンガスとも呼ばれる）を形成するステップを含む。次いで、シンガスは、触媒されたフィッシャー・トロプシュ合成を使用して、液体燃料に変換されうる。フィッシャー・トロプシュ反応は、通常、触媒を用い、加圧され、１５０～３００℃で行われる。使用される触媒は、クリーンなシンガスを必要とするため、シンガスを清浄する追加ステップも必要である。

バイオマス材料を含む典型的なガス化法は、以下の式１に示される通り、およそ１のＨ_２：ＣＯ比を生成する：
Ｃ_６Ｈ_１０Ｏ_５＋Ｈ_２Ｏ＝６ＣＯ＋６Ｈ_２ （式１）

したがって、反応生成物は、バイオ燃料を形成するための後続のフィッシャー・トロプシュ合成に必要なＨ_２に対するＣＯ対の比（～２のＨ_２：ＣＯ比）では形成されない。ＣＯに対するＨ_２の比を増加させるために、以下の追加ステップが、通常、適用される：
・追加の水性ガスシフト反応が使用され；
・水素ガスが添加され；
・ガス化を使用して炭素が抽出され；
・増加した量のＣＯ_２が、過剰量のスチームを使用することによって生成される：Ｃ_６Ｈ_１０Ｏ_５＋７Ｈ_２Ｏ＝６ＣＯ_２＋１２Ｈ_２。二酸化炭素は、炭素の添加により一酸化炭素に変換することができ、これは、スチームではなく二酸化炭素によるガス化と呼ばれる。
・未反応のＣＯは除去され、熱及び／又は電力を形成するために使用される。

全体として、ガス化反応は、複数の反応ステップ及び追加の反応物質を必要とするため、この方式でバイオ燃料を生成する際のエネルギー効率は低い。さらに、ガス化及びフィッシャー・トロプシュ反応の組合せに必要な時間、エネルギー必要量、反応物質及び触媒の増加により、製造コストが大幅に増加する。

熱変換プロセスの中では、熱分解法が、バイオマスを生物由来の油に変換する最も効率的な経路であると考えられる。熱分解法は、酸素の非存在下でバイオマス材料を急速に加熱することによって、バイオオイル、炭及び非凝縮性ガスを生成する。生成された生成物の比は、反応温度、反応圧力及び形成される熱分解蒸気の滞留時間に依存する。

より低い反応温度及びより遅い加熱速度では、より大量のバイオ炭が形成され；より低い反応温度、より速い加熱速度及びより短い滞留時間を使用して、より大量の液体燃料が形成され；より高い反応温度、より遅い加熱速度及びより長い滞留時間では、燃料ガスが優先的に形成される。熱分解反応は、使用される反応条件に応じて３つの主要カテゴリーである従来の熱分解、高速熱分解及びフラッシュ熱分解に分けられる。

従来の熱分解プロセスでは、加熱速度は低く維持され（およそ５～７℃／分）、バイオマスはおよそ２７５～６７５℃の温度まで加熱され、滞留時間は７～１０分間である。加熱の増加がより遅いほど、典型的には、バイオオイル及びガスと比較して、より大量の炭が形成される。

高速熱分解は、高い反応温度（５７５～９７５℃）、及び高い加熱速度（およそ３００～５５０℃／分）、及び熱分解蒸気のより短い滞留時間（典型的には最大１０秒間）の使用に続いて急速冷却を含む。高速熱分解法では、形成されるバイオオイルの相対量が増加する。

フラッシュ熱分解は、不活性雰囲気、高加熱速度、高反応温度（典型的には、７７５℃超）及び非常に短い蒸気滞留時間（＜１秒間）における急速脱揮発を含む。これらの限定された時間でバイオマス材料に熱を十分に伝達するために、バイオマス材料は、一般的に約１ｍｍの直径を有する粒子形態で存在する必要がある。形成される反応生成物は、主にガス燃料である。

しかしながら、熱分解プロセスにより生成されたバイオオイルは、多くの場合、水、並びに酸、アルコール、ケトン、アルデヒド、フェノール、エステル、糖、フラン及び炭化水素を含む種々の有機化合物の複合混合物のほか、大量のオリゴマーを含む。水、酸、アルデヒド及びオリゴマーの存在は、形成されるバイオオイルにおける不十分な燃料特性の原因になると考えられる。

さらに、得られたバイオオイルは、３００～４００種の異なる酸素化化合物を含有し得、これは腐食性で、熱及び化学的に不安定で、石油燃料と非混和性でありうる。これらの酸素化化合物の存在によりまた、燃料の粘度が増加し、吸湿性が増加する。

これらの問題に対処するため、水素化処理触媒、担持金属材料及び最近では遷移金属を使用した接触（水素化）脱酸素を含むいくつかの品質向上技術が提案されている。しかしながら、触媒失活（コークス化を介した）及び／又は不十分な生成物収率は、さらなる研究が必要であることを意味している。

代替の品質向上技術は、乳化接触水素化、水素化分解及び／又は接触エステル化を含む。しかしながら、これまでに公知の生物由来の炭化水素供給原料を生成する方法は、顕著な量の夾雑物及び／又は望ましくない成分を含む広範囲の炭化水素化合物をもたらすので、生物由来の炭化水素供給原料は、水素化分解などの品質向上分解プロセスを受けるのに十分に安定でないことがあり、再重合して、そのような反応器システム内で流動を阻止又は低減しうる。必然的に、追加の精製ステップ及び追加の反応物質材料が必要なことから、運転コスト及び設備投資の両方の点でそのようなプロセスに関連する時間及びコストの両方が増加する。

これまでに公知の方法を使用して生成される生物由来の炭化水素供給原料又は生物由来の燃料の不十分な品質に起因して、多くの場合、上で論じた化学、物理及び経済要件を満たすために、接触分解技術の前、又はあるいは形成される生物由来の燃料を化石燃料若しくはその画分とブレンドする前に炭化水素原料を化石燃料又はその画分とブレンドすることが必要である。一部の場合には、化石燃料又はその画分対生物由来の炭化水素フィード／生物由来の燃料の重量比は、現在の標準要件を満たす燃料を生成するために、最大９９．９：０．１でありうる。

したがって、当技術分野において、化石燃料ベースの材料の標準化された化学、物理及び性能特性の少なくとも一部を満たすことができる、生物由来のディーゼル燃料を形成する、より簡潔で効率的な方法への必要性がなお存在している。特に、化石燃料から生成されるものに匹敵する、生物由来の燃料を生成する、より費用効果的な方法を提供することが望ましい。

第１の実施形態では、本発明は、バイオマス供給原料からバイオディーゼル燃料を形成するための方法であって、
ａ． バイオマス供給原料を用意するステップ；
ｂ． バイオマス供給原料の水分含有量を確実に、バイオマス供給原料の１０重量％以下にするステップ；
ｃ． 低水分バイオマス供給原料を、少なくとも９５０℃の温度で熱分解して、バイオ炭、炭化水素供給原料、水素、一酸化炭素、二酸化炭素及びメタンなどの非凝縮性軽ガス、並びに水の混合物を形成するステップ；
ｄ． ステップｃ．で形成される混合物から炭化水素供給原料を分離するステップ；
ｅ． 水素化分解触媒及び水素含有ガスの存在下でステップｄ．の炭化水素供給原料を水素化分解して、バイオオイルを生成するステップ；並びに
ｆ． 得られたバイオオイルを分画して、生物由来のディーゼル燃料画分を得るステップ
を含む、方法に関する。

好ましくは、バイオマス供給原料は、セルロース、ヘミセルロース又はリグニン系原料を含む。

トウモロコシ、サトウキビ及び植物油などの食用作物をバイオマスの供給源として使用することが可能であるものの、そのような出発材料の使用は、他の環境及び／又は人道的問題をもたらしうることが示唆されている。例えば、食用作物がバイオマス源として使用される場合、必要な追加の作物を栽培するためにより多くの土地を振り当てる必要があるか、又は現在栽培されている作物の一部をこの使用に転換しなくてはならず、さらなる森林伐採又は特定の食品のコストの増加につながる。したがって、本発明の好ましい実施形態では、バイオマス供給原料は、非作物バイオマス供給原料から選択される。

特に、適切なバイオマス供給原料は、好ましくは、ススキ属、スイッチグラス、庭の刈り草、わら（例えば、稲わら若しくは麦わら）、綿繰り機のごみ、都市固形廃棄物、ヤシの葉／空果房（ＥＦＢ、empty fruit bunches）、ヤシ種の殻、バガス、木材（例えば、ヒッコリー、マツ樹皮、バージニアマツ、レッドオーク、ホワイトオーク、トウヒ、ポプラ及びスギ）、牧乾草、メスキート、木粉、ナイロン、リント、竹、紙、トウモロコシの茎、又はそれらの組合せから選択されてもよい。

炭化水素供給原料又はバイオ燃料の燃焼の間、その中に含有される硫黄が酸素化されえ、さらに水と反応して、硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）を生成しうる。形成される硫酸は、燃焼エンジンの金属表面で凝縮し、腐食を引き起こしうる。したがって、バイオオイルの硫黄含有量を適切なレベルに低減するためにさらなる又は反復処理ステップが必要である。これは次に、実現可能なバイオ燃料を生成するための処理時間を増加させ、これらの材料の製造に関連するコストを増加させる。したがって、バイオマス供給原料は、低硫黄バイオマス供給原料から選択される。一般に、非作物バイオマス供給原料は、少量の硫黄を含有するが、しかし、特に好ましい低硫黄バイオマス原料には、ススキ属、牧草、及びわら、例えば、稲わら又は麦わらが含まれる。

低硫黄バイオマス供給原料の使用により、得られる炭化水素供給原料が産業要件を満たすために脱硫処理を受ける必要がある範囲が減少し、一部の場合には、脱硫処理ステップの必要性は排除される。

熱分解ステップの間、バイオマス材料を通した熱伝達の効率は、使用されるバイオマス材料の表面積及び容積に少なくとも部分的に依存することが見出された。したがって、好ましくは、バイオマス供給原料は、バイオマス材料を分解及び／又はその粒径を低減するために、例えば、チューブ式グラインダー、ミル、例えば、ハンマーミル、ナイフミル、スラリーミリングの使用により、摩砕され、又はチッパーの使用により必要な粒径にサイズ調整される。好ましくは、バイオマス原料は、ペレット、チップ、粒子又は粉末の形態で提供される。より好ましくは、ペレット、チップ、粒子又は粉末は、５μｍ～１０ｃｍ、例えば、５μｍ～２５ｍｍ、好ましくは５０μｍ～１８ｍｍ、より好ましくは１００μｍ～１０ｍｍの直径を有する。これらのサイズは、効率的な熱伝達に関して特に有用であることが見出されている。本明細書において定義されるペレット、チップ、粒子及び粉末の直径は、材料の測定可能な最大幅に関する。

高温熱分解反応の間に必要とされるものなどの高温において、より小さい粒子の存在により、粉塵爆発及び火災の機会が増加しうることも見出されている。しかしながら、約１ｍｍ未満の直径を有するバイオマスペレット、チップ、粒子又は粉末を少なくとも部分的に除去又はその形成を防止することによって、粉塵爆発又は火災の発生する可能性が大幅に減少することが見出された。したがって、バイオマス原料（一般に、ペレット、チップ、粒子又は粉末の形態）は、少なくとも１ｍｍ、例えば、１ｍｍ～２５ｍｍ、１ｍｍ～１８ｍｍ、又は１ｍｍ～１０ｍｍの直径を有することが好ましい。バイオマス供給原料は、表面水分を含んでもよい。好ましくは、そのような水分は、バイオマス供給原料を熱分解するステップの前に低減される。バイオマス供給原料中に存在する水分の量は、バイオマス材料の種類、使用前の材料の輸送及び保存条件に依存して様々である。例えば、新鮮な木材は、およそ５０～６０％の水分を含有しうる。バイオマス供給原料中の増加した量の水分の存在により、バイオマス材料自体は加熱されずに水分の蒸発により熱が失われ、それによって、バイオマス材料が加熱される温度が低下し、又はバイオマス材料を必要な温度に加熱する時間が増加するため、本発明の熱分解ステップの効率が低下することが見出された。これは次に、炭化水素供給原料生成物中で形成される熱分解生成物の所望の比に影響する。

例として、バイオマス供給原料の初期水分含有量は、バイオマス供給原料の１０重量％～５０重量％、例えば、バイオマス供給原料の１５重量％～４５重量％、又は例えば、バイオマス供給原料の２０重量％～３０重量％であってもよい。

好ましくは、バイオマス供給原料の水分含有量は、バイオマス原料の７重量％以下、例えば５重量％以下に低減される。

任意に、バイオマス供給原料の水分は、バイオマス原料が摩砕される前に、少なくとも部分的に低減される。

あるいは、バイオマス供給原料は、例えば、形成プロセスが「湿式」プロセスである場合、バイオマス供給原料の水分含有量がバイオマス供給原料の１０重量％以下に少なくとも部分的に低減される前にペレット、チップ、粒子若しくは粉末に形成されてもよく、又はバイオマス供給原料からの少なくとも一部の水分の除去は、バイオマス供給原材料の表面積を増加させることによって、より効率的に実現されてもよい。

存在する水分の量は、真空オーブン、回転乾燥機、フラッシュ乾燥機、又は熱交換機、例えば、連続ベルト乾燥機の使用により低減されてもよい。好ましくは、水分は、間接加熱法、例えば、間接加熱ベルト乾燥機、間接加熱流動層、又は間接加熱接触回転スチームチューブ乾燥機の使用により低減される。

間接加熱法は、熱を、空気又は酸素の非存在下で伝達でき、それによって火災及び／又は粉塵爆発の発生を軽減及び／又は低減するため、プロセス全体の安全性を改善することが見出されている。さらに、そのような間接加熱法は、より正確な温度制御をもたらし、これにより次に、炭化水素供給原料生成物中の形成される熱分解生成物の比をより良好に制御することが可能になることが見出されている。好ましいプロセスにおいて、間接加熱法は、間接加熱接触回転スチームチューブ乾燥機を含み、ここでは、水蒸気が、熱搬送媒体として使用される。

低水分バイオマス供給原料は、少なくとも１０００℃、より好ましくは少なくとも１１００℃、例えば、１１２０℃、１１５０℃、又は１２００℃で熱分解されてもよい。

一般に、バイオマス供給原料は、対流加熱、マイクロ波加熱、電気加熱、又は超臨界加熱によって加熱されてもよい。例として、バイオマス供給原料は、マイクロ波支援加熱、加熱ジャケット、固体熱担体、管状炉又は電気加熱器の使用により加熱されてもよい。好ましくは、加熱源は管状炉である。管状炉は、任意の適切な材料、例えば、ニッケル金属合金から形成されてもよい。

上述の通り、熱分解チャンバーの間接加熱の使用は、粉塵爆発又は火災が発生する可能性を減少及び／又は軽減するため、好ましい。

あるいは又はさらに、加熱源が、低水分バイオマス供給原料を直接加熱するために熱分解反応器内に配置される。加熱源は、電気加熱源、例えば、電気スパイラル加熱器から選択されてもよい。熱分解反応器内で２又は３つ以上の電気スパイラル加熱器を使用することが有益であることが見出された。複数の加熱器の使用により、反応器全体にわたって熱のより均質な分布をもたらし、より均一な反応温度を確実に低水分バイオマス材料に適用することができる。

ステップｂ．からのバイオマス材料が、連続して熱分解反応器を通して輸送されることが有益であることが見出された。例えば、バイオマス材料は、コンベヤ、例えば、スクリューコンベヤ又は回転ベルトを使用して熱分解反応器を通して輸送されてもよい。任意に、２又は３つ以上のコンベヤが、熱分解反応器を通してバイオマス材料を連続して輸送するために使用されうる。スクリューコンベヤは、熱分解反応器を通してバイオマス材料を輸送する速度、及びしたがって、熱分解反応器における滞留時間を、スクリューコンベヤのピッチを変更することによって制御できるため、特に有用であることが見出された。

あるいは又はさらに、反応器内でのバイオマス材料の滞留時間は、バイオマス材料が運ばれる熱分解反応器の幅又は直径を変更することによって変更することができる。

バイオマス材料は、大気圧（本質的に大気条件を含む）下で熱分解されてもよい。好ましくは、バイオマス材料は、望ましくない酸素化化合物の形成を回避するために、酸素枯渇環境で熱分解され、より好ましくは、バイオマス材料は、不活性雰囲気中で熱分解され、例えば、反応器は、熱分解ステップの前に、窒素又はアルゴンなどの不活性ガスでパージされる。バイオマス材料は、大気圧（本質的に大気条件を含む）下で熱分解されてもよい。あるいは、バイオマス材料は、低圧下、例えば、８５０～１，０００Ｐａ、好ましくは、９００～９５０Ｐａで熱分解されてもよい。得られた熱分解ガスは、続いて、当技術分野内で公知のいずれかの方法、例えば、凝縮及び蒸留によって分離されうる。熱分解ステップ、並びに後続の形成される熱分解ガスの凝縮及び蒸留の間の、８５０～１，０００Ｐａなどの圧力の印加は、バイオ炭などの熱分解反応の間に形成される任意の残留固体から熱分解ガスを分離するのに有益であることが見出された。したがって、一部の実施形態では、必要な真空圧を印加する及び／又は形成される熱分解ガスを除去するための手段が提供される。

特定の例では、バイオマス材料は、形成される任意の熱分解ガスに対して向流方向に運ばれ、熱分解ステップの結果として形成されるバイオ炭などの任意の固体材料は、形成される熱分解ガスとは別に除去される。熱い熱分解ガスがバイオマス材料を通過すると、熱が熱分解ガスからバイオマス材料に伝達され、バイオマス材料の少なくとも少量の低温熱分解が生じる。

さらに、熱分解ガスは、塵として少なくとも部分的に清浄され、ガス中に存在する重炭素は、バイオマス材料によって捕捉される。

熱分解ステップが低圧条件下で実施される場合、熱分解反応器を通して運ばれるバイオマス材料に対して向流方向の熱分解ガスの流動、及び任意に、熱分解ガスの除去を補助するために真空が適用されてもよい。

一部の例では、ステップｂ．からのバイオマス供給原料は、１０秒～２時間、好ましくは３０秒～１時間、より好ましくは６０秒～３０分間、例えば、１００秒～１０分間の時間、熱分解される。

本発明によると、ステップｄ．は、炭化水素供給原料生成物からバイオ炭を分離するステップをさらに含んでもよい。一部の例では、炭化水素供給原料生成物からのバイオ炭の分離は、熱分解反応器中で行われる。他の例では、形成される熱分解ガスは、例えば、ベンチュリの使用により、まず冷却されて、炭化水素供給原料生成物が凝縮され、続いてバイオ炭が、形成される液体炭化水素供給原料生成物及び非凝縮性ガスから分離される。

熱分解ステップにおいて形成されるバイオ炭の量は、ステップｂ．において形成されるバイオマス供給原料の５重量％～２０重量％であってもよく、好ましくは、形成されるバイオ炭の量は、ステップｂ．において形成されるバイオマス供給原料の１０～１５重量％である。

炭化水素供給原料生成物は、ろ過法（例えば、セラミックフィルターの使用）、遠心分離、サイクロン又は重力分離を使用して、形成されるバイオ炭から少なくとも部分的に分離されてもよい。

本発明によると、ステップｄ．は、炭化水素供給原料生成物から水を少なくとも部分的に分離するステップを含んでもよく、又はさらに含む。炭化水素供給原料から少なくとも部分的に分離された水は、木酢などの有機夾雑物をさらに含むことが見出されている。一般に、木酢は、炭化水素供給原料生成物から少なくとも部分的に分離された水中に１０重量％～３０重量％の水性木酢の量で存在し、好ましくは、木酢は、１５重量％～２８重量％の水性木酢の量で存在する。

水性木酢（pyrolignous acid）（木酢液（wood vinegar）とも呼ばれる）は、主に水を含むが、酢酸、アセトン及びメタノールなどの有機化合物も含有する。木酢液は、抗菌剤及び殺虫剤など、農業目的で使用されることが公知である。さらに、木酢液は、土壌品質を改善する肥料として使用でき、植物の根、茎、塊茎 花及び果実の成長を加速させうる。木酢液はまた、医療適用されることも公知であり、例えば、抗菌特性を有する木酢液において、コレステロールに対する正の効果を提供でき、消化を促進し、呑酸、胸やけ及び吐き気を緩和するのを補助しうる。したがって、本方法にはそのような生成物流を単離することができるというさらなる利益がある。

水は、重力油分離、遠心分離、サイクロン又はマイクロバブル分離によって炭化水素供給原料から少なくとも部分的に分離されてもよい。

本発明によると、ステップｄ．は、炭化水素供給原料生成物から非凝縮性軽ガスを少なくとも部分的に分離することを含んでもよく、又はさらに含む。非凝縮性軽ガスは、当技術分野内で公知のいずれかの方法により、例えば、フラッシュ蒸留又は分留によって、炭化水素供給原料生成物から分離されてもよい。

一般に、非凝縮性軽ガスは、少なくとも部分的にリサイクルされてもよい。好ましくは、炭化水素供給原料生成物から分離された非凝縮性軽ガスは、熱分解（ステップｃ．）に供されているバイオマス供給原料と組み合わせられる。

非凝縮性軽ガスが一酸化炭素を含む場合、その中に含有される一酸化炭素は、少なくとも部分的に分離され、水性ガスシフト（ＷＧＳ）反応においてさらに処理されうる。特に、熱分解ステップにおいて生成される一酸化炭素は、スチームと組み合わせて、二酸化炭素及び水素ガス燃料を生成することができる。ＷＳＧ反応において使用される供給原料はバイオマス供給原料に由来することから、生成される水素ガスは、グリーンな生物由来の水素ガスである。好ましくは、一酸化炭素は、２０５℃～４８２℃の温度でスチームと接触させられる。ＷＧＳ反応は発熱性であるので、一酸化炭素は、より好ましくは、生物由来の水素ガスの収率を増加させるために、２０５℃～２６０℃の温度でスチームと接触させられる。

シフト触媒はまた、ＷＧＳ反応において存在してもよく、ここで、そのシフト触媒は、銅－亜鉛－アルミニウム触媒又はクロム若しくは銅促進鉄系触媒から選択されてもよい。好ましくは、触媒は、銅－亜鉛－アルミニウム触媒から選択される。一酸化炭素、スチーム及び選択したシフト触媒の間の接触を増加させ、したがって、ＷＧＳ反応の効率を改善するために、触媒は、固定層又はトリクル層反応器中に含有されてもよい。

ＷＧＳ反応により生成される生物由来の水素ガスは、少なくとも部分的にリサイクルされて、水素化分解ステップなどの下流処理ステップにおいて使用されてもよい。あるいは又はさらに、生成される生物由来の水素ガスは、脱硫、脱酸素及び／又は水素化処理ステップなどの下流処理ステップにおいて少なくとも部分的に使用できる。

本発明の一部の実施形態では、炭化水素供給原料生成物をさらに処理して、その中に含有された炭素、グラフェン、ポリ芳香族化合物及びタールなどの夾雑物を少なくとも部分的に除去することが有益であることが見出された。バイオディーゼル中の不純物の存在は、そのエンジン性能に大幅に影響するだけでなく、その取り扱い及び保存を複雑にもする。メンブレンフィルターなどのフィルターが、より大量の夾雑物を除去するために使用されてもよい。

さらに又はあるいは、精密ろ過が、炭化水素供給原料中に懸濁しうる少量の夾雑物を除去するために使用されてもよい。例として、ヌッチェフィルターが、少量の夾雑物を除去するために使用されてもよい。

炭化水素供給原料をろ過するステップは、存在する夾雑物を所望のレベルに低減するために（例えば、炭化水素供給原料がわら色になるまで）、２又は３回以上繰り返されてもよい。

あるいは又はさらに、多環式芳香族化合物などの夾雑物は、炭化水素供給原料を活性炭素化合物及び／又は架橋有機炭化水素樹脂と接触させることによって除去されてもよい。続いて、炭化水素供給原料は、ろ過などの任意の適切な手段により、活性炭素及び／又は架橋有機樹脂から分離されてもよい。特に、活性化炭素及び／又は架橋有機炭化水素樹脂は、吸着剤及び炭化水素供給原料の間の接触を増加させ、それによって、所望のレベルの夾雑物除去を実現するために必要な時間を低減するために、粒子又はペレット形態であってもよい。

しかしながら、活性化炭素は、再生するコストが高くなりうる。代替として、例えば、本方法において形成されるバイオ炭は、炭化水素フィードから夾雑物を除去するための活性化炭素に対する、より費用効果的で環境にやさしい代替物として使用できる。

上で論じた通り、架橋有機炭化水素樹脂はまた、炭化水素原料生成物から夾雑物を除去するために使用されてもよい。特に、架橋有機炭化水素樹脂は、疎水性相互作用（すなわち、ファンデルワールス）又は親水性相互作用（例えば、樹脂材料の表面に存在するカルボニル官能基などの官能基での水素結合）により有機系夾雑物を除去するのに有用である。樹脂吸着材料の疎水性／親水性は、選択した樹脂材料の化学組成及び構造に依存する。したがって、特定の吸着樹脂は、所望の夾雑物を除去するように調整されうる。バイオ燃料中に存在する夾雑物を除去するために一般に使用される架橋有機炭化水素樹脂には、ポリスルホン、ポリアミド、ポリカーボネート、再生セルロース、芳香族ポリスチレン又はポリジビニルベンゼン、及び脂肪族メタクリレートが含まれる。特に、芳香族ポリスチレン又はポリジビニルベンゼン系樹脂材料は、炭化水素フィードからフェノールなどの芳香族分子を除去するために使用できる。

さらに、夾雑物材料の吸着は、架橋有機ポリマー樹脂の表面積及び多孔度を増加させることによって増加しうるため、好ましい実施形態では、炭化水素供給原料は、処理された炭化水素供給原料生成物の純度をさらに改善し、精製ステップの効率を改善するために、架橋有機炭化水素多孔質ペレット又は粒子と接触させられる。

好ましくは、炭化水素供給原料生成物から分離されたタールは、少なくとも部分的にリサイクルされ、ステップｂ．においてバイオマス供給原料と組み合わせられる。バイオマス材料の熱分解から得られたタールは、フェノール系組成物及びある範囲のさらなる酸素化有機化合物を主に含む。この熱分解タールは、加熱の使用によってさらに分解されて、炭化水素供給原料を少なくとも部分的に形成しうる。したがって、ステップｂ．において熱分解タールをバイオマス原料に少なくとも部分的にリサイクルすることによって、バイオマス源から得られた炭化水素供給原料生成物のパーセンテージ収率が増加しうる。

炭化水素供給原料生成物は、およそ大気圧（本質的に大気条件を含む）で活性化炭素、バイオ炭又は架橋有機炭化水素樹脂と接触させられてもよい。

活性化炭素、バイオ炭及び／又は架橋有機炭化水素樹脂は、炭化水素供給原料生成物内に存在する夾雑物を十分除去するのに必要な任意の時間にわたって接触させられてもよい。炭化水素原料及び吸着材料の適切な接触時間を決定することは、十分当技術分野の当業者の知識の範囲内であると考えられる。いくつかの例では、活性化炭素、バイオ炭及び／又は架橋有機炭化水素樹脂は、分離前に少なくとも１５分間、好ましくは少なくとも２０分間、より好ましくは少なくとも２５分間、炭化水素供給原料と接触させられる。

炭化水素供給原料生成物を活性化炭素、バイオ炭及び／又は架橋有機炭化水素樹脂と接触させるステップは、存在する夾雑物を適切なレベルに低減するために（例えば、炭化水素供給原料がわら色になるまで）、１又は２回以上繰り返されてもよい。

ステップｄ．において形成される分離された炭化水素供給原料は、好ましくは、少なくとも０．１重量％の１又は２種以上のＣ_８化合物、少なくとも１重量％の１又は２種以上のＣ_１０化合物、少なくとも５重量％の１又は２種以上のＣ_１２化合物、少なくとも５重量％の１又は２種以上のＣ_１６化合物、及び少なくとも３０重量％の少なくとも１又は２種以上のＣ_１８化合物を含む。

より好ましくは、ステップｄ．において形成される分離された炭化水素供給原料は、少なくとも０．５重量％の１又は２種以上のＣ_８化合物、少なくとも２重量％の１又は２種以上のＣ_１０化合物、少なくとも６重量％の１又は２種以上のＣ_１２化合物；少なくとも６重量％の１又は２種以上のＣ_１６化合物、及び／又は少なくとも３３重量％の１又は２種以上のＣ_１８化合物を含む。

分離された炭化水素供給原料は、好ましくは、－１０℃以下、好ましくは－１５℃以下、例えば－１６℃以下の流動点を有する。

分離された炭化水素原料は、好ましくは、３００ｐｐｍｗ以下、好ましくは１５０ｐｐｍｗ以下、より好ましくは７０ｐｐｍｗ以下の硫黄を含む。

第２の実施形態は、生物由来の炭化水素供給原料からバイオディーゼル燃料を形成するための方法であって、
ｉ． 少なくとも０．１重量％の１又は２種以上のＣ_８化合物、少なくとも１重量％の１又は２種以上のＣ_１０化合物、少なくとも５重量％の１又は２種以上のＣ_１２化合物、少なくとも５重量％の１又は２種以上のＣ_１６化合物、及び少なくとも３０重量％の少なくとも１又は２種以上のＣ_１８化合物を含む生物由来の炭化水素供給原料を用意するステップ；
ii． 水素化分解触媒及び水素含有ガスの存在下でステップｉ．の炭化水素供給原料を水素化分解して、バイオオイルを生成するステップ；並びに
iii． 得られたバイオオイルを分画して、生物由来のディーゼル燃料画分を得るステップ
を含む、方法を提供する。

好ましくは、生物由来の炭化水素供給原料は、少なくとも０．５重量％の１又は２種以上のＣ_８化合物、少なくとも２重量％の１又は２種以上のＣ_１０化合物、少なくとも６重量％の１又は２種以上のＣ_１２化合物；少なくとも６重量％の１又は２種以上のＣ_１６化合物、及び／又は少なくとも３３重量％の１又は２種以上のＣ_１８化合物を含む。

ステップｄ．の炭化水素供給原料又はステップｉ．の炭化水素供給原料は、本質的に液体状態、本質的に気体状態で、又は部分的に液体－部分的に気体状態で水素化分解触媒と接触させられうる。しかしながら、触媒的分解反応は気相中でのみ起こりうるので、炭化水素供給原料が本質的又は部分的に液体状態で存在する実施形態では、炭化水素供給原料又はその一部は、好ましくは、水素化分解触媒との接触前又は接触時に気化される。

水素化分解プロセスの反応条件（温度及び圧力を含む）により、生成される水素化分解生成物を変化させることができることが理解される。

好ましくは、ステップｄ．の炭化水素供給原料又はステップｉ．の炭化水素供給原料は、２００℃～７００℃の温度で、好ましくは２５０℃～５５０℃の温度、より好ましくは３００℃～３００℃の温度で水素化分解触媒と接触させられて、１又は２種以上の分解された炭化水素生成物を含むバイオオイルを生成する。

一部の実施形態では、炭化水素供給原料は、水素化分解触媒との接触前に加熱され、例えば、炭化水素原料は、水素化分解触媒との接触前に少なくとも５０℃、好ましくは少なくとも７５℃、より好ましくは少なくとも１００℃の温度に加熱されてもよい。好ましくは、炭化水素供給原料は、水素化分解触媒との接触前に最高２００℃、好ましくは最高１７５℃、より好ましくは最高１５０℃の温度に加熱されてもよい。炭化水素原料が５０℃未満の温度で維持される場合、炭化水素のコークス化がパイプライン又はノズル内で起こり、その中の流動を低減し、又はこれらの構造を詰まらせる水素化分解触媒につながりうることが見出された。炭化水素供給原料を少なくとも５０℃の温度で維持することによって、炭化水素のコークス化は、大幅に低減又は排除されうる。

好ましくは、ステップｄ．の炭化水素供給原料又はステップｉ．の炭化水素供給原料は、１ＭＰａ～２８ＭＰａ、好ましくは５ＭＰａ～２０ＭＰａ、より好ましくは１０ＭＰａ～１７ＭＰａの圧力で水素化分解触媒と接触させられる。

ステップｄ．の炭化水素供給原料若しくはステップｉ．の炭化水素供給原料及び／又は水素含有ガスは、０．１～３０時^－１、好ましくは０．２～１０時^－１、より好ましくは０．３～５時^－１の液体時間空間速度で水素化分解触媒と接触させられてもよい。本明細書において使用されるとき、「液体時間空間速度（liquid hourly space velocity）」又は「ＬＨＳＶ」という用語は、反応物質が標準状態の温度及び圧力（ＳＩＰ）で水素化分解反応ゾーンに投入されるバレル／時単位の速度を、反応物質が投入される反応ゾーン中に含有される触媒のバレル数で割った数値比を指す。

上の水素化分解反応条件は、水素化分解生成物をより短い反応時間で効率的に生成するのに特に有用であることが見出された。

水素化分解ステップは、当技術分野で公知のいずれか適切な水素化分解反応器において実施されてもよい。例えば、水素化分解ステップは、固定層反応器、トリクル層反応器、流動層反応器などの触媒反応器、又はコイル管反応器、Ｕ字管反応器若しくは直管反応器などの管状反応器において実施されてもよい。固定層反応器、トリクル層反応器、流動層反応器又は管状反応器の使用は、炭化水素供給原料及び水素化分解触媒の間の接触を増加させ、水素化分解ステップの効率を増加させる。管状反応器に関して、任意の適切な管径が、本明細書において定義される水素化分解ステップに関して選択されてもよく、例として、適切な管径は、１．５～２０ｃｍ、好ましくは２～１０ｃｍの範囲でもよい。

いくつかの例では、炭化水素供給原料は、単一の水素化分解反応器を通過してもよい。他の例では、水素化分解反応器は、流体的に接続された一連の水素化分解反応器、例えば、２又は３つ以上の水素化分解反応器を含んでもよい。一連の流体的に接続された水素化分解反応器が使用される場合、１又は２つ以上のクエンチステップ（quenching step）が、水素化分解ステップの温度を制御するために水素化分解反応器の間にさらに存在してもよい。クエンチステップは、低下した温度の新鮮な水素ガス又は低下した温度のリサイクルされた炭化水素供給原料の添加を含んでもよい。

水素化分解触媒は、ペレット、粒子又は粉末の形態であってもよい。上で論じた通り、水素化分解プロセスは、炭化水素供給原料が気体状態で水素化分解触媒と接触させられることを必要とする。したがって、炭化水素供給原料の接触分解の速度は、少なくとも部分的に、水素化分解触媒の表面積及び容積に依存する。したがって、好ましくは、水素化分解触媒は、その粒径を低減するために、例えば、チューブ式グラインダー、ミル、例えば、ハンマーミル、ナイフミル、スラリーミリングの使用により、摩砕され、又はチッパーの使用により必要な粒径にサイズ調整される。好ましくは、水素化分解触媒は、０．５ｍｍ～５ｍｍ、好ましくは０．８ｍｍ～３．５ｍｍの直径を有するペレット、粒子又は粉末の形態である。これらの粒径は、水素化分解反応の効率を増加させるのに特に有用であることが見出されている。

さらに又はあるいは、水素化分解触媒は、１００ｍ^２／ｇ～８００ｍ^２／ｇの表面積、好ましくは１５０ｍ^２／ｇ～７００ｍ^２／ｇ、より好ましくは２００ｍ^２／ｇ～６００ｍ^２／ｇの表面積を有する。

水素化分解触媒は、水素化分解プロセスにおける使用に適切であることが当業者に公知のいずれかの触媒でありうる。好ましくは、水素化分解触媒は、周期表のＶＢ族、VIＢ族、VIIＢ族及び／又はVIII族から選択される１若しくは２種以上の金属、又はそれらの塩を酸性支持体材料上に含む二元機能（bi-functional）触媒である。

特に１若しくは２種以上の金属、又はそれらの塩は、水素化分解触媒の総重量に基づいて０．１～２０ｗｔ％、水素化分解触媒の総重量に基づいて好ましくは０．１～１０ｗｔ％、より好ましくは０．５～５ｗｔ％の量で酸性支持体材料上に存在してもよい。触媒を炭化水素原料全体にわたってより均質に分布させ、炭化水素供給原料と接触した触媒の量を増加させ、したがって、分解反応の効率を改善することができるため、支持体の使用は有益であることが見出されている。したがって、担持触媒の使用により、水素化分解プロセスに必要な触媒の量を低減し、方法全体のコスト（運転及び設備投資）を低減することができる。

水素化分解触媒は、支持体材料上に含有された鉄、ニッケル、パラジウム、白金、ロジウム、イリジウム、コバルト、タングステン、モリブデン、バナジウム、ルテニウム、及びそれらの混合物からなる群から選択される金属を含んでもよい。

酸性支持体材料は、水素化分解触媒の粒子強度、コスト、多孔度及び全体的な性能に有利に影響しうる。特に、酸性支持体材料は、ゼオライト、分子篩、シリカ－アルミナ、アルミナ、シリカ、窒化シリカ、ホウ酸シリカ、酸化アルミナ、窒化ホウ素、ジルコニア、チタニア、セリア、炭素（活性化炭素など）ボリア、フェリエライト及びジルコニア－アルミナから選択されてもよい。

特に好ましい例では、酸性支持体材料は、ベータゼオライト、Ｙゼオライト、ＭＦＩゼオライト、ＡＬＰ０－３１、ＳＡＰ０－１１、ＳＡＰ０－３１、ＳＡＰ０－３７、ＳＡＰ０－４１、ＳＭ－３、ＭｇＡＰＳ０－３１、ＦＵ－９、ＮＵ－１０、ＮＵ－２３、ＺＳＭ－１２、ＺＳＭ－２２、ＺＳＭ－２３、ＺＳＭ－３５、ＺＳＭ－４８、ＺＳＭ－５０、ＺＳＭ－５７、ＭｅＡＰ０－１１、ＭｅＡＰ０－３１、ＭｅＡＰ０－４１、ＭｅＡＰＳ０－１１、ＭｅＡＰＳ０－３１、ＭｅＡＰＳ０－４１、ＭｅＡＰＳ０－４６、ＥＬＡＰ０－１１、ＥＬＡＰ０－３１、ＥＬＡＰ０－４１、ＥＬＡＰＳ０－１１、ＥＬＡＰＳ０－３１、ＥＬＡＰＳ０－４１、ローモンタイト、カンクリナイト、オフレタイト、スチルバイトの水素型、モルデナイトのマグネシウム若しくはカルシウム型、及びパルタイトのマグネシウム若しくはカルシウム型、又はそれらの組合せから選択される。

あるいは、支持体が使用されない場合、水素化分解触媒は、１若しくは２種以上の焼結金属の形態の微粉末、又は１若しくは２種以上の金属が上で定義した通りである金属発泡体として使用されうる。好ましくは、金属微粉末は、約５０μｍ未満、好ましくは約３５μｍ未満、より好ましくは約２５μｍ未満の粒径を有する。

任意に、炭化水素供給原料は、水素ガスの添加の前に水素化分解触媒と接触させられてもよい。あるいは、水素ガスは、炭化水素供給原料との接触前に水素化分解触媒と接触させられる。その上さらなる例では、炭化水素供給原料及び水素ガスは、同時に水素化分解触媒と接触させられる。

炭化水素供給原料は、水素化分解触媒、及び存在する場合、水素ガスと接触する前に予備加熱されてもよい。炭化水素供給原料は、熱交換機の使用により予備加熱されてもよい。特に、炭化水素原料は、１５０℃～６５０℃、より好ましくは２００℃～５００℃の温度に予備加熱されてもよい。あるいは、炭化水素供給原料は、まず、水素化分解触媒、及び存在する場合、水素ガスと接触させられ、続いて、所望の温度に加熱されてもよい。炭化水素供給原料及び水素ガスは、上で定義した直接又は間接加熱法のうちの任意のものを使用して、所望の温度に加熱されてもよい。

任意に、方法は、形成されるバイオオイル中の水素ガス及び／又は二酸化炭素を少なくとも部分的に除去するステップをさらに含む。水素ガス及び／又は二酸化炭素は、当技術分野で公知のいずれかの方法によって、例えば、部分気化により、例えば、およそ周囲圧力（本質的に大気条件を含む）でフラッシュセパレーターの使用によりバイオオイルから分離されうる。気化した水素ガス及び／又は二酸化炭素は、続いて、脱気ステップを介して除去されてもよい。脱気ステップは、真空下で、好ましくは６ＫＰａＡ未満の真空圧力下で、より好ましくは５ＫＰａＡ未満の真空圧力下で、さらにより好ましくは４ＫＰａＡ未満の真空圧力下で実施されてもよい。あるいは、水素ガス及び／又は二酸化炭素は、分留を介してバイオオイルから除去されてもよい。

バイオオイルから除去された任意の未反応の富水素ガス及び／又は二酸化炭素は、少なくとも部分的にリサイクルされ、ステップｄ．又はステップｉの炭化水素供給原料と組み合わせられてもよい。未反応の水素ガスを少なくとも部分的にリサイクルすることによって、炭化水素供給原料を水素化分解するのに必要な水素ガスの量が低減され、方法全体のコスト（運転及び設備投資）は低減されうる。

本発明によると、方法は、ステップｅ．又はステップiiにおいて形成されるバイオオイルから硫黄含有成分を少なくとも部分的に除去するステップをさらに含んでもよい。

さらに又はあるいは、方法は、ステップｅ．又はステップiiにおいて形成される生物由来のディーゼル燃料画分から硫黄含有成分を少なくとも部分的に除去するステップをさらに含んでもよい。

バイオオイル及び／又はディーゼル燃料画分から硫黄含有成分を少なくとも部分的に除去するステップは、存在するチオール、スルフィド、ジスルフィド、チオフェンのアルキル化誘導体、ベンゾチオフェン、ジベンゾチオフェン、４－メチルジベンゾチオフェン、４，６－ジメチルジベンゾチオフェン、ベンゾナフトチオフェン及びベンゾ［ｄｅｆ］ジベンゾチオフェンのうちの１又は２種以上を少なくとも部分的に除去するステップを含んでもよい。好ましくは、ベンゾチオフェン、ジベンゾチオフェンは、バイオオイル及び／又はディーゼル燃料画分から少なくとも部分的に除去される。

バイオオイル及び／又はディーゼル燃料画分から硫黄含有成分を少なくとも部分的に除去するステップは、水素化脱硫ステップ、好ましくは接触水素化脱硫ステップを含んでもよい。

触媒は、好ましくは、ニッケルモリブデン硫化物（ＮｉＭｏＳ）、モリブデン、二硫化モリブデン（ＭｏＳ_２）、コバルト／モリブデン、例えば、コバルト及びモリブデンの二元組合せ、コバルトモリブデン硫化物（ＣｏＭｏＳ）、二硫化ルテニウム（ＲｕＳ_２）、並びに／又はニッケル／モリブデン系触媒から選択される。より好ましくは、触媒は、ニッケルモリブデン硫化物（ＮｉＭｏＳ）系触媒及び／又はコバルトモリブデン硫化物（ＣｏＭｏＳ）系触媒から選択される。

あるいは、触媒は、バイオオイル及び／又はディーゼル燃料画分から硫黄含有成分を少なくとも部分的に除去するのに適切な、金属成分及び有機配位子を含む公知のいずれかの金属有機骨格（ＭＯＦ）から選択されてもよい。特に、ＭＯＦ材料は、銅－１，３，５－ベンゼントリカルボン酸（Ｃｕ－ＢＴＣ）及びＶ／Ｃｕ－ＢＴＣから選択されてもよい。好ましくは、触媒はＶ／Ｃｕ－ＢＴＣを含む。

触媒は、担持触媒であってもよく、支持体は、天然又は合成材料から選択されうる。特に、支持体は、活性化炭素、シリカ、アルミナ、シリカ－アルミナ、分子篩及び／又はゼオライトから選択される。触媒をバイオオイル及び／又はディーゼル燃料画分全体にわたってより均質に分布させ、したがって、バイオオイル及び／又はディーゼル燃料画分と接触する触媒の量を増加させることができるため、支持体の使用は有益であることが見出されている。したがって、担持触媒の使用により、水素化脱硫反応に必要な触媒の量を低減し、方法全体のコスト（運転及び設備投資）を低減することができる。

水素化脱硫ステップは、バイオオイル及び／又はディーゼル燃料画分と存在する触媒との間の接触を増加させて、硫黄除去ステップの効率を増加させるために、固定層又はトリクル層反応器において実施されてもよい。

水素化脱硫ステップは、２５０℃～４００℃、好ましくは３００℃～３５０℃の温度で実施されてもよい。

バイオオイル及び／又はディーゼル燃料画分は、水素ガス、及び存在する場合、水素化脱硫触媒、と接触する前に予備加熱されてもよい。バイオオイル及び／又はディーゼル燃料画分は、熱交換機の使用により予備加熱されてもよい。あるいは、バイオオイル及び／又はディーゼル燃料画分は、まず、水素ガス、及び存在する場合は水素化脱硫触媒、と接触させられ、続いて、所望の温度に加熱されてもよい。バイオオイル及び／又はディーゼル燃料画分及び水素ガスは、上で定義した直接又は間接加熱法のうちの任意のものを使用して、所望の温度に加熱されてもよい。

水素化脱硫ステップは、４～６ＭＰａＧ、好ましくは４．５～５．５ＭＰａＧ、より好ましくは約５ＭＰａＧの反応圧力で実施される。

脱硫反応の間、硫黄含有成分は水素ガスと反応して、硫化水素ガス（Ｈ_２Ｓ）を生成する。形成される硫化水素ガスは、当技術分野で公知のいずれかの方法によって、例えば、ガスセパレーターの使用又は反応器ベッセルへのわずかな真空、例えば、６ＫＰａＡ未満、好ましくは５ＫＰａＡ未満、より好ましくは４ＫＰａＡ未満の真空圧の印加により、バイオオイル及び／又はディーゼル燃料画分から分離されうる。

任意に、硫黄が低減されたバイオオイル及び／又はディーゼル燃料画分は、次いで、さらなる処理ステップが実施される前に、当技術分野で公知のいずれか適切な手段によって、例えば、熱交換機の使用によって、冷却されてもよい。

硫黄が低減されたバイオオイル及び／又はディーゼル燃料画分中に残留する微量の硫化水素は、続いて、例えば、およそ周囲圧力でフラッシュセパレーターの使用による部分気化、及び気化した硫化水素の脱気による除去により除去されてもよい。好ましくは、バイオオイル及び／又はディーゼル燃料画分は、脱気ステップの間、６０℃～１２０℃の温度を有し、より好ましくは、バイオオイル及び／又はディーゼル燃料画分は、８０℃～１００℃の温度を有する。脱気ステップは、真空下で、好ましくは６ＫＰａＡ未満の真空圧力下で、より好ましくは５ＫＰａＡ未満の真空圧力下で、さらにより好ましくは４ＫＰａＡ未満の真空圧力下で実施されてもよい。

脱気ステップの間に除去された任意の未反応の富水素ガスは、例えば、アミン接触器の使用により硫化水素から分離されてもよい。分離されたガスは、次いで、有利にリサイクルされ、ステップｄ．又はステップｉの炭化水素原料と組み合わせられてもよい。未反応の水素ガスをリサイクルすることによって、バイオオイル及び／又はディーゼル燃料画分から硫黄含有成分を除去するのに必要な水素ガスの量が低減され、それによって、より費用効果的な方法が提供される。

水素化脱硫ステップは、バイオオイル及び／又はディーゼル燃料画分における所望の硫黄低減を実現するために１又は２回以上繰り返されてもよい。しかしながら、典型的には、バイオオイル及び／又はディーゼル燃料画分の硫黄含有量を所望のレベルに十分低減するために、とりわけ、炭化水素供給原料が本明細書に記載される方法に従って生成される場合、１回の水素化脱硫ステップのみが必要である。

脱硫されたバイオオイル及び／又はディーゼル燃料画分は、５ｐｐｍｗ未満、好ましくは３ｐｐｍｗ未満、より好ましくは１ｐｐｍｗ未満の硫黄含有量を含んでもよい。

一部の実施形態では、脱硫ステップは必要にならない。上で論じた通り、バイオマス原料は、非作物バイオマス供給原料から選択されてもよい。ススキ属、牧草、及びわら、例えば、稲わら又は麦わらなどの非作物バイオマス供給原料は、少量の硫黄を含有するため、それから得られる炭化水素供給原料、バイオオイル及びディーゼル燃料画分も、より少量の硫黄含有成分を含み、上で述べた限度を本質的に満たしうる。さらに、非作物バイオマスフィード中に存在する硫黄含有成分は、主にベンゾチオフェンを含み、これは、およそ５００℃の温度で容易に分解されて、ベンゼン及び硫化水素（Ｈ_２Ｓ）を形成する。したがって、そのような硫黄含有成分は、本明細書に定義される熱分解プロセスの間に分解し、得られるバイオオイルの硫黄含有量をさらに低減する。結果として、そのようなバイオマス供給原料の使用により、本方法に関連する時間及びコストを低減することができる。

方法は、ステップｅ．又はステップiiにおいて形成されるバイオオイルを水素化処理するステップをさらに含んでもよい。

本発明の水素化処理ステップは、バイオオイル中に存在する不飽和炭化水素官能基の数を低減し、バイオオイルを、より高いエネルギー密度を有するより安定な燃料に有利に変換するために使用される。

水素化処理ステップは、２５０℃～３５０℃、好ましくは２７０℃～３３０℃、より好ましくは２８０℃～３２０℃の温度で実施されてもよい。好ましくは、バイオオイルは、水素ガス、及び存在する場合は水素化処理触媒、との接触前に加熱される。バイオオイルは、熱交換機の使用により予備加熱されてもよい。あるいは、バイオオイルは、まず、水素ガス、及び存在する場合は水素化処理触媒、と接触させられてもよく、続いて、所望の温度に加熱される。バイオオイル及び水素ガスは、上で定義した直接又は間接加熱法のうちの任意のものを使用して、所望の温度に加熱されてもよい。

水素化処理ステップは、４ＭＰａＧ～６ＭＰａＧ、好ましくは４．５ＭＰａＧ～５．５ＭＰａＧ、より好ましくは約５ＭＰａＧの反応圧力で実施されてもよい。

一般に、水素化処理ステップは、触媒をさらに含む。好ましくは、触媒は、周期表のIIIＢ族、IVＢ族、ＶＢ族、VIＢ族、VIIＢ族及びVIII族から選択される金属触媒を含む。特に、金属触媒は、周期表のVIII族から選択され、例えば、触媒は、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｐｔを含む触媒など、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ及び／又はＰｔから選択されてもよい。好ましくは、触媒は、ＣｏＭｏ、ＮｉＭｏ又はＮｉ触媒から選択される。

水素化処理触媒が白金系触媒から選択される場合、炭化水素供給原料に含有される硫黄が白金系触媒を毒し、したがって、水素化処理ステップの効率を低下させうるため、水素化脱硫ステップは水素化処理ステップの前に実施されることが好ましい。

触媒は、担持触媒であってもよく、支持体は、任意に、天然又は合成材料から選択されうる。特に、支持体は、活性化炭素、シリカ、アルミナ、シリカ－アルミナ、分子篩及び／又はゼオライトから選択されてもよい。触媒がバイオオイル全体にわたってより均質に分布し、バイオオイルと接触した触媒の量が増加しうるため、支持体の使用は有益であることが見出された。したがって、担持触媒の使用により、水素化処理反応に必要な触媒の量を低減し、方法全体のコスト（運転及び設備投資）を低減することができる。

水素化処理ステップは、バイオオイル及び存在する触媒の間の接触を増加させ、それによって水素化処理反応の効率を改善するために、固定層又はトリクル層反応器において実施されてもよい。

任意に、水素化処理されたバイオオイルは、任意のさらなる処理ステップが実施される前に、例えば、熱交換機の使用によって、続いて冷却される。

形成されるバイオオイルを分画する前に、ＬＰＧガスは、任意に、当技術分野で公知のいずれかの方法によって、例えば、ガスコンデンサー及び／又はガスセパレーターの使用により、バイオオイルから少なくとも部分的に分離されてもよい。あるいは又はさらに、ＬＰＧガスは、わずかな真空の印加によって、例えば、残留するバイオオイルからＬＰＧを分離するために６ＫＰａＡ未満、好ましくは５ＫＰａＡ未満、より好ましくは４ＫＰａＡ未満の真空圧を使用して、バイオオイルから分離されてもよい。あるいは、ＬＰＧは、凝縮及びフラッシュ蒸留法によってバイオオイルから分離されてもよい。

本発明の分画ステップは、精製バイオオイルをそれぞれのナフサ、ジェット燃料及び／又は重ディーゼル画分に分離できる。分画方法は、当技術分野で公知のいずれかの標準法を使用して、例えば、分留カラムの使用により実施されてもよい。

分画ステップは、大気圧（本質的に大気条件を含む）で、３０℃～２２０℃、好ましくは５０℃～２１０℃、例えば７０℃～２００℃のカットポイントを有する、精製バイオオイルの第１の分画カットを分離するステップを含んでもよい。あるいは、分画ステップは、８５０～１０００Ｐａ、好ましくは、９００～９５０Ｐａの圧力で実施されてもよい。第１の分画カット中の炭化水素は、続いて冷却され、凝縮されてもよい。第１のカット画分は、生物由来のガソリン燃料画分である。

方法は、２８０℃～３２０℃、好ましくは２９０℃～３１０℃、より好ましくは約３００℃のカットポイントを有する、精製バイオオイルの第２の分画カットを実施するステップをさらに含んでもよい。第２の分画カットは、一般に、生物由来のジェット燃料を含む。第２の分画カット中の炭化水素は、例えばコンデンサーを使用して、冷却され、凝縮されてもよい。

第２の分画カットは、生物由来のジェット燃料、好ましくはＡ１グレードのジェット燃料である。好ましくは、第２の分画カットの物理及び化学特性は、ジェット燃料の標準化要件の少なくとも一部を満たす。

底流中の残留するバイオオイルは、生物由来のディーゼル燃料である。

第３の実施形態は、本明細書において定義される方法に従って生成された生物由来のＬＰＧ燃料を含む。

第４の実施形態は、本明細書において定義される方法に従って生成された生物由来のガソリン燃料を含む。

第５の実施形態は、本明細書において定義される方法に従って生成された生物由来のジェット燃料を含む。

第６の実施形態は、本明細書において定義される方法に従って生成された生物由来のディーゼル燃料を含む。好ましくは、生物由来のディーゼル燃料は、バイオマス原料から完全に形成される。

驚くべきことに、本発明の方法に従って生成された生物由来のディーゼル燃料は、Ｄ－２グレードのディーゼル燃料の基準を満たすことが見出された。好ましくは、生物由来のディーゼル燃料の流動点は、－４０℃以下、好ましくは－４２℃以下、より好ましくは－４５℃以下である。

生物由来のディーゼル燃料は、少なくとも６０、好ましくは少なくとも６５のセタン価、より好ましくは、少なくとも７０のセタン価を有してもよい。

生物由来のディーゼル燃料は、好ましくは、１０ｐｐｍｗ以下の硫黄、好ましくは５ｐｐｍｗ以下の硫黄、より好ましくは１ｐｐｍｗ以下の硫黄を含む。

好ましくは、生物由来のディーゼル燃料は、測定可能な臭素指数を有さない。

技術的に必須ではないが、本発明の生物由来のディーゼル燃料は、現在の燃料規格を満たすために、他の材料（例えば、化石燃料由来の燃料材料）とブレンドされてもよいことが認識される。例として、そのようなブレンドは、最大５０％であってもよい。しかしながら、本発明の燃料の驚くべき品質は、そのようなプロセスを回避可能にすることを初めて実現可能にする。

第７の実施形態は、バイオマス供給原料からバイオディーゼル燃料を形成するためのシステムであって、
バイオマス供給原料の水分含有量を確実に、バイオマス供給原料の１０重量％未満にする手段；
バイオマス供給原料を、少なくとも９５０℃の温度に加熱して、バイオ炭、炭化水素供給原料、水素、一酸化炭素、二酸化炭素及びメタンなどの非凝縮性軽ガス、並びに水の混合物を形成するように構成された加熱体を含む反応器；
反応器で生成された反応混合物から、形成される炭化水素供給原料を分離するように構成されたセパレーター；
水素ガスの存在下で炭化水素供給原料を分解して、バイオオイルを生成するのに適切な水素化分解反応器；並びに
バイオオイルからディーゼル燃料画分を分離するように構成されたセパレーター
を含む、システムを提供する。

本発明によると、反応器に入る前にバイオマス供給原料を摩砕して、材料の粒径を低減する手段をさらに含んでもよく、例えば、バイオマス供給原料は、ペレット、チップ、粒子又は粉末に形成されてもよく、最大粒子直径は１ｍｍ～２５ｍｍ、１ｍｍ～１８ｍｍ、又は１ｍｍ～１０ｍｍである。好ましくは、システムは、バイオマス供給原料の粒径を低減するためのチューブ式グラインダー、ミル、例えば、ハンマーミル、ナイフミル、スラリーミリング又はチッパーを含む。

いくつかの例では、システムは、バイオマス供給原料の水分含有量を１０重量％未満に低減する加熱手段をさらに含んでもよい。加熱手段は、真空オーブン、回転乾燥機、フラッシュ乾燥機、又は熱交換機、例えば、連続ベルト乾燥機から選択されてもよい。好ましくは、加熱手段は、バイオマス原料を間接加熱するように配置構成され、例えば、加熱手段は、間接加熱ベルト乾燥機、間接加熱流動層、又は間接加熱接触回転スチームチューブ乾燥機から選択されてもよい。

本発明によると、加熱体は、バイオマス供給原料を少なくとも１０００℃、より好ましくは少なくとも１１００℃、例えば、１１２０℃、１１５０℃、又は１２００℃の温度に加熱するように構成されてもよい。

加熱体は、マイクロ波支援加熱、加熱ジャケット、固体熱担体、管状炉又は電気加熱器を含んでもよく、好ましくは、加熱体は管状炉を含む。

あるいは又はさらに、加熱体は、反応器内に配置されてもよく、バイオマス供給原料を直接加熱するように構成される。例として、加熱体は、電気加熱体、例えば、電気スパイラル加熱器から選択されてもよい。好ましくは、２又は３つ以上の電気スパイラル加熱器が反応器内に配置構成されてもよい。

バイオマス供給原料は、反応器を通して連続して輸送されてもよく、例えば、バイオマス材料は、スクリューコンベヤ又は回転ベルトなど、コンベヤ上／内に含有されてもよい。任意に、２つのコンベヤが、反応器を通してバイオマス材料を連続して輸送するために配置構成されてもよい。

反応器は、バイオマス材料が大気圧下で加熱されるように配置構成されてもよい。あるいは、反応器は、低圧条件、例えば、８５０～１，０００Ｐａ、好ましくは、９００～９５０Ｐａを形成するように配置構成されてもよい。反応器は、反応器が真空下に維持されて、形成される熱分解ガスの除去を補助するように構成されてもよい。好ましくは、反応器は、真空の印加を使用して、反応器から除去される任意の熱分解ガスに対して向流方向にバイオマス材料を連続して輸送するように構成される。このようにして、バイオ炭など、加熱の結果として形成される任意の固体材料は、形成される熱分解ガスとは別に除去される。

本発明によると、システムは、反応器中で形成される熱分解ガスを凝縮して、炭化水素供給原料生成物及び非凝縮性軽ガスを生成するための冷却手段をさらに含んでもよい。

システムは、例えば、蒸留により、形成される熱分解ガスを分離するための手段をさらに含んでもよい。

セパレーターは、炭化水素供給原料生成物からバイオ炭を分離するように配置構成されてもよい。例えば、セパレーターは、ろ過手段（例えば、セラミックフィルターの使用）、遠心分離、又はサイクロン若しくは重量分離を含んでもよい。

さらに又はあるいは、セパレーターは、炭化水素供給原料生成物から水を少なくとも部分的に分離するための手段を含んでもよい。例えば、セパレーターは、重力油分離装置、遠心分離、サイクロン又はマイクロバブル分離手段を含んでもよい。

さらに又はあるいは、セパレーターは、炭化水素供給原料生成物から非凝縮性軽ガスを少なくとも部分的に分離するための手段を含んでもよく、例えば、セパレーターは、炭化水素供給原料生成物がフラッシュ蒸留又は分留を受けるように配置構成されてもよい。

セパレーターは、炭化水素供給原料生成物から分離された任意の非凝縮性軽ガスが反応器に入る前に、バイオマス原料にリサイクルされるように配置構成されてもよい。

あるいは又はさらに、セパレーターが、形成される非凝縮性ガスから一酸化炭素を少なくとも部分的に分離するように配置構成されてもよい場合。システムは、少なくとも部分的に分離された一酸化炭素を、水性ガスシフト反応を介して水素ガス及び二酸化炭素に変換するための手段をさらに含んでもよい。特に、反応器は、分離された一酸化炭素をスチームと接触させるように構成されてもよい。反応器は、一酸化炭素及びスチームを２０５℃～４８２℃、より好ましくは２０５℃～２６０℃の温度に加熱するように構成された加熱体をさらに含む。いくつかの例では、反応器は、銅－亜鉛－アルミニウム触媒又はクロム若しくは銅促進鉄系触媒から選択されるシフト触媒を含む。好ましくは、触媒は、銅－亜鉛－アルミニウム触媒から選択される。

セパレーターは、形成される任意の水素ガスを水素化分解反応器にリサイクルするように配置構成されてもよい。

本発明によると、システムは、形成される炭化水素供給原料生成物をさらに処理するための手段を含んでもよい。例として、システムは、炭素、グラフェン及びタールなどの炭化水素供給原料中に存在する夾雑物を除去するように配置構成されてもよい。好ましくは、システムは、メンブレンフィルターなどのフィルターをさらに含み、これは、存在する大きな夾雑物を除去するために使用できる。さらに又はあるいは、システムは、炭化水素原料中に懸濁した小さな夾雑物を除去するための、ヌッチェフィルターなどの精密ろ過手段をさらに含んでもよい。あるいは又はさらに、システムは、生成された炭化水素供給原料生成物をさらに処理するために、炭化水素供給原料を活性炭素化合物及び／又は架橋有機炭化水素樹脂と接触させるように配置構成されてもよい。活性化炭素及び／又は架橋有機炭化水素樹脂は、吸着剤と炭化水素供給原料との間の接触を増加させ、それによって、所望のレベルの夾雑物除去を実現するために必要な時間を低減するために、粒子又はペレット形態であってもよい。炭化水素供給原料生成物は、およそ大気圧（本質的に大気条件を含む）で活性化炭素及び／又は架橋有機炭化水素樹脂と接触させられてもよい。

いくつかの例では、システムは、炭化水素供給原料生成物がさらなる処理手段を２又は３回以上通過するように配置構成されてもよい。

水素化分解反応器は、炭化水素供給原料及び水素ガスを２００℃～７００℃の温度に、好ましくは２５０℃～５５０℃の温度、より好ましくは３００℃～３００℃の温度で加熱して、１又は２種以上の分解された炭化水素生成物を含むバイオオイルを生成するように構成されてもよい。

さらに、水素化分解反応器は、１ＭＰａ～２８ＭＰａ、好ましくは５ＭＰａ～２０ＭＰａ、より好ましくは１０ＭＰａ～１７ＭＰａの圧力条件を形成するように配置構成されてもよい。

さらに又はあるいは、水素化分解反応器は、水素含有ガス及び／又は炭化水素供給原料が０．１～３０時^－１、好ましくは０．２～１０時^－１、より好ましくは０．３～５時^－１の液体時間空間速度で水素化分解触媒と接触させられうるように配置構成されてもよい。

一部の実施形態では、水素化分解反応器は、固定層反応器、トリクル層反応器、流動層反応器などの触媒反応器、又はコイル管反応器、Ｕ字管反応器若しくは直管反応器などの管状反応器から選択される。水素化分解触媒は、好ましくは、上で定義した通りである。水素化分解反応器が管状反応器である場合、管は、１．５～２０ｃｍ、好ましくは２～１０ｃｍの範囲内の直径を有してもよい。

一部の実施形態では、システムは、単一の水素化分解反応器を含んでもよく、あるいは、システムは、流体的に接続された一連の水素化分解反応器、例えば、流体的に接続された２又は３つ以上の水素化分解反応器を含んでもよい。システムが一連の流体的に接続された水素化分解反応器を含む実施形態では、水素化分解反応器は、一連の流体的に接続された水素化分解反応器のうちの１又は２つ以上の間で炭化水素原料の温度をクエンチするための手段をさらに含んでもよい。例えば、クエンチ手段は、低下した温度を有する新鮮な水素及び／又はリサイクルされた炭化水素供給原料を導入するのに適切な入口（inlet）を含んでもよい。

任意に、システムは、形成されるバイオオイル中の水素ガス及び／又は二酸化炭素を少なくとも部分的に除去するように構成されてもよい。水素ガス及び／又は二酸化炭素を少なくとも部分的に除去するための手段は、当技術分野で公知のいずれかの手段から選択されえ、例として、水素ガス及び／又は二酸化炭素を少なくとも部分的に除去するための手段は、およそ周囲圧力（本質的に大気条件を含む）で機能するように構成されたフラッシュセパレーターであってもよい。一部の実施形態では、水素ガス及び／又は二酸化炭素を少なくとも部分的に除去するための手段は真空を含み、好ましくは、真空は、６ＫＰａＡ未満の真空圧力、より好ましくは５ＫＰａＡ未満の真空圧力、さらにより好ましくは４ＫＰａＡ未満の真空圧力を印加するように構成される。あるいは、水素ガス及び／又は二酸化炭素を少なくとも部分的に除去するための手段は分留装置であってもよい。

システムは、形成されるバイオオイル又は生物由来のディーゼル燃料画分から硫黄含有成分を少なくとも部分的に除去するための手段をさらに含んでもよい。炭化水素供給原料から硫黄含有成分を少なくとも部分的に除去するための手段は、反応器に水素ガスを供給するための入口を含んでもよい。反応器はまた、水素化脱硫触媒、好ましくは、上で定義した通りの水素化脱硫触媒を含んでもよい。いくつかの例では、炭化水素供給原料から硫黄成分を少なくとも部分的に除去するための手段は、炭化水素供給原料を２５０℃～４００℃、好ましくは３００℃～３５０℃の温度に加熱するように配置構成された加熱体を含んでもよい。任意に、加熱体は、反応器に入る前に、炭化水素供給原料を必要な温度に加熱するように配置構成されてもよく、例として、加熱体は、熱交換機から選択されてもよい。あるいは、加熱体は、水素ガス、及び存在する場合は水素化脱硫触媒、との接触後、炭化水素供給原料を必要な温度に加熱するように配置構成されてもよい。炭化水素フィードが反応器に入った後に加熱される場合、加熱体は、上で定義した直接又は間接加熱法のうちの任意のものから選択されてもよい。いくつかの例では、炭化水素供給原料から硫黄含有成分を少なくとも部分的に除去するための手段は、４～６ＭＰａＧ、好ましくは４．５～５．５ＭＰａＧ、より好ましくは約５ＭＰａＧの圧力下で維持されてもよい。

反応器は、脱硫プロセスの間に形成される硫化水素ガスを除去するための手段をさらに含んでもよく、例えば、反応器は、存在する硫化水素ガスの除去を補助するために、わずかな真空、例えば、６ＫＰａＡ未満の真空圧、より好ましくは５ＫＰａＡ未満の真空圧、さらにより好ましくは４ＫＰａＡ未満の真空圧を提供するように配置構成されたガスセパレーターをさらに含んでもよい。

システムは、さらなる処理ステップが実施される前に、硫黄が低減された炭化水素原料を冷却するための冷却手段、例えば、熱交換機をさらに含んでもよい。

任意に、システムは、硫黄が低減された炭化水素供給原料を部分的に気化して、存在する微量の硫化水素を除去するための手段をさらに含んでもよい。例として、部分的に気化する手段は、周囲圧力で維持されたフラッシュセパレーター、及び気化された硫化水素を除去するための脱気装置を含んでもよい。部分的に気化する手段は、脱気ステップの間に、炭化水素供給原料を６０℃～１２０℃の温度、より好ましくは８０℃～１００℃の温度に加熱するように配置構成された加熱体を含んでもよい。任意に、脱気装置は、６ＫＰａＡ未満の真空圧力下で、より好ましくは５ＫＰａＡ未満の真空圧力下で、さらにより好ましくは４ＫＰａＡ未満の真空圧力下で維持されてもよい。

好ましくは、反応器は、脱硫ステップ後に存在する任意の未反応の水素ガスを、反応器に入る生物由来の炭化水素供給原料にリサイクルするように構成される。このようにして、生物由来の炭化水素供給原料中の硫黄含有成分を除去するのに必要な水素ガスの量が減少し、よりコスト効果的なシステムが提供される。

いくつかの例では、反応器は、炭化水素供給原料が、硫黄含有成分を少なくとも部分的に除去するための手段を２又は３回以上通って流動するように配置構成される。

さらに又はあるいは、システムは、形成されるバイオオイルを水素化処理するための手段をさらに含んでもよい。炭化水素供給原料を水素化処理するための手段は、水素化処理触媒、例えば、上で定義した通りの水素化処理触媒を含んでもよい。水素化処理する手段は、炭化水素供給原料を２５０℃～３５０℃、好ましくは２７０℃～３３０℃、より好ましくは２８０℃～３２０℃の温度に加熱するように配置構成された加熱体をさらに含んでもよい。任意に、加熱体は、炭化水素供給原料を水素化処理するための手段と接触する前に、炭化水素供給原料を必要な温度に加熱するように配置構成されてもよく、例として、加熱体は、熱交換機から選択されてもよい。あるいは、加熱体は、水素ガス、及び存在する場合は水素化処理触媒、との接触後、炭化水素供給原料を必要な温度に加熱するように配置構成されてもよい。炭化水素フィードが水素化処理手段の接触に続いて加熱される場合、加熱体は、上で定義した直接又は間接加熱法のうちの任意のものから選択されてもよい。いくつかの例では、水素化処理ステップを実施するために使用される場合、反応器は、４～６ＭＰａＧ、好ましくは４．５～５．５ＭＰａＧ、より好ましくは約５ＭＰａＧの圧力下で維持されてもよい。

システムは、さらなる処理ステップが実施される前に、低減された水素化処理された炭化水素原料を冷却するための冷却手段、例えば、熱交換機をさらに含んでもよい。

任意に、システムは、バイオオイルからＬＰＧガスを少なくとも部分的に分離するための手段を含んでもよい。特に、システムは、ガスコンデンサー及び／又はガスセパレーターなどの脱気手段をさらに含んでもよい。いくつかの例では、脱気手段は、真空圧をバイオオイルに印加するように構成される。より好ましくは、脱気手段は、６ＫＰａＡ未満、より好ましくは５ＫＰａＡ未満、さらにより好ましくは４ＫＰａＡ未満の真空圧を印加して、ＬＰＧガスを少なくとも部分的に除去するように構成される。

セパレーターは、大気圧（すなわち、およそ１０１．３ＫＰａ）で、３０℃～２２０℃、好ましくは５０℃～２１０℃、例えば７０℃～２００℃のカットポイントを有する、精製バイオオイルの第１の分画カットを分離するように構成されてもよい。あるいは、セパレーターは、第１の分画カットが８５０～１０００Ｐａ、好ましくは９００～９５０Ｐａの圧力で分離されるように配置構成されてもよい。

セパレーターは、第１の分画カットを冷却するための手段をさらに含んでもよく、例えば、冷却手段は、熱交換機から選択されてもよい。

任意に、セパレーターはまた、２８０℃～３２０℃、好ましくは２９０℃～３１０℃、より好ましくは約３００℃のカットポイントを有する第２の分画カットを分離するように構成されてもよい。第２の分画カットは、一般に、生物由来のジェット燃料を含む。

セパレーターは、底流中の残留するバイオオイルが生物由来のディーゼル燃料であることを照合するように配置構成されてもよい。

一部の実施形態では、セパレーターは、分留カラムから選択される。

本明細書において定義される通りの本発明が添付図面に示される。

本発明に従ってバイオマス供給原料からバイオディーゼル燃料を形成するプロセスのフロー図である。 本発明に従って生物由来の炭化水素供給原料からバイオディーゼル燃料を形成するプロセスのフロー図である。 ～ 水素化分解プロセスに基づいて燃料を形成する公知の方法のフロー図である。

図１は、水素化分解反応器を介してバイオマス供給原料からバイオディーゼル燃料を形成する簡略化されたプロセス（１０）を示す。破線で示されるプロセスステップは、任意のプロセスステップであると理解されるべきである。

バイオマス供給原料流（１２）は、バイオマス供給原料の水分含有量を確実に、バイオマス供給原料の１０重量％以下にするために、原料オーブン又は乾燥機（１４）にフィードされる。供給原料オーブン又は乾燥機は、バイオマス材料から除去された任意の水蒸気を分離するための出口（outlet：１６）をさらに含んでもよい。低水分バイオマス材料は、次いで、熱分解反応器（１８）に供給されてもよく、ここで、低水分バイオマス材料は、少なくとも１０００℃、より好ましくは少なくとも１１００℃、例えば、１１２０℃、１１５０℃、又は１２００℃の温度に加熱される。バイオマス材料は、低圧下、例えば、８５０～１，０００Ｐａ、好ましくは、９００～９５０Ｐａで熱分解されてもよい。熱分解反応器は、熱分解ステップが実施される前に熱分解反応器に窒素又はアルゴンなどの不活性ガスを供給するための入口（２０）をさらに含む。得られた熱分解ガスは、続いて、熱分解反応器から出口（２２）を介して除去されうる。熱分解反応器は、バイオ炭などの熱分解反応の間に形成される任意の残留固体を除去するためのさらなる出口（２４）を含む。炭化水素供給原料生成物は、ろ過法（例えば、セラミックフィルターの使用）、遠心分離、サイクロン又は重力分離を使用して、形成されるバイオ炭から少なくとも部分的に分離されてもよい。

熱分解反応器（２２）から抽出される熱分解ガスは、形成される熱分解ガスを凝縮して、炭化水素供給原料生成物及び非凝縮性軽ガスを生成するために冷却手段（２６）に移送され、炭化水素供給原料は、次いで、蒸留カラム（２８）にフィードされ、ここで、非凝縮性軽ガスは、蒸留カラムの上部（３０）から除去され、炭化水素供給原料は、蒸留カラムの底部（３２）から除去される。炭化水素供給原料生成物から分離された非凝縮性軽ガス（３０）は、低水分バイオマス供給原料流（１８）に少なくとも部分的にリサイクルされてもよい。分離された炭化水素供給原料（３２）は、セパレーター（３４）に供給されて、炭化水素供給原料生成物（３２）から水が少なくとも部分的に分離される。例えば、セパレーターは、重力油分離装置、遠心分離、サイクロン又はマイクロバブル分離手段を含んでもよい。セパレーターは、水が炭化水素供給原料から除去されうる第１の出口（３６）、及び水が低減された炭化水素享久原料が得られうる第２の出口（３８）を含む。

水が低減された炭化水素供給原料は、その中に含有された炭素、グラフェン、ポリ芳香族化合物及びタールなどの夾雑物を少なくとも部分的に除去するために、反応器（４０）にフィードされうる。反応器は、より大きな及びより小さな夾雑物それぞれを除去するための膜又はヌッチェなどのフィルターを含んでもよい。あるいは又はさらに、多環式芳香族化合物などの夾雑物を除去するための活性炭素化合物及び／又は架橋有機炭化水素樹脂。活性化炭素の代替として、反応器は、低水分炭化水素フィードから夾雑物を除去するためのバイオ炭を含んでもよい。反応器は、炭化水素原料から夾雑物を分離するための出口（４２）を含む。炭化水素供給原料から分離された夾雑物がタールを含む場合、分離されたタールは、少なくとも部分的にリサイクルされ、低水分バイオマス供給原料流（１８）と組み合わせられうる。

処理された炭化水素供給原料（４４）は、次いで、水素化分解反応器（４６）にフィードされる。水素化分解システムの一例も図３に示される。図１は、水素化分解反応器が、水素化分解触媒、及び水素化分解反応器（４６）に水素含有ガスを供給するための入口（４８）を含むことを示す。反応器は、処理された炭化水素原料（４４）、水素化分解触媒及び水素含有ガス（４８）を２００℃～７００℃の温度に、好ましくは２５０℃～５５０℃の温度、より好ましくは３００℃～３００℃の温度で加熱して、１又は２種以上の分解された炭化水素生成物を含むバイオオイルを生成する。

水素化分解プロセスは、１ＭＰａ～２８ＭＰａ、好ましくは５ＭＰａ～２０ＭＰａ、より好ましくは１０ＭＰａ～１７ＭＰａの圧力で実施されてもよい。

さらに又はあるいは、水素含有ガス及び／又は炭化水素供給原料は、０．１～３０時^－１、好ましくは０．２～１０時^－１、より好ましくは０．３～５時^－１の液体時間空間速度で水素化分解触媒と接触させられてもよい。

形成されるバイオオイル（５０）は、バイオオイル中に存在する水素ガス及び／又は二酸化炭素を少なくとも部分的に除去するために、フラッシュセパレーターなどのセパレーター（５２）を使用して、さらに処理されてもよい。脱気ステップは、真空下で、好ましくは６ＫＰａＡ未満の真空圧力下で、より好ましくは５ＫＰａＡ未満の真空圧力下で、さらにより好ましくは４ＫＰａＡ未満の真空圧力下で実施されてもよい。

分離された水素ガス及び／又は二酸化炭素ガス（５４）は、次いで、処理された炭化水素供給原料（４４）に少なくとも部分的にリサイクルされる。

脱気されたバイオオイル（５６）は、水素化脱硫触媒を含む脱硫反応器（５８）にフィードされ、ここで、脱硫反応器は、水素含有ガスを反応器に供給するための入口（６０）をさらに含む。脱硫反応器は、バイオオイル、水素含有ガス及び水素化脱硫触媒を２５０℃～４００℃、好ましくは３００℃～３５０℃の温度に加熱する。

脱硫ステップは、４～６ＭＰａＧ、好ましくは４．５～５．５ＭＰａＧ、より好ましくは約５ＭＰａＧの圧力で実施されてもよい。

脱硫反応器は、バイオオイルから形成される硫化水素を少なくとも部分的に除去するためのガスセパレーターをさらに含んでもよい。任意に、硫黄が低減されたバイオオイルは、次いで、当技術分野で公知のいずれか適切な手段によって例えば、熱交換機の使用によって、冷却されてもよい。硫黄が低減されたバイオオイル中に残留する微量の硫化水素は、続いて、例えば、およそ周囲圧力でフラッシュセパレーターの使用による部分気化、及び気化した硫化水素の脱気による除去により少なくとも部分的に除去されてもよい。好ましくは、バイオオイルは、脱気ステップの間、６０℃～１２０℃の温度を有し、より好ましくは、バイオオイルは、８０℃～１００℃の温度を有する。脱気ステップは、真空下で、好ましくは６ＫＰａＡ未満の真空圧力下で、より好ましくは５ＫＰａＡ未満の真空圧力下で、さらにより好ましくは４ＫＰａＡ未満の真空圧力下で実施されてもよい。

脱気ステップの間に除去された任意の未反応の富水素ガス（６２）は、例えば、アミン接触器の使用により硫化水素から分離されてもよい。分離されたガスは、次いで、少なくとも部分的にリサイクルされ、処理された炭化水素供給原料（４４）と組み合わせられる。

硫黄が低減されたバイオオイルは、次いで、バイオオイル中に存在する不飽和炭化水素官能基の数を低減し、かつバイオオイルをより高いエネルギー密度を有するより安定な燃料に有利に変換するための水素化処理触媒を含む水素化処理反応器（６４）にフィードされる。

水素化処理反応器は、水素含有ガスを反応器に供給するための入口（６６）をさらに含む。水素化処理反応器は、バイオオイル、水素含有ガス及び水素化処理触媒を２５０℃～３５０℃、好ましくは２７０℃～３３０℃、より好ましくは２８０℃～３２０℃の温度に加熱する。

水素化処理ステップは、４ＭＰａＧ～６ＭＰａＧ、好ましくは４．５ＭＰａＧ～５．５ＭＰａＧ、より好ましくは約５ＭＰａＧの反応圧力で実施されてもよい。

水素化処理されたバイオオイル（６８）は、次いで、分留カラム（７０）に移送され、ここで、分留カラムは、大気圧（本質的に大気条件を含む）、３０℃～２２０℃、好ましくは５０℃～２１０℃、例えば７０℃～２００℃のカットポイントで、精製バイオオイルの第１の分画カット（７２）を分離する。いくつかの例では、セパレーターは、分離された第１の分画カットを冷却し、凝縮するための冷却手段をさらに含む。

分留カラムは、２８０℃～３２０℃、好ましくは２９０℃～３１０℃、より好ましくは約３００℃のカットポイントで、精製バイオオイルの第２の分画カット（７４）を形成する。再度、セパレーターは、第２の分画カットを冷却及び凝縮する手段、例えば、コンデンサーをさらに含んでもよい。生成された第２の分画カット（７４）は、生物由来のジェット燃料、好ましくはＡ１グレードの生物由来のジェット燃料である。分留カラムは、第２の分画カット後の底流を収集するための出口（７６）をさらに含み、底流は生物由来のディーゼル燃料である。

脱硫反応器（５８）を介して、又はこの脱硫ステップの代わりに、バイオオイルの硫黄含有化合物を低減することに加えて、バイオ燃料中の硫黄含有成分を少なくとも部分的に除去するために、生物由来のディーゼル燃料（７６）は、脱硫反応器（７８）にフィードされてもよい。脱硫反応器（７８）は、上で定義した通りである。

図２は、生物由来の炭化水素供給原料からバイオディーゼル燃料を形成する代替の簡略化されたプロセス（１１０）を示す。破線で示されるプロセスステップは、任意のプロセスステップであると理解されるべきである。

少なくとも０．１重量％の１又は２種以上のＣ_８化合物、少なくとも１重量％の１又は２種以上のＣ_１０化合物、少なくとも５重量％の１又は２種以上のＣ_１２化合物、少なくとも５重量％の１又は２種以上のＣ_１６化合物、及び少なくとも３０重量％の少なくとも１又は２種以上のＣ_１８化合物を含む生物由来の炭化水素供給原料（１４４）が、水素化分解反応器（１４６）にフィードされる。水素化分解システムの一例も図３に示される。図２は、水素化分解反応器が、水素化分解触媒、及び水素化分解反応器（１４６）に水素含有ガスを供給するための入口（１４８）を含むことを示す。反応器は、生物由来の炭化水素供給原料（１４４）、水素化分解触媒及び水素含有ガス（１４８）を２００℃～７００℃の温度に、好ましくは２５０℃～５５０℃の温度、より好ましくは３００℃～３００℃の温度で加熱して、１又は２種以上の分解された炭化水素生成物を含むバイオオイルを生成する。

水素化分解プロセスは、１ＭＰａ～２８ＭＰａ、好ましくは５ＭＰａ～２０ＭＰａ、より好ましくは１０ＭＰａ～１７ＭＰａの圧力で実施されてもよい。

さらに又はあるいは、水素含有ガス及び／又は炭化水素供給原料は、０．１～３０時^－１、好ましくは０．２～１０時^－１、より好ましくは０．３～５時^－１の液体時間空間速度で水素化分解触媒と接触させられてもよい。

形成されるバイオオイル（１５０）は、バイオオイル中に存在する水素ガス及び／又は二酸化炭素を少なくとも部分的に除去するために、フラッシュセパレーターなどのセパレーター（１５２）を使用して、さらに処理されてもよい。脱気ステップは、真空下で、好ましくは６ＫＰａＡ未満の真空圧力下で、より好ましくは５ＫＰａＡ未満の真空圧力下で、さらにより好ましくは４ＫＰａＡ未満の真空圧力下で実施されてもよい。

分離された水素ガス及び／又は二酸化炭素ガス（１５４）は、次いで、処理された炭化水素原料（１４４）に少なくとも部分的にリサイクルされうる。

脱気されたバイオオイル（１５６）は、水素化脱硫触媒を含む脱硫反応器（１５８）にフィードされ、ここで、脱硫反応器は、水素含有ガスを反応器に供給するための入口（１６０）をさらに含む。脱硫反応器は、バイオオイル、水素含有ガス及び水素化脱硫触媒を２５０℃～４００℃、好ましくは３００℃～３５０℃の温度に加熱する。

脱硫ステップは、４～６ＭＰａＧ、好ましくは４．５～５．５ＭＰａＧ、より好ましくは約５ＭＰａＧの圧力で実施されてもよい。

脱硫反応器は、バイオオイルから形成される硫化水素を少なくとも部分的に除去するためのガスセパレーターをさらに含んでもよい。任意に、硫黄が低減されたバイオオイルは、次いで、当技術分野で公知のいずれか適切な手段によって例えば、熱交換機の使用によって、冷却されてもよい。硫黄が低減されたバイオオイル中に残留する微量の硫化水素は、続いて、例えば、およそ周囲圧力でフラッシュセパレーターの使用による部分気化、及び気化した硫化水素の脱気による除去により少なくとも部分的に除去されてもよい。好ましくは、バイオオイルは、脱気ステップの間、６０℃～１２０℃の温度を有し、より好ましくは、バイオオイルは、８０℃～１００℃の温度を有する。脱気ステップは、真空下で、好ましくは６ＫＰａＡ未満の真空圧力下で、より好ましくは５ＫＰａＡ未満の真空圧力下で、さらにより好ましくは４ＫＰａＡ未満の真空圧力下で実施されてもよい。

脱気ステップの間に除去された任意の未反応の富水素ガス（１６２）は、例えば、アミン接触器の使用により硫化水素から分離されてもよい。分離されたガスは、次いで、少なくとも部分的にリサイクルされ、処理された炭化水素供給原料（１４４）と組み合わせられる。

硫黄が低減されたバイオオイルは、次いで、バイオオイル中に存在する不飽和炭化水素官能基の数を低減し、かつバイオオイルをより高いエネルギー密度を有するより安定な燃料に有利に変換するための水素化処理触媒を含む水素化処理反応器（１６４）にフィードされる。

水素化処理反応器は、水素含有ガスを反応器に供給するための入口（１６６）をさらに含む。水素化処理反応器は、バイオオイル、水素含有ガス及び水素化処理触媒を２５０℃～３５０℃、好ましくは２７０℃～３３０℃、より好ましくは２８０℃～３２０℃の温度に加熱する。

水素化処理ステップは、４ＭＰａＧ～６ＭＰａＧ、好ましくは４．５ＭＰａＧ～５．５ＭＰａＧ、より好ましくは約５ＭＰａＧの反応圧力で実施されてもよい。

水素化処理されたバイオオイル（１６８）は、次いで、分留カラム（１７０）にフィードされ、ここで、分留カラムは、大気圧（本質的に大気圧を含む）、３０℃～２２０℃、好ましくは５０℃～２１０℃、例えば７０℃～２００℃のカットポイントで、精製バイオオイルの第１の分画カット（１７２）を分離する。いくつかの例では、セパレーターは、分離された第１の分画カットを冷却し、凝縮するための冷却手段をさらに含む。

分留カラムは、２８０℃～３２０℃、好ましくは２９０℃～３１０℃、より好ましくは約３００℃のカットポイントで、精製バイオオイルの第２の分画カット（１７４）を形成する。再度、セパレーターは、第２の分画カットを冷却及び凝縮する手段、例えば、コンデンサーをさらに含んでもよい。生成された第２の分画カット（１７４）は、生物由来のジェット燃料、好ましくはＡ１グレードの生物由来のジェット燃料である。分留カラムは、第２の分画カット後の底流を収集するための出口（１７６）をさらに含み、底流は生物由来のディーゼル燃料である。

脱硫反応器（１５８）を介して、又はこの脱硫ステップの代わりに、バイオオイルの硫黄含有化合物を低減することに加えて、バイオ燃料中の硫黄含有成分を少なくとも部分的に除去するために、生物由来のディーゼル燃料（１７６）は、脱硫反応器（１７８）にフィードされてもよい。脱硫反応器（１７８）は、上で定義した通りである。

Claims (57)

1. バイオマス供給原料からバイオディーゼル燃料を形成するための方法であって、
   ａ． バイオマス供給原料を用意するステップ；
   ｂ． 前記バイオマス供給原料の水分含有量を確実に、前記バイオマス供給原料の１０重量％以下にするステップ；
   ｃ． 低水分バイオマス供給原料を、少なくとも９５０℃の温度で熱分解して、バイオ炭、炭化水素供給原料、水素、一酸化炭素、二酸化炭素及びメタンなどの非凝縮性軽ガス、並びに水の混合物を形成するステップ；
   ｄ． ステップｃ．で形成される前記混合物から前記炭化水素供給原料を分離するステップ；
   ｅ． 水素化分解触媒及び水素含有ガスの存在下でステップｄ．の前記炭化水素供給原料を水素化分解して、バイオオイルを生成するステップ；並びに
   ｆ． 前記得られたバイオオイルを分画して、生物由来のディーゼル燃料画分を得るステップ
   を含む、前記方法。
2. バイオマス供給原料が、セルロース、ヘミセルロース又はリグニン系供給原料を含む、請求項１に記載の方法。
3. バイオマス供給原料が、非食用作物バイオマス供給原料であり、好ましくは非作物バイオマス供給原料が、ススキ属、スイッチグラス、庭の刈り草、わら（例えば、稲わら若しくは麦わら）、綿繰り機のごみ、都市固形廃棄物、ヤシの葉／空果房（ＥＦＢ）、ヤシ種の殻、バガス、木材（例えば、ヒッコリー、マツ樹皮、バージニアマツ、レッドオーク、ホワイトオーク、トウヒ、ポプラ及びスギ）、牧乾草、メスキート、木粉、ナイロン、リント、竹、紙、トウモロコシの茎、又はそれらの組合せから選択される、請求項１又は２に記載の方法。
4. バイオマス供給原料が、ペレット、チップ、粒子又は粉末の形態であり、好ましくは前記ペレット、チップ、粒子又は粉末が、５μｍ～１０ｃｍ、例えば５μｍ～２５ｍｍ、好ましくは５０μｍ～１８ｍｍ、より好ましくは１００μｍ～１０ｍｍの直径を有する、請求項１～３のいずれかに記載の方法。
5. ペレット、チップ、粒子又は粉末が、少なくとも１ｍｍ、例えば１ｍｍ～２５ｍｍ、１ｍｍ～１８ｍｍ、又は１ｍｍ～１０ｍｍの直径を有する、請求項４に記載の方法。
6. バイオマス供給原料の初期水分含有量が、前記バイオマス供給原料の最大５０重量％、例えば前記バイオマス供給原料の最大４５重量％、又は例えば前記バイオマス供給原料の最大３０重量％である、請求項１～５のいずれかに記載の方法。
7. バイオマス供給原料の水分含有量が、前記バイオマス供給原料の７重量％以下、例えば５重量％以下に低減される、請求項１～６のいずれかに記載の方法。
8. バイオマス供給原料の水分含有量を確実に、前記バイオマス供給原料の１０重量％以下にするステップが、前記バイオマス供給原料の前記水分含有量を低減することを含む、請求項１～７のいずれかに記載の方法。
9. バイオマス供給原料の水分含有量が、真空オーブン、回転乾燥機、フラッシュ乾燥機、又は熱交換機、例えば連続ベルト乾燥機の使用によって低減され、好ましくは前記バイオマス供給原料の前記水分含有量が、間接加熱の使用により、例えば間接加熱ベルト乾燥器、間接加熱流動層又は間接加熱接触回転スチームチューブ乾燥機を使用することによって、低減される、請求項８に記載の方法。
10. 低水分バイオマス供給原料が、少なくとも１０００℃の温度、より好ましくは少なくとも１１００℃の温度で熱分解される、請求項１～９のいずれかに記載の方法。
11. 対流加熱、マイクロ波加熱、電気加熱又は超臨界加熱によって、熱分解ステップに熱がもたらされる、請求項１～１０のいずれかに記載の方法。
12. 熱源が、マイクロ波支援加熱、加熱ジャケット、固体熱担体、管状炉又は電気加熱器を含み、好ましくは加熱源が管状炉である、請求項１１に記載の方法。
13. 熱源が、反応器の内部に配置され、好ましくは前記熱源が１又は２つ以上の電気スパイラル加熱器、例えば複数の電気スパイラル加熱器を含む、請求項１１に記載の方法。
14. 低水分バイオマスが、大気圧で熱分解される、又は低水分バイオマスが、８５０～１０００Ｐａ、好ましくは９００～９５０Ｐａの圧力下で熱分解され、任意に、形成される熱分解ガスが蒸留により分離される、請求項１～１３のいずれかに記載の方法。
15. 低水分バイオマス供給原料が、１０秒～２時間、好ましくは３０秒～１時間、より好ましくは６０秒～３０分間、例えば１００秒～１０分間の時間、熱分解される、請求項１～１４のいずれかに記載の方法。
16. 熱分解反応器が、低水分バイオマスが、形成される任意の熱分解ガスに対して向流方向に運ばれるように配置構成され、任意に熱分解ステップの結果として形成されるバイオ炭が、前記熱分解ガスとは別に熱分解反応器を離れる、請求項１～１５のいずれかに記載の方法。
17. 続いて、熱分解ガスが、例えばベンチュリの使用により冷却されて、炭化水素供給原料生成物が凝縮される、請求項１６に記載の方法。
18. ステップｄ．が、好ましくはろ過（例えば、セラミックフィルターの使用による）、遠心分離、又はサイクロン若しくは重力分離によって炭化水素供給原料生成物からバイオ炭を少なくとも部分的に分離するステップを含む；及び／あるいは
    ステップｄ．が、炭化水素供給原料生成物から水を少なくとも部分的に分離するステップを含み、好ましくは、少なくとも部分的に分離された前記水が、有機夾雑物をさらに含み、より好ましくは、前記炭化水素供給原料生成物から少なくとも部分的に分離された前記水が木酢であり、さらにより好ましくは前記水が、重力油分離、遠心分離、サイクロン又はマイクロバブル分離によって、前記炭化水素供給原料生成物から少なくとも部分的に分離される；及び／あるいは
    ステップｄ．が、炭化水素供給原料生成物から非凝縮性軽ガスを少なくとも部分的に分離するステップを含み、好ましくは、前記非凝縮性軽ガスが、フラッシュ蒸留又は分留の使用によって、少なくとも部分的に分離される、
    請求項１～１７のいずれかに記載の方法。
19. ステップｃ．において、分離された非凝縮性軽ガスがリサイクルされ、任意に、低水分バイオマス供給原料と組み合わせられる、請求項１８に記載の方法。
20. 非凝縮性軽ガス中に存在する一酸化炭素が、水性ガスシフト反応においてスチームと接触させられて、二酸化炭素及び生物由来の水素ガスを生成し、好ましくは、前記水性ガスシフト反応が、２０５℃～４８２℃の温度、より好ましくは２０５℃～２６０℃の温度で実施される、請求項１８に記載の方法。
21. 水性ガスシフト反応が、シフト触媒をさらに含み、好ましくは前記シフト触媒が、銅－亜鉛－アルミニウム触媒又はクロム若しくは銅促進鉄系触媒から選択され、より好ましくは前記シフト触媒が銅－亜鉛－アルミニウム触媒である、請求項２０に記載の方法。
22. 炭化水素供給原料生成物をろ過して、その中に含有された炭素、グラフェン、ポリ芳香族化合物及び／又はタールなどの夾雑物を少なくとも部分的に除去するステップをさらに含み、好ましくは前記ろ過ステップが、より大きな夾雑物を除去するためのメンブレンフィルターの使用及び／又は例えば、ヌッチェフィルターを使用することによって、より小さな夾雑物を除去するための精密ろ過を含む、請求項１～２１のいずれかに記載の方法。
23. ろ過ステップが、炭化水素供給原料生成物を活性炭素化合物及び／又は架橋有機炭化水素樹脂と接触させ、続いて、ろ過により前記活性炭素及び／又は架橋有機炭化水素樹脂化合物から前記炭化水素供給原料生成物を分離するステップを含む、請求項２２に記載の方法。
24. 活性炭素化合物及び／若しくは架橋有機炭化水素樹脂を、周囲条件下で炭化水素供給原料生成物と接触させる；並びに／又は
    活性炭素化合物及び／若しくは架橋有機炭化水素樹脂が、分離前に少なくとも１５分間、好ましくは少なくとも２０分間、より好ましくは少なくとも２５分間、前記炭化水素供給原料生成物と接触させる；並びに／又は
    炭化水素供給原料をろ過するステップが、１回実施される、又は１若しくは２回以上繰り返される、
    請求項２３に記載の方法。
25. ステップｃ．において、炭化水素供給原料から除去されたタールがリサイクルされ、任意に低水分バイオマス供給原料と組み合わせられる、請求項２２～２４のいずれかに記載の方法。
26. 生物由来の炭化水素供給原料からバイオディーゼル燃料を形成するための方法であって、
    ｉ． 少なくとも０．１重量％の１又は２種以上のＣ_８化合物、少なくとも１重量％の１又は２種以上のＣ_１０化合物、少なくとも５重量％の１又は２種以上のＣ_１２化合物、少なくとも５重量％の１又は２種以上のＣ_１６化合物、及び少なくとも３０重量％の１又は２種以上のＣ_１８化合物を含む生物由来の炭化水素供給原料を用意するステップ；
    ii． 水素化分解触媒及び水素含有ガスの存在下でステップｉ．の前記炭化水素供給原料を水素化分解して、バイオオイルを生成するステップ；並びに
    iii． 前記得られたバイオオイルを分画して、生物由来のディーゼル燃料画分を得るステップ
    を含む、前記方法。
27. 水素化分解ステップが、２００℃～７００℃、好ましくは２５０℃～５５０℃、より好ましくは３００℃～５００℃の温度で、及び／又は１ＭＰａ～２８ＭＰａ、好ましくは５ＭＰａ～２０ＭＰａ、より好ましくは１０ＭＰａ～１７ＭＰａの圧力下で実施される、請求項１～２６のいずれかに記載の方法。
28. 請求項１～２５のいずれかに定義される通りのステップｄ．の炭化水素供給原料、又は請求項２６に定義される通りのステップｉ．の炭化水素原料、及び水素含有ガスを、０．１～３０時^－１、好ましくは０．２～１０時^－１、より好ましくは０．３～５時^－１の液体時間空間速度で水素化分解触媒と接触させる、請求項１～２７のいずれかに記載の方法。
29. 水素化分解触媒が、固定層反応器、トリクル層反応器、流動層反応器などの触媒反応器、又はコイル管反応器、Ｕ字管反応器若しくは直管反応器などの管状反応器中に含有されている、請求項１～２８のいずれかに記載の方法。
30. 水素化分解触媒が、ペレット、粒子又は粉末の形態であり、好ましくは前記ペレット、粒子又は粉末が、０．５～５ｍｍ、好ましくは０．８～３．５ｍｍの直径を有する、請求項１～２９のいずれかに記載の方法。
31. 水素化分解触媒が、１００ｍ^２／ｇ～８００ｍ^２／ｇの表面積、好ましくは１５０ｍ^２／ｇ～７００ｍ^２／ｇ、より好ましくは２００ｍ^２／ｇ～６００ｍ^２／ｇの表面積を有する、請求項１～３０のいずれかに記載の方法。
32. 水素化分解触媒が、周期表のＶＢ族、VIＢ族、VIIＢ族及び／又はVIII族から選択される１又は２種以上の金属を酸性支持体材料上に含む二元機能触媒である、請求項１～３１のいずれかに記載の方法。
33. 金属が、水素化分解触媒の総重量に基づいて０．１～２０ｗｔ％、好ましくは０．１～１０ｗｔ％、より好ましくは０．５～５ｗｔ％の量で存在する、請求項３２に記載の方法。
34. 水素化分解触媒が、支持体材料上に含有された鉄、ニッケル、パラジウム、白金、ロジウム、イリジウム、コバルト、タングステン、モリブデン、バナジウム、ルテニウム、及びそれらの混合物からなる群から選択される金属を含む、請求項３２又は３３に記載の方法。
35. 酸性支持体材料が、ゼオライト、分子篩、シリカ－アルミナ、アルミナ、シリカ、窒化シリカ、ホウ酸シリカ、酸化アルミナ、窒化ホウ素、ジルコニア、チタニア、セリア、炭素（活性化炭素など）ボリア、フェリエライト及びジルコニア－アルミナから選択され、好ましくは前記酸性支持体材料が、ベータゼオライト、Ｙゼオライト、ＭＦＩゼオライト、ＡＬＰ０－３１、ＳＡＰ０－１１、ＳＡＰ０－３１、ＳＡＰ０－３７、ＳＡＰ０－４１、ＳＭ－３、ＭｇＡＰＳ０－３１、ＦＵ－９、ＮＵ－１０、ＮＵ－２３、ＺＳＭ－１２、ＺＳＭ－２２、ＺＳＭ－２３、ＺＳＭ－３５、ＺＳＭ－４８、ＺＳＭ－５０、ＺＳＭ－５７、ＭｅＡＰ０－１１、ＭｅＡＰ０－３１、ＭｅＡＰ０－４１、ＭｅＡＰＳ０－１１、ＭｅＡＰＳ０－３１、ＭｅＡＰＳ０－４１、ＭｅＡＰＳ０－４６、ＥＬＡＰ０－１１、ＥＬＡＰ０－３１、ＥＬＡＰ０－４１、ＥＬＡＰＳ０－１１、ＥＬＡＰＳ０－３１、ＥＬＡＰＳ０－４１、ローモンタイト、カンクリナイト、オフレタイト、スチルバイトの水素型、モルデナイトのマグネシウム若しくはカルシウム型、及びパルタイトのマグネシウム若しくはカルシウム型、又はそれらの組合せから選択される、請求項３２～３４のいずれかに記載の方法。
36. 請求項１～２５のいずれかに定義される通りのステップｄ．の炭化水素供給原料、又は請求項２６に定義される通りのステップｉ．の炭化水素供給原料、及び水素含有ガスを、同時に水素化分解触媒と接触させる、請求項１～３５のいずれかに記載の方法。
37. 請求項１～２５のいずれかに定義される通りのステップｄ．の炭化水素供給原料、又は請求項２６に定義される通りのステップｉ．の炭化水素供給原料が、水素化分解触媒と接触する前に予備加熱され、好ましくは前記炭化水素供給原料が、１５０℃～６５０℃、より好ましくは２００℃～５００℃の温度に予備加熱される、請求項１～３６のいずれかに記載の方法。
38. 形成されるバイオオイル中に含有される水素ガス及び／又は二酸化炭素を、好ましくはフラッシュ蒸留又は分留の使用によって、少なくとも部分的に除去するステップをさらに含む、請求項１～３７のいずれかに記載の方法。
39. 分離された水素ガスが、水素化分解プロセスステップに少なくとも部分的にリサイクルされる、請求項３８に記載の方法。
40. 形成されるバイオオイル及び／又は形成される生物由来のディーゼル燃料画分から硫黄含有成分を少なくとも部分的に除去するステップをさらに含む、請求項１～３９のいずれかに記載の方法。
41. 硫黄除去ステップが、接触水素化脱硫ステップを含む、請求項４０に記載の方法。
42. 触媒が、固定層又はトリクル層反応器の一部である、請求項４１に記載の方法。
43. 触媒が、ニッケルモリブデン硫化物（ＮｉＭｏＳ）、モリブデン、二硫化モリブデン（ＭｏＳ_２）、コバルト／モリブデン、コバルトモリブデン硫化物（ＣｏＭｏＳ）及び／又はニッケル／モリブデン系触媒から選択され、好ましくは前記触媒が、ニッケルモリブデン硫化物（ＮｉＭｏＳ）系触媒から選択され、好ましくは前記触媒が、活性化炭素、シリカ、アルミナ、シリカ－アルミナ、分子篩及び／又はゼオライトから選択される支持体などによる担持触媒である、請求項４１又は４２に記載の方法。
44. 水素化脱硫ステップが、２５０℃～４００℃、好ましくは３００℃～３５０℃の温度で実施される；及び／又は水素化脱硫ステップが、４～６ＭＰａＧ、好ましくは４．５～５．５ＭＰａＧ、より好ましくは約５ＭＰａＧの反応圧力で実施される、請求項４０～４３のいずれかに記載の方法。
45. 接触水素化脱硫プロセスが、例えば硫黄が低減されたバイオオイル及び／又はディーゼル燃料画分を６０～１２０℃、好ましくは８０～１００℃の温度に冷却し、任意に６ＫＰａＡ未満、好ましくは５ＫＰａＡ未満、より好ましくは４ＫＰａＡ未満の真空圧を印加することによって、前記硫黄が低減されたバイオオイル及び／又はディーゼル燃料画分を脱気して、硫化水素ガスを除去するステップをさらに含む、請求項４０～４４のいずれかに記載の方法。
46. 脱気ステップが、接触水素化脱硫プロセスの間に形成される水素を除去し、任意に除去された水素が、水素化分解プロセスステップにリサイクルされる、請求項４５に記載の方法。
47. 形成されるバイオオイルを水素化処理するステップをさらに含む、請求項１～４６のいずれかに記載の方法。
48. 水素化処理ステップが、２５０℃～３５０℃、好ましくは２７０℃～３３０℃、より好ましくは２８０℃～３２０℃の温度で実施され；及び／又は水素化処理ステップが、４ＭＰａＧ～６ＭＰａＧ、好ましくは４．５ＭＰａＧ～５．５ＭＰａＧの圧力下で実施される、請求項４７に記載の方法。
49. 水素化処理プロセスが、触媒、例えば固定層又はトリクル層反応器の一部としての触媒をさらに含む、請求項４７又は４８に記載の方法。
50. 触媒が、周期表のIIIＢ族、IVＢ族、ＶＢ族、VIＢ族、VIIＢ族及びVIII族から選択される金属、好ましくは周期表のVIII族から選択される金属を含み、より好ましくは前記触媒が、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ及び／又はＰｔ、例えばＮｉ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｐｔを含む触媒を含み、好ましくは前記触媒が、ＣｏＭｏ、ＮｉＭｏ又はＮｉから選択される、請求項４９に記載の方法。
51. 触媒が、活性化炭素、シリカ、アルミナ、シリカ－アルミナ、分子篩及び／又はゼオライトから選択される支持体などによる担持触媒である、請求項４９又は５０に記載の方法。
52. 凝縮及び／又はフラッシュ蒸留によってバイオオイルからＬＰＧを少なくとも部分的に除去するステップをさらに含む、請求項１～５１のいずれかに記載の方法。
53. バイオオイルに６ＫＰａＡ未満、好ましくは５ＫＰａＡ未満、より好ましくは４ＫＰａＡ未満の真空圧を印加して、残留するバイオオイルからＬＰＧを分離するステップをさらに含む、請求項５２に記載の方法。
54. 分画ステップが、大気圧下で、３０℃～２２０℃、好ましくは５０℃～２１０℃、より好ましくは７０℃～２００℃のカットポイントを有する、バイオオイルの第１の分画カットを分離するステップを含み、分離された画分が、生物由来のガソリン燃料として回収される、請求項１～５３のいずれかに記載の方法。
55. 大気圧下で、２８０℃～３２０℃、好ましくは２９０℃～３１０℃、より好ましくは約３００℃のカットポイントを有する、ボイル油の第２の分画カットを実施するステップをさらに含み、分離された画分が、生物由来のジェット燃料として回収される、請求項５４に記載の方法。
56. バイオオイルの底流を生物由来のディーゼル燃料として回収するステップを含む、請求項５５に記載の方法。
57. 請求項１～５３のいずれかに記載の方法によって形成される生物由来のＬＰＧ燃料、及び／又は
    請求項１～５４のいずれかに記載の方法によって形成される生物由来のガソリン燃料、及び／又は
    請求項１～５５のいずれかに記載の方法によって形成される生物由来のジェット燃料、及び／又は
    請求項１～５６のいずれかに記載の方法によって形成される、好ましくはバイオマス供給原料から完全に形成される生物由来のディーゼル燃料。