JP5269251B2 - 炭素質フィードストックの水素添加メタン化のための方法 - Google Patents

Description

本発明は、スチーム、一酸化炭素、水素、酸素及び水素添加メタン化（Hydromethanation）触媒の存在下炭素質フィードストックの水素添加メタン化を介するガス生成物を、特にメタンを製造するための方法に関する。

一層高くなるエネルギー価格や環境問題などの数多くの要因を考慮して、バイオマス、石炭及び石油コークスなどの、燃料価値のより低い、炭素質フィードストックから、付加価値のあるガス生成物を製造することが、新たな注目を集めている。メタン及び他の付加価値のあるガスを製造するための、かかる原生成物の触媒ガス化が、例えば、特許文献１〜２６に開示されている。

一般に、石炭、バイオマス及び／又は石油コークス等の炭素質材料を、触媒源とスチームの存在の下、高温高圧で、材料の反応により、メタンなどの付加価値のあるガスを含む、複数のガスに変換することができる。未反応の炭素質材料の微粉は、原生成物ガス生成物から除去され、ガスは、一酸化炭素、水素、二酸化炭素、及び硫化水素などの不必要な夾雑物（contaminants）と他の副生物を除去するために、多数のプロセスにおいて、冷却され洗浄され、メタン生成物流を製造する

炭素源からメタンへの、水素添加メタン化は、通常、４つの独立した反応を含む；
炭素にスチームを当てる： Ｃ ＋ Ｈ₂Ｏ → ＣＯ ＋ Ｈ₂ (Ｉ)
水−ガスのシフト： ＣＯ ＋ Ｈ₂Ｏ → Ｈ₂ ＋ ＣＯ₂ (II)
ＣＯメタン化： ＣＯ＋３Ｈ₂ → ＣＨ₄ ＋ Ｈ₂Ｏ (III)
水素化ガス化： ２Ｈ₂＋Ｃ → ＣＨ₄ (IV)

水素添加メタン化反応において、成果は、「直接の」（direct）メタン富化生成物ガス流であり、それは、最終メタン生成物をもたらすために、その後生成し、さらにメタン濃度を高めることができる。これは、合成ガス（一酸化炭素＋水素）が一次生成物（メタンが、直接的には、ほとんど、又は、全く、製造されない）であり、これを、メタン（触媒的メタン化による、反応（III）参照）、又は、かなり多くの他の高位炭化水素生成物を製造するために、さらに、次に、処理することが可能である、炭素源の部分燃焼／酸化に基づくものなどの、従来のガス化プロセスとは異なる。メタンが、求められる最終生成物である時、水素添加メタン化反応は、伝統的なガス化プロセスよりも、より高い効率と、より安価なメタンのコストの可能性を提供する。

水素添加メタン化反応において、最初の３つの反応（ＩからIII）が主なものであり、次の総括反応をもたらす。
２Ｃ＋２Ｈ₂Ｏ → ＣＨ₄ ＋ＣＯ₂ （Ｖ）

全体反応は、基本的に、熱的にバランスがとれているが；プロセスの熱損失や、他のエネルギーの要求（原生成物と共に、リアクターに入る水分の蒸発に必要とされるなど）により、熱平衡を維持するために、いくらかの熱を加えねばならない。

反応は、また、基本的に合成ガス（水素、及び、一酸化炭素）バランス（合成ガスが製造され、消費される）がとれている；それゆえ、一酸化炭素と水素が、生成物ガス化と共に取り除かれるにつれて、不足を避けるために、必要に応じて、一酸化炭素と水素とを反応に加える必要がある。

反応の正味発熱を、できる限り中立に近く（極く僅か発熱、又は、吸熱）に維持し、合成ガスバランスを維持するために、スチームの過熱ガス流、一酸化炭素、及び、水素が、水素添加メタン化リアクターに、しばしば供給される。しばしば、一酸化炭素、及び、水素流は、生成物ガスから分離されたリサイクル流であり、及び／又は、生成物メタンの一部分のリフォーミングにより提供される。例えば、特許文献５、２０、及び、２４を参照のこと。

ガス・リサイクル・ループは、リサイクル・ガス流を、水素添加メタン化リアクターへの導入に適切な、温度と圧力に、至らしめるため、一般的に、少なくとも、追加加熱要素(element)（火力過熱器）と加圧要素とを必要とする。さらに、例えば、低温蒸留による、メタン生成物からのリサイクル・ガスの分離、及び、メタン生成物のリフォーミングは、エンジニアリングの複雑さとメタン製造の総コストを大幅に増やし、全体のシステム効率を下げる。

スチーム発生は、全体システムのエンジアリングの複雑さを増やす可能性がある、別の領域である。例えば、外部の火力ボイラーを使用することは、システム全体の効率を大幅に下げる可能性がある。

それゆえ、メタン製造の複雑さとコストを減らすために、ガス・リサイクル・ループを最小限にし、及び／又は、除き、スチームを効率的に発生する、改良された水素添加メタン化プロセスに対する要求が依然として残っている。

ＵＳ３８２８４７４ ＵＳ３９９８６０７ ＵＳ４０５７５１２ ＵＳ４０９２１２５ ＵＳ４０９４６５０ ＵＳ４２０４８４３ ＵＳ４４６８２３１ ＵＳ４５００３２３ ＵＳ４５４１８４１ ＵＳ４５５１１５５ ＵＳ４５５８０２７ ＵＳ４６０６１０５ ＵＳ４６１７０２７ ＵＳ４６０９４５６ ＵＳ５０１７２８２ ＵＳ５０５５１８１ ＵＳ６１８７４６５ ＵＳ６７９０４３０ ＵＳ６８９４１８３ ＵＳ６９５５６９５ ＵＳ２００３／０１６７９６１Ａ１ ＵＳ２００６／０２６５９５３Ａ１ ＵＳ２００７／０００１７７Ａ１ ＵＳ２００７／０８３０７２Ａ１ ＵＳ２００７／０２７７４３７Ａ１ ＧＢ１５９９９３２

一つの態様において、本発明は、炭素質フィードストックから複数のガス生成物を生じさせ、メタン生成物流を生じさせるためのプロセスを提供するものであって、そのプロセスは以下の工程を含んでなる：
（ａ）水素添加メタン化リアクターへ、炭素質フィードストック、酸素リッチガス流、水素添加メタン化触媒、及びスチーム流を供給する、ここで、その炭素質フィードストックは炭素分と水分を含んでなる；
（ｂ）酸素存在下、水素添加メタン化リアクターにおいて、炭素質フィードストックからの炭素分の一部分を反応させて、一酸化炭素、水素、及び熱エネルギーを生成する；
（ｃ）一酸化炭素、水素、スチーム、及びメタン化触媒の存在の下、水素添加メタン化リアクター内において、炭素質フィードストックを反応させて、メタン、一酸化炭素、水素、二酸化炭素、及び熱エネルギーを含む、メタン富化原生成物流を生成する；
（ｄ）水素添加メタン化リアクターから、メタン富化生成物流を取り除く；
（ｅ）メタン富化生成物流を熱交換器に導いて、熱エネルギーを回収し、冷却したメタン富化原生成物流を生成する；
（ｆ）ステップ（ｅ）において回収した熱エネルギーを使用して、（１）水素添加メタン化リアクターに導入するより前に、スチーム流を過熱する、（２）第１のプロセススチーム流を生じさせる；
（ｇ）冷却したメタン富化原生成物流中の、水素の一酸化炭素に対するモル比が約３：１より小さい場合、場合により、冷却されたメタン富化原生成物流中の一酸化炭素の一部分をサワーシフトさせて、熱エネルギー及び水素の一酸化炭素に対するモル比が少なくとも、約３：１を有するメタン富化処理生成物流を生じさせる；
（ｈ）場合により、存在する場合、ステップ（ｇ）からの熱エネルギーを回収するステップで、ここで、回収された熱エネルギーの、少なくとも、一部分は、第２のプロセススチーム流を生じさせるために利用される；
（ｉ）場合により、耐硫黄性メタン化触媒の存在の下、接触メタン化炉中で、冷却したメタン富化原生成物流（又は存在する場合、水素富化処理生成物流）内の、水素の一部分及び一酸化炭素の少なくとも一部分を反応させて、熱エネルギーとメタン富化処理生成物流を生成する；
（ｊ）場合により、存在する場合、ステップ（ｉ）からの熱エネルギーを回収するステップで、ここで、回収された熱エネルギーの、少なくとも、一部分は、第３のプロセススチーム流を生じさせるために利用される；
（ｋ）冷却した、メタン富化原生成物流（又は、存在する場合、水素富化処理生成物流、又は存在する場合、メタン富化処理生成物流）から、二酸化炭素の大部分と硫化水素の大部分を除去して、冷却したメタン富化原生成物流（又は、存在する場合、水素富化処理生成物流、又は、存在する場合、メタン富化処理生成物流）からの、水素、一酸化炭素及びメタンの大部分を含む、脱硫後ガス流を生成させる；
（ｌ）場合により、脱硫後ガス流から、水素の大部分を分離して、メタン、水素、及び一酸化炭素を含む、水素消耗脱硫後ガス流を生成する；
（ｍ）メタン化触媒の存在の下に、接触メタネーター内において、脱硫後ガス流（又は、存在する場合、水素消耗、脱硫後ガス流）中に存在する、一酸化炭素と水素を反応させて、熱エネルギーとメタン富化脱硫後ガス流を生成させる；
（ｎ）ステップ（ｍ）からの熱エネルギーを回収するステップで、ここで、回収された熱エネルギーの一部分は、第４のプロセススチーム流を生じさせるために利用される；
（ｏ）メタン富化脱硫後ガス流の少なくとも一部分を、メタン生成物流として回収する；
ここで：
酸素富化ガス流は、場合により、スチームを含み；
ステップ（ｃ）における反応は、スチーム要求（demand）、合成ガス要求、及び熱要求を有し、
スチーム要求は、スチーム流、炭素質フィードストックの水分から発生したスチーム、及び、存在する場合、酸素富化ガス流中のスチームによって、実質的に、満たされ、
スチーム流は、第１のプロセススチーム流、第４のプロセススチーム流、第２のプロセススチーム流（もし存在するならば）、及び、第３のプロセススチーム流（もし存在するならば）の、１つ又はそれ以上の、少なくとも、一部分から実質的に構成され、
ステップ（ｂ）における反応は、ステップ（ｃ）における反応の合成ガス要求を満たすのに十分であり、
スチーム流は熱エネルギーを含み、ステップ（ｂ）における反応は、ステップ（ｃ）における反応の熱要求を実質的に満たすのに、組み合せて、十分な熱エネルギーを生成する。

本発明に従ったプロセスは、例えば、様々な炭素質フィードストックから、メタンを生成するのに有用である。

具体的な実施態様は、「パイプライン品質の天然ガス」である生成物流を生成する実施態様である。

別の具体的な実施態様は、プロセスが連続プロセスであり、上記ステップ（ａからｆ、及び、ｍからｏ）が、連続的に操作される、実施態様である。

別の具体的な実施態様は、酸素富化ガス流がスチームを含み、ここで酸素富化ガス流中のスチームが、第１のプロセススチーム流、第４のプロセススチーム流、第２のプロセススチーム流（存在する場合）、及び、第３のプロセススチーム流（存在する場合）の、１つ又はそれ以上の、少なくとも一部分から、実質的に補給される実施態様である。

別の具体的な実施態様は、ワンススルー・プロセスの実施態様であり、ここでは、水素添加メタン化反応が、合成ガス（一酸化炭素、及び、水素）要求を有し、合成ガスは、ステップ（ｂ）の反応により満たされるので、メタン富化原生成物流からの、一酸化炭素、又は、水素のリサイクルが必要ない。換言すれば、水素添加メタン化反応の合成ガス（一酸化炭素、及び、水素）要求（必要量）は、水素添加メタン化リアクター内の炭素の部分酸化／燃焼によって、その場で十分に満たされる（酸素の存在下）。

別の具体的な実施態様は、過剰の一酸化炭素と水素（水素添加メタン化反応の合成ガス要求を満たすのに必要な量より多い）が、ステップ（ｂ）の反応により製造される実施態様である。

別の具体的な実施態様は、水素添加メタン化反応に導入される、酸素富化ガス流の量が、例えば、水素添加メタン化リアクター内の温度コントロールを支援する、プロセス・コントロールによって変えられる実施態様である。水素添加メタン化反応に供給される酸素の量は、消費される炭素分の量を、結果として、生成される熱エネルギー量を増やすため、増やす、又は、減らすことができる。

別の具体的な実施態様は、水素添加メタン化リアクターに供給される様なスチーム流は、１つ又はそれ以上の、プロセス熱回収の段階によって、求められる温度と圧力に過熱され得るので、火力過熱器（例えば、炭素燃料燃焼加熱器）は、望ましくは、プロセスから除かれる、実施態様である。水素添加メタン化リアクターに必要な追加の熱量は、上述のように、水素添加メタン化リアクター内で、その場で生成される。スチーム流とその場での熱生成における、熱エネルギーのこの組合せは、水素添加メタン化反応の熱要求を、実質的に十分に満たす。

別の具体的な実施態様は、チャー副生成物がステップ（ｂ）と（ｃ）において、生成される実施態様であり、ここで、チャー副生成物は、周期的に、又は、連続的に水素添加メタン化リアクターから取り除かれ、取り除かれたチャー副生成物の少なくとも一部分は、触媒回収操作に提供される。回収触媒は、次いで、水素添加メタン化反応の要求を満たすために、リサイクルされ、補給触媒と混合される。

別の具体的な実施態様は、チャー副生成物がステップ（ｂ）、及び、（ｃ）において生成され、水素添加メタン化リアクターが、チャー副生成物が集まる集合ゾーンを含み、酸素富化ガス流が、水素添加メタン化リアクターの集合ゾーンに導入される実施態様である。副生成物チャーは、炭素質フィードストックからの炭素分を含むので、チャーの炭素は、望ましくは、優先的に消費される。

別の具体的な実施態様は、第1、第２（存在する時）、第３（存在する時）、及び、第４のプロセススチーム流が、水素添加メタン化リアクター内よりも高い圧力で生成されるものである。プロセススチーム流（及び、最終スチーム流）の圧力は、追加の圧縮が必要無いように、水素添加メタン化リアクター内の圧力より十分高くなくてはならない。

本発明のこうした実施態様、特長、及び、効果は、以下の詳細な記述を読むことにより、当業者によって、より容易に理解し得るであろう。

メタン富化原生成物流が、炭素質フィードストックから生成される本発明に従った、水素添加メタン化プロセスの実施態様の図面である。 メタン生成物流を生成するための、メタン富化原生成物流のさらなる処理のためのプロセスの図面である。

〔発明の詳細な説明〕
本開示は、炭素質フィードストックを、少なくとも、メタンを含む複数のガス生成物に変換するプロセスに関し、そのプロセスは、他のステップの中で、炭素質フィードストック、酸素リッチガス流、水素添加メタン化触媒、及び、スチーム流を、水素添加メタン化リアクターに提供して、炭素質フィードストックを、水素添加メタン化触媒、一酸化炭素、水素、酸素、及び、過熱スチームの存在の下、複数のガス生成物に変換することを含んでいる。複数のガス生成物は、次いで、望ましくは、「パイプライン品質の天然ガス」としてみなすに十分な純度のメタン生成物流を、最終的にもたらすように処理される。

さらに、本発明は、公有されている、ＵＳ２００７／００００１７７Ａ１、ＵＳ２００７／００８３０７２Ａ１，ＵＳ２００７／０２７７４３７Ａ１，ＵＳ２００９／００４８４７６Ａ１，ＵＳ２００９／００９００５５Ａ１，ＵＳ２００９／００９００５６Ａ１，ＵＳ２００９／０１６５３８３Ａ１，ＵＳ２００９／０１６６５８８Ａ１，ＵＳ２００９／０１６５３７９Ａ１，ＵＳ２００９／０１７０９６８Ａ１，ＵＳ２００９／０１６５３８０Ａ１，ＵＳ２００９／０１６５３８１Ａ１，ＵＳ２００９／０１６５３６１Ａ１，ＵＳ２００９／０１６５３８２Ａ１，ＵＳ２００９／０１６９４４９Ａ１，ＵＳ２００９／０１６９４４８Ａ１，ＵＳ２００９／０１６５３８４Ａ１，ＵＳ２００９／０２１７５８２Ａ１，ＵＳ２００９／０２６０２８７Ａ１、ＵＳ２００９／０２２０４０６Ａ１，ＵＳ２００９／０２１７５９０Ａ１，ＵＳ２００９／０２１７５８６Ａ１，ＵＳ２００９／０２１７５８８Ａ１、ＵＳ２００９／０２１８４２４Ａ１、ＵＳ２００９／０２１７５８９Ａ１、ＵＳ２００９／０２１７５７５Ａ１、ＵＳ２００９／０２２９１８２Ａ１、ＵＳ２００９／０２１７５８７Ａ１，ＵＳ２００９／０２５９０８０Ａ１、ＵＳ２００９／０２４６１２０Ａ１、ＵＳ２００９／０３２４４５８Ａ１、ＵＳ２００９／０３２４４５９Ａ１、ＵＳ２００９／０３２４４６０Ａ１、ＵＳ２００９／０３２４４６１Ａ１、ＵＳ２００９／０３２４４６２Ａ１、ＵＳ２０１０／００７６２３５Ａ１、及び、ＷＯ２０１０／０３３８４６Ａ２に開示された内容に従って実施することができる。

さらに、本発明は、公有されている、２００９年１２月２９日にいずれも出願された、米国特許出願番号１２／６４８，４６９（代理人整理番号 ＦＮ−００４４ ＵＳ ＮＰ１、表題Process For Preparing A Catalyzed Carbonaceous Feedstock）, 及び、１２／６４８，４７１（代理人整理番号 ＦＮ−００４５ ＵＳ ＮＰ１、表題Process For Preparing A Catalyzed Carbonaceous Feedstock）に開示された内容に従って実施することができる。

本明細書に記述された、すべての出版物、特許出願、特許、及び、他の参考文献は、限定されたものではないが、上記参照されたものを含んで、他に指定の無い限り、あたかも十分に記述されているかのように、引用することにより、その全文が本明細書の一部分に、明確に組み入れられている。

他に定義されていない限り、本明細書に使用されている技術、及び、科学用語は、この開示に属する当業者によって、一般に理解されるのと同じ意味を有する。不一致の場合には、定義を含んで、本明細書がコントロールする。

明確に述べられている箇所を除いて、商標は大文字で表わされる。

本明細書に記述されているものと同様な又は同等な方法、及び、材料は、本開示の実施、又は、テストに使用することができるが、適切な方法、及び、材料が、本明細書に記述されている。

他に記述されていない限り、全ての百分率、割合、比率等は質量によっている。

量、濃度、若しくは、他の数値、又は、パラメーターが、範囲、又は、上側、及び、下側の数値一覧として表わされるとき、範囲が別に開示されるにかかわらず、任意の対の任意の上側と下側の範囲の端で形成される、全範囲を具体的に開示していると理解されるべきである。数値の範囲が、本明細書に列挙されているときは、他に記述の無い限り、その範囲は、範囲の端点、並びに、範囲内の全ての整数、及び、分数を含むと意図されている。本開示の範囲は、範囲を規定するとき、列挙された具体的な値に限定されるとは意図されていない。

用語「約（about）」が、数値、又は、範囲の端点を記述するのに使用されるとき、本開示は、言及されている具体的な数値、又は、端点を含んでいると理解されるべきである。

本明細書に使用されているように、用語「含む（comprises）」、「含んでいる（comprising）」、「含む（includes）」、「含んでいる（including）」、「有する（has）」、「有している（having）」、又は、これらの何らかの変形は、非排他的包含をカバーすることを意図している。例えば、要素のリスト（list）を含む、プロセス（process）、方法（method）、項目（article）、又は、装置（apparatus）は、必ずしも、これらの要素に限られるものではなく、明確には記載されていない、又は、そのようなプロセス（process）、方法（method）、項目（article）、又は、装置（apparatus）に固有の、他の要素を含むことができる。さらに、明確に、逆に記述されていない限り、「又は（or）」は、包括的な「又は（or）」を表わし、排他的な「又は（or）」を表わしていない。例えば、条件Ａ、又は、Ｂは、次項のいずれか１つで満たされる：Ａが真実であり（又は、存在し）Ｂは誤りである（又は、存在しない）、Ａは誤りであり（又は、存在せず）Ｂは真実である（又は、存在する）、及び、ＡとＢの双方が真実である（又は、存在する）。

本明細書にて、様々な要素、及び、構成材を記述するための、「a」又は「an」の使用は、単に便宜のためであり、開示の一般的な意味を示す。他を意味することが明白でない限り、この記述は、１つ、又は、少なくとも１つ、及び、単独を含むと読むべきであり、また、複数も含んでいる。

本明細書において使用されているように、用語「大部分（substantial portio n）」
は、本明細書において他に規定されていない限り、言及された材料の約９０％より多いこと、好ましくは言及された物質の９５％より多いこと、及び、より好ましくは言及された物質の９７％より多いことを意味する。百分率は、分子（メタン、二酸化炭素、一酸化炭素、及び、硫化水素など）について言及がなされているときは、モル基準であり、他の場合には質量基準である（同伴炭素質微粉など）。

本明細書において使用されているように、用語「炭素質材料（carbonaceous material）」は、 例えば、本明細書に定義されているような、バイオマス、及び、非バイオマス材料であってよい。

本明細書に用いられている用語「バイオマス（biomass）」は、近年（例えば、過去１００年以内）、植物由来バイオマス、及び、動物由来バイオマスを含む生物由来の炭素質材料を表わす。明確にするために、バイオマスは、石炭のような、化石由来の炭素質材料を含まない。例えば、既に組み入れられている、ＵＳ２００９／０２１７５７５Ａｌ，及び、ＵＳ２００９／０２１７５８７Ａｌを参照のこと。

本明細書に用いられている用語「植物由来バイオマス（plant-based biomass）」は、限定されるわけではないが、スイートソルガム、バガス、サトウキビ、竹、雑種ポプラ、雑種柳、アルビジア、ユーカリ、アルファルファ、クローバー、油やし、スイッチグラス、スーダングラス、キビ、ジャトロファ、及び、ミスカンサス（例えば、ミスカンサス・ギガンテウス（Miscanthus x giganteus））等の、緑色植物、農作物、藻類、及び、樹木に由来する材料を意味する。バイオマスは、さらに、トウモロコシの穂軸及び皮、トウモロコシ茎葉、麦わら、木の実の殻、植物油、キャノーラ油、菜種油、バイオディーゼル、樹皮、木くず、おがくず、並びに、庭ごみ等の、農産物の栽培、処理、及び／又は、分解からの廃棄物を含む。

本明細書に用いられている用語「動物由来バイオマス（animal-based biomass）」は、動物の飼育、及び／又は、利用から発生する廃棄物を表わす。例えば、バイオマスは、限定されるわけではないが、動物肥料、グアノ、家禽敷料、動物性油、及び、都市ごみ（例えば、汚物）等の、家畜の飼育、及び、処理からの廃棄物を含む。

本明細書に用いられている用語「非バイオマス（non-biomass）」は、本明細書にて定義されたような、用語「バイオマス」によって包含されない炭素質材料を意味する。例えば、非バイオマスは、限定されるわけではないが、無煙炭、瀝青炭、亜瀝青炭、褐炭、石油コークス、アスファルテン、液状の石油残渣、又は、これらの混合物を含む。例えば、既に組み入れられているＵＳ２００９／０１６６５８８Ａ１、ＵＳ２００９／０１６５３７９Ａ１，ＵＳ２００９／０１６５３８０Ａ１，ＵＳ２００９／０１６５３６１Ａ１，ＵＳ２００９／０２１７５９０Ａ１、及び、ＵＳ２００９／０２１７５８６Ａ１を参照のこと。

本明細書に用いられている用語「石油コークス（petroleum coke）」、及び、「石油コークス（petcoke）」は、（ｉ）石油精製において得られる高沸点炭化水素留分の固形熱分解生成物（重質残油−「残油石油コークス（resid petcoke）」）；及び、（ｉｉ）タールサンド処理の固形熱分解生成物（瀝青サンド、又は、オイルサンド−「タールサンド石油コークス（tar sands petcoke）」)の双方を含む。かかる炭化生成物は、例えば、生の、焼成した、針状の、及び、流動床の石油コークスを含む。

残油石油コークスは、例えば、重質の残渣原油の改質に用いられる、コークス化プロセスによって原油からも得ることができ、その石油コークスは微量成分として、灰分を、コークスの質量を基準として、一般的には約１ｗｔ％以下、より一般的には約０．５ｗｔ％以下を含む。一般的に、そのような低灰分コークス中の灰分は、ニッケル及びバナジウム等の金属を含む。

タールサンド石油コークスは、例えば、オイルサンドの改質に用いられるコークス化プロセスによって得ることもできる。タールサンド石油コークスは、微量成分として、タールサンド石油コークスの全質量を基準として、一般的には、約２ｗｔ％から約１２ｗｔ％の範囲の、より一般的には、約４ｗｔ％から約１２ｗｔ％の範囲の灰分を含む。一般的に、そのような高灰分コークス中の灰分は、シリカ、及び／又は、アルミナ等の物質を含む。

石油コークスは、一般的に約０．２ｗｔ％から約２ｗｔ％（石油コークス総質量を基準として）の範囲の、本質的に、低含水率であり；従来の触媒注入法を可能にする非常に低い水浸漬能力をも有している。得られた微粒子混合物は、例えば、従来の乾燥操作に対して、下流での乾燥操作の効率を高める、より低い平均含水率を有している。

石油コークスは、石油コークスの総質量を基準として、少なくとも、約７０ｗｔ％の炭素、少なくとも、約８０ｗｔ％の炭素、又は、少なくとも、約９０ｗｔ％の炭素を含んでいる。一般的に、石油コークスは、石油コークスの総質量を基準として、約２０ｗｔ％より少ない無機化合物を含んでいる。

本明細書に用いられている用語「アスファルテン（asphaltene）」は、室温で、芳香族炭素質固形物であり、例えば、原油及び原油タールサンドの精製から由来することができる。

本明細書に用いられている用語「石炭（coal）」は、泥炭、褐炭、亜瀝青炭、瀝青炭、無煙炭、又は、これらの混合物を意味する。ある実施態様においては、石炭は、石炭の総質量を基準として、質量で、約８５ｗｔ％より低い、又は、約８０ｗｔ％より低い、又は、約７５ｗｔ％より低い、又は、約７０ｗｔ％より低い、又は、約６５ｗｔ％より低い、又は、約６０ｗｔ％より低い、又は、約５５ｗｔ％より低い、又は、約５０ｗｔ％より低い、炭素含有量を有する。他の実施態様においては、石炭は、石炭の総質量を基準として、質量で、約８５ｗｔ％までの、又は、約８０ｗｔ％までの、又は、約７５ｗｔ％までの範囲の炭素含有量を有する。有用な石炭として、限定されるものではないが、Ｉｌｌｉｎｏｉｓ ♯６、Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ ♯８、Ｂｅｕｌａｈ（ＮＤ）、Ｕｔａｈ Ｂｌｉｎｄ Ｃａｎｙｏｎ、及び、Ｐｏｗｄｅｒ Ｒｉｖｅｒ Ｂａｓｉｎ（ＰＲＢ）の石炭が挙げられる。無煙炭、瀝青炭、亜瀝青炭、及び、褐炭は、それぞれ乾燥基準で、石炭の総質量を基準として、約１０ｗｔ％、約５から約７ｗｔ％、約４から約８ｗｔ％、及び、約９から約１１ｗｔ％の灰分を含んでもよい。しかしながら、いかなる特定の石炭源の灰分含量は、当業者にはよく知られているように、石炭の格付けと供給源によるものである。例えば、”Ｃｏａｌ Ｄａｔａ： Ａ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ”， Ｅｎｅｒｇｙ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ， Ｏｆｆｉｃｅ ｏｆ Ｃｏａｌ，Ｎｕｃｌｅａｒ，Ｅｌｅｃｔｒｉｃ ａｎｄ Ａｌｔｅｒｎａｔｅ Ｆｕｅｌｓ，Ｕ．Ｓ．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ， ＤＯＥ／ＥＩＡ−００６４（９３）， Ｆｅｂｒｕａｒｙ １９９５を参照のこと。

石炭の燃焼から製造される灰分は、当業者にはよく知られているように、一般的に、フライアッシュとボトムアッシュを含んでいる。瀝青炭からのフライアッシュは、フライアッシュの総質量を基準として、約２０から約６０ｗｔ％のシリカ、及び、約５から約３５ｗｔ％のアルミナを含むことがある。亜瀝青炭からのフライアッシュは、フライアッシュの総質量を基準として、約４０から約６０ｗｔ％のシリカ、及び、約２０から約３０ｗｔ％のアルミナを含むことがある。褐炭からのフライアッシュは、フライアッシュの総質量を基準として、約１５から約４５ｗｔ％のシリカ、及び、約２０から約２５ｗｔ％のアルミナを含むことがある。例えば、Ｍｅｙｅｒｓ，ｅｔ ａｌ．“Ｆｌｙ Ａｓｈ．Ａ Ｈｉｇｈｗａｙ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｍａｔｅｒｉａｌ．”Ｆｅｄｅｒａｌ Ｈｉｇｈｗａｙ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ，Ｒｅｐｏｒｔ Ｎｏ．ＦＨＷＡ−ＩＰ−７６−１６，Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，ＤＣ，１９７６．を参照のこと。

瀝青炭からのボトムアッシュは、ボトムアッシュの総質量を基準として、約４
０から約６０ｗｔ％のシリカ、及び、約２０から約３０ｗｔ％のアルミナを含むことがある。亜瀝青炭からのボトムアッシュは、ボトムアッシュの総質量を基準として、約４０から約５０ｗｔ％のシリカ、及び、約１５から約２５ｗｔ％のアルミナを含むことがある。褐炭からのボトムアッシュは、ボトムアッシュの総質量を基準として、約３０から約８０ｗｔ％のシリカ、及び、約１０から約２０ｗｔ％のアルミナを含むことがある。例えば、Ｍｏｕｌｔｏｎ， Ｌｙｌｅ Ｋ． ”Ｂｏｔｔｏｍ Ａｓｈ ａｎｄ Ｂｏｉｌｅｒ Ｓｌａｇ，” Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｔｈｉｒｄ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ａｓｈ Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ． Ｕ．Ｓ． Ｂｕｒｅａｕ ｏｆ Ｍｉｎｅｓ， Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｃｉｒｃｕｌａｒ Ｎｏ．８６４０， Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ， ＤＣ，１９７３ を参照のこと。

用語「ユニット（unit）」はユニット操作を表わす。１つの「ユニット」より多くが存在していると記述されるときは、これらのユニットは、並行して運転される。しかし、単独の「ユニット（unit）」は、直列の、１つより多くのユニットを含んでもよい。例えば、酸性ガス除去ユニットは、直列に二酸化炭素除去ユニットが続いている硫化水素除去ユニットを含んでもよい。別の実施例として、微量夾雑物除去ユニットは、第２の微量夾雑物のための第２除去ユニットが直列に続いている第１の微量夾雑物のための第１除去ユニットを含んでもよい。さらに別の実施例として、メタン圧縮機ユニットは、メタン生成物流を、第２の（より高い）圧力にさらに圧縮するための第２メタン圧縮機が直列に続いている、メタン生成物流を第１の圧力に圧縮するための第１メタン圧縮機を含んでもよい。

用語「合成ガス要求（syngas demand）」は,水素添加メタン化リアクター内の合成ガスのバランスの維持を表わす。上述のように、全体の、望ましい、安定状態の水素添加メタン化反応（上記の、式（Ｉ）、(II)、及び、（III）参照）において、水素、及び、一酸化炭素は、バランス状態で、生成され、消費される。しかしながら、水素と一酸化炭素の双方が、ガス生成物の一部として取り除かれるので、水素と一酸化炭素を、水素添加メタン化リアクターに加える、又は、この反応バランスを維持するために、少なくとも、必要な量をその場で生成する必要がある。それ故に加える、及び／又は、その場で生成される必要がある、水素と一酸化炭素の量が「合成ガス要求」である。

用語「スチーム要求（steams demand）」は、水素添加メタン化リアクターに加える必要があるスチームの量を表わす。スチームは、水素添加メタン化反応において消費され、水素添加メタン化リアクターに加えなければならない。スチームの理論的な消費量は、メタン１モル、及び、二酸化炭素１モルの製造のために、供給量のうちの炭素２モルあたり、２モルである（式（Ｖ）参照）。現実の実務においては、スチーム消費量は、完全には、効率的でなく、スチームは、生成物ガスと共に、取り除かれる；それゆえ、理論量より多量のスチームが、水素添加メタン化リアクターに加えられる必要があり、この量が「スチーム要求」である。加えられるべきスチーム量（及び、供給源）は、さらに詳細に、以下に議論される。

用語「熱要求（heat demand）」は,上述のように、また、以下にさらに詳述するように、ステップ（ｂ）の反応を、熱バランスを保つために、水素添加メタン化リアクター内に加える、及び／又は、その場で生成しなければならない熱エネルギーの量である。

本明細書の材料、方法、及び、実施例は、具体的に述べられている場合を除いて、一例にすぎず、限定を意図していない。

概略的プロセス情報
本発明の一実施態様において、図１に図示されているように、メタン富化原生成物流（５０）を、炭素質フィードストックから生成することができる。

炭素質フィードストック（３２）、水素添加メタン化触媒（３１）、酸素富化ガス流（１５）（場合により、スチーム（１６）と混合された精製酸素など）、及び、スチーム流（２５）が、水素添加メタン化リアクター（２００）に供給される。炭素質フィードストック、一酸化炭素、水素、過熱スチーム、及び、酸素が、水素添加メタン化触媒の存在の下、適切な圧力と温度条件下で、水素添加メタン化リアクター（２００）内で反応して、メタン、及び、通常は、二酸化炭素、水素、及び、一酸化炭素、並びに、硫化水素、及び、利用される特定の原生成物による、若干の、他の夾雑物などを含んでいる、複数の他のガス生成物を含んでなる、メタン富化原生成物流（５０）を形成する。

炭素質フィードストック（３２）は、以下に述べられる、原生成物準備セクション（９０）において処理される、１つ又はそれ以上の炭素質材料（１０）から得られる。

水素添加メタン化触媒（３１）は、以下に述べられるように、１つ又はそれ以上の触媒の種類を含むことができる。

炭素質フィードストック（３２）と水素添加メタン化触媒（３１）は、以下に述べられるように、水素添加メタン化リアクター（２００）へ提供される前に、密接に混合することができる（即ち、触媒される炭素質フィードストックを提供するために）。

水素添加メタン化リアクター／反応
ガス化リアクターの数種類のいずれのものも、水素添加メタン化リアクター（２００）に利用することができる。好適なリアクターは、向流式固定床、並硫式固定床、流動床、又は、同伴流、若しくは、移動床反応室である、反応室を有するものである。

水素添加メタン化リアクター（２００）は、通常は、流動床リアクターである。水素添加メタン化リアクター（２００）は、例えば、「下方流動」向流構成であってよく、ここで、粒子が、流動床を下方に、チャー副生成物捕集ゾーンへ流れ、そして、ガスが上方向に流れ、流動床より上の位置で除去されるように、炭素質フィードストック（３２）は、より高い位置に導入される。あるいは、水素添加メタン化リアクター（２００）は、「上方流動」並流構成であってよく、ここで、粒子が、ガスと一緒に、チャー副生成物捕集ゾーンへ流れるように、炭素質フィードストック（３２）は、より低い位置に供給される。通常は、「上方流動」構成においては、流動化されない、より大きい粒子（チャーを含んでいる）のため、リアクター底部にも、捕集ゾーンがあることがある。

ステップ（ｂ）と（ｃ）は、水素添加メタン化リアクター（２００）内で起こる。これらの反応は、同時に起こる。以下に述べられるように、水素添加メタン化リアクター（２００）の構成によって、２つのステップは、反応器内の同じ領域内で起こってもよく、又は、１つのゾーンで顕著であってもよい。例えば、酸素富化ガス流（１５）が、活性な水素添加メタン化流動床ゾーンの下部などの、チャー副生成物が集まる、水素添加メタン化リアクター（２００）の領域へと供給される時、水素添加メタン化反応は、水素添加メタン化流動床ゾーン内で顕著であり、部分的酸化／燃焼反応は、チャー副生成物捕集領域で顕著である。

水素添加メタン化リアクター（２００）は、通常は、中程度の高圧・高温で運転され、必要な温度、圧力、及び、原生成物の流量を維持しながら、リアクターの反応室へ、適切な炭素質フィードストックの導入を必要とする。当業者は、スター・フィーダー、スクリュー・フィーダー、ロータリー・ピストン、及び、ロック・ホッパーを含む、高圧、及び／又は、高温環境を有する反応室に炭素質フィードストックを供給するための供給口を、よく知っている。なお、供給口は、交互に使用される、ロック・ホッパー等の、２つ又はそれ以上の圧力平衡要素を含むことがある。ある実施例では、炭素質フィードストックを、リアクターの操作圧力より高い圧力条件で製造することができる。従って、微粒子組成物を、さらに圧力をかけることなく、リアクターに直接送ることができる。

水素添加メタン化リアクター（２００）は、望ましくは、少なくとも約７００Ｆ（約３７１℃）、又は、少なくとも約８００Ｆ（約４２７℃）、又は、少なくとも約９００Ｆ（約４８２℃）から、約１５００Ｆ（約８１６℃）まで、又は、約１４００Ｆ（約７６０℃）まで、又は、約１３００Ｆ（約７０４℃）までの中程度の温度で；及び、約２５０ｐｓｉｇ（約１８２５ｋＰａ、絶対）、又は、約４００ｐｓｉｇ（約２８６０ｋＰａ）、又は、約４５０ｐｓｉｇ（約３２０４ｋＰａ）、又は、約５００ｐｓｉｇ（約３５４９ｋＰａ）から、約８００ｐｓｉｇ（約５６１７ｋＰａ）まで、又は、約７００ｐｓｉｇ（約４９２８ｋＰａ）まで、又は、約６００ｐｓｉｇ（約４２３８ｋＰａ）までの圧力で運転される。

水素添加メタン化リアクター（２００）内の、通常のガス流速は、約０．５ｆｔ／ｓｅｃ（約０．１５ｍ／ｓｅｃ）から、又は、約１ｆｔ／ｓｅｃ（約０．３ｍ／ｓｅｃ）から、約２．０ｆｔ／ｓｅｃ（約０．６ｍ／ｓｅｃ）まで、又は、約１．５ｆｔ／ｓｅｃ（約０．４５ｍ／ｓｅｃ）までである。

水素添加メタン化反応は、スチーム要求、熱要求、及び、合成ガス要求を有す。組合せられた、これらの条件は、残りのプロセスと同様に、水素添加メタン化反応の運転条件を決定するに際しての重要な要素である。

例えば、水素添加メタン化反応のスチーム要求は、少なくとも約１の、スチームに対する炭素（原生成物中の）のモル比を必要とする。しかしながら、通常は、モル比は約１より大きく、約６（又は、それより小）まで、又は、約５（又は、それより小）まで、又は、約４（又は、それより小）まで、又は、約３（又は、それより小）まで、又は、約２（又は、それより小）までである。炭素質フィードストック（３２）の水分と、酸素富化ガス流（１５）中に含まれる何れのスチーム（１６）も、水素添加メタン化リアクター（２００）に加えられるスチーム流（２５）の総量を決める。本発明の一実施態様において、水素添加メタン化反応のスチーム要求は、炭素質フィードストック（３２）の水分と酸素富化ガス流（１５）中に含まれるスチームを組合せた、スチーム流（２５）により満たされる。

また、上述のように、水素添加メタン化反応は、基本的に、熱的にバランスされている、しかし、プロセスの熱損失、及び、他のエネルギーの必要により、熱バランスを維持するために、水素添加メタン化反応にいくらかの熱を供給しなければならない。水素添加メタン化リアクター（２００）に導入された酸素の存在の下、スチーム流（２５）を加えることに加えて、炭素（炭素質フィードストック由来の）の部分燃焼／酸化は、水素添加メタン化反応の熱要求を満たすのに十分である。

酸素富化ガス流（１５）は、精製酸素、酸素−空気混合物、酸素−スチーム混合物、又は、酸素−イナート・ガス混合物を、リアクターに直接注入するなどの、いずれかの好適な方法で、水素添加メタン化リアクター（２００）に供給することができる。例えば、ＵＳ４３１５７３３、及び、Ｃｈａｒａｍｏｎｔｅ ｅｔ ａｌ．、ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，Ｓｅｐｔ．１９８２，ｐｐ．２５５−２５７を参照のこと。酸素富化ガス流（１５）は、通常は、空気分離ユニット（１５０）によって示されている、標準的な空気分離技術によって生成され、通常は、高純度酸素流（約９５％、又は、それより高い、容積百分率の酸素、ドライ・ベース）として供給される。

通常は、酸素富化ガス流（１５）は、スチーム流（１６）との混合物として、一般的に提供され、温度が、約４００Ｆ（約２０４℃）から、又は、約４５０Ｆ（約２３２℃）から、又は、約５００Ｆ（約２６０℃）から、約７５０Ｆ（約３９９℃）まで、又は、約７００Ｆ（約３７１℃）まで、又は、約６５０Ｆ（約３４３℃）までの温度で、及び、水素添加メタン化リアクター（２００）内の圧力より、少なくとも、わずかにより高い圧力で導入される。

酸素富化ガス流（１５）は、スチーム流（２５）との混合物として導入することができる。

通常は、流動床の流動化を助け、リアクター内でのホット・スポットの形成を防ぎ、そしてガス生成物の燃焼を防ぐために、酸素富化ガス流（１５）は、流動床ゾーンより下の位置に導入される。副生成物チャー中の炭素が、より活発な水素添加メタン化ゾーン内の炭素に反して優先的に消費されるように、酸素富化ガス流（１５）は、例えば、副生成物チャーが集められる、水素添加メタン化リアクター（２００）の領域に、通常は、リアクターの底部に、有利に導入される。

一つの実施態様において、水素添加メタン化リアクター（２００）に提供される、分子状酸素（酸素富化ガス流（１５）中に含まれるような）の量は、リアクターに供給されるスチームの全容積に基づいて、約１容積％から、又は、約３容積％、若しくは、約３より大きな容積％から、又は、約４容積％から、約１５容積％まで、又は、約１２容積％まで、又は、約１０容積％までの範囲に及ぶことが可能である。

別の実施態様においては、水素添加メタン化リアクター（２００）に提供される、分子状酸素（酸素富化ガス流（１５）中に含まれるような）の量は、炭素質フィードストックポンドあたり、約０．０５から、又は、約０，１０から、又は、約０．１５から、約１．０まで、又は、約０．７５まで、又は、約０．５まで、又は、約０．３まで、又は、約０．２５ポンドまでの、酸素のポンドの範囲に及ぶことが可能である。

注入速度、及び、圧力と同様に、酸素の量は、炭素質フィードストック（部分的に消費される第２の炭素質フィードストック、及び／又は、チャー残渣など）中の炭素の部分燃焼を可能にするためにコントロールされる。上述のように、酸素富化ガス流の存在の下、炭素質フィードストックからの炭素の部分燃焼は、水素添加メタン化プロセスの、熱と合成ガスのバランスの維持を助けるために必要な、熱並びに、一酸化炭素と水素を生成し、従って、プロセスにおいて、リサイクルの一酸化炭素と水素ガスのループ、及び、外部の火力過熱器の必要性を無くしている。

これに関連して、水素添加メタン化リアクター（２００）に供給される酸素量の変化によって、効果的なプロセス・コントロールが提供される。酸素量を増やすことは、燃焼を増やし、それゆえ、その場で、熱生成を増やす。酸素量を減らすことは、逆に、その場で、熱生成を減らすことになる。

炭素質フィードストック（３２）の加圧と反応のために水素添加メタン化リアクター（２００）内で使用されるガスは、当業者に知られた方法によって、水素添加メタン化リアクター（２００）に供給することができる、酸素富化ガス流（１５）と組合わされている、スチーム流（２５）、及び、場合により、追加のスチーム、窒素、空気、又は、アルゴンなどのイナート・ガスを含む。結果として、スチーム流（２５）（及び、酸素富化ガス流（１５））は、それが、水素添加メタン化リアクター（２００）に入ることが可能となる、より高い圧力で供給しなければならない。

水素添加メタン化リアクター（２００）内の温度は、例えば、水素添加メタン化リアクター（２００）に供給される、酸素量（上に述べられたように）、並びに、スチームの量と温度をコントロールすることにより、コントロールすることができる。

有利なことに、水素添加メタン化反応のためのスチームは、プロセス熱回収（一般的に、「プロセススチーム」、又は、「プロセス生成スチーム」といわれる、排熱ボイラーで生成されるような）によって、他のプロセス運転から生成され、そして、ある実施態様においては、単に、プロセス生成スチームとして供給される。例えば、熱交換器ユニット、又は、排熱ボイラー（例えば、図１の（４００ｂ）、及び、図２の（４０１）、（４０２）、及び／又は、（４０３）など）によって生成されるスチームは、水素添加メタン化リアクター（２００）に送り、及び／又は、酸素富化ガス流（１５）と混ぜることができる。

ある実施態様においては、メタン富化原生成物流（５０）の生成のための、本明細書に記述されている、全プロセスは、実質的に、スチーム平衡（steam neutral）であり、従って、水素添加メタン化反応のためのスチーム要求（圧力と量）が、プロセス内の様々なステージでのプロセス熱との熱交換によって満たされ、又は、スチームがプラスであり（steam positive）、従って、過剰スチームが生産され、例えば、発電のために使用することができる。望ましくは、プロセス生成スチームが、水素添加メタン化反応のスチーム要求の、約９５％より大きい、又は、約９７％より大きい、又は、約９９％より大きい、又は、約１００％、又は、それより大きい、割合を占める。

水素添加メタン化反応の成果は、通常は、ＣＨ₄、ＣＯ₂、Ｈ₂、ＣＯ、Ｈ₂Ｓ、未反応スチーム、同伴微粒、及び、場合によって、水素添加メタン化に使用される、炭素質材料の性質による、ＮＨ₃、ＣＯＳ、ＨＣＮ、及び／又は、元素水銀スチームなどの、他の夾雑物を含んでなる、メタン富化原生成物流（５０）である。

メタン富化原生成物流（５０）は、水素添加メタン化リアクター（２００）を出る時、通常は、メタン富化原生成物流（５０）中に、メタン、二酸化炭素、一酸化炭素、及び、水素のモル数をベースとして、少なくとも、約２０モル％、又は、少なくとも、約２５モル％、少なくとも、約２７モル％のメタンを含むことになる。加えて、メタン富化原生成物流（５０）は、通常は、メタン富化原生成物流（５０）中に、メタン、二酸化炭素、一酸化炭素、及び、水素のモル数をベースとして、少なくとも、約５０モル％の、メタン、プラス、二酸化炭素を含むであろう。

更なるガス処理
微粒除去
水素添加メタン化リアクター（２００）の反応室を出て行く高温ガス流出物は、離脱（disengagement）ゾーンの働きをする、水素添加メタン化リアクター（２００）内に、及び／又は、外部に、設けられた微粉除去装置ユニット（図示されていない）を通過することができる。水素添加メタン化リアクター（２００）を出て行くガスに同伴されるには重過ぎる粒子（即ち、微粉）は、水素添加メタン化リアクター（２００）に、例えば、反応室（例えば、流動床）に戻される。

残留している同伴微粉は、場合により、ベンチュリー・スクラバーが続いている、内部の、及び／又は、外部のサイクロン分離機などの、いかなる好適な装置でも、必要な場合には、実質的に除去することができる。これらの回収微粉は、アルカリ金属触媒を回収するために処理することができ、又は、既に組み入れられているＵＳ２００９／０２１７５８９Ａｌに記述されているように、原生成物製造へと戻し、直接リサイクルすることができる。

微粉の「大部分」の除去とは、下流の処理が悪影響を受けないように、もたらされたガス流から、ある量の微粉が除去されることを意味する;従って、少なくとも、微粉の大部分が除去されなければならない。下流の処理に著しい悪影響を受けない程度に、いくらかの少量の超微粉が、もたらされたガス流に残ることもある。一般的に、約２０μｍより大きい、又は、約１０μｍより大きい、又は、約５μｍより大きい粒径の微粉の、少なくとも、約９０％、又は、少なくとも、約９５％、又は、少なくとも、約９８％が除去される。

熱交換（４００）
水素添加メタン化条件にもよるが、約８００Ｆ（約４２７℃）から約１５００Ｆ（約８１６℃）、及び、より一般的には、約１１００Ｆ（約５９３℃）から約１４００Ｆ（約７６０℃）の温度範囲で、約５０ｐｓｉｇ（約４４６ｋＰａ）から約８００ｐｓｉｇ（約５６１７ｋＰａ）、より一般的には、約４００ｐｓｉｇ（約２８６０ｋＰａ）から約６００ｐｓｉｇ（約４２３８ｋＰａ）の圧力、及び、約０．５ｆｔ／ｓｅｃ（約０．１５ｍ／ｓｅｃ）から約２．０ｆｔ／ｓｅｃ（約０．６１ｍ／ｓｅｃ）、より一般的には、約１．０ｆｔ／ｓｅｃ（０．３０ｍ／ｓｅｃ）から約１．５ｆｔ／ｓｅｃ（約０．４６ｍ／ｓｅｃ）の速度を有する、メタン富化原生成物流（５０）を生成することができる。

メタン富化原生成物流（５０）、例えば、熱回収ユニット、例えば、図１に示す熱交換器（４００）に供給することができる。熱交換器（４００）は、メタン富化原生成物流（５０）から、熱エネルギーの、少なくとも一部を除去し、メタン富化原生成物流（５０）よりも低い温度を有する、冷却されたメタン富化原生成物流（７０）を生成するために、メタン富化原生成物流（５０）の温度を下げる。熱交換器（４００）によって回収された熱エネルギーは、ボイラー給水流（３９）のための、第１のプロセススチーム流（４０）を生成するために使用することが出来、第１のプロセススチーム流（４０）の、少なくとも一部は、例えば、水素添加メタン化リアクター（２００）に送り戻することができる。

一つの実施態様において、図１に表わされているように、熱交換器（４００）は双方に、水素添加メタン化リアクター（２００）に、スチーム流（２５）として、供給するのに必要な程度まで、様々なリサイクルスチーム流（例えば、（４０から４３））を過熱するために、使用することができる、過熱セクション（４００ａ）に先導された（preceded）スチーム発生セクション（４００ｂ）を有す。

もたらされた、冷却されたメタン富化原生成物流（７０）は、通常、温度範囲が、約４５０Ｆ（約２３２℃）から約１１００Ｆ（約５９３℃）、より一般的には、約５５０Ｆ（約２８８℃）から約９５０Ｆ（約５１０℃）で、圧力が、約５０ｐｓｉｇ（約４４６ｋＰａ）から、約８００ｐｓｉｇ（約５６１７ｋＰａ）、より一般的には、約４００ｐｓｉｇ（約２８６０ｋＰａ）から、約６００ｐｓｉｇ（約４２３８ｋＰａ）で、及び、速度が、約０．５ｆｔ／ｓｅｃ（約０．１５ｍ／ｓｅｃ）から約２．０ｆｔ／ｓｅｃ（約０．６１ｍ／ｓｅｃ）、より一般的には、約１．０ｆｔ／ｓｅｃ（０．３０ｍ／ｓｅｃ）から約１．５ｆｔ／ｓｅｃ（約０．４６ｍ／ｓｅｃ）で、熱交換器（４００）を出る。

ガス精製
生成物の精製は、必要な酸性ガス除去（８００）が後に続く、例えば、任意の(optional)微量夾雑物除去（５００）、任意のアンモニア除去、及び、回収（６００）、並びに、任意のサワーシフト・プロセス（７００）を含んでもよい。少なくとも、１つのメタン化（９５０）は、酸性ガス除去（８００）の後に実施され、別のメタン化（９００）は、場合により、酸性ガス除去（８００）より前に行うことができる。酸性ガス除去（８００）は、熱交換器（４００）から直接送られた冷却されたメタン富化原生成物ガス流（７０）に、又は、（ｉ）１つ又はそれ以上の微量成分除去ユニット（５００）；（ｉｉ）１つ又はそれ以上の、アンモニア除去（６００）；（ｉｉｉ）１つ又はそれ以上のサワーシフト・ユニット（７００）；及び、(ｉｖ)１つ又はそれ以上の、耐硫黄性触媒メタン化ユニット（９００）の、１つまたはそれ以上を通って来た、冷却されたメタン富化原生成物流（７０）流に実施されてよい。

微量夾雑物除去（５００）
当業者にはよく知られているように、ガス流の、例えば、冷却されたメタン富化原生成物流（７０）の、夾雑物のレベルは、炭素質フィードストックを製造するための、炭素質材料の特性次第である。例えば、Ｉｌｌｉｎｏｉｓ ♯６のような、ある種の石炭は、硫黄含有量が高く、高ＣＯＳ混入をもたらすことがあり；Ｐｏｗｄｅｒ Ｒｉｖｅｒ Ｂａｓｉｎ ｃｏａｌのような、他の石炭は、合成ガス生成器、及び／又は、水素添加メタン化リアクター内で揮発することができる、かなり高いレベルの水銀を含むことがある。

ＣＯＳは、ガス流を微粒石灰石（ＵＳ４１７３４６５参照）、酸性緩衝ＣｕＳＯ₄溶液（ＵＳ４２９８５８４参照）、テトラメチレン・スルホン（スルホラン；ＵＳ３９８９８１１参照）を含む、メチルジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジプロパノールアミン、又は、ジイソプロパノールアミン等のアルカノールアミン吸収剤に通す、ＣＯＳ加水分解（ＵＳ３９６６８７５，ＵＳ４０１１０６６，ＵＳ４１００２５６，ＵＳ４４８２５２９，及び、ＵＳ４５２４０５０を参照）によって；又は、冷却されたガス流を低温液体ＣＯ₂による向流洗浄（ＵＳ４２７０９３７、及び、ＵＳ４６０９３８８参照）によって、ガス流、例えば、冷却されたメタン富化原生成物流（７０）から除去することができる。

ＨＣＮは、ＣＯ₂、Ｈ₂Ｓ、及び、ＮＨ₃を生成する硫化アンモニウム、又はポリスルフィドとの反応（ＵＳ４４９７７８４、ＵＳ４５０５８８１、及び、ＵＳ４５０８６９３参照）、又は、ホルムアルデヒド、続いて多硫化アンモニウム又は多硫化ナトリウムを用いての２段洗浄（ＵＳ４５７２８２６参照）、水による吸収（ＵＳ４１８９３０７参照）、及び／又は、ＭｏＯ₃、ＴｉＯ₂、及び／又は、ＺｒＯ₂等のアルミナ担持加水分解触媒を通すことによる分解（ＵＳ４８１０４７５、ＵＳ５６６０８０７、及び、ＵＳ５９６８４６５参照）によって、ガス流、例えば、冷却されたメタン富化原生成物流（７０）から除去することができる。

元素水銀は、例えば、硫酸で活性化された炭素による吸収（ＵＳ３８７６３９３参照）、硫黄を含浸した炭素による吸収（ＵＳ４４９１６０９参照）、Ｈ₂Ｓ含有アミン溶媒による吸収（ＵＳ４０４４０９８参照）、銀又は金を含浸したゼオライトによる吸収（ＵＳ４８９２５６７参照）、過酸化水素及びメタノールを用いたＨｇＯへの酸化（ＵＳ５６７０１２２参照）、ＳＯ₂存在下の、臭素又はヨウ素を含む化合物を用いた酸化（ＵＳ６８７８３５８参照）、Ｈ、Ｃｌ、及び、Ｏ含有プラズマを用いた酸化（ＵＳ６９６９４９４参照）、及び／又は、塩素含有酸化ガスによる酸化（例えば、ＣｌＯ、ＵＳ７１１８７２０参照）によって、ガス流、例えば、メタン富化原生成物流（７０）から除去することができる。

水溶液が、ＣＯＳ、ＨＣＮ、及び／又は、Ｈｇのいずれか又はすべてを除去するために使用されるとき、微量夾雑物除去ユニットにて発生する排水を、排水処理ユニット（図示されていない）に送ることができる。

微量夾雑物除去が存在するとき、特定の微量夾雑物の微量夾雑物除去は、そのように処理されたガス流（例えば、冷却されたメタン富化原生成物流（７０））から、通常は、目的とする生成物流の仕様限度のレベル、又は、それより低いレベルまで、少なくとも、その微量夾雑物の大部分（又は、実質的にすべて）を除去しなければならない。通常は、微量夾雑物除去は、冷却された第１のガス流から、ＣＯＳ、ＨＣＮ、及び／又は、水銀の、処理より前における夾雑物の質量をベースとして、少なくとも９０％、又は、少なくとも９５％、又は、少なくとも９８％を除去しなければならない。

アンモニア除去、及び、回収（６００）
当業者によく知られているように、バイオマス、ある石炭のガス化、及び／又は、水素添加メタン化リアクターのために酸素源として空気を利用することにより、生成物流中に、かなりの量のアンモニアを製造することができる。場合により、ガス流、例えば、冷却されたメタン富化原生成物流（７０）を、アンモニア除去と回収をするために、１つ又はそれ以上の、アンモニア除去、及び、回収ユニット（６００）において、水によるスクラビングすることができる。アンモニア回収処理は、例えば、熱交換器（４００）から直接、又は、（ｉ）１つ又はそれ以上の微量夾雑物除去ユニット（５００）、及び、（ｉｉ）１つ又はそれ以上のサワーシフト・ユニット（７００）の、１つ又は双方における処理の後に、冷却されたメタン富化原生成物流（７０）に実施することができる。

スクラビング終了後、ガス流、例えば、冷却されたメタン富化原生成物流（７０）は、少なくとも、Ｈ₂Ｓ、ＣＯ₂、ＣＯ、Ｈ₂、及び、ＣＨ₄を、通常は、含むであろう。冷却されたメタン富化原生成物流（７０）が、サワーシフト・ユニット（７００）を既に通過しているとき、そのときは、スクラビング後に、ガス流は、少なくとも、Ｈ₂Ｓ、ＣＯ₂、Ｈ₂、及び、ＣＨ₄を、通常は、含むであろう。

アンモニアは、当業者に知られたプロセスに従い、スクラバー水から回収することができ、水溶液（６１）（例えば、２０ｗｔ％）として、通常は回収することができる。スクラバー排水は、排水処理ユニット（図示されていない）に送ることができる。

アンモニア除去プロセスが存在するときには、これにより、スクラビングされた流れ、例えば、冷却されたメタン富化原生成物流（７０）から、少なくとも、アンモニアの大部分（及び、実質的にすべて）を除去しなければならない。アンモニア除去の文脈における、「大部分の」除去とは、目的とする最終生成物を生成することができるように、その成分の充分高い割合を除去することを意味する。通常は、アンモニア除去プロセスは、処理より前における流れ中のアンモニアの質量をベースとして、スクラビングされた第１ガス流のアンモニア含有分の、少なくとも約９５％、又は、少なくとも、約９７％を除去するものである。

サワーシフト（７００）
メタン富化原生成物流（例えば、冷却されたメタン富化原生成物流（７０））の一部分又は全ては、ＣＯの一部分をＣＯ₂に転換し、水素富化原生成物流（７２）を製造するため、Ｈ₂の割合を増やすために、水性媒体（スチームなどの）の存在の下、サワーシフト反応（水性ガスシフト反応としても知られている）を起こすため、サワーシフト・リアクター（７００）に、場合により供給することができる。ある実施例においては、増加した水素分の生成を、以下に述べるように、メタンから分離することができる、水素生成物ガスの形成に使用することができる。ある他の実施例では、サワーシフト・プロセスを、次のメタネーターに供給するために、ガス流中の、例えば、冷却された、メタン富化原生成物流（７０）中の水素対一酸化炭素の比率を調整するために使用してもよい、それは、かかるモル比が約３：１より小さい時に特に有効である。水性ガスシフト処理は、熱交換器（４００）から直接流れて来た冷却されたメタン富化原生成物流（７０）に、又は、微量夾雑物除去ユニット（５００）、及び／又は、アンモニア除去ユニット（６００）を通過した、冷却された、メタン富化原生成物流（７０）に行われてもよい。

サワーシフト・プロセスは、例えば、ＵＳ７０７４３７３に、詳細に記述されている。プロセスは、水の添加、又は、ガス中に含まれる水分の使用、及び、もたらされた水−ガス混合物を、スチーム・リフォーミング触媒上で、断熱的に反応させることを含む。代表的なスチーム・リフォーミング触媒には、耐熱性の担体上の、１つ又はそれ以上の第８族金属が挙げられる。

ＣＯ含有ガス流上でサワーガスシフト反応を行うための方法と反応器は、当業者にはよく知られている。適切な反応条件、及び、適切な反応器は、ガス流から除かれなければならないＣＯの量次第で変えることができる。いくつかの実施態様においては、サワーガスシフトは、単段で、約１００℃から、又は、約１５０℃から、又は、約２００℃から、約２５０℃まで、又は、約３００℃まで、又は、約３５０℃までの温度範囲内で実施することができる。これらの実施態様においては、シフト反応は、当業者に知られている、いかなる適切な触媒によっても、触媒作用を受けることができる。かかる触媒には、限定されるものではないが、Ｆｅ₂Ｏ₃−Ｃｒ₂Ｏ₃触媒等のＦｅ₂Ｏ₃系触媒、並びに、他の遷移金属系及び遷移金属酸化物系触媒が挙げられる。他の実施態様においては、多段で実施することができる。ある特定の実施態様においては、２段で実施される。この２段プロセスは、高温シーケンスと、続いての、低温シーケンスを使用する。高温シフト反応のガス温度は、約３５０℃から約１０５０℃の範囲である。代表的な高温触媒は、限定されるものではないが、場合により、より少量のクロム酸化物と結合した鉄酸化物を含む。低温シフト反応のガス温度は、約１５０℃から約３００℃、又は、約２００℃から約２５０℃の範囲である。低温シフト触媒は、限定されるものではないが、亜鉛酸化物、又は、アルミナ上に担持されることがある銅酸化物を含む。サワーシフト・プロセスのための適切な方法は、既に組み入れられている米国特許出願番号２００９／０２４６１２０Ａ１に記述されている。

通常の実施態様においては、通常は、約３以上、又は、約３より大きい、又は、約３．２以上の、Ｈ₂／ＣＯモル比を必要とする、次の、メタン化、例えば、トリム・メタン化のためのＨ₂の割合を増やすように、ＣＯの一部分のみを変換することが望ましいこともある。

サワーシフト反応は発熱反応であり、従って、それは、熱エネルギーを効率的に使用するために、熱交換器とスチーム発生器（４０１）と共に、しばしば、実行される。これらの機能を用いているシフト・リアクターは、当業者によく知られている。当業者に知られている、他の設計もまた効果的であるが、好適なシフト・リアクターの例が、既に組み入れられている米国特許ＵＳ７０７４３７３に図示されている。

サワーガスシフト処置に続いて、冷却されたメタン富化原生成物流（７０）は、一般的に、ＣＨ₄、ＣＯ₂、Ｈ₂、及び、スチームを含む。

水素富化原生成物流（７２）は、もし存在するならば、熱回収ユニット、例えば、熱交換器（４０１）に供することができる。熱交換器（４０１）は独立したユニットとして表わされているが、それは、そのように存在してもよく、及び／又は、サワーシフト・リアクター（７００）に組み込まれていてもよく、従って、もし存在するならば、水素富化原生成物流（７２）の温度を下げるため、もし存在するならば、冷却された原生成物流を生成するため、サワーシフト・リアクター（７００）を冷却し、水素富化原生成物流（７２）から、熱エネルギーの、少なくとも一部分を除去することができる。回収された熱エネルギーの、少なくとも一部分は、水／スチーム源から第２プロセススチーム流（４１）を生成するために、使用することができる。

サワーシフトのステップは、任意であるので、第１の熱回収ユニット（４００）と連通しているガス・バイパス・ループ（７０ａ）を、第１熱交換器ユニット（４００）を出る、冷却された、メタン富化原生成物流（７０）のある部分、又は、すべてが、サワーシフト・リアクター（７００）と第２熱交換器ユニット（例えば、熱交換器（４０１））を完全にバイパスし、酸性ガス除去ユニット（８００）に入ることができるように、備えることができる。

耐硫黄性メタン化（９００）
本発明によるプロセスは、酸性ガス除去（８００）より前に、少なくとも１つのメタン化ステップ（９００）をも、場合により使用してもよい。本発明の一つの実施態様において、冷却された、メタン富化原生成物流（７０）（又は、もし存在するならば水素富化原生成物流（７２））中に存在する一酸化炭素の少なくとも一部分と、水素の少なくとも一部分が、メタン富化、処理された生成物流（９２）を製造するため、耐硫黄性メタン化触媒のもと、第１接触メタネーター（９００）内で反応させられ、それは、次いで、以下に記述するように、酸性ガス除去を受けることができる。この段階において、冷却された、メタン富化原生成物流（７０）は、当業者にはよく知られているように、あるメタン化触媒を不活性化する可能性のある、かなりの量の硫化水素を、通常は含む。それ故、かかる実施態様においては、接触メタネーター（９００）は、モリブデン、及び／又は、タングステン硫化物等の、耐硫黄性メタン化触媒を含む。さらに、耐硫黄性メタン化触媒の例として、限定されるものではないが、ＵＳ４２４３５５４，ＵＳ４２４３５５３，ＵＳ４００６１７７，ＵＳ３９５８９５７，ＵＳ３９２８０００，ＵＳ２４９０４８８；Ｍｉｌｌｓ ａｎｄ Ｓｔｅｆｆｇｅｎ，ｉｎ Ｃａｔａｌｙｓｔ Ｒｅｖ．８，１５９（１９７３）），及び、Ｓｃｈｕｌｔｚ ｅｔ ａｌ，Ｕ．Ｓ．Ｂｕｒｅａｕ ｏｆ Ｍｉｎｅｓ，Ｒｅｐ．Ｉｎｖｅｓｔ．Ｎｏ．６９７４（１９６７）に開示されている触媒が挙げられる。

１つの特定の実施例において、耐硫黄性メタン化触媒は、既に組み入れられている、ＷＯ２０１０／０３３８４６Ａ２に記述されているように、水素添加メタン化リアクター（２００）から周期的に除去し、第１接触メタネーター（９００）に移すことができる、水素添加メタン化リアクター（２００）によって生成される、チャー副生成物（５４）の一部分である。チャーを使用するメタネーターの操作条件は、既に組み入れられているＵＳ３９５８９５７に記述されているものと類似であってよい。１つ又はそれ以上のメタン化ステップが、チャー生成物の少なくとも一部分を、耐硫黄性メタン化触媒として用いる、統合化ガス化プロセスに含まれるとき、メタン化温度は、通常、約４５０℃から、又は、約４７５℃から、又は、約５００℃から、約６５０℃まで、又は、約６２５℃まで、又は、約６００℃までの範囲であり、圧力は約４００から約７５０ｐｓｉｇの範囲である。

メタン化反応は発熱反応であるので、様々な実施態様において、メタン富化ガス流（９２）は、例えば、さらに熱回収ユニットに、例えば、熱交換器（４０２）に供給されてもよい。熱交換器（４０２）は独立したユニットとして表わされているが、それは、そのように存在してもよく、及び／又は、メタネーター（９００）に組み込まれていてもよく、従って、メタン富化ガス流の温度を下げるため、メタネーター・ユニットを冷却し、もし存在するならば、メタン富化ガス流から、熱エネルギーの、少なくとも一部分を除去することができる。回収された熱エネルギーは、水、及び／又は、スチーム源から第３プロセススチーム流（４２）を生成するために、使用することができる。

酸性ガスの除去（８００）
次の酸性ガス除去ユニット（８００）は、冷却された、メタン富化原生成物流（７０）（又は、もし存在するならば、水素富化、処理された生成物流（７２）、又は、もし存在するならば、メタン富化、処理された生成物流（９２））から、Ｈ₂Ｓの大部分とＣＯ₂の大部分を除去し、脱硫後ガス流（８０）を生成するために用いられる。

酸性ガス除去プロセスは、ＣＯ2、及び／又は、Ｈ₂Ｓを多く含んだ吸収装置を作り出す（generate）ため、一般的に、ガス流を、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、ジイソプロピルアミン、ジグリコールアミン、アミノ酸のナトリウム塩溶液、メタノール、高温炭酸カリウム等の溶媒と接触させることを含む。一つの方法は、各々の系列（train）がＨ₂Ｓ吸収装置とＣＯ₂吸収装置を含む、２系列を有する、Selexol^(R)（ＵＯＰ ＬＬＣ、Ｄｅｓ Ｐｌａｉｎｅｓ、ＩＬ ＵＳＡ）、又は、Rectisol^(R)（Ｌｕｒｇｉ ＡＧ、Ｆｒａｎｋｆｕｒｔ ａｍ Ｍａｉｎ、Ｇｅｒｍａｎｙ）溶剤の使用を伴うことができる。

メタン富化原生成物流（７０）から酸性ガスを除去するための一つの方法が、既に組み入れられている、ＵＳ２００９／０２２０４０６Ａｌに記述されている。

ＣＯ₂、及び／又は、Ｈ₂Ｓ（及び、他の残っている微量夾雑物）の、少なくとも大部分（例えば、実質的にすべて）は、酸性ガス除去プロセスにより除去しなくてはならない。酸性ガス除去の文脈における、「実質的な」除去とは、目的とする最終生成物を生成することができるように、その成分の充分高い割合を除去することを意味する。実際の除去量は、従って、成分ごとに変わることがある。「パイプライン品質の天然ガス」のために、より多量のＣＯ₂が許容されることがあるが、（多くても）微量のＨ₂Ｓのみ存在することがある。

通常は、ＣＯ₂の、少なくとも約８５％、又は、少なくとも約９０％、又は、少なくとも約９２％、及び、Ｈ₂Ｓの、少なくとも約９５％、又は、少なくとも約９８％、又は、少なくとも約９９．５％が、冷却された、メタン富化原生成物流（７０）から除去されねばならない。

酸性ガス除去ステップでの目的とする生成物（メタン）のロスは、脱硫後ガス流（８０）が、第２ガス流（例えば、冷却された、メタン富化原生成物流（７０））からのメタンの大部分（及び、実質的にすべて）を含むように、最小にしなければならない。通常は、かかるロスは、冷却された、メタン富化原生成物流（７０）からのメタンの、約２モル％以下、又は、約１．５モル％以下、又は、約１モル％以下にしなければならない。

もたらされた脱硫ガス流（８０）は、一般的に、ＣＨ₄、Ｈ₂、及び、ＣＯ（下流でのメタン化のため）、並びに、通常は、少量のＣＯ₂とＨ₂Ｏを含む。

酸性ガス除去（及び、サワー水ストリッピングなどの他のプロセス）からの回収Ｈ₂Ｓ（７８）はどれも、Ｃｌａｕｓプロセスなど、当業者に知られている、なんらかの方法によって、硫黄元素に変換することができる。硫黄は、溶融液として回収することができる。

酸性ガス除去からの回収ＣＯ₂（７９）はどれも、ＣＯ₂パイプラインにおける輸送、工業的利用、及び／又は、貯蔵のための隔離、若しくは、原油の二次回収などのプロセスのために、圧縮することができる。

水素分離（８５０）
水素は、低温蒸留、及び、モレキュラー・シーブ、又は、ガス分離膜（例えば、セラミック）の使用等の、当業者に知られている、方法によって、脱硫後ガス流（８０）から分離し得る。例えば、既に組み入れられている、ＵＳ２００９／０２５９０８０Ａｌを参照のこと。

かかる分離によって、以下に記述されるように、さらに処理されてもよい、水素消耗、脱硫後ガス流（８２）を提供することができる。回収された水素（８５）は、エネルギー源、及び／又は、反応剤として使用することができる。例えば、水素は、水素ベースの燃料電池のための、動力、及び／若しくは、スチーム発生（９８０，９８２，９８４）のための、及び／又は、次の水素添加メタン化プロセスのための、エネルギー源として、使用することができる。

水素消耗、脱硫後ガス流（８２）は、以下に記述する、メタン化（９５０）中の一酸化炭素（及び、望ましくは、実質的に、一酸化炭素のすべて）と反応するための十分な水素を、まだ含んでいよう。

メタン化（９５０）
本明細書に記述したプロセスは、原生成物流（８０）（又は、もし存在するならば、水素消耗、脱硫後生成物ガス流（８２））中に存在する一酸化炭素と水素からメタンを生成し、メタン富化原生成物流（９７）をもたらすため、酸性ガス除去（８００）の後でに、少なくとも１つのメタン化ステップ（９５０）を利用する。

メタン化反応は、いずれかの好適なリアクター内で、例えば、一段のシングル・ステージ・メタン化リアクター、一連の一段のシングル・ステージ・メタン化リアクター又は、マルチステージのリアクター内で、実行することができる。メタン化リアクターには、限定されるものではないが、固定床式、移動床式、又は、流動床式リアクターなどがある。例えば、ＵＳ３９５８９５７、ＵＳ４２５２７７１、ＵＳ３９９６０１４、及び、ＵＳ４２３５０４４を参照のこと。メタン化リアクターと触媒は、一般的に市販されている。メタン化において使用される触媒、及び、メタン化条件は、一般的に、関連する当業者に知られており、例えば、入ってくるガス流の、例えば、温度、圧力、流量、及び、組成によって決まる。

本発明のある実施態様においては、メタン化の双方のステップ（９００と９５０）が実施される。

メタン化反応は発熱反応であるので、様々な実施態様において、メタン富化原生成物流（９７）は、例えば、さらに、熱回収ユニット、例えば、熱交換器（４０３）に供されてもよい。熱交換器（４０３）は独立したユニットとして表わされているが、それは、そのように存在してもよく、及び／又は、メタネーター（９５０）に組み込まれてもよく、従って、メタン富化ガス流の温度を下げるため、メタネーター・ユニットを冷却し、もし存在するならば、メタン富化ガス流から、熱エネルギーの、少なくとも一部分を除去することができる。回収された熱エネルギーは、水、及び／又は、スチーム源から第４プロセススチーム流（４３）を生成するために、使用することができる。

メタン分離（９７０）
様々な実施態様において、メタン富化、脱硫後ガス流（９７）が、メタン生成物流（９９）である。様々な、他の実施態様において、この流れを、メタン生成物流（９９）を生成するために、さらに精製する（９７０）ことができる。

そのガス流を、必要な時には、限定されるものではないが、低温蒸留、及び、モレキュラー・シーブ、又は、ガス分離（例えば、セラミック）膜を含む、当業者に知られた、いずれかの好適なガス分離方法によってＣＨ₄を分離し、回収するために、処理することができる。

ガス精製方法は、既に組み入れられている、ＵＳ２００９／０２６０２８７Ａ、ＵＳ２００９／０２５９０８０Ａ１、及び、ＵＳ２００９／０２４６１２０Ａ１に開示されている、メタン水和物の生成を含む。

パイプライン品質の天然ガス
本発明は、ある実施態様において、炭素質材料の水素添加メタン化から、「パイプライン品質の天然ガス」を生成できるプロセスとシステムを提供する。「パイプライン品質の天然ガス」とは、通常は、（１）純メタンの発熱量の±５％以内（純メタンの発熱量は、標準大気圧条件下で、１０１０ｂｔｕ／ｆｔ³である）、（２）実質的に水分がない（通常は、約−４０℃以下の露点）、及び、（３）実質的に、毒性又は腐食性夾雑物が無い天然ガスを言う。本発明のいくつかの実施態様において、以上のプロセスに記述されたメタン生成物流（９９）は、かかる必要条件を満足する。

排水処理
当業者に知られたいずれかのプロセスに従い、プラント内の回収水のリサイクル、及び／又は、プラント・プロセスからの排水の廃棄を可能にするために、微量夾雑物除去、サワーシフト、アンモニア除去、酸性ガス除去、及び／又は、触媒回収プロセスの、いずれか１つ又はそれ以上から生じる排水中の残余夾雑物を、排水処理ユニットにおいて、除去することができる。原生成物、及び、反応条件によるが、かかる残余夾雑物は、例えば、フェノール類、ＣＯ、ＣＯ₂、Ｈ₂Ｓ、ＣＯＳ、アンモニア、及び、水銀を含むことがある。例えば、Ｈ₂Ｓ、及び、ＨＣＮは、排水のｐＨを約３の酸性とし、酸性排水をストリッピング塔において、イナート・ガスで処理し、アンモニアを除去するために、ｐＨを約１０に上げ、排水をイナート・ガスで、２度目の処理をすることにより、除去することができる（ＵＳ５２３６５５７参照）。Ｈ₂Ｓは、Ｈ₂Ｓを浮遊選鉱又は濾過により除去し得る不溶性硫酸塩に変換するために、残余コークス微粒子の存在の下、酸化剤で排水を処理することにより除去することができる（ＵＳ４４７８４２５参照）。フェノール類は、排水を、一価、及び、二価の塩基無機化合物を含む炭素質炭化物（例えば、固形チャー生成物、又は、触媒回収後の使い果たされたチャー、上記を参照）と排水を接触させ、ｐＨを調整することにより除去することができる（ＵＳ４１１３６１５参照）。フェノール類はまた、有機溶剤で抽出し、次に、ストリッピング塔での排水処理により、除去することもできる（ＵＳ３９７２６９３、ＵＳ４０２５４２３、及び、ＵＳ４１６２９０２参照）。

プロセススチーム
スチーム供給ループを、熱エネルギー回収から生成された様々なプロセススチーム流（例えば、４０，４１，４２、及び、４３）を供給するために、提供することができる。

プロセススチーム流は、熱交換器（４００）、（４０１）、（４０２）、及び、（４０３）などの、１つ又はそれ以上の熱交換器ユニットを使用して、水／スチーム源を、様々なプロセス操作から回収された熱エネルギーと接触させることにより、生成することができる。

当業者に知られている、いずれかの好適な熱交換器ユニットが使用し得る。例えば、スチームを生成するため、回収された熱エネルギーを使用することができる、スチームボイラー、又は、他の好適なスチーム発生器（シェル／チューブ型熱交換器など）を使用することができる。熱交換器は、図１の（４００ａ）などの、スチーム流のための過熱器としても機能し、そのため、プロセスの複数のステージの１つによる熱回収を、スチームを望ましい温度と圧力に過熱するのに使うことができ、従って、独立した火力過熱器の必要性を無くしている。

いかなる水源もスチーム生成のため使用できるが、知られているボイラー・システムにおいて、一般に使用されている水は、腐食進行の速度を落とすように、精製され、脱イオン化（約０．３から１．０μＳ／ｃｍ）される。

本プロセスの文脈において、水素添加メタン化反応は、スチーム要求（温度、圧力、及び、容積）を有しており、プロセススチーム、及び、プロセス熱回収の量は、この全スチーム要求の、少なくとも約８５ｗｔ％、又は、少なくとも約９０ｗｔ％、又は、少なくとも約９４ｗｔ％、又は、少なくとも約９７ｗｔ％、又は、少なくとも約９８ｗｔ％、又は、少なくとも約９９ｗｔ％を供給するのに十分となりうる。残りの約１５ｗｔ％以下、又は、約１０ｗｔ％以下、又は、約６ｗｔ％以下、又は、約３ｗｔ％以下、又は、約２ｗｔ％以下、又は、約１ｗｔ％以下は、スチーム流（２５）、及び／又は、（１６）として（又は、この一部として）、システムに供給することができる、補給スチーム流によって供給することができる。

好適なスチームボイラー、又は、スチーム発生器を、補給スチーム流を供給するために使用することができる。かかるボイラーは、微粉炭、バイオマスなどの、及び、限定されるものではないが、原生成物製造運転からの不良とされた炭素質フィードストック（例えば、微粒、上記を参照）などの、任意の炭素質材料の使用によって、動力を供給することができる。

別の実施態様において、プロセススチーム流、又は、流れは、水素添加メタン化反応のための全スチーム要求の、実質的にすべてを供給し、補給スチーム流は、実質的に、なしである。

別の実施態様において、過剰のプロセススチームが生成される。過剰スチームは、例えば、スチームタービンを用いて発電するため、及び／又は、以下に述べられるように、流動床式乾燥機内の炭素質フィードストックを、望ましい、低水分へと乾燥するために、使用することができる。

発電
メタン生成物流（９９）、又は、脱硫後ガス流（８０）の一部分は、回収水素（８５）の一部分と同じように、燃焼（９８０）、及び、スチーム発生（９８２）のため、使用ができる。上に述べられたように、過剰リサイクルスチームは、プラント内にて使用し得る、又は、電力供給網に売却することができる電力を生産するために、燃焼、又は、スチームタービンなどの、1つ又はそれ以上の発電機（９８４）に供給してもよい。

炭素質フィードストックの製造
炭素質材料の処理（９０）
バイオマス、及び、非バイオマス（上記を参照）等の炭素質材料は、1つ又はそれ以上の炭素質微粒子を生産するための、衝撃破砕、及び、湿式又は乾式粉砕等の、当業者に知られているいかなる方法によっても、別々に、又は、一緒に、破砕、及び／又は、粉砕によって、製造することができる。炭素質材料源の破砕、及び／又は、粉砕に用いられるプロセス次第で、得られる炭素質微粒子は、水素添加メタン化リアクター（２００）のための、触媒される炭素質フィードストック（３１＋３２）を形成するために、触媒ローディング・プロセス（３５０）にて使用するための、炭素質フィードストック（３２）を提供するために、大きさによって分けてもよい（即ち、大きさに従って分離される）。

微粒子を大きさによって分けるために、当業者に知られている如何なる方法も使用することができる。例えば、大きさによって分けることは、微粒子を1枚の篩又は多くの篩に通して、篩にかける又は通過させることにより、実施することができる。篩分け装置には、グリズリー、バースクリーン、及び、ワイヤメッシュ・スクリーンを含むことができる。篩は、固定式でよく、又は、篩を揺らす、若しくは、振動する機構を組み入れることができる。あるいは、分級を、炭素質微粒子の分離に使用することができる。分級装置には、鉱石ソーター、ガス・サイクロン、ハイドロサイクロン、レーキ分級機、回転式トロンメル、又は、流動式分級機を含むことができる。炭素質材料を、粉砕、及び／又は、破砕に先立って、大きさによって分ける、又は、分級することもできる。

炭素質微粒子は、約２５ミクロン、又は、約４５ミクロンから、最大約２５００ミクロン、又は、最大約５００ミクロンの平均微粒子径を有する微粒子として、供給することができる。当業者は、容易に、炭素質微粒子のための適切な微粒子径を決定することができる。例えば、流動床リアクターが使用されるとき、かかる炭素質微粒子は、流動床リアクターで使用されるガス速度で、炭素質材料の初期流動を可能にする、平均微粒子径を有することができる。水素添加メタン化リアクター（２００）のための、望ましい微粒子寸法範囲は、流動条件に応じて、通常は、限られた、微粒材料（約２５ミクロンより細かい）と粗流材料（約２５０ミクロンより粗い）の一定限度量の状態で、微粒のゲルダート（Ｇｅｌｄａｒｔ）Ａ粒子、及び、ゲルダートＢ粒子の範囲である。

さらに、ある炭素質材料、例えば、トウモロコシ茎葉及びスイッチグラス、並びに、鋸屑などの産業廃棄物は、例えば、粒径が極めて細かいために、どれも破砕、又は、粉砕操作に適していない、又は、かかる使用に適切でないことがある。かかる材料は、破砕のために、又は、例えば、流動床リアクターで直接に使用するために、適切な寸法のペレット、又は、ブリケットに形成してもよい。一般的に、ペレットは、１つ又はそれ以上の炭素質材料を圧密して製造することができる。例えば、既に組み入れられている, ＵＳ２００９／０２１８４２４Ａｌを参照のこと。他の実施例では、バイオマス材料、及び、石炭は、ＵＳ４２４９４７１、ＵＳ４１５２１１９、及び、ＵＳ４２２５４５７に記述されているように、ブリケットに形成することができる。かかるペレット、又は、ブリケットは、以下の説明のように、前述の炭素質微粒子と交互に使用することができる。

炭素質材料源の質によっては、追加の原生成物加工工程が必要の可能性がある。緑色植物や草等のバイオマスは高含水率であることがあり、破砕に先立って、乾燥を必要とすることがある。都市廃棄物や汚泥も、例えば、圧搾、又は、ロール・ミルを使用することにより、減らし得る高含水率であることがある（例えば、ＵＳ４４３６０２８）。同様に、高含水石炭のような、非バイオマスは、破砕に先立って、乾燥を必要とすることがある。ある粘結炭は、操作を平易にするために、部分酸化をすることがある。無煙炭、又は、石油コークス等の、イオン交換部位の不足している非バイオマス原生成物は、触媒ローディング、及び／又は、関連を容易にするための、追加のイオン交換部位を創り出すため、前処理することができる。かかる前処理は、イオン交換可能部位を創り出す、及び／又は、原生成物の空隙率を高める、当業者により知られているいかなる方法により、達成することができる（例えば、既に組み入れられている, ＵＳ４４６８２３１、及び、ＧＢ１５９９９３２を参照のこと）。酸化前処理は、当業者に知られている、いかなる酸化剤を使用しても達成することができる。

炭素質微粒子中の炭素質材料の比率と種類は、技術的判断、プロセスの経済性、供給力、及び、非バイオマス源とバイオマス源の近接性に基づいて選択することができる。炭素質材料の供給源の供給力と近接性は、供給物の価格、従って、触媒ガス化プロセスの全製造コストに影響を与えることがある。例えば、バイオマスと非バイオマス材料は、プロセス条件に応じて、湿潤又は乾燥基準で、質量で約５：９５、約１０：９０、約１５：８５、約２０：８０、約２５：７５、約３０：７０、約３５：６５、約４０：６０、約４５：５５、約５０：５０、約５５：４５、約６０：４０、約６５：３５、約７０：２０、約７５：２５、約８０：２０、約８５：１５、約９０：１０、又は、約９５：５でブレンドすることができる。

炭素質材料源を、炭素質微粒子の個々の成分の比率、例えば、バイオマス微粒子と非バイオマス微粒子と同様に、炭素質微粒子の他の材料特性をコントロールするために用いることが、大いにできる。石炭のような非バイオマス材料、及び、もみ殻等のある種のバイオマス材料は、一般的に、触媒ガス化装置中で無機酸化物（即ち、灰分）を形成する、カルシウム、アルミナ、及び、シリカ等の、相当量の無機物質を含んでいる。約５００℃から約６００℃以上の温度で、カリウムや他のアルカリ金属は、灰分中のアルミナやシリカと反応して、不溶性アルカリ・アルミノケイ酸塩を形成することがある。この形態では、アルカリ金属は、実質的に水不溶性であり、触媒として不活性である。水素添加メタン化リアクター（２００）内に残渣が溜まるのを防ぐために、灰分、未反応炭素質材料、及び、様々な他の化合物（アルカリ金属化合物など、水溶性と水不溶性の双方）を含んでなる副生成物チャー（５２）の固形除去物を、周期的に取り出すことができる。

炭素質微粒子の製造において、様々な炭素質材料の灰分量は、例えば、様々な炭素質材料、及び／又は、様々な炭素質材料中の初期灰分の割合によって、例えば、約２０％以下、又は、約１５％以下、又は、約１０％以下、又は、約５％以下であるように選択することができる。他の実施態様においては、もたらされた炭素質微粒子は、炭素質微粒子の質量を基準として、約５ｗｔ％から、又は、約１０ｗｔ％から、約２０ｗｔ％、又は、約１５ｗｔ％までの範囲の灰分量を含むことがある。他の実施態様においては、灰分の質量を基準として、約２０ｗｔ％より低い、又は、約１５ｗｔ％より低い、又は、約１０ｗｔ％より低い、又は、約８ｗｔ％より低い、又は、約６ｗｔ％より低い炭素質微粒子の灰分量を含むことがある。ある実施態様においては、炭素質微粒子は、灰分の質量を基準として、約２０ｗｔ％より低いアルミナ、又は、約１５ｗｔ％より低いアルミナを含む、処理された原生成物の質量を基準として、約２０ｗｔ％より低い灰分量を含むことがある。

炭素質微粒子中のそのような低アルミナ含有量により、最終的に、プロセスの水素化生成部分における触媒、特にアルカリ金属触媒のロスは削減可能である。上述のとおり、アルミナは、アルカリ源と反応し、例えば、アルカリ・アルミン酸塩、又は、アルミノケイ酸塩を含む不溶性チャーを生産する。かかる不溶性チャーは、触媒回収の低下（即ち、触媒ロスの増加）をもたらし、従って、全プロセスにおいて、補給触媒の追加コストを要することになる。

さらに、もたらされた炭素質微粒子は、かなり高い炭素の割合（％）を、従って、かなり高いｂｔｕ／ｌｂ値、及び、炭素質微粒子の質量あたりのメタン生成物を有することがある。ある実施態様においては、もたらされた炭素質微粒子は、非バイオマスとバイオマスとを合わせた質量を基準として、約７５ｗｔ％から、又は、約８０ｗｔ％から、又は、約８５ｗｔ％から、又は、約９０ｗｔ％から、最大約９５ｗｔ％の範囲の炭素量を有することがある。

一つの実施例においては、非バイオマス、及び／又は、バイオマスが、湿式粉砕され、大きさによって分けられ（例えば、約２５から約２５００μｍの微粒子径分布に）、次に、湿潤ケーキ濃度になるように自由水が排水（即ち、脱水）される。湿式粉砕、大きさによる分別、及び、脱水の適切な方法の実施例は、当業者には知られている；例えば、既に組み入れられている ＵＳ２００９／００４８４７６Ａ１を参照のこと。本開示の一つの実施態様による湿式粉砕により形成された非バイオマス、及び／又は、バイオマスの湿潤ケーキは、約４０％から約６０％、又は、約４０％から約５５％、又は、５０％未満の範囲の水分量を有することがある。脱水された湿潤粉砕炭素質材料の水分含有量は、炭素質材料の特定の種類、微粒子径分布、及び、使用される特定の脱水装置次第であることは、当業者によって理解されることである。本明細書に記述されるように、１つ又はそれ以上の、水分を減らした炭素質微粒子を製造するために、かかる濾過ケーキを熱的に処理することができる。

１つ又はそれ以上の炭素質微粒子の各々は、上述のように、独特の組成を有することがある。例えば、１つ又はそれ以上のバイオマス材料を含む第１の炭素質微粒子と、１つ又はそれ以上の非バイオマス材料を含む第２の炭素質微粒子の、２つの炭素質微粒子を、使用することができる。あるいは、１つ又はそれ以上の炭素質材料を含んでなる、単独の炭素質微粒子を、使用することができる。

水素添加メタン化のための触媒ローディング（３５０）
水素添加メタン化触媒は、上述の、少なくとも反応（Ｉ）、（II）、及び、（III）の反応に触媒作用をするために、潜在的に、活性である。かかる触媒は、一般的な意味で、当業者にはよく知られており、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、及び、遷移金属、及び、これらの化合物、並びに、複合体が挙げられる。通常は、水素添加メタン化触媒は、多くの、既に組み込まれている参考文献に開示されているように、アルカリ金属である。

水素添加メタン化反応のために、通常は、少なくとも１つのアルカリ金属源を含んでなる、少なくとも１つのガス化触媒を会合させるために、１つ又はそれ以上の炭素質微粒子が、通常は、さらに処理され、触媒化第２炭素質フィードストック（３１＋３２）を生成する。

触媒ローディングに供給される炭素質微粒子（３２）は、水素添加メタン化リアクター（２００）に送られる、触媒される炭素質フィードストック（３１＋３２）を形成するために、処理することができ、又は、少なくとも１つの触媒処理された原生成物流を形成するために、少なくとも処理流の１つが水素添加メタン化触媒と関連する、１つ又はそれ以上の処理流れに分割することができる。残りの処理流は、例えば、第２成分と関連するために処理することができる。さらに、触媒処理された原生成物流は、第２成分と関連するために、２度処理することができる。第２成分は、例えば、第２水素添加メタン化触媒、助触媒、又は、他の添加剤であってよい。

一つの実施例において、主要な水素添加メタン化触媒を、単独の炭素質微粒子（例えば、カリウム、又は／又は、ナトリウム源）に供給することができ、続いて、触媒される第２の炭素質フィードストック（３１＋３２）を産出するために、同一の単独の炭素質微粒子に、１つ又はそれ以上の、助触媒、及び、添加剤を供給する、別の処理をすることができる。例えば、既に組み入れられているＵＳ２００９／０２１７５９０Ａｌ、及び、ＵＳ２００９／０２１７５８６Ａｌを参照のこと。触媒される第２の炭素質フィードストック（３１＋３２）を産出するために、水素添加メタン化触媒と第２成分を、単独の処理における混合物として、単独の第２炭素質微粒子に供給することもできる。

１つ又はそれ以上の炭素質微粒子が触媒ローディングのために供給されるとき、そのときは、炭素質微粒子の少なくとも１つが水素添加メタン化触媒と関連して、少なくとも１つの触媒処理された原生成物流を形成する。さらに、いかなる炭素質微粒子も、上で詳述したように、第２成分、又は、更なる成分と関連するために、１つ又はそれ以上の処理流に分割することができる。触媒される原生成物流を形成するために、少なくとも1つの触媒される原生成物流が利用されるなら、触媒される炭素質フィードストック（３１＋３２）を供給するために、もたらされた流れは、いかなる組合せでも、ブレンドすることができる。

一つの実施態様において、少なくとも１つの炭素質微粒子が、水素添加メタン化触媒と、場合によっては、第２成分と、関連する。別の実施態様においては、各炭素質微粒子が、水素添加メタン化と、場合によっては、第２成分と、関連する。

当業者に知られているいかなる方法も、１つ又はそれ以上の水素添加メタン化触媒を、炭素質微粒子、及び／又は、処理流のいずれかと関連させるのに使用することができる。かかる方法には、限定されるものではないが、固形触媒源との混合、及び、触媒の処理された炭素質材料への含浸などがある。当業者に知られているいくつかの含浸方法を、水素添加メタン化触媒を取り込むのに使用することができる。これらの方法には、限定されるものではないが、初期湿式含浸、蒸発含浸、真空含浸、浸漬含浸、イオン交換、及び、これらの方法の組合せなどがある。

一つの実施態様において、アルカリ金属水素添加メタン化触媒を、ローディング・タンク中で触媒の溶液（例えば、水溶液）とスラリー化することにより、１つ又はそれ以上の炭素質微粒子、及び／又は、処理流に、含浸させることができる。触媒、及び／又は、助触媒の溶液とスラリー化するとき、この場合も一般的には、湿潤ケーキとして、触媒処理された原生成物流を供給するために、もたらされたスラリーを脱水することができる。触媒溶液は、フレッシュな、又は、補給触媒、及び、リサイクル触媒、又は、触媒溶液を含む、本プロセスにおけるいかなる触媒源からも製造することができる。触媒処理された原生成物流の湿潤ケーキを提供するための、スラリーを脱水するプロセスには、濾過（重力式、又は、真空式）、遠心分離、及び、流体加圧などがある。

別の実施態様において、既に組み込まれている、米国特許文出願番号１２／６４８，４６９に開示されているように、炭素質微粒子は、実質的に、脱水していない湿ケーキを生成するため、触媒水溶液と混ぜ合わせ、次に、高温下で混合し、最終的に、適切な水分レベルまで乾燥される。

触媒処理された原生成物流を提供するための、石炭微粒子、及び／又は、石炭を含む処理流を、水素添加メタン化触媒と結合するのに適している１つの独特のプロセスは、既に組み入れられているＵＳ２００９／００４８４７６Ａｌ、及び、米国特許出願番号１２／６４８，４７１に記述されているように、イオン交換を用いている。イオン交換手法による触媒ローディングは、組み入れられている参照文献に記述されているように、石炭用に具体的に開発された吸着等温線に基づいて、最大限に高めることができる。かかるローディングにより、湿潤ケーキとして、触媒処理された原生成物流が提供される。細孔内部を含んで、イオン交換された微粒子湿潤ケーキ上に保持された付加的触媒は、総触媒目標値をコントロールされたやり方で達成することができるように、コントロールすることができる。前述の既に組み込まれている参考文献に開示されているように、及び、さもなければ、出発石炭の特性に基づいて、関係する当業者の普通の技能の人々により容易に決定することができるように、接触時間、温度、及び、方法と同様に、溶液中の触媒成分の濃度をコントロールすることにより、ローディングされる触媒の全量を、コントロールすることができる。

別の実施例においては、炭素質微粒子、及び／又は、処理流の１つは、水素添加メタン化触媒と共に処理することができ、第２処理流は、第２成分と共に処理することができる（既に組み入れられている、ＵＳ２００７／００００１７７Ａｌ を参照のこと）

触媒される第２の炭素質フィードストック（３１＋３２）を形成するために、少なくとも１つの触媒処理された原生成物流が使用されるならば、炭素質微粒子、処理流、及び／又は、前工程から生じる触媒処理された原生成物流は、触媒される第２の炭素質フィードストックを提供するために、いかなる組合せにてもブレンドすることができる。最終的に、触媒される炭素質フィードストック（３１＋３２）は、１つ、又は、複数の水素添加メタン化リアクター（２００）へと送られる。

一般的に、各触媒ローディング・ユニットは、１つ又はそれ以上の触媒処理された原生成物流を形成するため、１つ又はそれ以上の炭素質微粒子、及び／又は、処理流を、少なくとも１つの水素添加メタン化触媒を含んでなる、水溶液と接触させる、少なくとも１つのローディング・タンクを含む。あるいは、１つ又はそれ以上の触媒処理された原生成物流を形成するために、触媒成分は、固形微粒子として、１つ又はそれ以上の炭素質微粒子、及び／又は、処理流に混ぜ合わされてもよい。

通常は、水素添加メタン化触媒がアルカリ金属であるとき、それは、微粒子混合物中の炭素原子に対するアルカリ金属原子の比率が、約０．０１から、又は、約０．０２から、又は、約０．０３から、又は、約０．０４から、約０．１０の、又は、約０．０８の、又は、約０．０７の、又は、約０．０６の範囲を提供するのに十分な量だけ、触媒される第２の炭素質フィードストック中に存在する。

ある原生成物では、質量基準で、触媒される第２の炭素質フィードストック中の総合灰分量より、約３倍から約１０倍多いアルカリ金属量を達成するために、アルカリ金属成分は、触媒される炭素質フィードストック内部に供給されてもよい。

好適なアルカリ金属は、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、及び、これらの混合物である。カリウム源は特に有用である。好適なアルカリ金属化合物は、アルカリ金属炭酸塩、重炭酸塩、ギ酸塩、シュウ酸塩、アミド、水酸化物、酢酸塩、又は、類似の化合物等である。例えば、触媒は、１つ又はそれ以上の、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ルビジウム、炭酸リチウム、炭酸セシウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウム、又は、水酸化セシウム、並びに、とりわけ、炭酸カリウム、及び／又は、水酸化カリウムを含み得る。

既に組み入れられている参照文献に開示されているような、任意の助触媒、又は、他の触媒添加物を使用してもよい。

触媒される第２の炭素質フィードストックを形成するために混ぜ合わされる１つ又はそれ以上の触媒処理された原生成物は、触媒される炭素質フィードストック（３１＋３２）と関連するローディングされた触媒の全量の、約５０％より多くを、又は、約７０％より多くを、又は、約８５％より多くを、又は、約９０％より多くを、一般的に含んでいる。様々な触媒処理された原生成物流と関連する、ローディングされた全触媒の割合は、当業者に知られている方法に従って決めることができる。

別々の炭素質微粒子、触媒処理された原生成物流、及び、処理流は、前述のように、例えば、触媒ローディングの全体、又は、触媒される炭素質フィードストック（３１＋３２）の他の品質をコントロールするために、適切にブレンドすることができる。混ぜ合わされる様々な流れの適切な比率は、触媒される炭素質フィードストック（３１＋３２）の望ましい特性と同様に、各々を含む炭素質材料の品質に依存する。例えば、バイオマス微粒子流と触媒される非バイオマス粒子流は、前述のように、所定の灰分量を有する触媒される炭素質フィードストック（３１＋３２）を産出するための比率にて、混ぜ合わせることができる。

前述の触媒処理された原生成物流、処理流、及び、処理された原生成物流のいずれかは、1つ又はそれ以上の乾燥微粒子、及び／又は、１つ又はそれ以上の湿潤ケーキとして、限定するものではないが、ニーディング、及び、縦型、又は、水平ミキサー、例えば、単軸、若しくは、２軸のスクリュー式、リボン式、若しくは、ドラム式ミキサーを含む当業者に知られた如何なる方法にても、混ぜ合わせることができる。もたらされた触媒される炭素質フィードストック（３１＋３２）は、将来使うために貯蔵する、又は、１つ、又は、複数の水素添加メタン化リアクターへの導入のための、１つ又はそれ以上の供給操作へ移送することができる。触媒される炭素質フィードストックは、例えば、スクリュー・コンベアー、又は、圧気輸送などの、当業者に知られている如何なる方法にても、貯槽、又は、供給操作へ移送することができる。

さらに、過剰水分を、触媒される炭素質フィードストック（３１＋３２）から除去することができる。例えば、残水分量が、例えば、約１０ｗｔ％以下、又は、約８ｗｔ％以下、又は、約６ｗｔ％以下、又は、約５ｗｔ％以下、又は、約４ｗｔ％以下である触媒される炭素質フィードストックを供給するために、触媒される炭素質フィードストック（３１＋３２）を、流動床スラリー乾燥機（即ち、液体を蒸発させるための過熱スチームによる処理）で乾燥してもよい、又は、溶液を、真空下、若しくは、イナート・ガスの流れのもと、熱的に蒸発、若しくは、除去してもよい。

触媒回収（３００）
記述された条件下での触媒される炭素質フィードストック（３１＋３２）の反応により、水素添加メタン化リアクター（２００）から、メタン富化原生成物流（５０）と固形チャー副生成物（５２）が、一般的にもたらされる。固形チャー副生成物（５２）は、ある量の未反応炭素、無機灰分、及び、同伴触媒を含んでいる。固形チャー副生成物（５２）は、炭化物出口から、サンプリング、ガス抜き、及び／又は、触媒回収のために、水素添加メタン化リアクター（２００）から除去することができる。

本明細書において使用されているように、用語「同伴触媒（entrained catalyst）は、アルカリ金属化合物等の水素添加メタン化触媒の触媒的に活性な部分を含んでなる、化学成分を含んでいる化合物を意味する。例えば、「同伴触媒」は、限定はされないが、可溶性アルカリ金属化合物（アルカリ炭酸塩、水酸化アルカリ、及び、アルカリ酸化物等）、及び／又は、不溶性アルカリ化合物（アルカリ・アルミノケイ酸塩等）を含むことができる。触媒ガス化装置から取出されたチャーと関連している触媒成分の性質、及び、それらの回収方法は、以下に、及び、既に組み入れられている，ＵＳ２００７／０２７７４３７Ａｌ、ＵＳ２００９／０１６５３８３Ａｌ、ＵＳ２００９／０１６５３８２Ａｌ、ＵＳ２００９／０１６９４４９Ａｌ、及び、ＵＳ２００９／０１６９４４８Ａｌに議論されている。

固形チャー副生成物（５２）は、当業者には他の方法も知られているが、ロック・ホッパー・システムであるチャー出口を経由して、水素添加メタン化リアクター（２００）から、周期的に取り出すことができる。固形チャー副生成物を除去する方法は当業者によく知られている。例えば、ＥＰ−Ａ−０１０２８２８に教唆されている１つのかかる方法を使用することができる。

水素添加メタン化リアクター（２００）からのチャー副生成物（５２）は、以下に記述される様に、触媒回収ユニット（３００）に送られてよい。かかるチャー副生成物（５２）は、また、多数の流れに分割されてもよく、これらの１つは、触媒回収ユニット（３００）に送られてもよく、別の流れ（５４）は、例えば、メタン化触媒として（上述の様に）使用してもよく、触媒回収のために処理しなくてもよい。

ある実施態様においては、水素添加メタン化触媒がアルカリ金属であるとき、固形チャー副生成物（５２）中のアルカリ金属は、触媒リサイクル流（５６）を製造するため、回収することができ、いかなる回収されなかった触媒は、触媒補給流（５８）によって補うことができる。原生成物中に、アルミナ及びシリカが多ければ多い程、アルカリ金属の回収をより多く得るのに、よりコストがかかる。

一つの実施態様において、水素添加メタン化リアクター（２００）からの固形チャー副生成物（５２）を、同伴触媒の一部分を抽出するために、リサイクル・ガスと水でクエンチすることができる。回収触媒（５６）は、アルカリ金属触媒の再使用のために、触媒ローディング・ユニット（３５０）に送ることができる。使い果たしたチャー（５９）は、例えば、触媒される原生成物の製造での再使用のために、いずれか１つの又はそれ以上の、原生成物製造操作（９０）に送ることができ、１つ又はそれ以上のスチーム発生器を作動させるために燃やすことができ（既に組み入れられているＵＳ２００９／０１６５３７６Ａｌ、及び、ＵＳ２００９／０２１７５８５Ａｌに開示されているように）、又は、例えば、吸収剤として様々な用途に使用することができる（既に組み入れられているＵＳ２００９／０２１７５８２Ａｌに開示されているように）。

他の、特に有用な回収とリサイクルのプロセスが、ＵＳ４４５９１３８に、並びに、既に組み入れられているＵＳ２００７／０２７７４３７Ａｌ、ＵＳ２００９／０１６５３８３Ａｌ、ＵＳ２００９／０１６５３８２Ａｌ、ＵＳ２００９／０１６９４４９Ａｌ、 及び、ＵＳ２００９／０１６９４４８Ａｌに記述されている。さらなるプロセス詳細のためにこれらの資料を参照のこと。

触媒のリサイクルは、触媒ローディング・プロセスの１つ、又は、組合せに送ることができる。例えば、全てのリサイクルされた触媒は、１つの触媒ローディング・プロセスに供給することができ、一方、別のプロセスは、補給触媒のみを使用する。補給触媒に対するリサイクルの度合いは、触媒ローディング・プロセス間で、個々の基準に基づいてコントロールすることもできる。

複数系列のプロセス
本発明のプロセスにおいて、各プロセスは、１つまたはそれ以上の、処理ユニット内で実行することができる。例えば、１つまたはそれ以上の、水素添加メタン化リアクターには、１つまたはそれ以上の、触媒ローディングからの、及び／又は、原生成物製造ユニット操作からの、炭素質フィードストックを供給することができる。同様に、１つまたはそれ以上の、水素添加メタン化リアクターによって生成された、メタン富化原生成物流を、例えば、既に組み入れられているＵＳ２００９／０３２４４５８Ａ１、ＵＳ２００９／０３２４４５９Ａ１、ＵＳ２００９／０３２４４６０Ａ１、ＵＳ２００９／０３２４４６１Ａ１、及び、ＵＳ２００９／０３２４４６２Ａ１に議論されている様に、特定のシステム構成に応じて、別々に、又は、熱交換器、耐硫黄性接触メタネーター、酸性ガス除去ユニット、トリム・メタネーター、及び／若しくは、メタン取出しユニットの組合せによって、処理、又は、精製することができる。

ある実施態様においては、プロセスは２つ又はそれ以上の、水素添加メタン化リアクター（例えば、２から４つの水素添加メタン化リアクター）を使用する。かかる実施態様において、プロセスには、最終的に、触媒される炭素質フィードストックを複数の水素添加メタン化リアクターに供給するための、水素添加メタン化リアクターより前にある、分岐的（divergent）処理ユニット（即ち、触媒ガス化装置の総数よりも少ない）、及び／又は、複数の水素添加メタン化リアクターによって生成された、複数のメタン富化原生成物流を処理するための、水素添加メタン化リアクターに引き続いている、収束的（convergent）処理ユニット（即ち、触媒ガス化装置の総数よりも少ない）、が含まれてもよい。

例えば、本プロセスは、（ｉ）触媒される炭素質フィードストックを水素添加メタン化リアクターに供給するための、分岐的触媒ローディング・ユニット；（ｉｉ）触媒ローディング・ユニットに炭素質微粒子を供給するための、分岐的炭素質材料処理ユニット；(ｉｉｉ) 水素添加メタン化リアクターからの複数のメタン富化原生成物流を受け入れる収束的熱交換器；（ｉｖ）熱交換器からの、複数の冷却された、メタン富化原生成物流を受け入れる、収束的、耐硫黄性メタネーター；(ｖ) 熱交換器からの複数の冷却された、メタン富化原生成物流を、又は、存在するときには、耐硫黄性メタネーターからの、メタン富化第１ガス流を、受け入れる、収束的酸性ガス除去ユニット；又は、（ｖｉ）酸性ガス除去ユニットからの複数の脱硫後ガス流を受け入れる、収束的接触メタネーター、又は、トリム・メタネーターを使用してもよい。

システムが収束的処理ユニットを含むとき、収束的処理ユニットの各々を、ｎを収束的処理ユニットの数とするとき、収束的処理ユニットに供給される総ガス流の１／ｎより多くを受け入れる容量を有するように選択することができる。例えば、４つの水素添加メタン化リアクターと、水素添加メタン化リアクターからの４つのメタン富化原生成物流を受け入れるための、２つの熱交換器を使用するプロセスにおいて、熱交換器は、４つのガス流の総ガス体積の１／２より多くを（例えば、１／２から３／４）、受け入れる容量を有するように選択でき、そして全処理システムを停止する必要性なしに、１つまたはそれ以上の、熱交換器の定期メンテナンスを行うことができるために、２つまたはそれ以上の、水素添加メタン化リアクターと接続することができる。
同様に、システムが分岐的処理ユニットを含むとき、分岐的処理ユニットの各々を、ｍを分岐的処理ユニットの数とするとき、収束的処理ユニットに供給される総ガス流の１／ｍより多くを受け入れる容量を有するように、選択することができる。例えば、２つの触媒ローディング・ユニットと、触媒ローディング・ユニットに炭素質微粒子を供給するための単独の炭素質材料処理ユニットを使用するプロセスにおいて、各々が炭素質材料処理ユニットと接続している、触媒ローディング・ユニットは、全処理システムを停止する必要性なしに、触媒ローディング・ユニットの１つの定期メンテナンスを行うことができるために、単独の炭素質材料処理ユニットからの、炭素質微粒子の総体積の１／２から全量を受け入れる容量を有しているように選択することができる。

以上、本発明を要約すると下記のとおりである。
１．炭素質フィードストックから、複数のガス生成物を生じさせ、メタン生成物流を生じさせるための方法であって：
（ａ）炭素分及び水分を含んでなる炭素質フィードストック、酸素リッチガス流、水素添加メタン化触媒、及びスチーム流を、水素添加メタン化リアクターに供給するステップ；
（ｂ）酸素存在下、水素添加メタン化リアクター内で、炭素質フィードストックからの炭素分の一部分を反応させて、一酸化炭素、水素、及び熱エネルギーを生成させるステップ；
（ｃ）一酸化炭素、水素、スチーム、及び水素添加メタン化触媒の存在の下、水素添加メタン化リアクター内で炭素質フィードストックを反応させて、メタン、一酸化炭素、水素、二酸化炭素、及び熱エネルギーを含むメタン富化原生成物流を生成させるステップ；
（ｄ）水素添加メタン化リアクターから、メタン富化生成物流を取り出すステップ；
（ｅ）メタン富化原生成物流を熱交換器に導入して、熱エネルギーを回収し、冷却したメタン富化原生成物流を生じさせるステップ；
（ｆ）ステップ（ｅ）において回収した熱エネルギーを使用して、（１）スチーム流を過熱した後、水素添加メタン化リアクターに導入する、及び（２）第１のプロセススチーム流を生じさせるステップ；
（ｇ）冷却したメタン富化原生成物流中の、一酸化炭素に対する水素のモル比が、約３：１より小さい場合、場合により、冷却したメタン富化原生成物流中の一酸化炭素の一部分を、サワーシフトして、熱エネルギー及び一酸化炭素に対する水素のモル比が少なくとも約３：１を有する水素富化処理生成物流を生じさせるステップ；
（ｈ）場合により、存在する場合、ステップ（ｇ）から熱エネルギーを回収するステップで、ここで、回収熱エネルギーの少なくとも一部分は、第２のプロセススチーム流を生じさせるために利用される、該ステップ；
（ｉ）場合により、耐硫黄性メタン化触媒の存在の下、接触メタン化炉内で、冷却した、メタン富化原生成物流（又は存在する場合水素富化処理生成物流）中の、水素の一部分及び一酸化炭素の少なくとも一部分を反応させて、メタン富化処理生成物流を生成させるステップ；
（ｊ）場合により、存在する場合、ステップ（ｉ）から熱エネルギーを、回収するステップ、ここで、回収熱エネルギーの少なくとも一部分は、第３のプロセススチーム流を生じさせるために利用される、該ステップ；
（ｋ）冷却したメタン富化原生成物流（又は存在する場合、水素富化処理生成物流又は存在する場合メタン富化処理生成物流）から、二酸化炭素の大部分及び硫化水素の大部分を除去して、冷却したメタン富化原生成物流（又は存在する場合、水素富化処理生成物流、又は存在する場合メタン富化処理生成物流）から、大部分の水素、一酸化炭素、及びメタンを含む、脱硫後ガス流を生成させるステップ；
（ｌ）場合により、脱硫後ガス流から水素の一部分を分離して、メタン、水素、及び一酸化炭素を含む、水素消耗脱硫後ガス流を生成させるステップ；
（ｍ）メタン化触媒存在下、接触メタネーター内で、脱硫後ガス流（又は存在する場合、水素消耗脱硫後ガス流）中に存在する一酸化炭素と水素を反応させて、熱エネルギー及びメタン富化脱硫後ガス流を生成させるステップ；
（ｎ）ステップ（ｍ）から熱エネルギーを回収するステップで、ここで、回収熱エネルギーの少なくとも一部分は、第４のプロセススチーム流を生じさせるために利用される、該ステップ；及び
（ｏ）メタン生成物流として、メタン富化脱硫後ガス流の少なくとも一部分を回収するステップ、
を含んでなり：
ここで：
酸素富化ガス流が、場合により、スチームを含み；
ステップ（ｃ）における反応が、スチーム要求、合成ガス要求、及び熱要求を有し、
スチーム要求は、スチーム流、炭素質フィードストックの水分から発生したスチーム、及び存在する場合、酸素富化ガス流中のスチームによって実質的に満たされ、
スチーム流が、第１のプロセススチーム流、第４のプロセススチーム流、第２のプロセススチーム流（存在する場合）、及び第３のプロセススチーム流（存在する場合）の１つ又はそれ以上の、少なくとも一部分から実質的に構成され、
ステップ（ｂ）における反応が、ステップ（ｃ）における反応の合成ガス要求を満たすのに十分であり、そして
スチーム流が熱エネルギーを含み、そしてステップ（ｂ）における反応が、ステップ（ｃ）における反応の熱要求を実質的に満たすのに、組み合わせて、十分である熱エネルギーを生成する、
上記方法。
２．スチーム要求が、スチーム流、炭素質フィードストックの水分から発生したスチーム、及び存在する場合、酸素富化ガス流中のスチームによって満たされることを特徴とする、上記１に記載の方法。
３．スチーム流が熱エネルギーを含み、ステップ（ｂ）における反応が、ステップ（ｃ）における反応の熱要求を満たすのに、組み合わせて、十分である熱エネルギーを生成することを特徴とする、上記１又は２に記載の方法。
４．メタン富化原生成物流が、少なくとも約２０モル％のメタン（メタン富化原生成物流中の、メタン、二酸化炭素、一酸化炭素及び水素のモル数に基づいて）、及び少なくとも５０モル％のメタン＋二酸化炭素（メタン富化原生成物流中の、メタン、二酸化炭素、一酸化炭素及び水素のモル数に基づいて）を含むことを特徴とする、上記１〜３のいずれかに記載の方法。
５．チャー副生成物が、ステップ（ｂ）及び（ｃ）において発生し、これは水素添加メタン化リアクターから連続的に又は周期的に取り除かれ；水素添加メタン化触媒がアルカリ金属を含み；チャー副生成物が、水素添加メタン化触媒からのアルカリ金属分を含み；チャー副生成物の少なくとも一部分が、アルカリ金属分の少なくとも一部分を回収するために処理され；回収アルカリ金属分の少なくとも一部分が、水素添加メタン化触媒として使用されるためにリサイクルされ；炭素質フィードストックは、水素添加メタン化触媒で含浸した後、水素添加メタン化リアクターに供給され；そして炭素質フィードストックを含浸するために使用される水素添加メタン化触媒が、リサイクルされた水素添加メタン化触媒及び補給水素添加メタン化触媒を含んでなることを特徴とする、上記１〜４のいずれかに記載の方法。
６．方法は、ステップ（ａからｆ）、（ｋ）、及び（ｍからｏ）が、連続的な様式で行われる連続方法であることを特徴とする、上記１〜５のいずれかに記載の方法。
７．ステップ（ｇ）が存在するか、又はステップ（ｉ）が存在しないか、若しくは両方が存在しないことを特徴とする、上記１〜６のいずれかに記載の方法。
８．水素添加メタン化リアクターを、少なくとも、約７００Ｆ（約３７１℃）から約１５００Ｆ（約８１６℃）の温度、及び約２５０ｐｓｉｇ（約１８２５ｋＰａ、絶対）から約８００ｐｓｉｇ（約５６１７ｋＰａ）の圧力で操作することを特徴とする、上記１〜７のいずれかに記載の方法。
９．方法が、ワンススルーの方法であることを特徴とする、上記１〜８のいずれかに記載の方法。
１０．メタン生成物流が、パイプライン品質の天然ガス生成物であることを特徴とする、上記１〜７のいずれかに記載の方法。

Claims (1)

1. 炭素質フィードストックから、複数のガス生成物を生じさせ、メタン生成物流を生じさせるための方法であって：
   （ａ）炭素分及び水分を含んでなる炭素質フィードストック、酸素リッチガス流、水素添加メタン化触媒、及びスチーム流を、水素添加メタン化リアクターに供給するステップ
   ；
   （ｂ）酸素存在下、水素添加メタン化リアクター内で、炭素質フィードストックからの炭素分の一部分を反応させて、一酸化炭素、水素、及び熱エネルギーを生成させるステップ；
   （ｃ）一酸化炭素、水素、スチーム、及び水素添加メタン化触媒の存在の下、水素添加メタン化リアクター内で炭素質フィードストックを反応させて、メタン、一酸化炭素、水素、二酸化炭素、及び熱エネルギーを含むメタン富化原生成物流を生成させるステップ；
   （ｄ）水素添加メタン化リアクターから、メタン富化生成物流を取り出すステップ；
   （ｅ）メタン富化原生成物流を熱交換器に導入して、熱エネルギーを回収し、冷却したメタン富化原生成物流を生じさせるステップ；
   （ｆ）ステップ（ｅ）において回収した熱エネルギーを使用して、（１）スチーム流を過熱した後、水素添加メタン化リアクターに導入する、及び（２）第１のプロセススチーム流を生じさせるステップ；
   （ｇ）冷却したメタン富化原生成物流中の、一酸化炭素に対する水素のモル比が、約３：１より小さい場合、場合により、冷却したメタン富化原生成物流中の一酸化炭素の一部分を、サワーシフトして、熱エネルギー及び一酸化炭素に対する水素のモル比が少なくとも約３：１を有する水素富化処理生成物流を生じさせるステップ；
   （ｈ）場合により、存在する場合、ステップ（ｇ）から熱エネルギーを回収するステップで、ここで、回収熱エネルギーの少なくとも一部分は、第２のプロセススチーム流を生じさせるために利用される、該ステップ；
   （ｉ）場合により、耐硫黄性メタン化触媒の存在の下、接触メタン化炉内で、冷却した、メタン富化原生成物流（又は存在する場合水素富化処理生成物流）中の、水素の一部分及び一酸化炭素の少なくとも一部分を反応させて、メタン富化処理生成物流を生成させるステップ；
   （ｊ）場合により、存在する場合、ステップ（ｉ）から熱エネルギーを、回収するステップ、ここで、回収熱エネルギーの少なくとも一部分は、第３のプロセススチーム流を生じさせるために利用される、該ステップ；
   （ｋ）冷却したメタン富化原生成物流（又は存在する場合、水素富化処理生成物流又は存在する場合メタン富化処理生成物流）から、二酸化炭素の大部分及び硫化水素の大部分を除去して、冷却したメタン富化原生成物流（又は存在する場合、水素富化処理生成物流、又は存在する場合メタン富化処理生成物流）から、大部分の水素、一酸化炭素、及びメタンを含む、脱硫後ガス流を生成させるステップ；
   （ｌ）場合により、脱硫後ガス流から水素の一部分を分離して、メタン、水素、及び一酸化炭素を含む、水素消耗脱硫後ガス流を生成させるステップ；
   （ｍ）メタン化触媒存在下、接触メタネーター内で、脱硫後ガス流（又は存在する場合、水素消耗脱硫後ガス流）中に存在する一酸化炭素と水素を反応させて、熱エネルギー及びメタン富化脱硫後ガス流を生成させるステップ；
   （ｎ）ステップ（ｍ）から熱エネルギーを回収するステップで、ここで、回収熱エネルギーの少なくとも一部分は、第４のプロセススチーム流を生じさせるために利用される、該ステップ；及び
   （ｏ）メタン生成物流として、メタン富化脱硫後ガス流の少なくとも一部分を回収するステップ、
   を含んでなり：
   ここで：
   酸素富化ガス流が、場合により、スチームを含み；
   ステップ（ｃ）における反応が、スチーム要求、合成ガス要求、及び熱要求を有し、
   スチーム要求は、スチーム流、炭素質フィードストックの水分から発生したスチーム、及び存在する場合、酸素富化ガス流中のスチームによって実質的に満たされ、
   スチーム流が、第１のプロセススチーム流、第４のプロセススチーム流、第２のプロセススチーム流（存在する場合）、及び第３のプロセススチーム流（存在する場合）の１つ
   又はそれ以上の、少なくとも一部分から実質的に構成され、
   ステップ（ｂ）における反応が、ステップ（ｃ）における反応の合成ガス要求を満たすのに十分であり、そして
   スチーム流が熱エネルギーを含み、そしてステップ（ｂ）における反応が、ステップ（ｃ）における反応の熱要求を実質的に満たすのに、組み合わせて、十分である熱エネルギーを生成する、
   上記方法。

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