TW201437357A - 從諸如生質及廢渣等有機材料生產液態燃料之技術 - Google Patents
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Abstract
一種從生質原料生產液態燃料之方法，其包含：饋入生質原料至一段式大氣壓力熱催化電漿氣化器內，使該原料接觸氧或蒸汽或二者以獲得合成氣(syngas)物流；使該合成氣物流分流成第一及第二物流；運送該第一物流至水氣體轉化反應器用於生產含CO及氫之經改質的合成氣物流；該第二物流繞過該水氣體轉化反應器且被添加至該經改質的合成氣物流；藉由蒸汽甲烷重組來選擇性地重組天然氣以生產合成性氣體(synthetic gas)，及選擇性地添加該合成性氣體至該水氣體轉化反應器；藉此獲得具有大約1:1至大約2:1之H2:CO比率的合成氣；使該合成氣經歷費雪-闕布希反應，藉此生產蠟產物；以及使該產物經歷氫裂解法以生產液態燃料；以及因此之裝置。
Description
本揭示係有關於一種從有機材料，尤其是生質及廢烴原料，來生產液態燃料之方法及裝置。本揭示係有關於使用一種方法，其包括轉化有機材料，尤其是固體生質及廢棄物，成為生合成性氣體(bio-synthetic gas)(生合成氣(bio-syngas))產物，轉化大部分的生合成氣(bio-syngas)成為衍生自天然氣之合成氣混合物(平衡成為正確的組成)，在轉化成為合成液態燃料之前，經由費雪-闕布希反應(Fischer-Tropsch reaction，FT)和燃料升級系統，而成為生產煤油、柴油及石油腦。來自費雪-闕布希反應(Fischer-Tropsch reaction)和升級系統之過量的蒸汽及未轉化的尾氣可以用來產生汽車消耗量(cover parasitic load)的電，以及輸出至柵極(grid)。
運輸工業，特別是航空及航海行業，正面臨未來即將來臨的巨大挑戰。除近來經濟上及金融的危機之外，還有例如燃料供應的安全性，滿足排放必要條件，以及環
境的限制之挑戰。用航空工業的觀點，在所有挑戰中最大的挑戰是工業如何能持續其目前每年超過5%的成長速率，同時降低其等之二氧化碳(CO2)排放佔有率。
依據IPCC，全世界範圍的航空行業生產大約2%人造的二氧化碳。但是隨著商務旅客航空服務、航空貨運至軍隊、預測的成長需求，設若沒有實現清除作用，其等之排放會增加。因此，航空工業已經發展一套野心目標針對限制其之氣候影響力，同時能夠繼續用於提供經濟成長的關鍵運載工具。目標包括(1)艦隊的燃料效率每年改良達1.5%直到2020年為止；(2)從2020年冠蓋(capping)淨航空CO2排放；(3)以及與2005年相比，在2050年前減半所有的航空CO2排放。
其等之目標很清楚不會獨獨由航空工業內部的技術性或操作性改良來達成，也不會僅由改良空中交通控制基礎建設及管理來達成。然而，此等作用僅僅能由使用低碳、永續的航空燃料，例如生物燃料或生合成燃料來協助滿足工業目標。
航空業在可預見到的未來沒有液態燃料的替代方案，不像地面運輸或是發電，其已經有成功的能源選擇(例如混合技術(hybrid technology)、電池、風或是太陽)。因而，航空業必須致力於用低碳(lower carbon)的替代方案，例如，第二代高級的生合成燃料來替換化石為基的石油燃料。
第一代的生物燃料已經被高度批評，因為其對人
民及環境二者之負面的影響。食品價格議題、土地和水利用以及污染全部都至關重要。再者，航空工業在技術上是無法使用許多此等第一代的燃料。乙醇在噴射渦輪機操作的高海拔下(-50℃)凝固，以及生物柴油未帶有所需的能量密度(energy density)。
航空器最重要的方面是安全，緊接著是其之經濟效益。因為開始商業航空，引擎的可靠性及噴射推進系統已經連續不斷地改良，以及今日現代的噴射機具有小於0.002/1000hrs之引擎故障率。此係取決於極其可靠的推進系統，及每個組件，包括燃料，符合非常特定的必要條件。安全議題及成本的方面對航空器引擎使用的燃料強加非常嚴苛的規則及必要條件。
噴射機引擎燃料為煤油，比柴油輕且比汽油重。噴射機燃料千變萬化或是依據不同的標準。在商業航空方面，燃料名為Jet A-1、Jet-A或有時AVTUR(航空渦輪機燃料)。標準的ASTM D1655(US)及國防標準(Defense Standard)91-91(UK)規定燃料的性質，例如冰點、燃點、沸點以及燃料必須觀察到的幾個(特徵)規格。總而言之，與陸地運輸系統比較，航空燃料嚴格的規格實質地提高可以使用於真實飛行的限制。
因而，航空生物燃料將必須“落入(drop-in)”，亦即事實上與Jet A-1燃料完全相同。此意謂著其可以“落入(dropped)”現今的燃料供應。由費雪-闕布希方法所生產之唯一的合成性石蠟煤油(SPK)符合及超越Jet A1所有所需的
規格，以及因而能以50/50混和予以摻合，以符合ASTM及國防標準規格。再者，已經使用FT燃料的摻合物歷時許多年之航空公司沒有引擎或是安全的議題，特別是於南非。
本揭示係有關於於生質-氣體整合式電漿氣化成液態設施(Integrated Plasma Gasification of Biomass-Gas to Liquid facility)(IPBGTL)內，從再生的烴來源，例如生質、來自農業的廢渣、林業或城市家庭的廢棄物，生產液態燃料，例如“落入(drop in)“合成性石蠟煤油。
本揭示的方法係有關於從生質原料生產一種安定及落入式液態燃料，該方法包含：a)饋入生質原料至在大約大氣壓力或稍微低於大氣壓力下操作之電漿氣化器內，使該原料接觸氧或氧濃化的空氣(oxygen enriched air)或是蒸汽或其混合物，以轉化該生質之有機組份成為合成氣物流(syngas stream)；b)經由熱交換器來冷卻該合成氣，使其淨化以移除其之微粒物質和化學雜質，以及使其由大氣壓力或大約大氣壓力壓縮至合適的壓力以符合下游系統的需求；c)使該合成氣物流分流成第一物流及第二物流；運送該第一物流至水氣體轉化反應器(water gas shift reactor)，用於生產含有一氧化碳及氫之經改質的合成氣物流；d)該第二物流繞過該水氣體轉化反應器，且被添加至來
自該水氣體轉化反應器之該經改質的合成氣物流；e)藉由蒸汽甲烷重組來選擇性地重組天然氣以生產合成性氣體(synthetic gas)，及選擇性地添加該合成性氣體至該水氣體轉化反應器；f)從b)、c)及選擇性地d)來獲得具有大約1：1至大約2：1之H2：CO比率的合成氣；g)使具有大約1：1至大約2：1之H2：CO比率的該合成氣經歷費雪-闕布希反應(Fischer Tropsch reaction)，藉此生產蠟產物；以及h)使該蠟產物經歷氫裂解(hydrogen cracking)法以生產安定及落入式(drop-in)液態燃料。
本揭示之另一個態樣係有關於一種轉化生質原料成液態燃料的裝置，其包含：a)一氣化器，其包含用於導入生質原料的入口及用於移除合成氣的出口導管；b)該出口導管從該氣化器通向亦稱作熱交換器之合成氣冷卻系統的入口，以使蒸汽提升而能由設施輸出或使用作為效用；c)該冷卻系統的該出口通向淨化系統，該淨化系統包含驟冷系統以移除該合成氣內含的微粒物質，及其後的洗滌器以移除其之化學雜質；d)該淨化系統的該出口通向壓縮器，以提升該合成氣壓力至符合下游設備的需求之程度；e)該壓縮器的該出口通向一分流系統，其中該合成氣分
流系統具有二個出口，以及其中該合成氣分流系統的出口之一者通向一水氣體轉化反應器的入口，及另一個出口繞過該水氣體轉化反應器且通向來自該水氣體轉化反應器的出口，以與出自該水氣體轉化反應器的產物組合；f)供天然氣至蒸汽甲烷重組器之內的入口，以及離開該蒸汽甲烷重組器的出口，用於使合成性氣體離開該蒸汽甲烷重組器及用於導引該合成性氣體至該水氣體轉化反應器的入口；g)出自該水氣體轉化反應器的該出口，通向費雪-闕布希反應器(Fischer Tropsch reactor)的入口；h)出自該費雪-闕布希反應器的出口用於使蠟產物離開；i)出自該費雪-闕布希反應器的該出口，通向氫裂解反應器的入口；以及j)出自該氫裂解反應器的出口，用於從該氫裂解反應器移除液態燃料。
從下列簡單地舉例說明預期的最佳模式來顯示及描述較佳具體例之詳細說明，熟悉此藝者會容易明白本揭示之再其他的目的及優點。會瞭解到本揭示能有其他的及不同的具體例，以及能於各種明顯的著眼點上修飾其之幾個細節，而不背離本揭示。因此，詳細說明在本質上視為闡釋性且非視為限制性的。
10‧‧‧氣化器
10‧‧‧電漿氣化反應器
12‧‧‧耐火襯裏
16‧‧‧熱裂解區域/區域/上區段
18‧‧‧中間區段/床區域/區段/區域
19‧‧‧玻化區段
20、22‧‧‧側壁
24‧‧‧圓錐形的部件
30‧‧‧出口
32、34‧‧‧輸入口
37‧‧‧熔渣分接頭
37‧‧‧熔渣分接頭孔
38‧‧‧二次風口
39、41‧‧‧一次風口
40‧‧‧二次風口
58‧‧‧生質材料
70‧‧‧觸媒床
80‧‧‧合成氣淨化及調節裝置
90‧‧‧費雪-闕布希系統
90‧‧‧費雪-闕布希(FT)反應器
100‧‧‧氫裂解反應器
100‧‧‧加氫裂解反應器
100‧‧‧加氫裂化器
110‧‧‧水氣體轉化反應器(WGSR)
111、120、122、124、126、128、130、132、134、136、138、140、142、142、146、148、152、156、158‧‧‧導管
112‧‧‧淨化及調節
114‧‧‧熱交換器
114‧‧‧合成氣冷卻器
116‧‧‧淨化裝置/淨化系統/淨化器
116‧‧‧合成氣淨化裝置
118‧‧‧蒸汽甲烷重組器
154‧‧‧氫變壓式吸附方法/氫膜
150‧‧‧CO2移除裝置
160‧‧‧發電系統
162、164‧‧‧蒸汽副產物
166‧‧‧蒸汽渦輪機
170、260‧‧‧合成氣壓縮器
200‧‧‧驟冷塔
210‧‧‧抽氣通風鼓風機
220、230、240、270‧‧‧裝置
250‧‧‧脫液系統
280‧‧‧CO2移除系統
P3、P4、P7、P11‧‧‧壓力感測器
T1、T2、TT4、T5、T6、T8、T9、T10‧‧‧溫度感測器
圖1為部分裝置的結構圖，其闡釋依據本揭示所
使用的一些基本步驟。
圖2為部分裝置的結構圖，其闡釋依據本揭示的另一個具體例所使用之一些基本步驟。
圖3為部分裝置的結構圖，其闡釋依據本揭示的一個具體例所使用之一些基本步驟。
圖4為依據本揭示的一個具體例，可以使用之蒸汽甲烷重組器的結構圖。
圖5為裝置的結構圖，其闡釋依據本揭示的一個具體例所使用之蒸汽甲烷重組器。
圖6為裝置的結構圖，其闡釋依據本揭示的另一個具體例所使用之步驟。
圖7為裝置的結構圖，其闡釋依據本揭示的另一個具體例所使用之步驟。
圖8為裝置的結構圖，其闡釋依據本揭示的另一個具體例所使用之步驟。
圖9為裝置的結構圖，其闡釋依據本揭示的另一個具體例所使用之步驟。
圖10為裝置的結構圖，其闡釋依據本揭示的另一個具體例所使用之步驟。
圖11為本揭示的一個具體例可以使用之氣化器之正視圖。
圖12為一個結構圖，其闡釋依據本揭示的某些具體例之合成氣淨化以及調節操作的實例中使用的一些基本步驟。
圖13為本揭示的一個具體例所使用之氣化器之正視部分圖，其闡釋代表的壓力和溫度感測器。
圖14A-14C為圖13之橫截面圖，其闡釋代表的壓力和溫度感測器的位置。
為了促進瞭解本揭示，必須參考圖示；其中不同的圖內之類似數字具有相同的意義。應該瞭解到，除非另有約定，否則該等圖示不按比例繪製。
圖1為一個結構圖，其闡釋本揭示的一個具體例之部分，其中10代表氣化器。依據本揭示較佳使用的氣化器為，美國專利5,544,597；5,634,414及6,987,792以及於此同時提申及名為Plasma Gasification and Vitrification of Organic Material for the Production of Renewable Energy(Atty Ref：33797/00001)之美國專利申請案之內揭示的該等，其等全體均讓渡給本申請案的受讓人，索里那燃料公司(Solena Fuels Corporation)，其等之揭示併入本文以作為參考資料。依據本揭示最佳使用的氣化器為，於美國專利6,987,792及以上提及同時提申之美國專利申請案(Atty Ref：33797/00001)之內揭示的該等。該氣化器10較佳操作於大約大氣壓力(大約101325Pa)或稍微低於大氣壓力下，稍微低於大氣壓力典型為低於大氣壓力多至大約500Pa，且更典型為低於大氣壓力大約200Pa至大約500Pa。圖11為依據以上提及的美國專利申請案之本發明的氣化器之透視圖。舉
例來說，本裝置及方法中所使用的一種典型的氣化器，雖然可以使用更大或更小尺寸的氣化器，但是可以按尺寸製作成每小時加工5至24公噸的混合來源的有機材料及/或生質；確實的生產量會取決於進料之組成及發電廠所欲的總生產量。
如圖11內顯示的，一種一段式大氣壓力熱催化電漿氣化器10較佳由高級鋼製造。圖11內闡釋的此氣化器於大約大氣壓力或稍微低於大氣壓力以及高溫(大於1,200℃)下操作，以確保合成性產物內沒有未轉化的烴分子，其可以由此論據而與其他的生質電漿氣化反應器作區分。特別地，如上提及的，該氣化器10較佳操作於大約大氣壓力(大約101325Pa)或稍微低於大氣壓力下，稍微低於大氣壓力典型為低於大氣壓力多至大約500Pa，且更典型為低於大氣壓力大約200Pa至大約500Pa。此一段式氣化方法為獨特的，因為和每種其他的生質氣化系統相反，此一段式氣化方法生產無溚的合成氣產物，其不需要於二次的合成氣裂解室內加工。
此外，熱催化電漿氣化方法(gasification process)，就其可能連續不斷地控制及監測觸媒床組成和高度的意義來說，也是獨特的，其之目的為多重的(multifold)。首先，其之成分典型主要為碳、二氧化矽及氧化鈣，以滿足特定的氣化/玻化方法操作條件。
與生質之高揮發性物質含量相比，碳係由於其之高固碳量(fixed-carbon content)而被使用，例如利用煤焦，
是以能確保反應器的橫截面各處之電漿熱分布。使用二氧化矽及氧化鈣以在分接離開反應器之前，維持適合的且足夠的熔岩灘化學性質(lava pool chemistry)。此等觸媒在經由特定的進料系統注入至氣化反應器之前，持續地一起混合，以使得碳對二氧化矽對氧化鈣比率(C：SiO2：CaO)使氣化/玻化方法操作條件最佳化。
該氣化器10之內殼層處處均具有耐火襯裏12。典型地，該氣化器的上部三分之二係用多至四層的耐火材料作襯裏，以及較佳為三層，且各層大約4至6英吋厚或是大約10至14英吋厚。典型地，該氣化器的下部三分之一係用總厚度大約20至30英吋、多至四層，以及較佳為三層的耐火磚作襯裏。取決於應用，可以使用其他的耐火構形。二個區段均使用典型商業的耐火產品，其等為反應器工業已知的該等耐火產品。
該氣化器10為漏斗形的，且劃分成三個區段。該氣化器的頂部三分之一稱為熱裂解區域16。典型地，氣體通過區域16的頂部中央之單一出口30離開該氣化器。任擇地，可以提供多個出口氣體出口於區域16的頂部附近。
該氣化器的中間區段18，亦稱為床區域(bed zone)，係由側壁20來界定，其具有比區域16的圓周更小的圓周。於該區段18的上部及該觸媒床的上方內，為二個相對的進料生質輸入口(feed biomass inputs)32及34，但可以提供更多數量的進料生質輸入口。典型地，該輸入口32及34係位於區段18的上部50%處，以及更典型為位於區段18
的上部20%處。而且，該輸入口32及34相對於該氣化器10的垂直軸，典型為大約45至大約90度的角度，以及更典型為大約60至大約85度的角度。
區段18亦環繞二個或更多個氣體氧化劑環，例如氧濃化的空氣或氧環或是蒸汽。各環通過等距分佈的輸入口，稱為二次風口38及40，而注入舉例而言，氧濃化的空氣及/或氧及/或蒸汽至床區域(依據生質的組成預定的)。然而，濃化的空氣或氧及/或蒸汽之最重要的餾分係通過水冷的銅製造的一次風口，參照39及41，而注入床區域下方。覆蓋非轉移電漿電弧焊炬之一次風口的數量範圍典型由二個至六個。氣體風口的數量範圍典型可由六個至十個，取決於該氣化器的大小及系統的生產量，但可以使用更大或更小數量的氣體風口。
環的數量範圍典型可由二個至三個，取決於觸媒及生質床的高度；但可以使用更大或更小的數量。
關於氧化劑，氮被認為是合成氣內的惰性分子，以及因而不會促進位於氣化反應器下游的任何製程，包括化學合成或電生產。再者，合成氣內越多的氮-或是更大程度的惰性-隨後的系統加工之合成氣的體積越大。
因此，由於沒有商業上可得的系統能從合成氣移除氮，所以位於該一段式熱催化電漿氣化反應器下游的大型系統會需要處理合成氣，此因而提高了該設備的資本支出。於是，典型的氧化劑為氧或是氧濃化的空氣。氧濃化的空氣應該有足夠高的氧含量，典型為至少大約80%，以及更
典型為至少大約95%才能稱作有活力的(viable)氧化劑。
該氣化器的底部三分之一為玻化區段19，其係由側壁22來界定，其具有比區域18的圓周更小的圓周。側壁20及22係由圓錐形的部件24連接。玻化區段19覆蓋一個或多個分接頭孔(tap hole)，熔融的熔渣液體由流出口持續流出，典型地分接至耐火襯裏的砂庫(未顯示)，其於砂庫內冷卻成適合供再使用作為結構材料之惰性的熔渣材料。(可以使用之此熔渣的結構材料包括瓷磚、屋頂用的顆粒，以及磚塊。)於某些構形中含有熔融的熔渣之該氣化器的此底部，可以經由凸緣配件(flanged fitting)而附著至該氣化器，以使得在耐火材料替換或是修補的情況中能夠快速替換此區段。
通常經由來自適當的來源(未顯示)之供應電路來供應電力、冷卻去離子水和電漿氣體給插入一次風口39及41之各個非轉移電漿電弧焊炬。焊炬和一次風口的數量、各個焊炬的功率額定值、生質進料系統的容量、觸媒的量、熔劑(flux)的量、氣化器的大小、合成氣淨化系統的大小及容量、以及複合循環氣體渦輪機系統的大小全部都是可變的，要根據系統要加工的生質的種類及體積來決定。典型地有至少3個，以及更典型為至少4個電漿焊炬環繞該反應器10的周邊。
該氣化器典型，會以大約三英尺或更小的間隔遍及其之軸，含有感測器以偵測該氣化器內之壓力和溫度，以及氣體取樣口和適當的氣體分析設備於該氣化器之策略
位置處，以監測氣化方法。此等感測器和氣體分析設備之使用為本技藝熟知的。見圖13，其為氣化器10之正視部分圖，其闡釋代表的壓力感測器P3、P4和P11，以及溫度感測器T1、T2、TT4、T5、T6、T8、T9和T10。並且，見圖14A-14C，其為圖13之橫截面圖，其闡釋代表的壓力感測器P3、P7和P11以及溫度感測器T1、T2、TT4、T5、T6、T8、T9和T10的位置。該等感測器之噴嘴等距分佈環繞該氣化器的周邊。所顯示之該等感測器之噴嘴的數量及感測器的種類僅僅用於闡釋的目的。
可以使用如先前於以上確認的索里那燃料公司(Solena Fuels Corporation)專利中所說明及揭示的一種壓實生質遞送系統，其操作係經由液壓缸來減少生質的體積，以及在饋入至床區域的頂部之前，先行移除生質內的空氣和水。
可以使用一種非常堅固耐用的進料系統俾以適應生質和生質殘餘物，按照UNFCC1之定義，來自多種及混合來源的有機再生原料生質，例如RDF(廢料衍生燃料)、散放的城市固體廢棄物(MSW)、工業生質，以及儲存於容器，
例如鋼或塑膠圓桶、袋子及罐子內的生質。可以取得原始形式的生質，以及不經分類且不移除其之容器而直接饋入至進料系統。有此操作能力的生質撕碎機和壓實機為物料搬運領域熟悉此藝者已知的。生質進料可以在處理之前間歇地取樣以判定組成。
用鈍氣沖洗該系統是重要的。因此，可以使用二氧化碳或是氮氣。於US專利6,987,792中，提及壓實系統應該用氮氣沖洗。具有氮氣沖洗系統，而不是空氣的原因之一為要避免螺釘在朝反應器運送原料時發生逆火。用鈍氣沖洗該系統是至關重要的，但不必然是用氮。使用氮的優點是生產氮氣不昂貴。另一方面，主要的不利是增加氣體合成中氮的量(其他的氮來源為通過電漿焊炬系統的空氣及原料內含的氮)。
依據本揭示之較佳態樣，作為沖洗劑之氮的替代方案是二氧化碳。雖然不可避免地會增加合成氣中CO2的量，但是不像是氮，商業上可取得從合成氣萃取二氧化碳之現有的系統，例如Rectisol、Selexol或是胺裝置。於無論如何都會使用CO2移除單元的方案中，此替代方案為特別引起興趣的，因其現在提供一個便宜的替代方案來減少合成氣中鈍氣的含量。
生質可以被研磨成預設大小的粉末以確保該氣化器最佳的性能。亦可以預設進料速率，以保證該氣化器最佳的性能。典型地，注入至該反應器的有機材料具有直徑不小於大約2cm的實際尺寸，以避免壓力降效應。同樣
地，其之尺寸的直徑典型不會超過5cm，以保證床的高度不會超過具體指定的最大值，因而限制了該反應器軸的高度。
舉例而言，設若粒度為直徑1cm，則橫越該床的壓力降大約會是900Pa/m；反之，直徑5cm的粒度僅僅為10Pa/m。然而，該床的高度隨粒度依函數而變化，且設若粒度為直徑1cm，該床的高度大約會是0.5m，反之，設若粒度為直徑5cm，該床的高度是2.5m。因而，總壓力降各別是400Pa與25Pa。
因而，粒度以及進一步的程度，壓力降，對於萃取合成氣、位於反應器下游的抽氣通風之設計以及從而對於成本，有顯著的影響。結果，粒度越大，發生的壓力降越小，但是該床的高度越高。最適粒度係直徑約3至約5cm。
生質的塊體持續地從該氣化器的區域18內之多個位置遞送至該氣化器之內，以確保均等的分布於該氣化器內，直到可消耗的觸媒床上方達到特定的生質床的高度為止。可以同時地饋入二個生質的塊體至氣化器10的直徑上相對邊處提供的輸入口滑槽之內。可以提供超過二個的滑槽來接受額外的塊體。只要可避免不平整的生質堆積(build-up)於該氣化器的區域18內之任何一個位置，任何一種配置都是合適的。
耐火材料的生命期以及反應器的操作條件係藉由注入生質原料至床區域18的頂部而不是該氣化器的上區段16而提升。
此外，為了可靠性的目的，反應器典型應該覆蓋至少二(2)個有機原料的進料系統以及至少一(1)個觸媒材料的進料系統。此係由於觸媒材料與有機材料因為其等不同的密度而不能壓實在一起。觸媒材料由各自的混合比率之煤焦、二氧化矽(silica)及熔劑組成，以及其取決於(i)氣化反應器的尺寸及(ii)原料的性質，尤其是最終的及最接近的組成。
沿著該氣化器的壓力感測器及溫度感測器，以及於該氣化器的頂部之微波感測器，可以使用來測量床的高度及控制生質及觸媒的進料速率。可以於某些位置提供視孔作為後備，以驗證該氣化器內部的活動。所有來自該等感測器的資訊均饋入至數位控制系統(DCS)，其協調整個工廠的操作的效益。經由使用感測器及DCS作為氣化器之製程控制的一部份來協調及監測進料系統，係正常的協定以及為熟悉此藝者容易明白的。
不同的材料可以使用任擇的進料系統構形。舉例來說，細微的粉末或液態生質可以直接注入至氣化器之內。細微的固體，例如煤粉(coal fines)，可以使用氣體輸送。液體可以使用標準的泵。此等系統為物料搬運從業人員熟知的。
撕碎且壓實的生質材料58係透過進料系統持續地饋入至氣化器10之內。為了簡化之故，從該氣化器的相對邊持續的饋入可保證生質進料均勻的分布遍及該氣化器
的橫截面各處。當生質進料形成生質床時，生質進料分布的均勻性確保了來自電漿焊炬加熱的觸媒床之均勻、向上的熱氣體流(flow of hot gas)。朝向氣化反應器的底部之觸媒床係由多個電漿焊炬羽狀物不斷地加熱，均勻地分布加熱的氣體及原料粒子向上遍及氣化器的橫截面各處。當熱及熱氣體均勻地向上分布時，會加熱且乾燥向下流動的生質進料以及使氣化方法有效率地發生。向上均勻的熱分布及觸媒床的存在亦防止熱的溝流效應(channeling)，此又避免生質進料的橋接(bridging)，橋接為其他熱生質處理方法中典型遇到的問題，以及可能導致溚形成並且存在於合成氣內，因而改變總工廠的效率。
該氣化器的漏斗形狀及上升氣體的進料速率(來自焊炬及其他的氣體入口)設計成以保證上升熱的氣體最小的表面速度。此低的表面速度使得進入的生質進料完全地下降至生質床，以及不會如未經加工的生質或微粒留存物(particulate carryover)，向上擠入至離去氣體之內。此外，該氣化器的裂解區域16供使用來保證所有的烴材料在離開該氣化器之前，以超過2-3秒的滯留時間接觸高溫。此區域完成熱裂解方法，以及確保完全的氣化和較高的烴轉化成碳和氫。
隨著冷廢棄物進料持續地饋入至電漿氣化器，以及於氣化器的底部內事先加熱的可消耗的觸媒床之頂部形成生質床，下降的冷廢棄物及來自可消耗的碳觸媒床之上升的加熱氣體創造了逆流流動，其允許烴材料均勻地橫越
氣化器之完全的熱解作用/氣化作用。
構成此方法中應用及使用的可消耗的觸媒床主要的材料不像典型的冶金鼓風爐中使用的可消耗的觸媒床一樣，以及氣化方法包含其係供作為至少下列數種功能：(1)其使電漿產生的熱之分布得以均勻地遍及電漿氣化器之橫截面，以及因而預防耐火材料過度的磨耗和撕扯，此為在使用強烈的局部熱源，例如電漿焊炬時通常會遭遇到的狀況；(2)其藉由提供促進出口頂部氣體熱值之關鍵組份，亦即一氧化碳，來起始氣化反應；(3)其於氣化器的底部處提供多孔但是堅固的支撐框架，生質床可以沈積在其上；(4)其使得和熱碳顆粒在一起的熱氣體得以均勻地向上移動至生質床之內並且通過生質床，同時使生質內無機的材料，例如金屬和灰燼，得以融化且向下流動至氣化器的底部處之熔化池之內；以及(5)其於最內部的耐火層內部提供一層保護，以及因而減少氣化器的熱損失同時延長耐火的壽命。
此外，連續不斷地控制及監測觸媒床組成和高度，其之目的為多重的(multifold)。首先，其之成分典型主要為碳、二氧化矽及氧化鈣，以滿足特定的氣化/玻化方法操作條件。與生質之高揮發性物質含量相比，碳係由於其之高固碳量(fixed-carbon content)而被使用，例如利用煤焦，是以能確保反應器的橫截面各處之電漿熱分布。使用二氧化矽及氧化鈣以使得在被分接離開反應器之前，維持適合的且足夠的熔岩灘化學性質(lava pool chemistry)。此等觸媒在
經由特定的進料系統注入至氣化反應器之前，持續地一起混合，以使得碳對二氧化矽對氧化鈣比率(C：SiO2：CaO)可使氣化操作條件最佳化。
觸媒床係藉由注入為大約2%至大約10%的比率之觸媒來維持，以及更佳為大約3%至大約5%的生質重量比率。其以比生質床更緩慢的比率被不斷地消耗，因為其更高密度的固碳原子(fixed carbon atom)、更高的熔化溫度，以及堅固的物理性質。如同生質床一樣，可消耗的觸媒床的高度不斷地經由位處環繞該氣化器周圍以及沿著軸各種高度，的感測器來監測。此為進料速率及生質進料速率可以獨立地觸發的方法。當生質床及觸媒床70在方法的整個期間消耗掉時，該等感測器會在氣化器的各處偵測溫度及壓力梯度，以及自動地觸發進料系統增加或減少床的高度以穩態操作，俾以維持最佳的合成氣功率。
觸媒床和熔化材料的交互作用為熟知的現象。於熔化的金屬流動於熱煤焦上的情況中，如同於鑄造廠熔鐵爐熔化器的情況中一樣，熔化的鐵不會黏住熱的床而是流動於其上。在非金屬材料熔化的整個期間，亦即熔渣之玻化，觀察到同樣的現象。不像金屬熔化，因可以忽略來自煤焦的碳的溶解至熔化的熔渣，所以熔渣玻化不涉及碳的溶解。
生質的烴部分於剝奪氧的(相對於碳完全的氧化成二氧化碳)環境中、於氣化器之部分減低的大氣壓下會氣化。因而，氣化器內沒有發生燃燒製程來產生通常預期來
自焚化爐的污染物，例如半揮發性的有機化合物SVOCs、戴奧辛(dioxin)以及呋喃(furans)，其等為致癌化合物。
經控制的導入氧及/或氧濃化的空氣及/或蒸汽至電漿氣化器來產生經控制的氣化之部分氧化反應，會產生具有更高的發熱含量(calorific content)之出口頂部合成氣，同時減低特定的能量需求，也就是，電漿焊炬氣化生質所消耗的能量。此依次導致從有機生質氣化生產更高的淨能。
生質床由於來自可消耗的觸媒床之上升熱氣體而持續地減少，以及持續地由進料系統補足，俾以維持床的高度。此順序會導致從氣化器的底部處至少大約3000℃至出口合成氣出口處至少大約1200℃之溫度梯度。以此方式建立的上升的逆流系統供用來使進入的生質乾燥，以及因而使該系統得以處理具有高達90%水分含量之生質物流，於該種情況中，使用高水分的生質不會如同其他的熱燃燒系統一樣造成停工。當然，生質進料之高水分含量會因為生質進料較低的烴含量，而導致合成氣具有較低的熱值。
該氣化器由於出口氣體不斷地抽取離開該氣化器，舉例來說，藉由抽氣風扇(ID風扇)或是鼓風機(未顯示)，所以典型地於大約大氣壓力或是更典型為稍微低於大氣壓力下操作。如上文先前提及的，該氣化器條件在本質上降低成部分氧化，包括適合氣化方法之最有限的氧氣條件。該方法所考慮到的方法之獨立控制變數為：(1)生質的進料速率，(2)可消耗的觸媒床高度，(3)焊炬功率，(4)氧化劑的
氣體流量，以及(5)熔劑觸媒材料的C/SiO2/CaO混合比率。
於該氣化器10的底部處之無機底部處的熔化池持續地經由熔渣分接頭(slag tap)37被分接離開該氣化器至耐火襯裏的砂箱之內，以及鑄造成大的塊體以使減容(volume reduction)達到最大。
為了保證熔渣流為一致固定的且為了預防熔渣分接頭孔(slag tap hole)37的堵塞，從該氣化器底部熱耦系統的溫度所反映的熔渣溫度和熔渣的黏度，可以獨立地由電漿焊炬功率以及透過已知關係添加之C/SiO2/CaO混合比率的觸媒量來控制。熔岩灘的高度亦藉由使用熱感測器來測量。
所有此等關於溫度、壓力、氣體組成，以及氣體流量率及熔化材料的監測的參數均提供為輸入資料至電腦化的DCS系統之內，其又進行匹配以處理獨立變數的控制，例如焊炬功率、空氣/氣體流量、生質以及觸媒進料速率等等。
取決於先前分析的廢棄物進料，特定的氣化及玻化條件係預先決定，以及由DCS控制系統來預設參數。當實際的生質材料饋入至該系統內時，在操作起動的期間會產生及調整出額外的和最佳化的條件。
定義的起動程序之目標是要產生逐步的加熱電漿氣化器，以保護並延長耐火材料和氣化器設備的壽命，以及使該氣化器準備好要容納生質進料。該氣化器之起動
與任何複合高溫處理系統之起動相似，以及對熱處理工業之熟悉此藝者一旦知道本揭示會明白的。主要的步驟為：(1)向天然氣啟動氣體渦輪機以產生電；(2)藉由使用天然氣燃燒器來逐步地加熱該氣化器(執行此步驟主要要藉由使熱震減到最少來使耐火材料的生命期達到最大值)，且一旦到達合適的內部溫度便轉換成電漿焊炬；以及(3)啟動氣體淨化系統且首先啟動抽氣通風扇。該可消耗的觸媒床70接而藉由添加材料來製造以便形成床。該床最初於該氣化器的底部處開始形成，但是隨著最接近焊炬之最初的觸媒消耗掉，該床最後於該氣化器之圓錐形的部件電漿焊炬上方處或是接近該氣化器之圓錐形的部件24電漿焊炬上方處形成一層。
接而可以添加生質或其他進料。為了安全考量，較佳的操作模式是限制生質的含水量至低於5%，直到形成的合適的生質床為止。該可消耗的觸媒床和操作的生質床之高度取決於氣化器的大小、進料的物理化學性質、操作設定點，以及所欲的處理率。然而，如同提到的，較佳的具體例會維持該可消耗的觸媒床高度於電漿焊炬入口的位準之上。
當該生質床和該觸媒床二者都到達所欲的高度時，認為該系統準備好要穩定操作。此時，操作者可以開始把混合的廢棄物進料從工廠裝入至進料系統之內，進料系統設定在預定的生產率(throughput rate)。獨立變數亦如
同預定的，根據生質進料的組成來設定位準。SPGV氣化器的操作之獨立變數典型為：
A.電漿焊炬功率
B.氣體流量率
C.氣體流量分布(Gas Flow Distribution)
D.生質及觸媒床的高度
E.生質進料速率
F.觸媒進料速率
在穩態的整個期間，操作者典型會監測系統的相關參數，該等參數包括：
A.出口頂部氣體溫度(於出口氣體出口處測量)
B.出口頂部氣體組成及流量率(於以上說明之出口處藉由氣體取樣和流量計來測量)
C.熔渣熔化溫度及流量率
D.熔渣流失性
E.熔渣黏度
在操作的整個期間以及根據以上說明之原理，操作者可以根據應變數之波動來調整獨立變數。此方法可以用根據設計程式至電漿氣化器和整個工廠的DCS系統、該氣化器之控制監測器的輸入和輸出來預設的調整，而完全自動化。預設的位準通常在把實際的生質進料裝入至系統內且測量並記錄合成的出口頂部氣體和熔渣運轉狀態時，工廠的試運轉時期的整個期間予以最佳化。DCS將設定在於穩態下操作，以具體指定的生質進料速率來生產特定的
出口氣體條件和熔渣條件。進料生質組成之變化會導致監測的相關參數的變化，以及DCS及/或操作者將於獨立變數做出對應的調整以維持穩態。
出口氣體可以導入至合成氣淨化及調節裝置80(見圖1)。以上提及的索里那(Solena)專利中說明了淨化出口氣體的程序。如同圖1和2內闡釋的，離開該氣化器10的合成氣係於費雪-闕布希系統90內加工，合成氣係於該處合成為石蠟系蠟(paraffinic wax)。在費雪-闕布希反應之前，可使合成氣進入淨化及調節112。費雪-闕布希化學作用係由下列主要反應驅動：(2n+1)H2+n CO->CnH(2n+1)+n H2O (n>1)
重質蠟(heavy wax)隨後改進成為較輕質的及更有價值的產物，例如合成性石蠟煤油(SPK a.k.a如噴射機燃料)、柴油及石油腦。此通常知道為蠟加氫裂解，其中氫注入至加氫裂解反應器100內，以及與重質蠟進行反應。
費雪-闕布希技術大多數使用鈷基的觸媒或鐵基的觸媒。於前者的情況中，費雪-闕布希入口處之標準的合成氣組成要求大約2：1的H2：CO分子比率，而後者的情況要求大約1：1的H2：CO分子比率。費雪-闕布希反應為已知的且於此不需要詳細地說明。美國專利6,534,552；6,976,362；7300,642，7,208,530以及7,303,731可以找到費雪-闕布希反應之實例，其等之揭示併入本文以作為參考資料。
然而，本揭示中使用之電漿反應器類型的出口處，典型的合成氣組成係如下表內顯示的。
典型的H2：CO比率為大約0.8：1。由於氫對一氧化碳比率可能未與最小的規格相配，因而必須調整合成氣。為了增加合成氣內的氫含量，合成氣之一些一氧化碳(CO)可經由轉化反應予以加工。以下顯示最重要的反應，以及每莫耳的一氧化碳與1莫耳的水蒸氣反應之生成的產物為1莫耳的氫和1莫耳的二氧化碳。
CO+H2O->H2+CO2
淨化方法與以上提及之美國專利內說明的淨化方法非常相似，以及於此不需要詳細地討論，熟悉此藝者可以於沒有過度實驗之下實施。圖12為淨化的島狀區描寫(rendering of the cleaning island)。此淨化的島狀區亦可以包含CO2移除系統280。其主要包含一種使用熱交換器114之冷卻系統，一種使用驟冷塔(quench tower)200之淨化的島狀區，以移除任何微粒物質，一種抽氣通風鼓風機(induced draft blower)210，一批裝置(a battery of apparatus)220、230、240和270以移除雜質，例如HCl、HCN、NH3、COS和H2S，連同一種脫液(liquid knock-out)系統250，以及一種合成氣壓
縮器260。再者，於本揭示中，可能已經改變一些圖中的“合成氣淨化”符號(box)，以及移除“合成氣淨化”符號(box)來強調出特定的系統。無論如何，完整的合成氣冷卻、淨化、壓縮以及調節方法典型包含了圖12內所顯示的系統。
圖3內提供的結構是表現用於調節合成氣的方法。使離開該氣化器10的合成氣可以進入熱交換器114以冷卻，及接而至淨化裝置116，於圖12內揭示更詳細的淨化裝置116。應該注意到一些合成氣經由導管111而繞過該水氣體轉化反應器(WGSR)110，作為提供更多彈性的手段以調整WGSR的出口處之H2：CO比率。於典型的設施中，氣化的島狀區會操作四個(4)電漿氣化反應器10，各個反應器以相當於其最大可靠性的75%之標稱容量來操作。此增加氣化的島狀區之可靠性，萬一一個(1)電漿氣化反應器必須停工，能保證生產100%必需的合成氣。
圖4內提出更詳細的工廠方塊流程圖。於替代的情況中，儘管有控制系統，氣化反應器的出口處之合成氣還是不符合預期的組成，那麼會改變發生的費雪-闕布希操作，因而修改了烴液體的生產。因而，為了增加設施的堅固性及可靠性，以及為了保證100%必需的合成氣遞送至費雪-闕布希系統，可以使用蒸汽甲烷重組器來重組一些天然氣成為合成的氣體。此合成氣隨後以能於費雪-闕布希系統的入口處得到使正確量的CO及H2的量，來與生合成氣(bio-syngas)摻合。以相似的方式，萬一有生合成氣(bio syngas)流量率波動，那麼可以重組一些天然氣成為合成的
氣體，以於費雪-闕布希系統的入口處加滿正確量的CO以及H2。
蒸汽甲烷重組器(SMR)內統御的方程式提出如下，以及達到典型的3：1之H2：CO比率。
CH4+H2O->CO+3 H2
然而，取決於操作條件，能夠達到更大的H2：CO比率，典型為高達5：1且甚至6：1。
圖5顯示出蒸汽甲烷重組器118，天然氣，CH4經由導管120而饋入，以及水蒸氣經由導管122而饋入。合成氣經由導管124而離開蒸汽甲烷重組器118。考慮到在蒸汽甲烷重組器的出口處，合成氣內高的氫對一氧化碳比率(H2：CO)為至少3：1，以及可能增加至高達6：1，認為此富氫的合成氣非常適合篩選可使用於蠟單裂解(unicracking)反應器內之合成氣的一些氫。為了這個目的可使用氫變壓式吸附(hydrogen pressure swing absorption，PSA)法及/或與氫膜整合，以增加氫的純度。
圖6至10內顯示更詳細及完整的方塊流程圖，其帶有或不帶有CO2移除單元以減少一些過量的合成氣體積。舉例來說，圖6闡釋經由導管126從氣化器10移除合成氣，以及饋入熱交換器114以冷卻。經冷卻的合成氣經由導管128而離開熱交換器114，以及饋入至一批洗滌器及其他的淨化系統116。合成氣接而經由導管130離開淨化系統116。經冷卻的合成氣典型地處於200-250℃的溫度。目標是要做到盡可能地冷卻合成氣；而保持超過其之露點。離開淨化
器116的物流分流成二個物流，該二個物流的一者係被饋入至水氣體轉化反應器110之內。另一個物流繞過該水氣體轉化反應器110，且經由導管111而與經由導管134離開該水氣體轉化反應器110之經改質的合成氣物流摻和。水蒸氣係經由導管132而饋入至該水氣體轉化反應器110。
並且，當需要調整合成氣至所欲的H2：CO比率時，經由導管124、來自蒸汽甲烷重組器118的合成氣係與經由導管124、進入該水氣體轉化反應器110的該合成氣物流摻和。
具有所欲的H2：CO比率之合成氣混合物現在經由導管134而饋入至費雪-闕布希反應器90。來自費雪-闕布希反應器的蠟產物接而經由導管136而饋入至加氫裂解反應器100之內，配合氫經由導管138而饋入至該處。分別經由導管140、142和144來移除包括有噴射機燃料、柴油燃料及石油腦的產物。
圖7內闡釋的方法包含圖6內顯示的該等之外的加工步驟。特別地，經由導管124而離開該蒸汽甲烷重組器118之富氫的合成氣分流成二個物流，該二個物流的一者如同以上圖6內闡釋的方法所說明的，經由導管148而與進入該水氣體轉化反應器110的該合成氣物流變成摻和。另一個物流經由導管124被饋入至氫變壓式吸附(PSA)方法及/或氫膜154，以增加氫的純度。來自154的氫可以經由導管146而饋入加氫裂解反應器100。此外，經由導管134離開該水氣體轉化反應器110的合成氣可以饋入至CO2移除裝置150，
以及接而經由導管152至費雪-闕布希反應器90。取決於154內生產及通過導管146遞送至加氫裂化器100的氫的量，通過導管138所遞送的氫可能變得再也不必要於穩態操作，但是氫可在過渡相(transient phase)的期間、由氫的後備槽通過導管138來遞送以增加重複(redundancy)。
圖8內闡釋的方法包含圖7內顯示的該等之外的加工步驟。特別地，圖8額外闡釋自費雪-闕布希反應器90、經由導管156移除費雪-闕布希尾氣，以及饋入該尾氣至一發電系統160，該發電系統包含舉例而言，複合循環及氣體渦輪機或是鍋爐於複合循環內。並且，天然氣可以在所欲或需要時，經由導管158饋入至160。
圖9內闡釋的方法包含圖8內顯示的該等之外的加工步驟。特別地，出自合成氣冷卻器114的蒸汽副產物162及/或出自費雪-闕布希反應器90的蒸汽副產物164，可以饋入至氣體渦輪機發電機160。
圖10內闡釋的方法包含圖9內顯示的該等之外的加工步驟，以及該合成氣壓縮器已經由淨化的島狀區移除。特別地，經由導管128而離開114之經冷卻的合成氣係饋入至一合成氣壓縮器170。經壓縮的合成氣經由導管172而離開壓縮器170，以及被饋入至合成氣淨化裝置116。出自合成氣冷卻器114的蒸汽副產物162及/或出自費雪-闕布希反應器90的蒸汽副產物164，可以於蒸汽渦輪機166內加工，其驅動該合成氣壓縮器170。此相當能降低工廠的寄生載荷(parasitic loads)。
最後，考慮到費雪-闕布希反應器內加工的所有合成氣沒有全部被合成為蠟，對應的未轉化氣體餾份-也稱作費雪-闕布希尾氣-可使用作為氣體燃料，來運轉複合循環內之氣體渦輪機以足夠承擔工廠的寄生載荷，以及因而保證工廠的能源為自給自足的。一些天然氣可以與費雪-闕布希尾氣摻合，以保證符合最小的氣體渦輪機準則，例如修改的沃泊指數(modified wobbe index)、熱含量(heating content)、流量率，等等。
此外，在該方法從頭到尾都可以回收一些蒸汽，特別是合成氣冷卻階段以及在費雪-闕布希合成作用時，因為此為高度放熱的過程。此蒸汽可以使用於不同的應用來驅動(i)複合循環來生產額外的電或是(ii)不同的蒸汽渦輪機驅動合成氣壓縮器。
提供下列的事例研究以及計算，以進一步幫助瞭解本發明。
1.鈷基的費雪-闕布希觸媒
a.基本事例-FT系統的入口處所欲的H2：CO分子比率在鈷基的觸媒方面為2：1。
假定電漿氣化島狀區生產合成氣，其之主要組分的流量率提出如下：一氧化碳[CO]=2112kmol/hr
氫[H2]=1728kmol/hr
一旦經冷卻及淨化，估計的組成提供於以下：一氧化碳[CO]=2122kmol/hr
氫[H2]=1736kmol/hr
在此階段H2：CO比率因而為0.82。
提供至蠟單裂解反應器之氫的量設定在大約150kg/hr。假定符合化學計量的條件，會需要加工大約400kg/hr的天然氣或甲烷至蒸汽甲烷重組器之內以生產850kg/hr的合成氣，以及為了簡化之故，天然氣可以以純甲烷，亦即100% CH4為模範(modeled)，大約400kg/hr的天然氣(NG)+450kg/hr的水蒸氣->700kg/hr的[CO]+150kg/hr的[H2]
此意謂著所有生產的重組合成氣進入氫PSA及/或膜，以篩選用於蠟單裂解之需要的氫，以及沒有重組的合成氣會在水氣體轉化反應器的入口處與電漿氣化島狀區衍生的合成氣摻合。因而，WGSR系統的入口處之合成氣組成沒有改變且其仍然為：一氧化碳[CO]=2122kmol/hr
氫[H2]=1736kmol/hr
為了達到必要的H2：CO=2：1，需要加工大約860kmol/hr的一氧化碳至WGSR內，此相當於大約24,000kg/hr的一氧化碳。於WGSR內，一氧化碳因而應該與大約15,500kg/hr的水蒸氣反應。此意謂著大約40%的合成氣係經由WGSR加工，以及剩餘的60%繞過WGSR。結果，WGSR的出口處之生成的合成氣組成現在為：一氧化碳[CO]=1264kmol/hr
氫[H2]=2595kmol/hr
此相當於遞送至FT反應器之[CO]及[H2]的量，其相當於大約2：1的H2：CO比率。
b.供選擇的事例
假定電漿氣化島狀區生產合成氣，其之主要組分的流量率提出如下：一氧化碳[CO]=1408kmol/hr
氫[H2]=1152kmol/hr
一旦經冷卻及淨化，估計的組成提供於以下：一氧化碳[CO]=1415kmol/hr
氫[H2]=1157kmol/hr
在此階段H2：CO比率因而為0.82。
但是，因為不符合要遞送至FT反應器之[CO]以及[H2]起始的量，是以蒸汽甲烷重組器必須產生額外的合成氣。
提供至蠟單裂解反應器之氫的量仍然設定在大約150kg/hr，因為會遞送相同數量的[CO]和[H2]至FT反應器。假定符合化學計量的條件以及，為了簡化之故，天然氣可以以純甲烷，亦即100% CH4為模範，會需要加工大約5,600kg/hr的天然氣或甲烷至蒸汽甲烷重組器之內，以生產大約11,900kg/hr的合成氣。
5,600kg/hr的NG+6,300kg/hr的水蒸氣->9,800kg/hr的[CO]+2,100kg/hr的[H2]
在所生產之11,900kg/hr的重組合成氣中，大約7%會進入氫PSA及/或膜(亦即700kg/hr的[CO]和150kg/hr
的[H2])，而剩餘的93%係在水氣體轉化反應器的入口處，與電漿氣化島狀區衍生的合成氣摻合。
因而，WGSR系統的輸入口處之合成氣組成確實已經改變且為：一氧化碳[CO]=1739kmol/hr
氫[H2]=2130kmol/hr
為了達到必要的H2：CO=2：1，需要加工大約470kmol/hr的一氧化碳至WGSR內，此相當於大約13,250kg/hr的一氧化碳。於WGSR內，一氧化碳因而應該與大約8,500kg/hr的水蒸氣反應。此意謂著大約27%的合成氣係經由WGSR加工，以及剩餘的73%繞過WGSR。結果，WGSR的出口處之生成的合成氣組成現在為：一氧化碳[CO]=1266kmol/hr
氫[H2]=2603kmol/hr
此相當於遞送至FT反應器之相同量的[CO]及[H2]，其相當於大約2：1的H2：CO比率。
2.鐵基的費雪-闕布希觸媒
a.基本事例-FT系統的入口處所欲的H2：CO分子比率在鐵基的觸媒方面為1：1。
假定電漿氣化島狀區生產合成氣，其之主要組分
的流量率提出如下：一氧化碳[CO]=1637kmol/hr
氫[H2]=1339kmol/hr
一旦經冷卻及淨化，估計的組成提供於以下：
一氧化碳[CO]=1645kmol/hr
氫[H2]=1345kmol/hr
在此階段H2：CO比率因而為0.82。
提供至蠟單裂解反應器之氫的量設定在大約115kg/hr。假定符合化學計量的條件，以及為了簡化之故，天然氣可以以純甲烷，亦即100% CH4為模範，會需要加工大約300kg/hr的天然氣或甲烷至蒸汽甲烷重組器之內，以生產650kg/hr的合成氣。
300kg/hr的NG+350kg/hr的水蒸氣->535kg/hr的[CO]+115kg/hr的[H2]
此意謂著所有生產的重組合成氣進入氫PSA及/或膜，以篩選用於蠟單裂解之需要的氫，以及沒有重組的合成氣會在水氣體轉化反應器的入口處與電漿氣化島狀區衍生的合成氣摻合。因而，WGSR系統的入口處之合成氣組成沒有改變且其仍然為：一氧化碳[CO]=1645kmol/hr
氫[H2]=1345kmol/hr
為了達到必要的H2：CO=1：1，需要加工大約150kmol/hr的一氧化碳至WGSR內，此相當於大約4,200kg/hr的一氧化碳。於WGSR內，一氧化碳因而應該與大約2,700kg/hr的水蒸氣反應。此意謂著大約9%的合成氣係經由WGSR加工，以及剩餘的91%繞過WGSR。結果，WGSR的出口處之生成的合成氣組成現在為：一氧化碳[CO]=1495kmol/hr
氫[H2]=1495kmol/hr
此相當於遞送至FT反應器之[CO]及[H2]的量，其相當於大約1：1的H2：CO比率。
b. 供選擇的事例
假定電漿氣化島狀區生產合成氣，其之主體提出如下：一氧化碳[CO]=1408kmol/hr
氫[H2]=1152kmol/hr
一旦經冷卻及淨化，估計的組成提供於以下：一氧化碳[CO]=1415kmol/hr
氫[H2]=1157kmol/hr
在此階段H2：CO比率因而為0.82。
但是，因為不符合要遞送至FT反應器之[CO]及[H2]起始的量，是以蒸汽甲烷重組器必須產生額外的合成氣。
提供至蠟單裂解反應器之氫的量仍然設定在大約115kg/hr，因為會遞送相同數量的[CO]和[H2]至FT反應器。假定符合化學計量的條件以及，為了簡化之故，天然氣可以以純甲烷，亦即100% CH4為模範，會需要加工大約2,000kg/hr的天然氣或甲烷至蒸汽甲烷重組器之內以生產大約4,250kg/hr的合成氣。
2,000kg/hr的NG+2,250kg/hr的水蒸氣->3,500kg/hr of[CO]+750kg/hr的[H2]
在所生產之4,250kg/hr的重組合成氣中，大約
15%會進入氫PSA及/或膜(亦即530kg/hr的[CO]和115kg/hr的[H2])，而剩餘的85%係在水氣體轉化反應器的入口處，與電漿氣化島狀區衍生的合成氣摻合。
因而，WGSR系統的入口處之合成氣組成確實已經改變且為：一氧化碳[CO]=1521kmol/hr
氫[H2]=1474kmol/hr
為了達到必要的H2：CO=1：1，需要加工大約23kmol/hr的一氧化碳至WGSR內，此相當於大約650kg/hr的一氧化碳。於WGSR內，一氧化碳因而應該與大約418kg/hr的水蒸氣反應。此意謂著大約2%的合成氣係經由WGSR加工，以及剩餘的98%繞過WGSR。結果，WGSR的出口處之生成的合成氣組成現在為：一氧化碳[CO]=1497kmol/hr
氫[H2]=1497kmol/hr
此相當於遞送至FT反應器之相同量的[CO]及[H2]，其相當於大約1：1的H2：CO比率。
本揭示的例示性具體例包括：
具體例1：一種從生質原料生產液態燃料之方法，其包含：a)饋入生質原料至一段式大氣壓力熱催化電漿氣化器內，使該原料接觸氧或是氧濃化的空氣(oxygen enriched air)或是蒸汽或其混合物，以轉化該生質之有機組份成合成氣物流(syngas stream)；
b)經由一熱交換器來冷卻該合成氣，使其淨化以移除其之微粒物質和化學雜質，以及使其由大氣壓力或大約大氣壓力壓縮至合適的壓力以符合下游系統的需求；c)使該合成氣物流分流成第一物流及第二物流；運送該第一物流至一水氣體轉化反應器用於生產經改質的合成氣物流，其含相對分子比率(relative molecular ratio)<1：1之氫及一氧化碳；d)該第二物流繞過該水氣體轉化反應器，且被添加至來自該水氣體轉化反應器之該經改質的合成氣物流；e)藉由蒸汽甲烷重組來選擇性地重組天然氣以生產合成性氣體(synthetic gas)，及選擇性地添加該合成性氣體至該水氣體轉化反應器；f)從c)、d)及選擇性地e)來獲得具有大約1：1至大約2：1之H2：CO比率的合成氣；g)使具有大約1：1至大約2：1之H2：CO比率的該合成氣經歷費雪-闕布希反應(Fischer Tropsch reaction)，藉此生產蠟產物；以及h)使該蠟產物經歷氫裂解法以生產該液態燃料。
具體例2. 如具體例1之方法，其中該雜質包含選自於以下所構成的群組之至少一成員：HCl、NH3、COS、HCN、H2S，及CO2。
具體例3. 如具體例1或具體例2之方法，其中來自a)的該合成氣物流係經冷卻至超過其露點的溫度的合成氣。
具體例4. 如具體例1至3中任一項之方法，其中來自a)的該合成氣物流係予以冷卻至大約200-250℃的溫度。
具體例5. 如具體例1至4中任一項之方法，其中該合成氣係予以調節，以此一方式控制及監測氫對一氧化碳分子比率於1和2之間的範圍，以和費雪-闕布希系統的需求相配。
具體例6. 如具體例1至5中任一項之方法，其中來自該費雪-闕布希系統的產物主要為蠟產物，該蠟產物要於加氫裂解反應器內加工。
具體例7. 如具體例6之方法，其中來自該加氫裂解的該加氫裂解產物包含選自於以下所構成的群組之至少一成員：噴射機燃料、柴油燃料及石油腦。
具體例8. 如具體例1至7中任一項之方法，其中離開該蒸汽甲烷重組器的該合成氣為富氫的，及分流成二個物流，該二個物流的一者係與進入該水氣體轉化反應器的該合成氣物流摻和，以及另一個物流饋入至氫變壓式吸附(pressure swing absorption，PSA)方法或氫膜或是二者，以增加氫的純度。
具體例9. 如具體例8之方法，其進一步包含使氫進入加氫裂解g)。
具體例10. 如具體例1-9中任一項之方法，其進一步包含在費雪-闕布希反應(Fischer-Tropsch reaction)f)之前，自該水氣體轉化反應移除CO2合成氣。
具體例11. 如具體例1-10中任一項之方法，其進一步包含自該費雪-闕布希反應f)移除費雪-闕布希尾氣，以及饋入該尾氣至發電系統。
具體例12. 如具體例11之方法，其中該發電系統包含氣體渦輪機或鍋爐於複合循環內。
具體例13. 如具體例2-12中任一項之方法，其中出自冷卻合成氣的蒸汽副產物或出自費雪-闕布希反應g)的蒸汽副產物或是二者，係饋入至氣體渦輪機發電機。
具體例14. 如具體例2-13中任一項之方法，其進一步包含將經冷卻的合成氣饋入至合成氣壓縮器以及接而至合成氣淨化。
具體例15. 如具體例14之方法，其中出自冷卻合成氣的蒸汽副產物或是出自該費雪-闕布希反應g)的蒸汽副產物或是二者，係饋入至蒸汽渦輪機用於驅動該合成氣壓縮器。
具體例16. 如具體例1-15中任一項之方法，其進一步包含從該費雪-闕布希反應回收費雪-闕布希尾氣，以及將其饋入至氣體渦輪機。
具體例17. 如具體例1-15中任一項之方法，其中步驟a)進一步包含：於氣化器的下區段內提供觸媒床，從多個方向提供一個或多個連續量之該材料至該氣化器之下區段的上部內，該上部具有連接至風扇的至少一個氣體排出口，該材料在該觸媒床頂上形成一個床(bed)；使用架置於該下區段之多個電漿電弧焊炬，來加熱該碳觸媒床及該
材料床；以及導入該氧或是氧濃化的空氣或蒸汽或其混合物至該下區段之內。
具體例18. 如具體例1-16中任一項之方法，其中該氧濃化的空氣包含至少大約80%(v/v)的氧。
具體例19. 如具體例1-18中任一項之方法，其中該氧濃化的空氣包含至少大約95%(v/v)的氧。
具體例20. 如具體例1-19中任一項之方法，其中該有機材料具有大約2cm至大約5cm之粒徑大小。
具體例21. 如具體例1-20中任一項之方法，其中該有機材料具有大約3cm至大約5cm之粒徑大小。
具體例22. 如具體例17之方法，其中該下區段內的該碳觸媒床的溫度大於3000℃。
具體例23. 一種轉化生質原料成液態燃料的裝置，其包含：a)一氣化器，其包含用於導入生質原料的入口及用於移除合成氣的出口導管；b)該出口導管從該氣化器通向一合成氣冷卻系統的入口，以使蒸汽提升而能由設施輸出或使用作為效用；c)該冷卻系統的該出口通向一淨化系統，該淨化系統包含一驟冷系統以移除該合成氣內含的微粒物質，及其後的洗滌器以移除化學雜質；d)該冷卻系統的該出口通向一壓縮器，以提升該合成氣壓力至符合下游設備的需求之程度；e)該壓縮器的該出口通向一分流系統，其中該合成氣分
流系統具有二個出口，以及其中該合成氣分流系統的出口之一者通向水氣體轉化反應器的入口，及另一個出口繞過該水氣體轉化反應器且通向來自該水氣體轉化反應器的出口，以與出自該水氣體轉化反應器的產物組合；f)供天然氣至蒸汽甲烷重組器內的入口，以及離開該蒸汽甲烷重組器的出口，用於使合成性氣體離開該蒸汽甲烷重組器及用於導引該合成性氣體至該水氣體轉化反應器的入口，以與該水氣體轉化反應器內的該合成氣組合；g)出自該水氣體轉化反應器的該出口，通向費雪-闕布希反應器的入口；h)出自該費雪-闕布希反應器的出口用於使蠟產物離開；i)出自該費雪-闕布希反應器的該出口，通向氫裂解反應器的入口；以及j)出自該氫裂解反應器的出口，用於從該氫裂解反應器移除液態燃料。
具體例24. 如具體例23之裝置，其進一步包含出自該蒸汽甲烷重組器的出口導管，其通向合成氣分流系統的入口，該合成氣分流系統用於使離開該蒸汽甲烷重組器的合成氣分流成二個物流，以便該二個物流的一者能饋入至該水氣體轉化反應，及另一個物流能饋入至氫變壓式吸附(hydrogen pressure swing absorption，PSA)方法或氫膜或是二者，以增加氫純度。
具體例25. 如具體例24之裝置，其進一步包含出
自該氫變壓式吸附(PSA)方法或氫膜或是二者的出口，其通向氫裂解器(hydrocracker)的入口。
具體例26. 如具體例23-25中任一項之裝置，其進一步包含一系統，其用於在費雪-闕布希反應器(Fischer-Tropsch reactor)之前，從該水氣體轉化反應器移除CO2合成氣。
具體例27. 如具體例23-26中任一項之裝置，其進一步包含出自該費雪-闕布希反應器、用於移除費雪-闕布希尾氣的出口，以及用於饋入該尾氣至發電系統的導管。
具體例28. 如具體例27之裝置，其中該發電系統包含氣體渦輪機或鍋爐於複合循環內。
具體例29. 如具體例23之裝置，其進一步包含出自冷卻器(cooler)、用於從該處回收蒸汽副產物的出口，或是出自該費雪-闕布希反應器、用於從該處回收蒸汽副產物的出口或是二者，以及用於饋入該蒸汽副產物至氣體渦輪機發電機的導管。
具體例30. 如具體例23之裝置，其進一步包含一合成氣壓縮器，其具有出口供給合成氣淨化器。
具體例31. 如具體例30之裝置，其進一步包含出自該冷卻器(cooler)、用於從該處回收蒸汽副產物的出口，或是出自該費雪-闕布希反應器、用於從該處回收蒸汽副產物的出口或是二者，以及用於饋入至蒸汽渦輪機的導管，供驅動該合成氣壓縮器。
具體例32. 如具體例23-31中任一項之裝置，其
進一步包含出自該費雪-闕布希反應器、用於移除費雪-闕布希尾氣的出口，以及用於饋入該尾氣至氣體渦輪機的導管。
具體例33. 如具體例23-32中任一項之裝置，其中該氣化器包含：一個大體而言為漏斗形的反應器，其具有上區段和下區段，該下區段包含第一、較廣闊的部件，其由圓錐形的變口體(frustoconical transition)連接至第二、較狹窄的部件，且適合容納一觸媒床，以及該上區段具有至少一個氣體排出口；供用於來自多個方向的該材料之多個入口，座落於該下區段的上部處，用於導入該材料至該下區段的該上部處；環繞該下區段配置的氣體入口(gas inlet)系統，以經由該下區段內的一個或多個進口(intake port)提供氣體至該下區段之內；以及架置於該下區段之多個電漿電弧焊炬，來加熱該觸媒床及該材料。
具體例34. 如具體例33之裝置，其中該氣化器進一步包含：一材料遞送系統，以經由該多個進口提供該材料至該反應器，該遞送系統包含：用於容納該材料之一收容器，一撕碎及壓實單元，配置用於從該收容器接受該材料及用於撕碎及壓實該材料，以及一轉移單元，用於遞送該經撕碎及壓實的材料至該反應器。
具體例35. 如具體例34之裝置，其中該材料包含選自於以下所構成的群組之至少一成員的生質材料：農業廢棄物、廢料衍生燃料、城市固體廢棄物，以及如UNFCC(EB 20，Report，Annex 8，第1頁)定義的其他生質來源。
具體例36. 如具體例35之裝置，其中該觸媒床的高度範圍在50cm至大約1公尺之間的高度。
具體例37. 如具體例34之裝置，其進一步包含多個感測器，其配置遍及該反應器以感測下列之一者或多者：該碳觸媒床的高度、該材料床的高度、該反應器的溫度、該反應器內氣體的流量率，以及從該反應器經由該排出口(exhaust port)所排出氣體的溫度。
具體例38. 如具體例33之裝置，其中該下區段於其底部具有一個或多個分接頭孔(tap hole)。
當使用於本文，術語“包含(comprising)”(及其文法的變化)係以“具有(having)”或“包括(including)”之包括在內的意思來使用，以及不是以“僅由...構成(consisting only of)”之不包括的意思來使用。當使用於本文，要明白術語“一個(a)”以及“該(the)”係包含複數形，以及單數形。當使用於本文，術語“大氣壓力”係提及大氣壓力(大約101325Pa)以及低於大氣壓力的壓力，其中稍微低於(slightly below)典型為低於大氣壓力多至大約500Pa，以及更典型為低於大氣壓力大約200Pa至大約500Pa。
本說明書引述之所有的刊物、專利及專利申請案係併入本文以作為參考資料，以及為了任何及所有的目的，猶如明確且個別地表明各個個別的刊物、專利或專利申請案併入作為參考資料。如果發生不一致，以本揭示優先。
上述本揭示的詳細說明闡示及描述了本揭示。此外如上提及的，本揭示僅僅顯示及描述較佳具體例，但是
要瞭解到，本揭示能使用各種其他的組合、修飾及環境，以及能於本文表達的概念之範疇內變化或修飾，與如上的教示及/或相關技藝的技術或知識相稱。
在上文說明之具體例想要進一步解釋實施其之最佳模式，以及使其他的熟悉此藝者能夠使用本揭示於此等或其他的具體例，且包括特定的應用或用途所需之各種各樣的修飾。於是，本說明不想要限制其在本文揭示的形式。並且，附隨的申請專利範圍打算解釋成含括任擇的具體例。各項申請專利範圍定義一個獨立的發明，為了侵權的目的，其認定為含括申請專利範圍內明確說明的各種各樣的元件或限制之均等物。
以上已經定義各種各樣的術語。倘若申請專利範圍內使用的術語不是以上定義的，應該給予有關的技藝中的人已經提供該術語之最廣泛的定義，如同至少一個印刷刊物或頒佈的專利內所反映的。再者，本申請案引述之所有的專利、測試程序及其他的文件完全地併入以作為參考資料，倘若此等揭示沒有與本申請案不一致以及允許此等併入之所有的管轄權。
10‧‧‧電漿氣化反應器
90‧‧‧費雪-闕布希(FT)反應器
100‧‧‧加氫裂解反應器
112‧‧‧合成氣淨化及調節
Claims (36)
- 一種從生質原料生產液態燃料之方法，其包含：a)饋入生質原料至一段式大氣壓力熱催化電漿氣化器內，使該原料接觸氧或氧濃化的空氣(oxygen enriched air)或是蒸汽或其混合物，以轉化該生質之有機組份成為合成氣物流(syngas stream)；b)經由熱交換器來冷卻該合成氣，使其淨化以移除其之微粒物質和化學雜質，以及由大氣壓力或大約大氣壓力壓縮該合成氣；c)使該合成氣物流分流成第一物流及第二物流；運送該第一物流至水氣體轉化反應器(water gas shift reactor)用於生產含CO(一氧化碳)及氫之經改質的合成氣物流；d)該第二物流繞過該水氣體轉化反應器，且被添加至來自該水氣體轉化反應器之該經改質的合成氣物流；e)可擇地，藉由蒸汽甲烷重組來重組天然氣以生產合成性氣體(synthetic gas)，及可擇地添加該合成性氣體至該水氣體轉化反應器；f)從c)、d)及可擇地e)來獲得具有大約1：1至大約2：1之H2：CO比率的合成氣；g)使具有大約1：1至大約2：1之H2：CO比率的該合成氣經歷費雪-闕布希反應(Fischer Tropsch reaction)，藉此 生產蠟產物；以及h)使該蠟產物經歷氫裂解法以生產該液態燃料。
- 如請求項1之方法，其中來自a)的該合成氣物流係經冷卻之合成氣，其係冷卻至超過其露點的溫度。
- 如請求項3之方法，其中來自a)的該合成氣物流予以冷卻至大約200-250℃的溫度。
- 如請求項1之方法，其中來自加氫裂解的產物包含選自於以下所構成的群組之至少一成員：噴射機燃料、柴油燃料及石油腦。
- 如請求項1之方法，其中離開蒸汽甲烷重組器的該合成氣為富氫的，及分流成二個物流，該二個物流的一者係與進入該水氣體轉化反應器的該合成氣物流摻和，以及另一個物流饋入至氫變壓式吸附方法或氫膜或是二者，以增加氫的純度。
- 如請求項5之方法，其進一步包含使該氫進入加氫裂解g)。
- 如請求項1之方法，其進一步包含在費雪-闕布希反應f)之前，自該水氣體轉化反應移除CO2合成氣。
- 如請求項1之方法，其進一步包含自該費雪-闕布希反應f)移除費雪-闕布希尾氣，以及饋入該尾氣至發電系統。
- 如請求項8之方法，其中該發電系統包含氣體渦輪機或鍋爐於複合循環內。
- 如請求項1之方法，其中出自冷卻合成氣的蒸汽副產物或是出自該費雪-闕布希反應h)的蒸汽副產物或是二者， 係饋入至氣體渦輪機發電機。
- 如請求項1之方法，其進一步包含將經冷卻的合成氣饋入至合成氣壓縮器以及接而至合成氣淨化。
- 如請求項11之方法，其中出自冷卻合成氣的蒸汽副產物或是出自該費雪-闕布希反應h)的蒸汽副產物或是二者，係饋入至蒸汽渦輪機用於驅動該合成氣壓縮器。
- 如請求項1之方法，其進一步包含從該費雪-闕布希反應回收費雪-闕布希尾氣，以及將其饋入至一個氣體渦輪機。
- 如請求項1之方法，其中該步驟a)進一步包含：於該氣化器的下區段內提供觸媒床；從多個方向提供一個或多個連續量之材料至該氣化器之下區段的上部內，該上部具有連接至風扇的至少一個氣體排出口，該材料在該觸媒床頂上形成一個床；使用架置於該下區段之多個電漿電弧焊炬，來加熱該觸媒床及該材料床；以及導入該氧或是氧濃化的空氣或蒸汽或是其混合物至該下區段之內。
- 如請求項1之方法，其中該氧濃化的空氣包含至少大約80%(v/v)的氧。
- 如請求項1之方法，其中該氧濃化的空氣包含至少大約95%(v/v)的氧。
- 如請求項1之方法，其中有機材料具有大約2cm至大約5cm之粒徑大小。
- 如請求項1之方法，其中有機材料具有大約3cm至大約5 cm之粒徑大小。
- 如請求項14之方法，其中該下區段內之該碳觸媒床的溫度大於3000℃。
- 一種轉化生質原料成液態燃料的裝置，其包含：a)一段式大氣壓力熱催化電漿氣化器，其包含用於導入生質原料的入口以及用於移除合成氣的出口導管；b)該出口導管從該氣化器通向亦稱作熱交換器之合成氣冷卻系統的入口，以使蒸汽提升而能由設施輸出或使用作為效用；c)該冷卻系統的出口通向淨化系統，該淨化系統包含驟冷系統以移除該合成氣內所含的微粒物質，及其後的洗滌器以移除其之化學雜質；d)該淨化系統的該出口通向壓縮器，以提升該合成氣壓力至符合下游設備的需求之程度；e)該壓縮器的出口通向合成氣分流系統的入口，其中該合成氣分流系統具有二個出口，以及其中該合成氣分流系統的出口之一者通向水氣體轉化反應器的入口，及另一個出口繞過該水氣體轉化反應器且通向出自該水氣體轉化反應器的出口，以與出自該水氣體轉化反應器的產物組合；f)供天然氣至蒸汽甲烷重組器內的入口，以及離開該蒸汽甲烷重組器的出口，用於使合成性氣體離開該蒸汽甲烷重組器及用於導引該合成性氣體至該水氣體轉 化反應器的入口，以與該水氣體轉化反應器內的該合成氣組合；g)出自該水氣體轉化反應器的該出口，通向費雪-闕布希反應器的入口；h)出自該費雪-闕布希反應器的出口用於使蠟產物離開；i)出自該費雪-闕布希反應器的該出口，通向氫裂解反應器的入口；以及j)出自該氫裂解反應器的出口，用於從該氫裂解反應器移除液態燃料。
- 如請求項20之裝置，其進一步包含出自該蒸汽甲烷重組器的出口導管，其通向合成氣分流系統的入口，該合成氣分流系統用於使離開該蒸汽甲烷重組器的該合成氣分流成二個物流，以便該二個物流的一者能饋入至水氣體轉化反應，及另一個物流能饋入至氫變壓式吸附(PSA)方法或氫膜或是二者，以增加氫的純度。
- 如請求項21之裝置，其進一步包含出自該氫變壓式吸附(PSA)方法或氫膜或是二者的出口，其通向氫裂解器的入口。
- 如請求項20之裝置，其進一步包含一系統，其用於在該費雪-闕布希反應器之前，自該水氣體轉化反應器移除CO2合成氣。
- 如請求項20之裝置，其進一步包含出自該費雪-闕布希反應器、用於移除費雪-闕布希尾氣的出口，以及用於 饋入該尾氣至發電系統的導管。
- 如請求項24之裝置，其中該發電系統包含氣體渦輪機或鍋爐於複合循環內。
- 如請求項20之裝置，其進一步包含出自冷卻器、用於從該處回收蒸汽副產物的出口，或是出自該費雪-闕布希反應器、用於從該處回收蒸汽副產物的出口，或是二者，以及用於饋入該蒸汽副產物至氣體渦輪機發電機的導管。
- 如請求項20之裝置，其進一步包含合成氣壓縮器，其具有出口供給合成氣淨化器。
- 如請求項27之裝置，其進一步包含出自該冷卻器、用於從該處回收蒸汽副產物的出口，或是出自該費雪-闕布希反應器、用於從該處回收蒸汽副產物的出口，或是二者，以及用於饋入至蒸汽渦輪機的導管，供驅動該合成氣壓縮器。
- 如請求項20之裝置，其進一步包含出自該費雪-闕布希反應器、用於移除費雪-闕布希尾氣的出口，以及用於饋入該尾氣至氣體渦輪機的導管。
- 如請求項20之裝置，其中該氣化器包含：一個大體而言為漏斗形的反應器，其具有上區段和下區段，該下區段包含第一、較廣闊的部件，其由圓錐形的變口體(frustoconical transition)連接至第二、較狹窄的部件，且適合容納觸媒床，以及該上區段具有至少一個氣體排出口(gas exhaust port)；供用於來自多個方向的材料之 多個入口，座落於該下區段的上部處，用於導入該材料至該下區段的該上部處；環繞該下區段配置的氣體入口系統，以經由該下區段內的一個或多個進口提供氣體至該下區段之內；以及架置於該下區段之多個電漿電弧焊炬，來加熱該觸媒床及該材料。
- 如請求項30之裝置，其中該氣化器進一步包含：一材料遞送系統，以經由該多個進口提供該材料至該反應器，該遞送系統包含：用於容納該材料之一收容器，一撕碎及壓實單元，配置用於從該收容器接受該材料及用於撕碎及壓實該材料，以及一轉移單元，用於遞送該經撕碎及壓實的材料至該反應器。
- 如請求項31之裝置，其中該材料包含碳質的材料。
- 如請求項32之裝置，其中該碳質的材料包含廢棄物(waste)。
- 如請求項33之裝置，其中，其中該觸媒床的高度為大約1公尺。
- 如請求項31之裝置，其進一步包含多個感測器，其等係配置遍及該反應器，以感測下列之一者或多者：該碳觸媒床的高度、該材料床的高度、該反應器的溫度、該反應器內氣體的流量率，以及從該反應器經由該排出口所排出之氣體的溫度。
- 如請求項30之裝置，其中該下區段具有一個或多個分接頭孔於其底部。
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