JP2006505645A - 遊離または化学結合された炭素を含む材料を処理する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、遊離、または、化学結合された炭素を含む材料の熱加工のための方法および装置に関する。
前記材料を前記反応装置に供給し、前記反応装置に、酸素を含むガス化剤を前記材料の供給に対して向流的に供給し、酸化および還元ゾーンを前記反応装置中に形成する。本発明によれば、前記材料を、前記反応装置中を移動させ、少なくとも一つの流入チャンネルを前記反応装置中に設け、前記ガス化剤を前記反応装置に供給する。前記生成ガスを、前記材料の移動と平行方向に配置された前記チャンネルによって前記反応装置から回収する。

Description

本発明は、ガス化により遊離または化学結合された炭素を含む材料を熱処理して、生成ガスおよび炭素を含まない固体残留物を形成する、請求項に定義される方法および装置に関する。

その開示において、遊離または化学結合された炭素を含むそのような材料は、任意の根源物質、例えば、化石燃料（石炭、泥炭、スレート、瀝青砂、石油）、工場廃棄物（採炭または選炭からの廃棄物、火力発電所からのフライアッシュ、木製廃棄物、バイオマスの廃棄物、製油からの廃棄物、スラリー、機械処理されたゴム廃棄物）、または都市廃棄物（下水汚泥、家庭から出るゴミ）を意味する。提案された方法は、異なる種類の原料のために特有の準備作業を行うことなく、組成および特性（粉体、塊の多い材料、ペースト状材料、液体）が実質的に様々である広範囲にわたる材料を処理することを可能にする。

現在、熱処理の公知の方法の中で、ガス化方法は、最も見込みのあるものとして考えられている（世界ガス化調査：業界動向および発展、２００１年１０月８日に、カリフォルニア州サンフランシスコでのガス化技術２００１会議において、ＳＦＡパシフィック社のデール・シム・ベックおよびハーリー・ジョンソンによって発表された）。同時に、ガス化の現在の方法には、多くの制限および不足がある。特に、出願人は、原料の特別な準備または他の材料を追加することなく、ペースト状態の材料、例えば、油スラリーや瀝青砂を処理することを可能とするガス化の工業的方法を知らない。微細に分散した材料、特に、流動層および固定層の両方で火力発電所からのフライアッシュの処理も問題である。フライアッシュの処理は、両方の場合、一時的に凝集（ｂｒｉｃｋｅｔｉｎｇ）することなしに処理することはできない。すなわち、流動層では、ガス流によるそのアブレーションのためであり、固定層では、微細に分散した粉体の流体力学抵抗のためである。

本発明に最も類似した方法は、「炭化水素を含む廃棄物を処理する方法」（ＰＣＴ−ＦＩ９６００４６６）である。この方法は、高い環境清浄度および出力効率で、２％を越える炭素を含む材料を処理することを可能にする。この方法によって、出願人は、１５００ｍｍ（Ｔｏｉｋａｎｓｕｏ、フィンランド）の作業直径を有する実験的工業反応ガス化装置中に、不活性な塊の多い材料と切り刻まれ使い古されたタイヤの混合物を搭載し、空気と蒸気の混合物を供給材料へ向けて反応装置中に供給することにより、ガス化を実行した。コークス燃焼ゾーンが位置する反応装置の中央部に、処理中の最大の温度は確立された。ガス化モードの研究中に、出願人は、燃焼ゾーンのいくつかの位置の温度の増加が、蒸気供給の増加にわずかにだけ応答する状況があり得ることを発見した。

さらなる研究は、ガス透過性材料に含まれる炭素の酸化中の温度が望ましくなく高くなる理由が、超断熱上昇の現象であり得、発熱変形波の衝突の結果、別々の数片の材料中で発生することを示した。この現象は、フロンタル重合（Ｇ．Ｂ．マネリス、プリドラ、Ｎ３−４（１９９６）４３）の発熱プロセスに関する文献に記載されている。円筒状のサンプルの表面から中心までの重合フロントの移動中に、著しい温度上昇が、プロセスの最終段階で観察される断熱加熱を実質的に超える。

出願人は、８４０℃に加熱した気流中で１０％の炭素を含有する、石炭火力発電所からの圧力をかけた円筒状フライアッシュサンプルの燃焼を調査した。円筒状サンプルは２７ｍｍの直径を有し、そのサンプルの温度を、サンプルの軸上でプラチナ・ロジウム熱電対によって測定した。前記熱電対を、２０〜２５ｍｍの深さでサンプルの後部端面に形成された穴の底に設置して半田接続した。図２は、時間の関数として、長さ５５および１７０ｍｍのサンプル（ａ）、（ｂ）の温度を記載する。サンプルの燃焼プロセスの終わりに、互いにサンプルに入る熱波の重ね合せのために、温度が上昇することが明らかである。前記サンプル端面の表面での発光の明るさで、これらの波の促進を視覚的に観察することができる。炭素を燃焼し尽くすプロセスで、発光ゾーンが前記サンプルの外側面からその軸へ進展し、直径が減少する輪を形成する。前記プロセスの終わりに、サンプルの後部端面の中心で、前記輪は、壮観なホットスポットに変わる。燃焼波が、主に一方向にサンプル中を移動するとき、出願人は、そのような加熱を試験条件の下で観察せず、例えば、燃焼中に、同じフライアッシュがトレー中を同等の層で満たす。反応ガス化装置中で十分な灰分を有する塊の多い材料を処理する間に、燃焼ゾーンの状態での同様の現象は、隣接する数片の炭化材料の焼結、処理された材料を介してのろ過の均一性の悪化、燃焼ゾーンでの非常に制御可能な高温の領域の形成をもたらす。
ＰＣＴ−ＦＩ９６００４６６

本発明の目的は、先行技術の欠点を取り除くことである。本発明の他の目的は、各種類の原料に特有の準備作業なしで、実質的に様々である組成および特性（粉体、塊の多い材料、ペースト状材料、液体）を有する広範囲にわたる材料を処理することを可能にする方法と装置を提供することである。本発明のさらなる目的は、前記プロセスの温度モードの制御を改良する方法を提供する。

発明の方法および装置は、請求項に示すものを特徴とする。

本発明は、遊離または化学結合された炭素を含む材料を処理する方法に基づく。前記材料を反応装置の第一の端部へ供給し、前記反応装置の第二の端部に、酸素を含むガス化剤を前記材料の供給に対して向流的に供給し、酸化および還元ゾーンを前記反応装置中に形成する。前記材料の炭素の少なくとも一部を高温で前記ガス化剤によって酸化して、前記反応装置の酸化ゾーンで固体残留物およびガス反応生成物を形成し、前記酸化の結果形成された二酸化炭素を、前記反応装置の還元ゾーンにおいて高温で少なくとも部分的に還元する。ガスおよび場合により液体の反応生成物を含む、形成された生成ガスを、前記反応装置の第一の端部から回収し、前記固体残留物を前記反応装置の第二の端部から放出する。本発明によって、前記材料を前記反応装置への材料の供給前に成形し、処理の間、前記材料を前記反応装置の第一の端部から反応装置の第二の端部に反応装置中を移動させる。本方法では、少なくとも一つの流入チャンネルを前記反応装置内に設け、前記ガス化剤を前記反応装置中へ供給し、前記生成ガスを前記チャンネルによって前記反応装置から回収する。前記ガス化剤が、前記材料の部分間および／または前記材料と前記反応装置の内壁との間で、前記反応装置の第二の端部から前記材料中に流れ、前記処理の結果形成された前記生成ガスを前記反応装置の第一の端部から回収する。前記材料と前記ガス化剤および／または前記生成ガスの接触を確実にするために、前記チャンネルを設け、前記チャンネルの最小横断面サイズは、前記チャンネルの全長の１／１００未満である。

本発明の実施の形態では、前記チャンネルの最小横断面サイズは、少なくとも５ｍｍである。

本発明の実施の形態では、前記チャンネルの概略断面積と前記材料の概略断面積との比は、０．０５〜３．０の範囲内である。

前記材料の望ましくない局部加熱を防ぐために、そして前記プロセスの温度の制御可能性を向上するために、一方の側からのみ前記材料をガス化剤に接近可能にするべきであり、この目的のために、細長い断面を有し、互いに実質的に平行に配置された、いくつかのチャンネルを形成することができ、任意のチャンネル対の一つの隣接するチャンネルに位置するガス化剤は、これらのチャンネル間に位置する材料の部分と接触することができる。この対の第二のチャンネルに位置するガス化剤は、前記材料のこの部分と接触することができないが、第二のチャンネルの反対側に位置する材料の部分と接触することができる。

本発明の実施の形態では、断面が細長く、実質的に互いに平行に配置された一対のチャンネルを形成し、前記ガス化剤をこれらの隣接したチャンネルの第一のチャンネルへ供給し、ガス化剤はこれらのチャンネル間に位置する材料の一部と接触し、前記一対のチャンネルうちの第二のチャンネルに流れる前記ガス化剤は、前記材料の前記同じ部分に接触しない。

本発明の実施の形態では、前記材料と前記反応装置の内壁の間に少なくとも一つのチャンネルを形成し、前記材料をパレットに搭載する。

本発明の実施の形態では、一つまたはいくつかのチャンネルを、前記材料の一部分間に形成し、少なくとも一つのチャンネルが各パレットと、隣接する下にあるパレットに搭載された材料との間で形成されるように、前記材料の一部を、互いに上に位置する前記パレットに搭載する。

本発明の実施の形態では、前記材料の制御困難な加熱を除去するために前記ガス不透過性パレットを使用する。一方の側からのみ前記ガス化剤に接近可能な材料を作製するために、前記ガス不透過性パレットを使用する。

本発明の実施の形態では、前記パレットを介して、前記ガス透過性パレットを使用して、前記材料と前記ガス化剤の接触を保証する。前記反応装置内の材料の最高温度を高くすることが必要な場合、前記ガス透過性パレットに材料の層を設置して、異なる側からの、処理された材料へのガス化剤の接近を確実にするべきである。

本発明の実施の形態では、前記材料および／または前記材料のブロックが挿入される少なくとも一つの固体物品の壁が面することにより、前記チャンネルを形成する。

本発明の実施の形態では、前記チャンネルを、少なくとも一つの流入チャンネルを有する物品によって形成する。

本発明の実施の形態では、少なくとも生成ガスの一部を、前記反応装置の還元ゾーンの一つまたはいくつかの場所で、還元ゾーンから回収し、前記液体生成物の留分の少なくとも一部を、前記生成ガスから分離する。

本発明の実施の形態では、蒸気および／または二酸化炭素を、前記反応装置の第二の端部に供給する。

遊離、または化学結合された炭素を含む材料の定義された熱処理方法は、以下の装置によって行うことができる。前記装置は、反応装置と、前記反応装置の第一の端部へ前記材料を供給するための手段と、前記反応装置の第二の端部に、ガス化剤を前記材料の供給に対して向流的に供給するための手段と、前記反応装置から処理中に形成された固体残留物を放出のための手段と、前記反応装置から処理中に形成されたガスおよび場合により液体生成物を含む生成ガスの回収のための手段とを含む。

本発明によれば、前記反応装置は、トンネル炉であり、前記熱処理装置は、処理中に前記反応装置を通って、前記材料を移動するための手段と、前記ガス化剤が前記材料の部分間および／または前記材料と前記反応装置の内壁との間で、前記材料中に前記反応装置の第二の端部から流れるように、そして前記処理の結果形成された前記生成ガスが前記反応装置の第一の端部から回収されるように、前記ガス化剤の前記反応装置への流れおよび前記反応装置からの前記生成ガスの流れを提供し、前記材料と前記ガス化剤および／または前記生成ガスの接触を確実にするための少なくとも一つの流入チャンネルとを含み、チャンネルは、前記材料を移動させるための手段によって設けられた前記材料の移動と平行方向に配置され、前記チャンネルの最小横断面サイズは、前記チャンネルの全長の１／１００未満である。

本発明の実施の形態では、前記材料の供給および移動の手段は、前記トンネル炉間の前記材料の移動を実行するための少なくとも一つのプラットフォームと、前記パレットに前記材料を設置するための少なくとも一つのパレットとを含み、前記パレットは、前記プラットフォームに設けられている。

本発明の実施の形態では、前記パレットに設置された材料と前記反応装置の壁との間、または各パレットと、隣接する下にあるパレットに設置された材料との間に少なくとも一つのチャンネルが形成されるように、前記パレットは、前記反応装置内に設けられている。

本発明の実施の形態では、前記トンネル炉は、前記材料を移動するためのレールと、前記レールに沿って移動するための車輪を有するプラットフォームとを含む。

本発明の実施の形態では、前記パレットは、一方の側から、処理された材料に前記ガス化剤の供給を保証するための完成されたガス不透過性である。

本発明の実施の形態では、前記パレットは両側から、処理された材料にガス化剤の供給を保証するための完成されたガス透過性である。

本発明の実施の形態では、前記トンネル炉は、生成ガス、例えば、ガスおよび場合により液体生成物の少なくとも一部を、一つまたはいくつかの場所で前記トンネル炉から回収するためのさらなる手段を含む。これらの手段は、前記生成ガスからの液体生成物の分離のための手段を含むことができる。

図１に前記プロセスの概略図を示し、前記反応装置の全長に従う前記材料の概略温度分布が付与される。

実験的依存関係、二つのプレス加工された円筒状のフライアッシュサンプル（１０％の炭素を含む）を基にして、８４０℃の温度で気流中での酸化の間の、時間の関数としての温度が、図２に付与される。

以下では、プロセスの概略図を示す図１を参照して本発明を開示し、また、実現のための装置に関して記載する。

前記処理を実行するために、プロセス材料（１）および酸素含有ガス化剤（２）を、酸化（Ｉ）および還元（ＩＩ）領域を有する一種のトンネル炉によって反応装置（３）内へ互いに向けて供給する。前記領域は、前記プロセスの開始後、例えば、プラットフォームに、処理された材料を配置した後や、ガス化剤（２）の供給側から、プラットフォームが前記材料を点火する反応装置の中央へ、前記プラットフォームを供給した後に、形成される。前記第一のプラットフォームには高い可燃性燃料（薪、泥炭、灯油によって湿ったぼろ切れ）を設置することが可能であり、それらは難燃の任意の供給源を点火する。その結果、材料が点火する。

前記反応装置内の材料が点火した後、上述した前記領域と同じ状態の温度プロフィールは、互いの方向に前記材料およびガス化剤を連続的に供給することにより形成される。特に前記還元領域（ＩＩ）での前記温度プロフィールの形状は、前記処理された材料の根源物質および技術的条件に依存する。しかし、それによって、図１に示される主な特徴、すなわち、前記反応装置の中央部で高温を有するゾーンの存在および前記反応装置の端部へのその相当な低下が維持される。点火された前記プラットフォームが反応装置の中央から端部へ通過するとき、供給されたガス化剤（２）への処理（５）からの固形生成物を、前記反応装置への材料を供給すると同時に、前記反応装置から回収が開始される。酸素または純酸素のいずれかによって濃度が高められた空気が、前記ガス化剤として使用することができる。

酸素を使用することによって、前記プロセスの生産性および生成ガスの発熱量が増加するが、装置が複雑になり、また、生産の安全性は低下する。前記プロセスの温度条件を制御するために、蒸気および／または二酸化炭素を、ガス化剤（２）へ導入する。前記反応装置内に酸素を供給し、その量は、処理された材料中に含まれる炭素を完全に酸化するのに十分ではなく、その結果、酸素は最高温度ゾーンの、主に前記反応装置の中央部の酸化領域（Ｉ）で完全に消費される。このように、前記酸化領域（Ｉ）によって、出願人は、気体酸素が炭素の酸化およびその濃度によってまだ完全には費やされない反応装置の範囲は、熱力学的に均衡値を超えることを示す。

酸素は、実際に、反応装置内のガス流れに沿って下流になく、前記還元領域（ＩＩ）は、主に還元反応が生じるここに位置し、また、処理された材料の根源物質に依存し、加熱、熱分解、クラッキングのプロセスが起こる。確かに、前記反応装置の両方の領域での化学反応は、比較的高温下および対応する試薬がある状態でのみ生じる。特に、前記酸化領域（Ｉ）は、炭素酸化反応が起こるゾーン、およびガス化剤（２）が供給され、炭素が存在しない（完全に反応した）側の反応装置の端部のゾーンで、前記反応装置の中央部に主に位置する両者を含み、前記ガス化剤（２）と前記処理（５）の固体生成物との間の熱交換のプロセスだけが進行する。

供給されたガス化剤は、このゾーンで、より熱い固体残留物の顕熱を回復し、この結果、反応において入ってきて、炭素が予備的に加熱される、炭素を含む酸化領域（Ｉ）の高温ゾーンに熱を返す。前記プロセスの回収は、反応装置（ＩＩ）の還元領域で起こり、温度だけでなく材料の性質にも依存する。例えば、フライアッシュ、または遊離炭素のみを含むいくつかの他の材料の処理中に、蒸気および二酸化炭素による炭素のガス化反応が、前記還元領域（ＩＩ）の高い温度ゾーンの前記反応装置の中間近く、および前記反応装置の端部により近いところで生じ、そこから回収された生成ガス（４）と、比較的低温でその方へ供給されたより冷たい材料（１）との間に熱交換だけが生じる。

この熱交換の結果は、前記反応装置の酸化領域に関して同様に上述され、高温ゾーン中へ熱を回収する。前記違いは、前記酸化ゾーンのガス相の流れ、および還元ゾーンの凝縮相の流れによって、反応装置の中央部に熱が移動されるという事実のみである。したがって、凝縮されたガス相と、特別の熱交換器がない状態でさえ、前記反応装置の両方の領域での、それらの向流の条件下のガス相との間の熱交換は、内部熱の再生を提供し、得られる生成ガスの熱燃焼への原料物質の熱燃焼の高い変化有効性を達成することを可能にする。処理された材料およびガス化剤のバランスのとれた流れによって、熱損失を減少させて、プロセスのエネルギー効率を増加させる、比較的低温で反応装置からの固体残留物および生成ガスの両方の回収のための条件が生成される。

化学的に結合された炭素および水分を含む材料の処理中に、領域（ＩＩ）で起こるプロセスの回収はより広い。蒸発と凝縮の物理的プロセスは、低温ゾーンでの反応装置の端部で支配する。ここで、前記材料が水分を含むなら、乾燥し、また、前記材料中に他の揮発性成分、例えば、炭化水素の低分子留分および他の有機化合物の分子を含むなら、蒸発する。同時に、前記低揮発性成分は、このゾーンで凝縮され、そこでガス蒸発され、または、例えば、熱分解タールまたは石油の重い留分の流れが上流に、高温で前記反応装置の中間に近い領域（ＩＩ）で形成された。凝縮中に、それらは、主に高く分散した霧を形成し、それは、生成ガス（４）中に反応装置から回収される。前記処理された材料が、高温ゾーン中へ前記反応装置の中間に移動するので、炭素を含む成分（熱分解、クラッキング、加熱）の熱変形プロセスが含まれ、その結果、ガス流れは、揮発性生成物に混入され、処理された材料は、半コークスおよびコークスに変化される。さらに、白熱のコークスが蒸気および／またはガス化剤へ導入された二酸化炭素と反応するガス化のゾーンが設置され、その結果、ガス流れ中の水素および一酸化炭素が高まる。また、同じ吸熱反応が酸化領域（Ｉ）の高温ゾーンで生じ、ここで一酸化炭素および二酸化炭素中への炭素の発熱酸化反応が、同時に起こる。

蒸気および／またはガス化剤へ導入された二酸化炭素の量で作動して、最高温度のゾーンでの発熱および吸熱反応の収量を変更することは可能であり、このようにして前記プロセスの温度条件を制御することができる。蒸気も二酸化炭素も導入しないとき、前記プロセスの温度条件を制御するガス化剤の組成は、前記ガス化剤中の酸素含有量の調整、例えば、酸素による空気の濃縮または不活性ガスによるその稀釈によって、達成することができる。この場合、前記酸化領域のコークスは、酸素と主に反応し、還元領域では、この反応の結果形成された二酸化炭素とのみ反応する。

充填層でシャフトキルンのタイプの反応装置中での処理と同様のプロセスの実施では、反応装置の全断面を通して、ガス流れの一定のろ過を保証することができないので、大量の廃棄物を含む材料を処理することは実際にできない。また、石油泥、または例えば瀝青砂のような半流動性ペースト状材料の一定の浸透性を創出するのも困難である。

本方法によれば、提案された材料（１）は、反応装置中へのその供給の前に成形され、前記材料は、処理中に、反応装置を通って、前記反応装置の第一の端部から反応装置の第二の端部に移動される。前記方法において、少なくとも一つの流入チャンネル（６）は、前記反応装置内に設けられ、前記ガス化剤（２）は反応装置中に供給され、そして前記生成ガスは、チャンネルによって前記反応装置から回収される。前記チャンネルは、前記材料の移動と平行な方向に配置される。前記ガス化剤は、材料の一部分間、および／または前記材料と反応装置の内壁の間で、前記材料中に前記反応装置の第二の端部から流れ、前記処理の結果形成された生成ガスは、前記反応装置の第一の端部から回収される。前記チャンネルは、前記材料と、前記ガス化剤および／または生成ガスの接触を保証するために設けられる。

前記チャンネル入口のガス流れは、ガス化剤（２）であり、さらに、処理された材料の表面との熱−質量交換による前記反応装置の長さに沿い、反応装置の他端で生成ガス（４）に変化される化学変化のガス生成物中で前記チャンネル内に混入される。

前記チャンネルの構造は、投入量の一定の浸透性の困難な保証に関係する充填層でのガス化の方法の不足を取り除く反応装置の断面にわたって、ガス流れの一定の調整的な分配を保証する。この困難は、プロセスの間に材料中で発生するチャンネルの無秩序な構造が、弱く制御され、燃焼終了およびプロセスの特性を害するかまたはそれを止める必要のある空気ブラスト領域の形成をもたらすという事実のために充填層のガス化の方法に特有である。

反応装置の内部のゾーンの範囲は、チャンネル（６）の決定力のある横断面サイズに依存し、ガス流れと処理された材料の表面の間の熱−質量移動の強度を決定する。長方形またはそれに近い断面を有する前記チャンネルに関して、これは最小の横断面サイズである。処理された材料層がガスで交換される反応装置の作業体積の比表面積を、化学変化の結果現われる熱および質量の流れを増加するので、前記ガス化剤の流量およびチャンネルの概略断面積の維持とともにその減少は、前記ガスと反応装置の内部の凝縮相との間の熱−質量移動のプロセスの増大をもたらす。

これは、前記反応装置内のゾーンの範囲を低減することが可能であり、したがって、前記トンネルの長さを減少する。これに反して、前記サイズの増加は、前記ゾーンの拡張をもたらす。したがって、定義された長さおよび生産性の反応装置に関して、ガス化剤の酸素が、生成ガスの発熱量における急激な減少と可燃性ガスおよび酸素の両方の組成の可燃性爆発生成ガスを得る危険とをもたらす炭素の酸化の間完全に消費されることを管理しないので、言及されたゾーンの構造が、反応装置の内部に設置することができないという事実と関係するチャンネルの最小横断面サイズには制限がある。これは、実際には、前記反応装置内の還元ゾーンの縮退をもたらし、それゆえ、この長さの反応装置内で公然のプロセスを実現することが不可能性となる。固体残留物中の不完全燃焼した炭素の状況は、前記チャンネルの最小横断面サイズの過度に高い値の負の結果になりえる。ポイントは、チャンネルを横断して、酸素の濃度勾配の低下により、前記チャンネルの最小横断面サイズの増加とともに、前記材料層表面への酸素の拡散流れの値は減少するということである。その結果、酸素の拡散流れは、前記酸化ゾーンでの保持時間中に、炭素の完全な酸化に十分ではなく、未燃焼炭素は、固体残留物に現われる。上述のチャンネルの過度に大きな横断面サイズの負の結果を回避するために、前記チャンネルの横断面サイズは、反応装置内のチャンネルに沿ったガス流れの全距離の１／１００以下とされる。同時に、チャンネル断面の小さな面積は、前記反応装置の流体力学抗力および充填での圧力低下を増加する。この理由で、前記チャンネル（６）の最小横断面サイズは、好ましくは５ｍｍ以上を確立する。圧力低下は、チャンネルのより小さなサイズを使用して大きくなり、反応装置の生産性の低下をもたらし、また前記ガス化剤の十分な消費を保証するために、ファンの代わりにコンプレッサの使用を必要とする。前記チャンネルの最小のサイズのこの制限の他の理由は、前記反応装置の断面面積の単位当たりの材料層の量の過度の増加であり、それがプラットフォームを搭載および放出する作業を強く複雑にするので、技術的に有効ではない。

前記チャンネルの概略断面面積と前記材料の概略断面面積との比率は、０．０５〜３．０の範囲内とするのが好ましい。チャンネルでその断面の領域の単位に関して、ガス化剤の一定の流量の反応装置の生産性の決定の保持で、０．０５未満のこの関係の減少は、前記チャンネルでのガス流れの速度の相当な増大をもたらし、それは生成ガス流れによるほこりの捕獲のために好ましくない。この関係の増加は、多量のフライアッシュがない状態での反応装置の比生産性をある値に上げることを可能にし、その値は、流動層式ガス化反応装置の比生産性を超える。しかし、３．０より高くこの関係を増加させることは、材料層が反応装置断面の四分の一未満を占め、実質的に反応装置での材料の移動速度を増大するので、好都合でない。この場合、理論上、反応装置の生産性を最大に上げることは可能である。しかし、これは、材料の搭載速度で反応装置へのプラットフォームの供給速度からプラットフォームへの制限のために実行することは実際には困難であり、それらから固体残留物を放出する。

直面する燃焼波において、困難で制御可能な材料加熱を回避する必要がある場合、前記プロセスの温度管理可能性を向上するために、一方の側からのみ前記材料に酸素の接近を確実にする必要があり、細長い断面を有しほぼ互いと平行に配置された、いくつかのチャンネルを形成することができ、これらのチャンネルとこの対の第二のチャンネルとの間に位置する処理された材料の部分と接触することができるが、示された第二のチャンネルの反対側に位置する処理された材料の部分と接触することができない。

必要な形式およびサイズの一つまたはいくつかのチャンネルは、パレット上への配置による材料と反応装置の内壁との間、または各パレットと、隣接した基礎をなすパレットに設置された処理された材料との間の構成で互いの上に位置するパレット上にこれらの部分が配置することによって、処理された材料の一部分間で形成することができ、前記ギャップは、言及されたチャンネルのうちの一つを形成する。

燃焼の直面波で前記材料の困難な制御加熱を取り除くためのガス不透過性パレットに、処理された材料を設置する。

パレットを介して、処理された材料とガス化剤の接触を保証するために、それはガス透過性パレット上に置かれる。最高温度で、例えば、固体生成物の焼成のため、または原料物質の不十分な発熱量の場合には、前記反応装置の領域の材料の温度を増加させることが必要な場合、これは必要である。前記ガス透過性パレット（例えば、ネット、または開口を有する）上の処理された材料の配置は、燃焼の直面波でのその加熱の効果の状況に関する条件を提供する。

類似した条件も、前記処理された材料および／または処理された材料からプレス加工したブロックを挿入する固体物体からの処理された材料において言及されたチャンネルの壁が面することにより作成することができる。

処理された材料において、言及されたチャンネルも、流入チャンネルを有する物品に材料を設置して形成することができる。材料と前記チャンネル中に位置するガスの接触を保証するために、前記チャンネルの壁はガス透過性である。前記物品は、材料が、反応装置へのその供給の前に設置されるコンテナーであってもよい。

前記パレット上に材料層を配置して提案された本発明は、前記原材料（粉体、塊の多い材料、ペースト状材料および液体材料）の各形態の特有の準備作業を行わずに、組成および特性に関して実質的に識別される広い範囲の材料を処理する可能性を提供するので、ガス化の他の公知の方法と比較して重要な利点を有する。前記パレットに一定の層によって材料のみを搭載しなければならない。

多くの揮発性有機物を含む石油のような材料の公表された方法による処理中に、得られた液体生成物の一部の予備整流を遂行することは可能である。この目的のために、生成ガスの一部分は、このゾーンの一つまたはいくつかの場所で、前記反応装置の還元ゾーンから回収され、前記液体生成物の適切な留分は、ガスから分離される。この場合、主に、大体、揮発性成分（例えば、大体、石油の軽留分）は、ガス流れが前記反応装置から回収される温度に依存して得られる。

遊離、または化学結合された炭素を含む材料の熱処理の公表された方法は、以下の装置によって行うことができ、該装置は、反応装置と、前記反応装置の第一の端部へ前記材料を供給するための手段と、前記反応装置の第二の端部に、ガス化剤を、前記材料を供給しながら向流的に供給するための手段と、前記反応装置から処理中に形成された固体残留物を放出のための手段と、前記反応装置から処理中に形成されたガスおよび場合により液体生成物を含む生成ガスの回収のための手段とを含む。

反応装置は、トンネル炉であり、供給手段および材料の移動は、前記トンネルへの空気の侵入および前記生成ガスとのその混合を防止し、そしてその一部分間、または材料と一つまたは複数の流入チャンネルの反応装置のアーチとの間に、材料の生成を保証するために実行される。前記チャンネルは、トンネルの長さの１／１００以下の最小横断面サイズを有し、反応装置間、前記材料の移動の方向に沿って主に方向づけられ、処理された材料とそれらに位置するガス化剤および／またはそれらに位置する生成ガスとの接触を保証する可能性を有して実行される。

前記材料の供給および移動の手段は、前記トンネル炉にわたってそれらの移動の可能性で実行されるプラットフォームおよび前記材料のそれらの上の設置するためのパレットを含んでもよい。前記材料は、前記プラットフォーム上に、または材料と反応装置のアーチとの間、または各パレットと、隣接した基礎をなすパレットに置かれた材料との間の構成の可能性を有して各プラットフォーム上に互いに設けられ、ギャップが、示されたチャンネルのうちの一つを形成する。

前記トンネル炉は、材料を移動させるためのレールを有し、前記プラットフォームは、示されたレール上を移動するための車輪を有する。

前記パレットは、燃焼の直面波での前記材料の困難な制御加熱を取り除くために完成されたガス不透過性である。

前記パレットは、パレットを介して前記材料とガス化剤の接触を保証するために完成されたガス透過性である。

石油のような加工材料の場合には、それは多くの揮発性の有機物質を含み、得られた液体生成物の部分の予備整流の実現のために、トンネル炉は、それからの回収のさらなる手段、トンネルからの生成ガスの出力までの一つまたはいくつかの場所に位置するプロセスのガスおよび場合により液体生成物で実行される。これらの手段は、前記液体生成物の分離のための手段を含む。

本発明の実施の形態は、上に示された実施例に限定されず、代わりに、それらは、以下に示す請求の範囲内で変えてもよい。

第１図は、本発明の実施例によるプロセスの概略を示す図である。 第２図は、本発明の実施例によるプロセスにおける時間と温度との関係を示すグラフ図である。

Claims (21)

1. 遊離または化学結合された炭素を含む材料を熱処理する方法であって、
   前記材料を反応装置の第一の端部へ供給し、前記反応装置の第二の端部に、酸素を含むガス化剤を前記材料の供給に対して向流的に供給し、
   酸化および還元ゾーンを前記反応装置中に形成し、
   前記材料の炭素の少なくとも一部を高温で前記ガス化剤によって酸化して、前記反応装置の酸化ゾーンで固体残留物およびガス反応生成物を形成し、前記酸化の結果形成された二酸化炭素を、前記反応装置の還元ゾーンにおいて高温で少なくとも部分的に還元し、
   ガスおよび場合により液体の反応生成物を含む、形成された生成ガスを、前記反応装置の第一の端部から回収し、前記固体残留物を前記反応装置の第二の端部から放出する方法であって、
   前記材料を前記反応装置への材料の供給前に成形し、処理の間、前記材料を前記反応装置の第一の端部から反応装置の第二の端部に反応装置中を移動させ、
   少なくとも一つの流入チャンネルを、前記反応装置内に設け、
   前記ガス化剤を前記反応装置中へ供給し、前記材料の部分間および／または前記材料と前記反応装置の内壁との間で、前記ガス化剤が前記反応装置の第二の端部から前記材料中に流れるように、そして前記処理の結果形成された前記生成ガスを前記反応装置の第一の端部から回収するように、前記材料の移動と平行方向に配置された前記チャンネルによって、前記生成ガスを前記反応装置から回収し、
   前記材料と前記ガス化剤および／または前記生成ガスの接触を確実にするために、前記チャンネルを設け、前記チャンネルの最小横断面サイズは、前記チャンネルの全長の１／１００未満であることを特徴とする方法。
2. 前記チャンネルの最小横断面サイズは、少なくとも５ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記チャンネルの概略断面積と前記材料の概略断面積との比は、０．０５〜３．０の範囲内であることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 断面が細長く、実質的に互いに平行に配置された一対のチャンネルを形成し、前記ガス化剤をこれらの隣接したチャンネルの第一のチャンネルへ供給し、ガス化剤はこれらのチャンネル間に位置する材料の一部と接触し、前記一対のチャンネルうちの第二のチャンネルに流れる前記ガス化剤は、前記材料の前記同じ部分に接触しないことを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか一つに記載の方法。
5. 前記材料と前記反応装置の内壁の間に少なくとも一つのチャンネルを形成し、前記材料をパレットに搭載することを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか一つに記載の方法。
6. 一つまたはいくつかのチャンネルを、前記材料の一部分間に形成し、少なくとも一つのチャンネルが各パレットと、隣接する下にあるパレットに搭載された材料との間で形成されるように、前記材料の一部を、互いに上に位置する前記パレットに搭載することを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか一つに記載の方法。
7. ガス不透過性パレットを使用することを特徴とする請求項５または６に記載の方法。
8. ガス透過性パレットを使用して、前記材料と前記ガス化剤の接触を保証することを特徴とする請求項５または６に記載の方法。
9. 前記材料および／または前記材料のブロックが挿入される少なくとも一つの固体物品の壁が面することにより、前記チャンネルを形成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の方法。
10. 前記チャンネルを、少なくとも一つの流入チャンネルを有する物品によって形成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の方法。
11. 少なくとも一つの流入チャンネルを有する前記物品に、前記材料を搭載することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 少なくとも生成ガスの一部を、前記反応装置の還元ゾーンの一つまたはいくつかの場所で、還元ゾーンから回収し、前記液体生成物の留分の少なくとも一部を、前記生成ガスから分離することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載の方法。
13. 蒸気および／または二酸化炭素を、前記反応装置の第二の端部に供給することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一つに記載の方法。
14. 遊離、または化学結合された炭素を含む材料の熱処理装置であって、
    前記熱処理装置は、
    反応装置（３）と、
    前記反応装置の第一の端部へ前記材料（１）を供給するための手段と、
    前記反応装置の第二の端部に、ガス化剤（２）を前記材料の供給に対して向流的に供給するための手段と、
    前記反応装置から処理中に形成された固体残留物（５）を放出のための手段と、
    前記反応装置から処理中に形成されたガスおよび場合により液体生成物を含む生成ガス（４）の回収のための手段とを含み、
    前記反応装置は、トンネル炉（３）であり、
    前記熱処理装置は、
    処理中に前記反応装置を通って、前記材料（１）を移動するための手段（７）と、
    前記ガス化剤（２）が前記材料の部分間および／または前記材料と前記反応装置の内壁との間で、前
    記材料中に前記反応装置の第二の端部から流れるように、そして前記処理の結果形成された前記生成ガス（４）が前記反応装置の第一の端部から回収されるように、前記ガス化剤（２）の前記反応装置への流れおよび前記反応装置からの前記生成ガス（４）の流れを提供し、前記材料（１）と前記ガス化剤（２）および／または前記生成ガス（４）の接触を確実にするための少なくとも一つの流入チャンネル（６）とを含み、
    チャンネル（６）は、前記材料を移動させるための手段（７）によって設けられた前記材料の移動と平行方向に配置され、前記チャンネルの最小横断面サイズは、前記チャンネルの全長の１／１００未満であることを特徴とする装置。
15. 前記材料の供給および移動の手段は、前記トンネル炉間の前記材料の移動を実行するための少なくとも一つのプラットフォームと、前記パレットに前記材料（１）を設置するための少なくとも一つのパレット（７）とを含み、前記パレットは、前記プラットフォームに設けられていることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
16. 前記パレット（７）に設置された材料と前記反応装置の壁との間、または各パレット（７）と、隣接する下にあるパレットに設置された材料（１）との間に少なくとも一つのチャンネル（６）が形成されるように、前記パレット（７）は、前記反応装置内に設けられていることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
17. 前記トンネル炉は、前記材料を移動するためのレールと、前記レールに沿って移動するための車輪を有するプラットフォームとを含むことを特徴とする請求項１５、１６のいずれか一つに記載の装置。
18. 前記パレット（７）は、ガス不透過性であることを特徴とする請求項１５〜１７のいずれか一つに記載の装置。
19. 前記パレット（７）は、ガス透過性であることを特徴とする請求項１５〜１７のいずれか一つに記載の装置。
20. 前記トンネル炉は、一つまたはいくつかの場所で前記トンネル炉から生成ガスの少なくとも一部を回収のためのさらなる手段を含むことを特徴とする請求項１４〜１９のいずれか一つに記載の装置。
21. 前記さらなる手段が、前記生成ガスから液体生成物を分離するための手段を含むことを特徴とする請求項２０に記載の装置。
    
    

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