JP2023548607A - 固形廃棄物の合成ガス及び水素への変換 - Google Patents

Abstract

都市廃棄物１０３から作製された固形回収燃料ペレット１１７を変換するための方法及びプラント１により、都市廃棄物１０３を埋め立て又は焼却する代わりに、都市廃棄物１０３を高い収率で水素に変換することが可能となる。水素豊富な生成ガス流６０１は、化学反応のための供給原料として使用することができ、又は、エネルギーを放出可能な方法で貯蔵するために使用することができる。【選択図】図２

Description

本発明の主題は、固形回収燃料（ＳＲＦ：ｓｏｌｉｄ ｒｅｃｏｖｅｒｅｄ ｆｕｅｌ）ペレットの形態の都市廃棄物やバイオマスのような固形廃棄物を、水素に富む生成物の流れ、好ましくは純粋な水素に変換することである。

都市廃棄物（Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ Ｓｏｌｉｄ Ｗａｓｔｅ：ＭＳＷ）は世界各地で発生しており、これに対処することが求められている。西半球では、都市廃棄物は、埋め立てられるか又は焼却されるかのいずれかである。都市廃棄物の内容物をケミカルリサイクル等のような分子スケールでリサイクル又は再利用するのとは対照的に、焼却は、都市廃棄物のエネルギー含有量を最大限に利用することに重点を置いている。焼却によって大気中への汚染物質の排出に関する問題が生じ、その結果、国又は地域の規制にもよるが、国／地域の規制による制限を満たすために多大な技術的努力が必要となる。さらに、フライアッシュ、ボトムアッシュ、石膏及び重金属、ダイオキシンを含有する活性炭等の焼却によって発生する生成物のために、これらをさらに使用したり処理したりすることにさらなる課題が生じる。さらに、廃棄物の発電効率、すなわち熱エネルギーに移行するカロリー値の量は小さく、通常は２０～２５％の範囲に過ぎない。

本発明の目的は、このことに基づいて、先行技術から公知の欠点を克服することである。

この目的は、独立請求項の特徴により解決される。それぞれの従属請求項は、本発明のさらなる実施形態に関する。さらなる実施形態は、図及び図のそれぞれの説明を含む明細書から推論することができる。

本発明による固形回収燃料ペレットを処理するための方法は、以下の工程を含む。ａ）２５０℃～３００℃の半炭化温度でペレットを半炭化し、炭化ペレット及び半炭化ガスを生成する工程。工程ａ）は、後述するような半炭化装置で実行されることが好ましい。ｂ）第１の粉砕工程における炭化ペレットを粉砕して、粗粉砕炭化ペレットにする工程。工程ｂ）は、後述するような第２の粉砕機で実行されることが好ましい。ｃ）粗粉砕炭化ペレットから金属残留物を除去する工程。工程ｃ）は、後述するような第３の金属除去装置を使用して実行されることが好ましい。ｄ）粗粉砕炭化ペレットを、微粉砕炭化ペレットに粉砕する工程。工程ｄ）は、後述するような第３の粉砕機で実行されることが好ましい。ｅ）微粉砕炭化ペレットを、噴流層ガス化処理で未処理合成ガスにガス化する工程。工程ｅ）は、後述するようなガス化装置で実行されることが好ましい。ｆ）未処理合成ガスにＣＯシフト反応を行い、シフト合成ガスを生成する工程。工程ｆ）は、後述するようなＣＯシフト装置で実行されることが好ましい。ｇ）シフト合成ガスから二酸化炭素及び硫化水素を除去し、合成ガスを生成する工程。ｈ）合成ガスを精製することによって水素に富む生成ガス流を発生させる工程。工程ｇ）及びｈ）は、後述するようなガス浄化装置で実行されることが好ましい。

工程ａ）～ｈ）は、言及された順序、すなわち最初の工程ａ）、次いで工程ｂ）、次いで工程ｃ）、次いで工程（ｄ）のように、本発明に従って実行される。工程ａ）における半炭化という用語は、２５０℃～３２０℃の温度で固形回収燃料ペレットを熱化学処理することとして理解される。半炭化は、大気圧下で、且つ、酸素をさらに添加することなく、例えば空気を供給することなく、行われる。半炭化処理中に、固形回収燃料ペレットに含まれる水が蒸発し、同様に、固形回収燃料ペレットに含まれる揮発成分が蒸発する。固形回収燃料ペレットに含まれるバイオポリマーは、揮発性物質が放出される際に部分的に分解される。半炭化処理の生成物は、炭化ペレット及び半炭化ガスである。

水素豊富なガス流又は水素に富むガス流という語は、少なくとも９０体積％の水素を含むガス、好ましくは少なくとも９５体積％の水素、特に少なくとも９９．５体積％の水素を含むガスとして理解される。この残余の部分は、アルゴン（Ａｒ）、窒素（Ｎ_２）、一酸化炭素（ＣＯ）及び二酸化炭素（ＣＯ_２）で構成される。好ましくは、工程ｇ）及びｈ）において、最初に吸着によって二酸化炭素及び硫化水素が除去され、その後、第２に圧力スイング吸着（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ、ＰＳＡ）処理によって水素がその残余の部分から分離され、水素含有量が好ましくは少なくとも９９．５体積％である、水素に富む生成ガス流が形成される。

好ましくは、固形回収燃料ペレットは、バイオマスを含むこともある都市廃棄物から生成され、好ましくはペレット化設備と関連して特に図１及び図３を参照して下に開示されるように、生成される。記載されるような処理において、ほとんどの金属残留物は、固形回収燃料ペレットを生成する前に廃棄物から除去される。それにもかかわらず、この処理では金属残留物が全体的に除去されない可能性がある。そのため、工程ｂ）の後の工程ｃ）では、炭化ペレット中の金属残留物の量がさらに減少する。渦電流技術を適用する場合、鉄残留物及び非鉄金属残留物の両方を、粗粉砕炭化ペレットから除去することができる。

工程ｂ）では、粉砕処理を実行し、第１の最大粒径が好ましくは１０ｍｍ［ミリメートル］以下となる第１の粒子分布を生じさせる。工程ｄ）では、粉砕処理を実行し、第１の最大粒径よりもかなり小さい第２の最大粒径となる第２の粒子分布を生じさせる。好ましくは、第２の最大粒径は３５０μｍ［マイクロメートル］である。第２の最大粒径は、工程ｅ）で効率的な噴流層ガス化を可能にするように選択されることが好ましい。これにより、工程ｃ）における効率的な金属残留物の除去と、工程ｅ）における効率的な噴流層ガス化との両方が可能となる。

工程ｅ）における噴流層ガス化は、好ましくは、噴流層ガス化中に発生した合成ガスを十分に急水冷することによって行われる。この急冷により、結果として、合成ガスに含まれるあらゆる固形物が溶融状態でも固化し、処理中にスラグとして回収される。急冷水は循環的に使用され、すなわち、システムから水が排出されないことが好ましい。この処理の排水を処理して蒸発させると、最終的に副生成物として塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）が生成される。復水は、処理補給水として処理中に再利用される。

本発明による方法により、都市廃棄物をケミカルリサイクルして水素を発生させることが可能となり、化学処理における供給原料として又はエネルギー蓄積用に又はその両方に、使用することができる。

実施形態によれば、工程ａ）において生させた半炭化ガスは、半炭化合成ガスを発生させるために熱分解され、前記半炭化合成ガスは、工程ｆ）の前の工程ｅ）において発生させた未処理合成ガスと混合される。

半炭化ガスの熱分解は、下に詳細に記載される半炭化ガス処理装置で、特に図４に記載するように実行される。熱分解は、好ましくは、半炭化ガスや熱分解に使用される燃料ガスに存在することがある長鎖炭化水素を分解するために、準化学量論的酸化処理を用いて行われる。好ましくは、熱分解処理には、９５体積％の酸素を含む酸素豊富なガス流が用いられ、好ましくは純粋な酸素が使用される。半炭化ガスを熱分解することで、燃焼させる代わりに、半炭化合成ガスをケミカルリサイクルにも使用することができる。

実施形態によれば、工程ｂ）において、炭化ペレットは、１０ｍｍ以下の粒径に粉砕される。これにより、工程ｃ）において金属残留物を効率的に除去することが可能となる。工程ｂ）は、後述するような第２の粉砕機で実行されることが好ましい。

実施形態によれば、金属残留物が、工程ｃ）で渦電流技術を用いて除去される。このような方法で渦電流を印加することで、鉄残留物及び非鉄金属残留物の両方が除去される。工程ｃ）は、後述するような第３の金属除去装置を使用して実行されることが好ましい。

実施形態によれば、工程ｄ）において、粗粉砕炭化ペレットは、５００μｍ［マイクロメートル］以下の粒径に粉砕される。これにより、微粉砕炭化ペレットを効率的に噴流層ガス化することが可能となる。下に記載するように、噴流層ガス化を実行する前に、微粉砕炭化ペレットに粉砕したバイオマスを添加することができる。工程ｄ）は、後述するような第３の粉砕機で実行されることが好ましい。

実施形態によれば、工程ｇ）において、吸着により、合成ガスから、二酸化炭素（ＣＯ_２）及び硫化水素（Ｈ_２Ｓ）が除去される。それぞれの二酸化炭素は、それぞれの少なくとも１つの吸着器からパージされ、化学処理用の供給原料として使用されるか又は周囲にパージされる。硫化水素は、クラウス法を使用して元素硫黄に変換される。クラウス装置の排ガスはそれぞれ水素処理され、それぞれの吸着器にリサイクルされる。

実施形態によれば、工程ｇ）において、圧力スイング吸着（ＰＳＡ：Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）を用いて、合成ガスから水素が分離され、水素に富む生成ガス流と、パージガスとが生成される。

実施形態によれば、パージガスの少なくとも一部は、工程ｆ）のＣＯシフト反応に供給される。これにより、ＣＯシフト装置における変換効率を向上させることができ、水素の総収量が増加する。

実施形態によれば、パージガスの一部は、燃料ガスとして使用される。

パージガスは、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ_２）、窒素（Ｎ_２）、水素（Ｈ_２）及びアルゴン（Ａｒ）のうちの少なくとも１つを含む。

本発明の別の態様によれば、固形回収燃料ペレットを水素に富む生成ガス流に処理するためのプラントであって、
－固形回収燃料ペレットを炭化ペレットに半炭化するための半炭化装置と、
－炭化ペレットを粗粉砕炭化ペレットに粉砕するための第２の粉砕機と、
－粗粉砕炭化ペレットから金属残留物を除去するための渦電流を含む第３の金属除去装置と、
－粗粉砕炭化ペレットを微粉砕炭化ペレットに粉砕するための第３の粉砕機と、
－微粉砕炭化ペレットを未処理合成ガスにガス化するための噴流層ガス化炉を備える、ガス化装置と、
－未処理合成ガスにＣＯシフト反応を行い、シフト合成ガスを生成するためのＣＯシフト装置と、
－シフト合成ガスから二酸化炭素及び硫化水素を除去するための吸着手段と、パージガスから水素を分離して水素に富む生成ガス流を発生させるための水素分離器とを備えるガス浄化装置と、
を備えるプラントが提案される。

実施形態によれば、プラントは、半炭化装置で発生させることが可能な半炭化ガスを熱分解するための、半炭化ガス処理装置をさらに備える。

実施形態によれば、水素分離器は、圧力スイング吸着システムを備える。

なお、特許請求の範囲に明示される個々の特徴は、任意の所望の技術的に有意な態様で互いに組み合わせることができ、本発明のさらなる実施形態を定義することができる。本発明は、本明細書により、特に図と共にさらに説明され、本発明の特に好ましい実施形態が明示される。本発明の特に好ましい変形例及び技術分野を、添付された図を参照しながら以下により詳細に説明する。なお、図に示した例示的な実施形態は、本発明を限定することを意図するものではない。図は概略的なものであり、縮尺通りに描かれていない場合がある。

ペレット化設備を視覚化したものを示す。 固形廃棄物を、水素を含む生成ガス流に変換するためのプラントの一例を示す。 ペレット化設備で使用される乾燥機の一例を示す。 半炭化装置及びガス化装置を示す。 半炭化ガス処理装置を示す。 一酸化炭素（ＣＯ）シフト装置を示す。 ガス浄化装置を示す。

図１は、ペレット化設備１００を模式的に示すものであり、ここでは、固形廃棄物が、水素を含むガスに変換する、特に水素及び水素を含む合成ガスに変換するためのプラント１に、ペレット化設備１００で製造された固形回収燃料ペレット１１７が供給される。都市廃棄物１０３やバイオマスのような固形廃棄物からペレットをペレット化設備１００で作製した後に、それぞれのペレット１１７は、プラント１に輸送されて半炭化装置２００に供給され、この装置内でペレットが２５０℃～３００℃の温度で準化学量論的に酸化される。ペレットを半炭化すると、炭化ペレット２０１が得られ、このペレットがガス化装置３００でガス化される。半炭化による別の生成物としては、半炭化ガス処理装置４００に供給される半炭化ガス２０２が挙げられるが、この装置については、後述の図５を参照して詳細に説明する。半炭化ガス処理装置４００の生成物は半炭化合成ガス４０１であり、ガス化装置３００の生成物は未処理合成ガス３０１である。半炭化合成ガス４０１及び未処理合成ガス３０１は、水蒸気と、一酸化炭素と、水素とを含む。未処理合成ガス３０１と半炭化合成ガス４０１はいずれもＣＯシフト装置５００に導入され、この装置内で、一酸化炭素（ＣＯ）が以下のように水蒸気（Ｈ_２Ｏ）と反応して二酸化炭素（ＣＯ_２）と水素（Ｈ_２）になる。
［化１］
ＣＯ ＋ Ｈ_２Ｏ ⇔ ＣＯ_２ ＋ Ｈ_２

合成ガス３０１、４０１に比べて水素含有量が増加したシフト合成ガス５０１が、ＣＯシフト装置５００で発生し、このシフト合成ガス５０１が、パージガス６０２から水素を分離するガス浄化装置６００に移送され、水素に富む生成ガス流６０１が生成される。この水素に富む生成ガス流６０１の水素含有量は、少なくとも９９．５体積％である。ガス浄化装置６００では、残りのガス流から二酸化炭素及び硫化水素が分離されて、原料水素流が生成され、この原料水素流が圧力スイング吸着システムに供給される。この圧力スイング吸着システムでは、水素を通過させることができるが他の分子はすべて吸着される。複数の吸着器を使用しながら循環的に減圧し、水素でパージすることによって、パージガスが発生する。同時に、水素含有量が９９．５体積％以上の、水素に富む生成流が生成される。ペレット化設備１００は、外部、すなわち固形廃棄物を、水素を含むガスに変換するためのプラント１と同じ場所にはないことが好ましい。ペレット化設備１００が外部にあることは、通常では都市廃棄物の水分含有量の約３０～３５重量％が蒸発するため、都市廃棄物の質量が削減されるので有利である。これにより、輸送される質量が大幅に削減される。さらに、ペレット化設備１００により、固形回収燃料ペレットを集中的に製造してこれらのペレットを必要とされる化学プラントにその後輸送することが可能となるため、プラント１のような化学プラントの設置面積を削減することができる。

図１によれば、ペレット化設備１００は、破砕機１０２を有する。バイオマスをさらに含んでいる可能性のある都市廃棄物（ＭＳＷ）等の固形廃棄物１０３は、破砕機１０２に供給され、破砕された固形廃棄物１０４が生成される。この破砕された固形廃棄物１０４は、磁石を含む第１の金属除去装置１０５に運搬され、破砕された固形廃棄物１０４から鉄残留物１０６を除去される。その後、破砕された固形廃棄物１０４が乾燥機１０７に供給され、この乾燥機内で、破砕された固形廃棄物１０４から水１０８が除去される。そして、破砕された固形廃棄物１０４から金属残留物１１０を除去するための第２の金属除去装置１０９に破砕された固形廃棄物１０４が搬送される。この第２の金属除去装置１０９は、鉄金属をさらに除去するための第２の磁石１３９と、非鉄金属を除去するための渦電流とを有する。

その後、比重選別機１１２において、さらなる残留物１１１としてステンレス鋼と鉱物類が除去される。比重選別機１１２では、さらなる残留物１１１と破砕された固形廃棄物１０４の残りとの比重差に基づいて、ステンレス鋼粒子のような磁石でも渦電流でも除去できない高密度残留物が除去される。ガラスや石のような鉱物も同様であり、これらは、その比重差に基づいて、破砕された固形廃棄物１０４の残りから取り除かれる。比重選別機１１２の好ましい例としては、例えば、空気選別機が挙げられる。

さらなる残留物１１１を除去した後は、鉄金属（鉄残留物１０６及び金属残留物１１０など）と、非鉄金属と、さらなる残留物１１１としてのステンレス鋼及び鉱物と、水の形態の水分１０８とが、破砕された固形廃棄物１０４から除去されている。破砕された固形廃棄物１０４の残りは、ペレット化設備１００に投入された固形廃棄物１０３と基本的に同一である。特に、本発明のペレット化設備１００では、固形廃棄物１０３の微細な破片などや、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ：Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ｃｈｌｏｒｉｄｅ）などの塩素含有物質類を分別する必要がない。このことは、ペレット化設備１００に投入される固形廃棄物１０３の質量に対する、第１の金属除去装置１０５と第２の金属除去装置１０９と比重選別機１１２の下流に存在する、洗浄前の材料流１１３の質量の比が、公知の手法よりも大きいことを意味する。

その後、洗浄前の材料流１１３は、第１の粉砕機１１４内で粉砕される。特に２５ｍｍ未満の平均粒径になるまで粉砕され、粉砕された材料流１１５が生成される。続いて、粉砕された材料流１１５がペレット加圧機１１６に投入され、固形回収燃料ペレット１１７が生成される。

図３は、図１のようなペレット化設備１００に使用される乾燥機１０７の一例を示す。破砕された固形廃棄物１０４を乾燥させる乾燥機１０７は、破砕された固形廃棄物１０４を収容するためのキルン１１８、洗浄塔１１９（スクラバーという名称でもよい）、ヒートポンプ１２０及びラジエータ１２１から構成される。空気は、通常は大気に流体接続された乾燥機給気口１２２を通じて乾燥機１０７に吸引される。吸い込まれた空気は、通気口（図３に図示せず）を介してラジエータ１２１に送ることができる。乾燥機給気口１２２は、ダクトを介してラジエータ１２１のラジエータ給気口１２３と流体接続されている。ラジエータ１２１に送られた空気は、ラジエータ１２１で加熱され、ラジエータ排気口１２４を介してラジエータ１２１から出る。加熱された空気は、キルン１１８に向かって送られる。キルン給気口１２５は、ダクトを介してラジエータ排気口１２４と流体接続されている。キルン１１８の内部には破砕された固形廃棄物１０４が置かれており、キルン１１８に送られた空気が破砕された固形廃棄物１０４の中を流れていき、キルン排気口１２６を介してキルン１１８から出る。乾燥処理の際にキルン１１８に入る空気の温度は約８０℃であり、キルン１１８から出る空気は約４５℃の温度を示す。キルン１１８から出る空気の相対湿度は約１００％である。

キルン１１８は洗浄塔１１９と流体接続されている。キルン排気口１２６は、洗浄塔給気口１２７と流体接続されている。洗浄塔１１９の内部では、空気は冷水と密着させられる。これにより、湿った暖かい空気が冷却され、これにより、空気の湿度が凝縮し、潜熱が水の顕熱に変換される。この結果、水が約１８℃から約２５℃～２８℃に加熱され、空気は約２８℃～３２℃から約２２℃～２４℃に冷却される。冷却された空気は、乾燥機排気口１２９と流体接続された洗浄塔排気口１２８を介して洗浄塔１１９から出る。

洗浄塔１１９から出た空気は、再循環路１３０を介して乾燥機給気口１２２に送ることも可能であり、洗浄塔排気口１２８は乾燥機給気口１２２と流体接続されている。対応する配置により、装置１００のエネルギー消費量がより低くなる。再循環路１３０は、装置１００に含まれている必要は必ずしもなく、省略可能である。

空気の流れについては、ラジエータ１２１が乾燥機給気口１２２の下流に位置し、キルン１１８がラジエータ１２１の下流に位置し、洗浄塔１１９がキルン１１８の下流に位置し、乾燥機排気口１２９が洗浄塔１１９の下流に位置している。

洗浄塔１１９は、洗浄塔排水口１３１をさらに備えており、この排水口は、第１のヒートポンプ給水口１３２と流体接続されている。第１のヒートポンプ排水口１３３は、洗浄塔給水口１３４と流体接続されている。従って、洗浄塔１１９とヒートポンプ１２０との間は、水が循環している。水は、ポンプ（図３に図示せず）によって搬送することができる。

洗浄塔給気口１２７を介して洗浄塔１１９に入る空気によって、水は、洗浄塔１１９で加熱され、加熱された水は、洗浄塔排水口１３１を介して洗浄塔１１９から出て、第１のヒートポンプ給入口１３２を介してヒートポンプ１２０に入る。そして、ヒートポンプ１２０に入った水の熱エネルギーが、ヒートポンプ１２０とラジエータ１２１との間に実現された別の熱サイクルに伝達される。ヒートポンプ１２０に入る水は約２６℃～２８℃の温度を示し、第１のヒートポンプ排出口１３３を介してヒートポンプ１２０から出る水は約１８℃の温度を示す。

第１のヒートポンプ排出口１３３は、洗浄塔給水口１３４と流体接続されている。従って、ヒートポンプ１２０の内部で冷却された水は、洗浄塔給水口１３４を介して洗浄塔１１９に入る。よって、洗浄塔１１９とヒートポンプ１２０との間に熱サイクルが実現し、洗浄塔１１９から出た水の熱的エネルギーが、ヒートポンプ１２０とラジエータ１２１との間の第２の熱サイクルに、ヒートポンプ１２０を介して伝達される。

第２のヒートポンプ排出口１３５は、ラジエータ給水口１３６と流体接続され、従って熱的に接続されている。ラジエータ排水口１３７は、第２のヒートポンプ給入口１３８と流体接続され、従って熱的に接続されている。これにより、ポンプ（図３に図示せず）によって、ヒートポンプ１２０とラジエータ１２１との間に、水が送られる。結果的に、ヒートポンプ１２０とラジエータ１２１との間で第２の熱サイクルが実現する。

洗浄塔１１９から出た水からの熱的エネルギーは、ヒートポンプ１２０を介してラジエータ１２１に伝達され、ラジエータ給気口１２３からラジエータ１２１を通ってラジエータ排気口１２４へ流れる空気に伝達される。

本発明によるペレット化設備１００により、ペレット化処理開始前に都市廃棄物の一部を分離することなく、都市廃棄物から固形回収燃料ペレットを製造することが可能になる。従って、より多くの量の都市廃棄物を実際に使用して、固形回収燃料ペレットを製造することができる。本発明によるペレット化設備１００及び方法を使用して、特に、その後のガス処理により固形回収燃料ペレットを半炭化することによって、水素又は二酸化炭素又はその両方が豊富な合成ガスを生成するのに使用可能な固形回収燃料ペレットを製造することができる。

図４は、半炭化装置２００及びガス化装置３００の一例を示す。半炭化装置２００では、本実施形態では多段式炉である炉２０３に、固形回収燃料ペレット１１７が供給される。この炉２０３で、固形回収燃料ペレット１１７の半炭化が行われる。半炭化という語は、２５０℃～３２０℃の温度で固形回収燃料ペレット１１７を熱化学処理することとして理解される。半炭化は、大気圧下で、且つ、酸素をさらに添加することなく、例えば空気を供給することなく、行われる。半炭化処理中に固形回収燃料ペレットに含まれる水が蒸発し、同様に、固形回収燃料ペレット１１７に含まれる揮発成分が蒸発する。固形回収燃料ペレット１１７に含まれるバイオポリマーは、揮発性物質が放出される際に部分的に分解される。半炭化処理での生成物は、炭化ペレット２０１及び半炭化ガス２０２である。

半炭化ガス２０２は、図５を参照して後述する半炭化ガス処理装置４００に供給される。炭化ペレット２０１は、炭化したプラスチック又は有機部分を含み、固形回収燃料ペレット１１７の金属部分が半炭化処理で炭化しないので、金属内包物を含むこともある。炭化ペレット２０１は、１０ｍｍ以下の粒径で粗粉砕するための第２の粉砕機２０４に供給される。その後、渦電流除去処理に基づいている第３の金属除去装置２０５で、固形回収燃料ペレット１１７の生成中に除去されなかった金属残留物２０６が除去される。第３の金属除去装置２０５により、鉄残留物及び非鉄残留物の両方が除去される。粗粉砕炭化ペレット２０７の残りは第３の粉砕機２０８に移送され、この粉砕機で、粗粉砕炭化ペレット２０７が、５００μｍ［マイクロメートル］以下の粒径を有する微粉砕炭化ペレット２０９に微粉砕される処理が行われる。

微粉砕炭化ペレット２０９は、噴流層ガス化炉３０２を備えるガス化装置３００に供給原料３０３として供給される。乾燥スラッジなどのバイオマス３０４は、微粉砕炭化ペレット２０９の粒径と同じオーダーの粒径に微粉砕した後に、微粉砕炭化ペレット２０９に添加することができる。バイオマス３０４は、これに対応する第４の粉砕機３０５で粉砕される。そして、微粉砕されたバイオマス３０６は、噴流層ガス化炉３０２の上流で、供給原料３０３に添加される。またはこれの代わりに、図４には図示しないが、バイオマス３０４は炭化ペレット２０１と共に粉砕され、従って炭化ペレット２０１と共に第２の粉砕機２０４に投入される。

供給原料３０３は、少なくとも９５体積％の酸素含有量を有する酸素豊富なガス３０７と共に、噴流層ガス化炉３０２に供給され、この酸素含有量は、好ましくは少なくとも９８体積％、特に９９．５体積％以上である。ガス化反応は、並流において、極めて微細な粒子が密集した雲の中で行われる。ガス化は、２０００℃の温度且つ４０バールの圧力で行われる。

得られた中間生成ガス３０８は、急冷ゾーン３０９に供給され、この急冷ゾーン３０９において、急冷水３１０で急冷される。この急冷水３１０の温度は、好ましくは１８０℃～２２０℃である。固形物又は溶融した固形物は、この急冷処理により固化してスラグ３１１を形成する。これスラグ３１１を取り出して土木建築に使用することができる。発生した未処理合成ガス流３１２は水洗冷却塔３１３に供給され、この冷却塔において、約２１４℃の温度の未処理合成ガス３１２より低い１８０℃～２００℃の温度の水３１４と接触させることにより、未処理合成ガス３１２に含まれる水分が凝縮する。冷却され且つ洗浄された未処理合成ガス３０１は、ＣＯシフト装置５００に供給される。過剰なブリード水（ｂｌｅｅｄ ｗａｔｅｒ）３１５からガスを除去するためのスラリーストリッパー（不図示）に、過剰なブリード水３１５を供給する。後述するＣＯシフト装置５００の低温熱回収装置５２４から、補給水３１６が供給される。

図５は、半炭化ガス処理装置４００を示す。半炭化装置２００で生成された半炭化ガス２０２は、燃焼室４０２に導入される。さらに、燃焼室４０２に燃料ガス４０３及び酸素豊富なガス流４０４が導入される。燃料ガス４０３としては、天然ガス又はオンサイト燃料ガス又はその両方が使用される。燃料ガスは、メタン、エタン、窒素、水素のうちの少なくとも１つを含む。いわゆるオンサイト燃料ガスは、例えば、分解炉（ｓｔｅａｍ ｃｒａｃｋｅｒ）で発生する。酸素豊富なガス流４０４は、少なくとも９５体積％［Ｖｏｌｕｍｅ－％］の酸素を含み、好ましくは少なくとも９８体積％、特に９９．５体積％以上の酸素を含む。特に、ガス化装置３００が噴流層ガス化を並列して使用する場合は、純粋な酸素が容易に利用可能となる。すなわち、ガス化装置３００で使用される酸素豊富なガス流３０７を、酸素豊富なガス流４０４と同一の供給源から供給することができる。燃焼室４０２は、酸素豊富なガス流４０４を導入するための第１の給入口４３６と、燃料ガスを導入するための第２の給入口４３７と、半炭化ガス２０２を導入するための第３の給入口４３８とを有する。得られた未処理合成ガス３０１は、ＣＯシフト装置５００に供給される。

燃焼室４０２では、半炭化ガス２０２又は燃料ガス４０３又はその両方に由来する大きめの炭化水素分子が熱分解され、且つ、一酸化炭素（ＣＯ）と、二酸化炭素（ＣＯ_２）と、水素（Ｈ_２）と、水（Ｈ_２Ｏ）とを含む合成ガス４０７に変換されることにより、準化学量論的酸化が生じる。半炭化ガス２０２の水分含有量は通常は少なくとも５０体積％と高いため、元素状態の炭素の発生が抑制され、従って煤が抑制される。

燃焼室４０２の温度は、１０００℃～１２００℃の範囲である。燃焼室出口４０５を通過した後、合成ガス４０７は、急冷ガスとして作用するリサイクルされた合成ガス４０６により、７３０℃～７７０℃の温度に急冷され、好ましくは７４０℃～７６０℃の温度、特に約７５０℃の温度に急冷される。合成ガス４０７は混合室４０８に導入され、急冷処理と、それに伴ってリサイクル合成ガス４０６との混合が行われる。この結果、混合室４０８で冷却された、急冷された合成ガス４０９が生じる。この急冷は、リサイクル合成ガス４０６用の給入口４４０を有する急冷ゾーン４３９で行われる。急冷処理の効果、すなわち、より低温のリサイクル合成ガス４０６を導入することによる温度の急激な低下の効果は、合成ガス４０７中に存在するあらゆる固形物又は融解した固形物が固化することである。これらの固形物は、半炭化ガス２０２と共に導入される場合がある。燃焼室４０２及び混合室４０８は、いずれも内部が断熱されており、冷却されることはない。

混合室４０８の下流では、急冷された合成ガス４０９が熱回収システム４１０内に導入され、このシステムにおいて、急冷された合成ガス４０９の熱的エネルギー、すなわち熱エネルギーが、第１の熱交換器４４１で熱媒体４１１に伝達され、好ましくは熱媒油に伝達される。熱媒体４１１に対するエネルギー伝達の下流では、さらなる熱的エネルギーが第２の熱交換器４４２においてボイラー供給水４１２に伝達されて高圧蒸気４１３が生成され、その少なくとも一部が第４の熱交換器４１４を介して伝達され、リサイクル合成ガス４０６を好ましくは２００℃超の温度、特に約２２５℃に加熱する。熱回収システム４１０においては、ボイラー供給水４１２を有する第２の熱交換器４４１の下流にある過熱器４４３で、急冷された合成ガス４０９からのさらなる熱的エネルギーが、低圧蒸気４１５に伝達されて、これが過加熱されて過加熱低圧蒸気４１６を発生させる。熱媒体は、例えば３００℃の温度から４００℃の温度に加熱され、例えば半炭化装置２００を間接的に加熱するために使用することができる。高圧蒸気４１３は、熱回収システム４１０を離れるときに、例えば圧力は１４０バール且つ温度が３５０℃である。過加熱低圧蒸気は、熱回収システム４１０を離れるときに温度が約２７５℃であり、好ましくは、半炭化装置２００における半炭化処理に使用される。急冷された合成ガス４０９は、約１７０℃以上の温度で熱回収システム４１０を離れ、腐食や汚損の原因となる塩化アンモニウム（ＮＨ_４Ｃｌ）の形成が回避される。この約１７０℃の温度に達しないことがないように確実にするため、１４０℃以上の熱回収システム４１０にボイラー供給水４１２が導入される。

熱回収システム４１０の下流では、急冷された合成ガス４０９が、湿式洗浄システム４１７に導入され、固形物及びハロゲン（主に塩化物）が除去される。湿式洗浄システム４１７は、一般的な湿式洗浄塔である。湿式洗浄システム４１７の集水孔４１９から、使用済みの洗浄水４１８が排出される。この使用済みの洗浄水４１８は、廃水処理設備（不図示）に移送されてリサイクルされる。湿式洗浄システム４１７の先端４２１から、浄化済み合成ガス４２０が出る。浄化済み合成ガス４２０の第１の部分は、リサイクル合成ガス４０６として使用され、上に述べたように再加熱されて合成ガス４０７を急冷するのに使用される。浄化済み合成ガス４２０をリサイクル合成ガス４０６として使用することで、急冷された合成ガス４０９の汚染物質（例えば、固形物、ハロゲン、特に塩化物など）の濃度が低下し、熱回収システムの熱交換面の損傷、特に腐食が回避される。特に低圧蒸気４１５を過加熱低圧蒸気４１６に過熱するのに使用される表面の腐食が回避される。同時に、６０体積％以上の高い水分含有量によってリサイクル合成ガス４０６の熱容量が増加し、結果として急冷処理中の冷却効率が向上する。リサイクル合成ガス４０６は、コンプレッサ４２３によって圧縮される。

浄化済み合成ガス４２０の第２の部分、すなわち残りの部分４２４は、２段式の水洗冷却塔４２２に導入される。塔４２２において、より冷たい水と密着することにより、合成ガス４２４中の水分が凝縮する。それぞれの凝縮熱により、塔４２２の洗浄水が温められる。集水孔４２５からの洗浄水４２６は、例えば、約８５℃の温度から７５℃の温度に冷却するためのヒートポンプ４２７に供給される。ヒートポンプ４２７で低圧蒸気が生成され、好ましくは半炭化装置２００で処理を制御するために使用される。洗浄水４２６の大部分は、塔４２２の中央に導入され、塔４２２の第１の段４２８と第２の段４２９との両方に分配される。洗浄水４２６の少ないほうの部分は、空気冷却器４３０によってさらに冷却され、好ましくは約２５℃の温度に冷却され、塔４２２を離れるときには合成ガス４２４の温度が約３０℃の温度となる。合成ガス４２２が冷却されることにより、約６０％の質量が水として除去される。過剰な洗浄水４３１は、一部が湿式洗浄システム４１７用の補給水４３２として使用される。過剰な洗浄水４３１は、ブリード水４３３として除去システム（不図示）に導くことができ、このシステム内でブリード水４３３からガスが取り除かれ、特にブリード水４３３からアンモニア（ＮＨ_３）、二酸化炭素（ＣＯ_２）及び硫化水素（Ｈ_２Ｓ）が取り除かれる。

合成ガス搬送手段４３４、好ましくはファン又はブロワを使用して、塔４２２から出た半炭化合成ガス４０１を、ＣＯシフト装置５００（図２を参照）又はフレア４３５又はその両方に送る。合成ガス搬送手段４３４によって負圧が生じ、急冷された合成ガス４０６がこの負圧によって熱回収システム４１０を通って引き込まれる。

半炭化ガス処理装置４００により、半炭化することによって固形回収燃料（ｓｏｌｉｄ ｒｅｃｏｖｅｒｅｄ ｆｕｅｌ）ペレット１１７等から生成される半炭化ガス２０２を、半炭化ガス２０２を燃焼させることを必要とせずにケミカルリサイクルすることが可能となる。

図６は、プラント１に含まれる一酸化炭素（ＣＯ）シフト装置５００を概略的に示す。ＣＯシフト装置５００では、以下のように一酸化炭素（ＣＯ）が水（Ｈ_２Ｏ）と反応して二酸化炭素（ＣＯ_２）と水素（Ｈ_２）となる、一酸化炭素（ＣＯ）シフト反応が行われる。
［化２］
ＣＯ ＋ Ｈ_２Ｏ ⇔ＣＯ_２ ＋ Ｈ_２

この反応は化学平衡状態にあり、通常の方法で抽出物又は生成物のいずれかの方向に影響を及ぼすことが可能であり、例えばそれぞれの温度及び特定の触媒濃度を用いることによって影響を及ぼすことが可能である。反応は吸熱反応であるため、通常では水は水蒸気として供給される。化学平衡を生成物側に移動させて水素の生成を増加させるには、蒸気と一酸化炭素のモル比が約２．３～２．７、特に約２．５であることが有利なことが分かっている。蒸気は、好ましくは、シフト反応が生じるときの圧力を上回る圧力で供給され、好ましくは約４０バールである。蒸気と一酸化炭素のモル比が２．５である場合、二酸化炭素１モルごとに１．５モルの余剰な蒸気が反応器に残される。その結果、ＣＯシフト反応の生成ガスに多量の水が生じることになる。この生成ガスが冷却されると、これによって相当な量の凝縮が生じて、生成ガスが周囲温度まで冷却される一方で、冷却路（ｃｏｏｌｉｎｇ ｔｒａｉｎ）に多量の低レベルの熱がもたらされる。通常では、このエネルギーの大半は廃棄されてしまうため、エネルギー効率が低くなる。

ガス化装置３００によって発生した未処理合成ガス３０１は、高圧洗浄装置５０２に導入される。高圧洗浄装置５０２は、従来の湿式スクラバー装置であり、この装置内で、例えば、高級炭化水素が未処理合成ガス３０１から除去される。高圧洗浄装置５０２には、後述する低温熱回収からの凝縮水５０８である供給水５０３が供給される。高圧洗浄装置５０２の集水孔５０４に回収された水５０５は、搬送手段５０６によりブリード水導管５０７に送られる。供給水５０３として不要となった余分な凝縮水５０８も同様にブリード水導管５０７に送られる。高圧洗浄装置５０２内で生じた浄化済み合成ガス５０９は、高圧洗浄装置５０２の下流に、第１の熱交換器５１８に供給される。本明細書内の搬送手段という語は、ポンプ又はコンプレッサ又はその両方であることが理解される。高圧洗浄装置５０２では、未処理合成ガス３０１を洗浄すると同時に、浄化済み合成ガス５０９の水分を制御することができる。

半炭化ガス処理装置４００内で生じた半炭化合成ガス４０１は、搬送手段５１１によって飽和塔５１０に送られる。搬送手段５１１により、半炭化合成ガス４０１が圧縮され、好ましくは４０バールの圧力に圧縮される。搬送手段５１１は、中間冷却器を有する複数のコンプレッサを備えていてもよく、これによって半炭化合成ガス４０１に多段階の中間冷却圧縮がなされる。同様に、ガス浄化装置６００からのパージガス６０２が、搬送手段５１２によって飽和塔５１０にも送られる。搬送手段５１２によって、パージガス６０２は圧縮され、好ましくは４０バールの圧力に圧縮される。搬送手段５１２は、中間冷却器を有する複数のコンプレッを備えていてもよく、これによってパージガス６０２に多段階の中間冷却圧縮がなされる。飽和塔５１０は、従来の湿式スクラバーであり、後述する低温熱回収装置５２４から搬送手段５１４を介して処理水５１３が供給されている。飽和塔５１０の集水孔５１６に回収された水５１５は、後述する低温熱回収装置５２４で処理水として使用される。飽和塔５１０によって半炭化合成ガス４０１とパージガス６０２とが混合され、同時に、得られた飽和塔生成ガス５１７に水分が添加される。飽和塔を操作するパラメータ、すなわち、特に水流及び水の温度に応じて、飽和塔生成ガス５１７の水分を制御することができる。

飽和塔生成ガス５１７は、浄化済み合成ガス５０９と共に第１の熱交換器５１８に供給される。第１の熱交換器５１８では、エネルギーが、高温ＣＯシフト反応器排ガス５１９から、浄化済み合成ガス５０９と飽和塔生成ガス５１７とに伝達され、これらのガスが第１の熱交換器５１９の下流で混合され、混合合成ガス流５２０となる。第１の熱交換器５１８の熱交換によって、それぞれの高温ＣＯシフト反応器排ガス５１９が冷却される一方で、浄化済み合成ガス５０９と、精製されたガス流５１７とが加熱される。好ましくは、混合合成ガス流５２０が水蒸気と一酸化炭素で２．０～３．０のモル比を有するように、好ましくは２．４～２．６、特に約２．５のモル比を有するように、飽和塔５１０を作動させる。

混合合成ガス流５２０は、第１の熱交換器５１８の下流に、上述のシフト反応が行われる高温ＣＯシフト反応器５２１に供給される。高温ＣＯシフト反応器排ガス５１９は、混合合成ガス流５２０と比較すると、水／蒸気及び一酸化炭素の含有量が減少しており、水素（Ｈ_２）含有量が増加している。高温ＣＯシフト反応器排ガス５１９は、以下に記載するように、その温度を下げるために、第１の熱交換器５１８を含む複数の熱交換器を通じて低温ＣＯシフト反応器５２２に案内され、この反応器内で上述するようなＣＯシフト反応が行われる。低温ＣＯシフト反応器排ガス５２３は、低温ＣＯシフト反応器５２２に入る高温ＣＯシフト反応器排ガス５１９と比較すると、その水素（Ｈ_２）含有量が増加している。

低温ＣＯシフト反応器排ガス５２３は、低温ＣＯシフト反応器５２２の下流に、低温熱回収装置５２４を通って案内される。この低温熱回収装置５２４では、低温ＣＯシフト反応器排ガス５２３が含む熱量が、複数の水流の温度を上昇させるために使用される。低温ＣＯシフト反応器排ガス５２３は、低温熱回収装置５２４に入った後、続いて第２の熱交換器５２５、第３の熱交換器５２６、第４の熱交換器５２７、第５の熱交換器５２８及び第６の熱交換器５２９を通って案内される。これらの熱交換器５２４、５２５、５２６、５２７、５２８、５２９を通過する間に低温ＣＯシフト反応器排ガス５２３の温度が徐々に低下し、その後合成ガス流５３０として低温熱回収装置５２４を離れるが、場合によっては且つ必要であれば空気冷却器５３１を通過させる。その後、この合成ガス流５３０は、上述したようにガス浄化装置６００に供給される。

最初の第２の熱交換器５２５では、合成ガス流５３０が含む熱量は、ガス化装置３００で使用される供給水５０８を加熱するために使用される。従って、例えば、この水５０８を１５８℃～２０５℃に加熱することができる。２番目の第３の熱交換器５２６では、例えば、高圧蒸気を発生させるのに使用できる水が加熱される。水は、例えば、通常は１５５～２００℃に加熱される。３番目の第４の熱交換器５２７では、処理水５１３が通常は１３５～１５８℃に加熱され、飽和塔５１０で使用される。この水は、供給水５０８としてさらに使用することができ、特に第２の熱交換器５２５を通過した後の供給水５０８として使用できる。第４の熱交換器５２７では、低温ＣＯシフト反応器排ガス５２３が露点未満まで冷却され、従って多量の凝縮熱が放出されてそれぞれの熱伝達に使用される。４番目の第５の熱交換器５２８では、ボイラー供給水５３６が通常は３５℃～１５５℃に加熱され、好ましくは高圧蒸気を生成するために使用される。５番目の第６の熱交換器５２９では、ガス化装置３００内の炭化ペレット２０１のガス化に使用するために、水が通常は２５℃～１３５℃に加熱される。

ガス化装置３００用の供給水５０８は、上に述べたように、飽和塔５１０の集水孔５１９で回収された水５１５の少なくとも一部である。飽和塔５１０の集水孔５１６に回収された水５１５は、第４の熱交換器５２７に入る。排水処理装置（不図示）からの水５２１は、第６の熱交換器５２９を通過した後の水５１５と混合してもよい。第２の熱交換器５２７の下流では、加熱された第４の熱交換器の排水流５３３が、一部は飽和塔５１０で低温熱回収からの処理水５１３として使用され、一部は第２の熱交換器５２５を通るように案内され、第２の熱交換器５２５の下流で、一部は凝縮水５０８として、一部は高圧洗浄装置５０２の供給水５０３として、一部は半炭化装置２００の処理水として使用される。第６の熱交換器５２９の下流の水のさらなる部分は、例えば水ストリッパーに供給される復水５３４として使用される。プラント１の外部の用途で生じた外部高圧ボイラー供給水５３５などの他の水は、第５の熱交換器５２８を通って案内され、例えばガス化装置３００や、低圧蒸気発生用や、半炭化装置２００などでの、ボイラー供給水５３６として一部が使用される。ボイラー供給水５３５の別の部分は、第２の熱交換器５２６を通って第５の熱交換器５２８の下流に案内される。その後、第７の熱交換器５３７を通過する。

水素を含む生成ガス流に固形廃棄物を変換するためのプラント１の一部としてのＣＯシフト装置５００により、低温熱回収装置５２４内の低温の熱エネルギーを、エネルギー効率よく使用して、プラント１に使用される処理水流を加熱することが可能となる。

図７は、ガス浄化装置６００をより詳細に示す。ＣＯシフト装置５００の成果物であるシフト合成ガス５０１は、ガス浄化装置６００に導入され、続いて硫化水素吸着手段６０３及び二酸化炭素吸着手段６０４を通過する。その後、シフト合成ガス５０１は圧力スイング吸着手段６０５を通過し、この圧力スイング吸着によって、水素含有量が少なくとも９９．５体積％である水素に富む生成ガス流６０１が発生する。好ましくは純水素が発生する。多くの場合、圧力スイング吸着手段６０５の単一の吸着器が水素でパージされ、パージガス６０２が発生する。

硫化水素吸着手段６０３で回収された硫化水素は、クラウス法によって硫黄６０６を生成するのに使用される。二酸化炭素吸着手段６０３に吸着された二酸化炭素６０７は、そこから抽出して他の処理に使用することができる。

都市廃棄物１０３から作製された固形回収燃料ペレット１１７を変換するための方法及びプラント１により、都市廃棄物１０３を埋め立て又は焼却する代わりに、都市廃棄物１０３を高い収率で水素に変換することが可能となる。水素豊富な生成ガス流６０１は、化学反応のための供給原料として使用することができ、又は、エネルギーを放出可能な方法で貯蔵するために使用することができる。

１ 水素を含むガスに固形廃棄物を変換するためのプラント
１００ ペレット化設備
１０２ 破砕機
１０３ 固形廃棄物
１０４ 破砕された固形廃棄物
１０５ 第１の金属除去装置
１０６ 鉄残留物
１０７ 乾燥機
１０８ 水
１０９ 第２の金属除去装置
１１０ 金属残留物
１１１ さらなる残留物
１１２ 比重選別機
１１３ 洗浄前の材料流
１１４ 第１の粉砕機
１１５ 粉砕された材料流
１１６ ペレット加圧機
１１７ 固形回収燃料ペレット
１１８ キルン
１１９ 洗浄塔
１２０ ヒートポンプ
１２１ ラジエータ
１２２ 乾燥機給気口
１２３ ラジエータ給気口
１２４ ラジエータ排気口
１２５ キルン給気口
１２６ キルン排気口
１２７ 洗浄塔給気口
１２８ 洗浄塔排気口
１２９ 乾燥機排気口
１３０ 再循環路
１３１ 洗浄塔排水口
１３２ 第１のヒートポンプ給入口
１３３ 第１のヒートポンプ排出口
１３４ 洗浄塔給水口
１３５ 第２のヒートポンプ排出口
１３６ ラジエータ給水口
１３７ ラジエータ排水口
１３８ 第２のヒートポンプ給入口
１３９ 第２の磁石
２００ 半炭化装置
２０１ 炭化ペレット
２０２ 半炭化ガス
２０３ 炉
２０４ 第２の粉砕機
２０５ 第３の金属除去装置
２０６ 金属残留物
２０７ 粗粉砕炭化ペレット
２０８ 第３の粉砕機
２０９ 微粉砕炭化ペレット
３００ ガス化装置
３０１ 未処理合成ガス
３０２ 噴流層ガス化炉
３０３ 供給原料
３０４ バイオマス
３０５ 第４の粉砕機
３０６ 微粉砕バイオマス
３０７ 酸素豊富なガス流
３０８ 中間生成ガス
３０９ 急冷ゾーン
３１０ 急冷水
３１１ スラグ
３１２ 未処理合成ガス
３１３ 水洗冷却塔
３１４ 水
３１５ 過剰なブリード水
３１６ 補給水
４００ 半炭化ガス処理装置
４０１ 合成ガス
４０２ 燃焼室
４０３ 燃料ガス
４０４ 酸素豊富なガス流
４０５ 燃焼室出口
４０６ リサイクル合成ガス
４０７ 合成ガス
４０８ 混合室
４０９ 急冷された合成ガス
４１０ 熱回収システム
４１１ 熱媒体
４１２ ボイラー供給水
４１３ 高圧蒸気
４１４ 第４の熱交換器
４１５ 低圧蒸気
４１６ 過加熱低圧蒸気
４１７ 湿式洗浄システム
４１８ 使用済みの洗浄水
４１９ 集水孔
４２０ 浄化済み合成ガス
４２１ 先端
４２２ ２段水洗冷却塔
４２３ コンプレッサ
４２４ 浄化済み合成ガスの残りの部分
４２５ 集水孔
４２６ 洗浄水
４２７ ヒートポンプ
４２８ 第１の段
４２９ 第２の段
４３０ 空気冷却器
４３１ 過剰な洗浄水
４３２ 補給水
４３３ ブリード水
４３４ 合成ガス搬送手段
４３５ フレア
４３６ 第１の給入口
４３７ 第２の給入口
４３８ 第３の給入口
４３９ 急冷ゾーン
４４０ 急冷ゾーン給入口
４４１ 第１の熱交換器
４４２ 第２の熱交換器
４４３ 過熱器
５００ ＣＯシフト装置
５０１ シフト合成ガス
５０２ 高圧洗浄装置
５０３ 供給水
５０４ 集水孔
５０５ 水
５０６ 搬送手段
５０７ ブリード水導管
５０８ 凝縮水
５０９ 浄化済み合成ガス
５１０ 飽和塔
５１１ 搬送手段
５１２ 搬送手段
５１３ 低温熱回収からの処理水
５１４ 搬送手段
５１５ 水
５１６ 集水孔
５１７ 飽和塔生成ガス
５１８ 第１の熱交換器
５１９ 高温ＣＯシフト反応器排ガス
５２０ 混合高温合成ガス流
５２１ 高温ＣＯシフト反応器
５２２ 低温ＣＯシフト反応器
５２３ 低温ＣＯシフト反応器排ガス
５２４ 低温熱回収装置
５２５ 第２の熱交換器
５２６ 第３の熱交換器
５２７ 第４の熱交換器
５２８ 第５の熱交換器
５２９ 第６の熱交換器
５３０ 合成ガス流
５３１ 空気冷却器
５３２ 排水処理装置
５３３ 第４の熱交換器の排水流
５３４ 復水
５３５ 高圧ボイラー供給水
５３６ ボイラー供給水
５３７ 第７の熱交換器
５３８ 飽和塔生成ガス
６００ ガス浄化装置
６０１ 水素に富む生成ガス
６０２ パージガス
６０３ 硫化水素吸着手段
６０４ 二酸化炭素吸着手段
６０５ 圧力スイング吸着手段
６０６ 硫黄
６０７ 二酸化炭素

Claims (12)

1. 固形回収燃料ペレット（１１７）を処理するための方法であって、
   ａ）２５０～３００℃の半炭化温度で前記ペレット（１１７）を半炭化し、炭化ペレット（２０１）及び半炭化ガス（２０２）を生成する工程と、
   ｂ）第１の粉砕工程における前記炭化ペレット（２０１）を粉砕して、粗粉砕炭化ペレット（２０７）にする工程と、
   ｃ）前記粗粉砕炭化ペレット（２０７）から金属残留物（２０６）を除去する工程と、
   ｄ）前記粗炭化ペレット（２０７）を、微粉砕炭化ペレット（２０９）に粉砕する工程と、
   ｅ）前記微粉砕炭化ペレット（２０９）を、噴流層ガス化処理で未処理合成ガス（３０１）にガス化する工程と、
   ｆ）前記未処理合成ガス（３０１）にＣＯシフト反応を行い、シフト合成ガス（５０１）を生成する工程と、
   ｇ）前記シフト合成ガス（５０１）から、二酸化炭素と硫化水素とを除去し、合成ガスを生成する工程と、
   ｈ）前記合成ガスを精製することによって水素に富む生成ガス流（６０１）を発生させる工程と、
   を含む方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、
   工程ａ）において発生させた前記半炭化ガス（２０２）は、半炭化合成ガス（４０１）を発生させるために熱分解され、
   該半炭化合成ガス（４０１）は、工程ｆ）の前の工程ｅ）において発生させた前記未処理合成ガス（３０１）と混合される
   方法。
3. 請求項１又は２のいずれかに記載の方法であって、
   工程ｂ）において、前記炭化ペレット（２０１）は、１０ｍｍ以下の粒径に粉砕される
   方法。
4. 請求項１～３のいずれかに記載の方法であって、
   工程ｃ）において、前記金属残留物（２０６）は、渦電流技術を用いて除去される
   方法。
5. 請求項１～４のいずれかに記載の方法であって、
   工程ｄ）において、前記粗粉砕炭化ペレット（２０７）は、５００μｍ［マイクロメートル］以下の粒径に粉砕される
   方法。
6. 請求項１～５のいずれかに記載の方法であって、
   工程ｈ）において、吸着により、前記合成ガスから、二酸化炭素（ＣＯ_２）及び硫化水素（Ｈ_２Ｓ）が除去される
   方法。
7. 請求項１～６のいずれかに記載の方法であって、
   工程ｇ）において、圧力スイング吸着システムを用いて、前記合成ガスから水素が分離され、水素に富む生成ガス流（６０１）と、パージガス（６０２）とが生成される
   方法。
8. 請求項７に記載の方法であって、
   前記パージガス（６０２）の少なくとも一部は、工程ｅ）の前記ＣＯシフト反応に供給される
   方法。
9. 請求項７又は８に記載の方法であって、
   前記パージガス（６０２）の一部は、燃料ガスとして使用される
   方法。
10. 固形回収燃料ペレット（１１７）を水素に富む生成ガス流（６０１）に処理するためのプラント（１）であって、
    前記固形回収燃料ペレット（１１７）を炭化ペレット（２０１）に半炭化するための半炭化装置（２００）と、
    前記炭化ペレット（２０１）を粗粉砕炭化ペレット（２０７）に粉砕するための第２の粉砕機（２０４）と、
    前記粗粉砕炭化ペレット（２０７）から金属残留物（２０６）を除去するための渦電流を含む第３の金属除去装置（２０５）と、
    前記粗粉砕炭化ペレット（２０７）を微粉砕炭化ペレット（２０９）に粉砕するための第３の粉砕機（２０８）と、
    前記微粉砕炭化ペレット（２０９）を未処理合成ガス（３０１）にガス化するための噴流層ガス化炉（３０２）を備える、ガス化装置（３００）と、
    前記未処理合成ガス（３０１）にＣＯシフト反応を行ってシフト合成ガス（５０１）を生成するためのＣＯシフト装置（５００）と、
    ガス浄化装置（６００）であって、
    前記シフト合成ガス（５０１）から二酸化炭素及び硫化水素を除去するための吸着手段（６０３、６０４）と、
    パージガス（６０２）から水素を分離して水素に富む生成ガス流（６０１）を発生させるための水素分離器と
    を備えるガス浄化装置（６００）と、
    を備えるプラント。
11. 請求項１０に記載のプラントであって、
    前記半炭化装置（２００）で発生させることが可能な半炭化ガス（２０２）を熱分解するための、半炭化ガス処理装置（４００）をさらに備える
    プラント。
12. 請求項１０又は１１に記載のプラントであって、
    前記水素分離器は、圧力スイング吸着手段（６０５）を備える
    プラント。

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