JP6692373B2 - 廃棄物処理プラントおよび関連する方法 - Google Patents

Description

本発明は、高エネルギー効率を特徴とする、廃棄物処理プラントおよびそれに対応する処理方法に関する。本発明は処理に加えて、さらに処理された廃棄物の回収が想定され、バイオ燃料の同時生産および外部使用のためのエネルギー変換を伴うプラントを特に参照して開発された。

廃棄物処理はこれまで、基本的には処理された廃棄物のタイプに応じて、特有の方法で供される。特に、環境および人間の健康にとって危険な所与のタイプの廃棄物について、無害な種（species）で大気中に放出することができる、反応生成物の後処理のためのシステムを備えた別個の処理プラントを想定することが必要である。

この分野で統合された（または強化した、consolidated）技術は焼却炉の技術であるが、廃棄物の完全かつ最適な燃焼に達するための実質的な不可能性に起因した、性能（performance）の限界によって影響を受ける。

特に、工業用焼却炉における廃棄物の燃焼は、廃棄物処理のモードの本質的な非効率性のために廃棄物の燃焼空気への曝露を促進するために採用された全ての措置にもかかわらず、部分的に反応した種を含む反応生成物を常に生じる。結果として、多くの危険な種を含む反応生成物流れが生じ、これは非常に複雑な後処理システムを必要とする可能性がある（明らかであるが、運転（または稼働、もしくは操作、operation）限界によっても特徴付けられる）。

前述の運転限界に加えて、焼却炉は、処理廃棄物の質量と回収可能エネルギーとの比が低い値であることを特徴とする。言い換えれば、焼却炉によってさもなければ分散されたエネルギー流れを、他の場所で使用できる更なるエネルギーに変換する可能な量は、焼却炉に入る廃棄物の量に比べて極めて低い。

これらの限界を克服するために、この分野における研究活動の大部分は、代替の廃棄物処理システムの開発に集中している。廃棄物の処置（または処理、treatment）および処理（disposal）の代替技術の例は、超臨界水ガス化（ＳＣＷＧ）および超臨界水酸化（ＳＣＷＯ）によって構成される。最近、これらの技術の組合せについて、いくつかの提案がなされているにもかかわらず、２つの技術は、様々な処置プラントで一般的には個別に使用されている（すなわち、超臨界水ガス化または超臨界水酸化が使用される）。

特に、超臨界水ガス化と超臨界水酸化とを組合せた廃棄物処理プラントの提案が、Ｑｉａｎらの論文「超臨界水中の下水スラッジ（または汚泥、sludge）の処置および超臨界水ガス化および超臨界水酸化混合プロセスの評価（Bioresource Technology, 176(2015)218-224）によって示されている。

上記論文では、ＳＣＷＯリアクターとＳＣＷＧリアクターとを含むプラントの使用に焦点を当てている。ＳＣＷＯリアクターは、ＳＣＷＧリアクターにおけるＳＣＷＧ反応の副生成物によって、汚染されたガス化リアクターから生じる単なる液相だけを処置するために使用される。

後者は、有機物を少量含有するスラッジ（例えば、住宅用、商業用、または工業用廃水を浄化するためのプラントからのスラッジ）を処理するように構成される。

しかし、このようなプラントおよびそれに対応する廃棄物の処理方法は、処理された廃棄物に固有のエネルギーの、他の場所で使用可能なエネルギーへの変換率が極端に低い限り、エネルギーの観点から非常に高価であることが判明している。特に、このプロセスは、流入する廃棄物の単位質量当たりのバイオ燃料の生産が極めて少ないことを特徴とし、従って、回収率が低いことを特徴とし、それはエネルギーの生成および／または高品質な合成物（バイオ燃料）のための処置された廃棄物の価値（または価値をきめるもの、valorization）として解される。

さらに、上記論文が参照する廃棄物のタイプは、浄化スラッジに厳密に限定される。この論文に記載されているプラントのスキームおよび特性は、ガス化できないまたはガス化収率の低い廃棄物、例えば、液体または固体（農薬、医薬品、重油およびビチューメン油、ペットコークス、巨大分子およびポリマー、など）いずれの高分子量などの有機廃棄物である、広範囲の廃棄物の処置を実質的に実施不可能にするようなものであり、これは、汚染物質のタイプおよび固有の特性（物理的状態、分子量、濃度など）ならびにプロセスを不連続にするリアクターの目詰まりおよび閉塞による技術的限界の両方に起因する、設備およびリアクター自体の洗浄および脱スケールの継続的な介入の必要性の結果である。

基本的には、Ｑｉａｎらの論文に記載されているプラントの目的は、低温でガス化を行うことによって、流入する廃棄物を処理し、高温で純粋な超臨界水ガス化の処置で得られ得るものよりも高い濃度のメタン燃料を得ることであるが、少ない反応副生成物の形成が確実に生じる。

ガス化プロセスの終了時に、超臨界水酸化リアクターを設けることにより、ガス化リアクターの作動温度を実際に下げることが可能になり、総収率は、高温で実施される超臨界水ガス化よりも低いけれども、メタン収率（または産出量、yield）を増加させる。

従って、超臨界水酸化ユニット（または装置、unit）は、ガス化ユニットが低温のためにガス化されない有機化合物を破壊する唯一の目的を有する。しかしながら、この方法は、生成されたメタンが微量の（trace）他の炭化水素によって汚染されるのを防止し、またグリッドに導入することができないような量の水素による汚染を防止する。

さらに、廃棄物回収の点における収率（流出における合成ガス（または気体、gas）の質量流れと、流入時の廃棄物の質量流れとの間の比として解される）は低い。これは、処置された廃棄物の単位質量あたりの流出合成ガスのより低い発熱量と、プロセスを維持するために必要な処置をされた廃棄物の単位流入質量あたりのエネルギー（従来の化石燃料の消費またはシステム全体に供給される熱エネルギー）との間の比の観点におけるプロセスのエネルギー効率と同様である。

本発明の課題は、前述の技術的な問題点を克服することである。

特に、本発明の課題は、廃棄物の処理のためのプラントおよびそれに対応する廃棄物の処理方法を供すことであり、それによって、様々な性質および異なる物理的状態（固体、液体、ガス、または多相混合物など）の有機廃棄物の未分化処置を可能にし、廃棄物自体の危険性にかかわらず、同時に環境への影響を最小限に抑えて極めて高いエネルギー効率を得ることができる。第２に、本発明の課題は、廃棄物の処理に加えて、廃棄物自体の回収が想定されるプラント（およびそれに対応する方法）を供すことであり、そのプラント（およびそれに対応する方法）は、環境への影響を最小限に抑えて、極めて高い、エネルギー効率および回収および廃棄物の価値の観点における収率を有する。

本発明の課題は、本発明に関して供される本明細書の技術的開示の不可欠な部分（integral part）を形成する、確定した特許請求の範囲の目的を形成する特徴を有する廃棄物処理プラントおよび廃棄物処理方法によって達成される。

特に、本発明の目的は、廃棄物の処理のためのプラントであって、
超臨界水酸化リアクター（supercritical water oxidation reactor）、
超臨界水ガス化リアクター（supercritical water gasification reactor）、
フィーディング・システム（またはフィード・システム、feeding system）
を含み、
前記フィーディング・システムが、廃棄物の少なくとも２つの有機物流れ（organic currents）を、前記超臨界水酸化リアクターおよび前記超臨界水ガス化リアクターに送るように構成され、ならびに前記プラント内に少なくとも１つの水性流れ（または水を含む流れ、aqueous current）を送るように構成され、
前記フィーディング・システムが、前記少なくとも１つの水性流れを、前記超臨界水酸化リアクターおよび前記超臨界水ガス化リアクターを通るような直列流れ（または連続した流れ、a series flow）で供給するように構成され、ならびに
前記フィーディング・システムが、前記廃棄物の少なくとも２つの有機物流れを、前記超臨界水酸化リアクターおよび前記超臨界水ガス化リアクターを通るような並列流れ（a parallel flow）で供給するように、ならびに各々の前記廃棄物の有機物流れを、前記超臨界水酸化リアクターまたは前記超臨界水ガス化リアクターに選択的に送るようにさらに構成される、プラントである。

さらに、本発明の目的は、廃棄物処理のためのプラントにおける廃棄物の処理方法であって、
超臨界水酸化リアクター、
超臨界水ガス化リアクター、
廃棄物流れのフィーディング・システム
を含み、
前記フィーディング・システムが、廃棄物の少なくとも２つの有機物流れを、前記超臨界水酸化リアクターおよび前記超臨界水ガス化リアクターに送るように構成され、ならびに、前記プラント内に、少なくとも１つの水性流れを送るように構成され、
前記方法が、
前記廃棄物の有機物流れの各々を、前記超臨界水酸化リアクターまたは前記超臨界水ガス化リアクターに選択的に送るように、前記フィーディング・システムによって、前記廃棄物の少なくとも２つの有機物流れを、前記超臨界水酸化リアクターおよび前記超臨界水ガス化リアクターを通るような並列流れで送る工程、
前記フィーディング・システムによって、前記少なくとも一つの水性流れに、前記超臨界水酸化リアクターおよび前記超臨界水ガス化リアクターを通るように直列流れで供給する工程を含んで成る、方法である。

図１は、本発明の様々な態様によるプラントおよび方法の原理図を示す。

図２は、本発明による廃棄物処理プラントの好ましい態様の全体模式図である。

図２Ａは、より明瞭に表現するために、図２の文字Ａによって指定されたセクションに対応するプラントのセクションの拡大図である。

図２Ｂは、より明瞭に表現するために、図２の文字Ｂによって指定されたセクションに対応するプラントのセクションの拡大図である。

図１を参照すると、本発明の様々な態様による廃棄物処理プラントおよび対応する処理方法が、ここに例示されるように模式的に示され得る。これに関連して、参照番号１は図１の全体図を示し、これは廃棄物処理プラントおよび本発明による廃棄物処理方法の両方について等価であるとみなすことができる。

特に、プラント１は、参照のＳＣＷＧによって指定される超臨界水ガス化リアクター、参照のＳＣＷＯによって指定される超臨界水酸化リアクター、およびフィーディング・システムを含み、フィーディング・システムは、プラント１に少なくとも１つ水性流れおよび少なくとも２つの廃棄物の有機物流れを含む。本明細書の目的のために、用語「フィーディング・システム」は、プラント１だけでなくプラント１それ自体の内への流入時に廃棄物を送ることができるデバイスのセットを意味することに留意されたい。「廃棄物」とは、プラント１からの流出前に処理を必要とする、プラント１に入っているかまたは循環する化合物または化学種を意味する。

さらに、「少なくとも２つの有機物流れ」という句は、２つの（またはそれよりも多い）効果的に異なる有機物流れがプラント１に供給される状況だけでなく、有機化合物を含むただ１つの流れが、２つのリアクターであるＳＣＷＧおよびＳＣＷＯ（同時に２つの有機物流れを作り出す）に、同時に（並行して）供給され、ガス化リアクターＳＣＷＧに供給されるフラクション（または留分、fraction）（一般的に大部分）をガス化するのに必要な熱エネルギーを、酸化リアクターＳＣＷＯで生成する。

より詳細には、フィーディング・システムは、プラント１に少なくとも２つの有機物流れＷ１＿ＩＮ、Ｗ２＿ＩＮ、Ｗｎ＿ＩＮを送るように構成されており、ｎ番目の流れと仮定される後者は、場合によってはオプションである。上述したように、有機物流れは少なくとも２つであり、図２の特定の例では、参照としてＷ１＿ＩＮ、Ｗ２＿ＩＮ、Ｗ３＿ＩＮが用いられる。

１またはそれよりも多い上記流れを構成する有機廃棄物の例としては、以下を含む：
紙、段ボール、プラスチック、タイヤ、ゴム、繊維、樹脂、織物、ＷＤＦ（廃棄物由来燃料、Waste-Derived Fuel）、バイオマス（例えば、枝刈り、木材などから得られるもの）などの廃棄物および／またはバイオマスの熱分解（pyrolysis）またはサーマル・クラッキング（または熱分解、thermal cracking）のためのプラントからの廃棄物のチャー（または炭化物、もしくは焦げたもの、char）のような固体有機物流れ；
石油コークス、カーボンブラック、医薬品、農薬、ダイオキシンなどの固体有機物流れ；
紙、段ボール、プラスチックタイヤ、ゴム、繊維、樹脂、織物、ＷＤＦ、バイオマス（例えば、枝刈り、木材などから得られるもの）などの廃棄物および/またはバイオマスの熱分解プラントまたはサーマル・クラッキングのためのプラントからの重廃棄廃油などの有機化合物の混合物を例えば含んで成る液相中の有機流れ；
油、溶剤、塗料などの液体有機物流れ。

廃棄物の少なくとも２つの有機物流れに関して、フィーディング・システムは、これらの流れをリアクターＳＣＷＯおよびＳＣＷＧに並列に送るように構成され、それにより、様々な有機物流れによって運ばれる廃棄物の特性に従って（これは、図１において、特に、プラント１自体の周囲に広がる両頭の矢印によって示される）、１つのリアクター（ＳＣＷＯ）またはもう一方のリアクター（ＳＣＷＧ）に選択的に送ることを意味する。

もちろん、プラントに入る１またはそれよりも多い廃棄物流れが、無機廃棄物またはいずれの場合にも、優勢でない有機電荷（organic charge）によって（非限定的な例としては、住宅用、商業用および／もしくは工業用の廃水、洗浄水、異物が混入した（または汚染された、contaminated）水および／もしくは汚染された（polluted）水（例えば、以下に記載される、流れＷＷ＿ＩＮ参照）、住宅用、商業用および／もしくは工業用のスラッジ、または採掘活動や鉱業活動の精錬などから生じるスラッジの水性流れが、少なくとも２つの有機物流れが存在することを供する方法によって）、構成されることが可能である。

本明細書において、「有機」および「無機」という用語は、有機化合物が、１またはそれよりも多い炭素原子が、一酸化炭素、二酸化炭素およびカーボネイトの排除を伴って、共有結合を介して他の元素の原子に結合している化合物として定義される、最も一般的な定義を参照して用いられる。

廃棄物のフィーディング・システムはさらに、以下を含む１またはそれよりも多い水性流れの供給および／または循環するように構成される。

少なくとも１つの水性流れＰＬＳであって、その水性流れＰＬＳは、リアクターＳＣＷＧの流出物（effluent）（反応生成物）を冷却することによって得られ、またガス化されていない有機および／または無機廃棄物を含む。この流れは、その中に含まれる廃棄物の完全な石灰化および不活性化を得るために、リアクターＳＣＷＧからリアクターＳＣＷＯまで循環される。

少なくとも１つの水流ＷＷ＿ＩＮであって、その水流ＷＷ＿ＩＮは、２つのリアクターにおいて、必要な滴定濃度（または滴定量、もしくは力価、titre）または水消費に達するような量の、有機種および／または無機種を含む可能性がある。これらの１またはそれよりも多い水性流れＷＷ＿ＩＮは、例えば、住宅用、商業用および／または産業用の廃水、洗浄水、有機および無機化学剤によって異物が混入した水および／もしくは汚染された水（例えば、製紙工場からの水、ビルジ水、なめし革および皮革産業からの水、工業用水のエマルション、都市廃棄物ダンプの浸出液、界面活性剤、炭化水素、除草剤、農薬、重金属などの存在により浄化されるべき水）から来る廃棄物流れ）を構成し得る。ならびに、

場合によっては、実質的に純粋な水の流れＰＷであって、その純粋な水の流れＰＷは、リアクターＳＣＷＯから生じ、またガス化反応のための水として超臨界水ガス化リアクターＳＣＷＧに送られる（後述されるように、これは、プラント１内の熱統合（または熱集積、thermal integration）を供すために、既に超臨界条件に供給されている）。超臨界水ガス化リアクターＳＣＷＧに供される水性流れＷＷ＿ＩＮが、超臨界水ガス化リアクターの要求を満たすために流量（または流速、flow rate）が不十分な場合には、必要な流量の値を回復するように、特に、流れＷＷ＿ＩＮの流量が、リアクターＳＣＷＯおよびＳＣＷＧにおける反応を維持するために必要的な滴定濃度に達するのに十分でない場合、または流れＷＷ＿ＩＮが、２つのリアクターＳＣＷＯとＳＣＷＧとの間の熱統合に必要な熱交換器でのその使用を禁止するような（これは、極度に汚染された廃水の流れが、熱交換器の一般的な閉塞および機能不全を招くためである）汚れの特性を有する場合に、流れＰＷの供給は生じる。流れＷＷ＿ＩＮの水量を統合するための（必要な場合の）天然水（spring water）を用いる必要を除外する限り、流れＰＷの利用は、プラント１の環境への影響をさらに低減させることに留意されたい。代わりに、この場合においては、主資源（天然水）の利用のために、環境的観点から、プロセスを持続可能性が低いものとする。

流れＰＬＳおよびＰＷは、プラント１内を循環し、２つのリアクターＳＣＷＯおよびＳＣＷＧを通って直列に流れる流れであり、流れ（または複数の流れ）ＷＷ＿ＩＮは、プラント１の外部から供されることに留意されたい。さらに、廃棄物自体の破壊に関連する必要に応じて、プラントの２つのセクション（ＳＣＷＧおよびＳＣＷＯ）の間に更なる通路や交換器が存在し得ることに留意されたい。

プラント１からの産出物は一般的に、不活性灰ＩＡ、環境ＳＷＷに排出されるのに適した水および酸化セクション（リアクターＳＣＷＯおよびその反応生成物の後処理のためのユニット）に関して無害のＳＦＧであるガスを含む一方で、ガス化セクション（リアクターＳＣＷＧおよびその反応生成物の後処理のためのユニット）に関する浄化された（または精製された、purified）合成ガスＳＧを含む。

地球規模で、プラントは、有用なエネルギーのＵＥも外部環境にもたらす。さらに、プラント内では、２つのセクション間の熱統合（および一般的なエネルギー統合）により、酸化セクションとガス化セクションとの間にエネルギーＥの移動（transfer）がある。後述されるように、酸化リアクターＳＣＷＯで生成された熱エネルギーの一部は、ガス化リアクターＳＣＷＧに入る水を加熱するために利用され、いずれの場合にも、プロセス熱の形態で他の部分を回収し、様々な用途のためのサーモベクター（または熱媒体、thermovector）流体を通して、それを割り当てる。言い換えれば、プラント１内に存在するのは、ガス化反応のエネルギー要求を満たすために、超臨界水の酸化反応によって発生した熱の一部を利用することができるように構成された超臨界水酸化セクションと超臨界水ガス化セクションとの間で熱エネルギーを循環させるシステムである。

図２を参照して、本発明の好ましい態様によるプラント１を、本明細書で提示されるプラントのレイアウトを参照して詳細に記載する。

この記載は、図２のプラントの２つのセクションを拡大して示す図２Ａおよび２Ｂを主に参照して発展され、また２つの表現の連続性を示すために、両者はスキームの分割点において、５つの終端Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅを有する。

図２Ａおよび図２Ｂを参照すると、プラントは、７つの流入質量流れ（または質量流量、mass flows）および９つの流出質量流れを含む。流入質量流れには以下が含まれる：
i）リアクターＳＣＷＯの供給のための酸素ＯＸ＿ＩＮの流入流れ、
ii - iii）廃棄物の有機物流れを構成し、例として、中程度の硫黄含有量（medium sulphur content）を有するカーボンブラックおよび重油にそれぞれ対応する、廃棄物の有機物流れＷ１＿ＩＮ、Ｗ３＿ＩＮ；「カーボンブラック」という用語は、廃棄物およびバイオマスの熱分解および／またはサーマル・クラッキングのためのプラントからの、カーボンブラックそれ自体、すす、石炭、コークス、ペットコークス、およびチャーを総称して（単に非限定的な例として）意味づけられる；用語「中程度の硫黄含有量の重油」は、むしろ、単に非限定的な例として、廃棄物およびバイオマスの熱分解および／またはサーマル・クラッキングのためのプラントからの廃油（より一般的には油、溶媒、および塗料）を含んで成ることを意図している；これに関連して、場合によって、プラント１のフィーディング・システムの不可欠な部分として、様々な性質の廃棄物および／もしくはバイオマスの熱分解またはクラッキング（または分解、cracking）のためのプラント、ならびに／または自然な（または原油の、crude）状態（例えば、タイヤ、ゴム、樹脂、プラスチック、繊維、紙、段ボール、ＷＤＦなど）で入ってくる廃棄物の物理化学的な前処理のための他のユニットが想定され得る；これは処理すべき廃棄物が、未処理の形態（すなわちプラント１自体での処理に適する特徴である、プラント１に達成するような形態）を有しない場合に必要となり得る；
iv）場合によって、有機種および／または無機種を含有する水性流れＷＷ＿ＩＮに機能的に対応し、例えば、ごみ集積場（rubbish dumps）からの浸出液（化学的酸素要求（ＣＯＤ）および生物学的酸素需要（ＢＯＤ）を決定する有機化学剤によって、ならびに重金属、アンモニアなどの無機化学剤によって異物が混入した水）によって構成される流れＷ２＿ＩＮ；本明細書で検討される具体的な例では、以下の記載から明らかになるように、流れＷ２＿ＩＮの流量は、２つのリアクターＳＣＷＯおよびＳＣＷＧにおいて、必要な滴定（または水の消費）に達するために適切でない、または十分でない；
v-vi）サーモベクター流体ＴＨＥＲ１ＩＮおよびＴＨＥＲ２ＩＮの第１流れおよび第２流れ、例えば、伝熱（または透熱性、diathermic）オイルのみならず、例えば水蒸気、溶融塩、および利用可能な他のサーモベクター流体；
vii）炭酸カルシウムＣＡＣＯ３ＩＮの流入流れ、または一般的にサリーネ（または整理食塩水、saline）の沈殿物の形成を伴う酸性流れを中和することができるルイス塩基の流れ。

流出質量流れに関して、プラントは以下を含む：
i）基本的に二酸化炭素、水蒸気、および少量の酸素および窒素を含むガスの流出流れ（または産出流れ、output flow）ＧＡＳ＿ＯＵＴ；
ii）亜硫酸および硫酸の水溶液（aqueous solution of sulphurous acid and sulphuric acid）の炭酸カルシウム（calcium carbonate）での中和によってそれぞれ得られる、亜硫酸カルシウム（calcium sulphites）および硫酸塩（またはサルフェート、sulphates）を基本的に含む不活性固体廃棄物の流れＳＬＤ；
iii）浄化された水の流出流れＳＷＷ；
iv）参照ＩＡＯによって指定される、リアクターＳＣＷＯからの流出での不活性灰の流れ；
v）基準ＩＡＧによって指定される、リアクターＳＣＷＧからの流出での不活性灰の流れ；
vi）他の場所、例えば、住宅用、商業用、または工業用ガス分配グリッド内で使用することができるプラント１の産出物を構成するバイオメタンの流出流れＣＨ４ＯＵＴ；
vii）元素硫黄（elementary sulphur）の流出流れＳ＿ＯＵＴ；
viii）二酸化炭素排出量の流出流れＣＯ２ＯＵＴ；
ix）サーモベクター流体の流出流れＴＨＥＲＯＵＴ、その流れは、流れＴＨＥＲ１ＯＵＴおよび流れＴＨＥＲ２ＯＵＴの合計に等しく、同様に流れＴＨＥＲ１ＩＮおよび流れＴＨＥＲ２ＩＮに等しい。

プラント１の構成要素とそれらの間の接続の態様について以下に記載する。記載を簡単にするために、流体連通をセットアップするような全ての構成要素間の接続は、そのような接続がどのように構成しなければならないかが、一般的に当業者に既知である限り、全体として「接続」と呼ぶ。

プラント１は、流れＷ１＿ＩＮおよび流れＷ２＿ＩＮを流入として受ける第１混合ユニットＭ１を含む。ユニットＭ１は、接続部１によって、第１ポンプＰ１の取り込みポート（intake port）と流体連通しており、第１ポンプＰ１の移送ポート（delivery port）は、接続部２によって、第２混合ユニットＭ２と流体連通している。

第２ユニットＭ２は、接続部３によって、超臨界水酸化リアクターＳＣＷＯと流体連通している。後者はさらに、接続部４を介して、（極低温）酸素の流入流れ（または投入流れ、input flow）ＯＸ＿ＩＮをリアクターＳＣＷＯに送る第２ポンプＰ２と流体連通している。

別の態様では、極低温酸素の流入流れＯＸ＿ＩＮの代わりに、リアクターＳＣＷＯの運転圧力で圧縮空気の流れが使用されてもよく、これは、ＯＸ＿ＩＮの流量に等しい流量で、リアクターＳＣＷＯの運転に必要な酸素に加えて、窒素、二酸化炭素、微量の希ガスを含む。この変更例では、前記流れをリアクターＳＣＷＯに供給するために、図２のプラントに空気圧縮機を設ける必要がある。

リアクターＳＣＷＯはさらに２つの流出ポート（または産出ポート、outlet port）を含み、第１ポートは流れＩＡＯ（ここでは実際にはリアクターの底部にある収集環境では接続部６として模式的に示される）であり、リアクターから抜き出すための排出を考慮している。第２の流れは、リアクターＳＣＷＯの反応生成物流れを運ぶように構成される接続部５によって、第１熱交換器ＨＥＸ１、特にその中の第１流路と流体連通している。

リアクターＳＣＷＯの反応生成物の上記流れは、熱交換器ＨＥＸ１を横切り（または通過してもしくは流通して、traverse）、熱交換器ＨＥＸ１が第２熱交換器ＨＥＸ２、特にその中の第１流路と流体連通する接続部７を通って出ていく。熱交換器ＨＥＸ２の第２流路は、流れＴＨＥＲ１ＯＵＴとして熱交換器ＨＥＸ２から出る流れＴＨＥＲ１ＩＮを運ぶことに留意されたい。

熱交換器ＨＥＸ２からのスタートは、接続部８であり、熱交換器ＨＥＸ２の第１流路が第３の熱交換器ＨＥＸ３、特にその中の流路と流体連通する接続部８があり、接続部８がもう一度リアクターＳＣＷＯの反応生成物を運ぶように構成されている。

熱交換器ＨＥＸ３から出るリアクターＳＣＷＯの反応生成物の経路は、冷却器ＣＯＯＬ５と流体連通する接続部９を通って続く。冷却器ＣＯＯＬ５は、接続部１０によって積層バルブ（lamination valve）Ｖ１と流体連通し、一方でバルブＶ１の下流の接続部１１は第１液体／ガス分離器ＦＬＡＳＨ１と流体連通する。

分離器ＦＬＡＳＨ１は、各々がリアクターＳＣＷＯの反応生成物の対応する（液体またはガスの）相を排出するように構成された２つの流出ポートを含む。特に、分離器ＦＬＡＳＨ１の第１流出ポートからのスタートは、液相で反応生成物を排出するように構成される接続部１１ＬＩＱであり、第２流出ポートからのスタートは、反応生成物をガス相（または気相、gaseous phase）で排出するように構成される接続部１１ＧＡＳである。

接続部１１ＬＩＱは、２つの流出ポートを備えた第１膜分離器ＭＥＭＢＲ１内の流入ポート（または投入ポート、inlet port）に供される。

第１流出ポートからのスタートは、ポンプＰ４の取り込みポートと流体連通する接続部１２である。第２流出ポートからのスタートは、積層バルブＶ３に達する接続部１３である。接続部１１ＧＡＳは代わりに積層バルブＶ２に直接つながり、積層バルブＶ２は、これを横切る流体（この場合、ガス）の圧力を減少させることができる。バルブＶ３の下流側のスタートは、ニュートライザー（または中和器、neutralizer）ＮＥＵＴＲＡＬの流入ポートに供する接続部１４である。

ニュートライザーＮＥＵＴＲＡＬは、炭酸カルシウムの流れＣＡＣＯ３ＩＮ（または、上述したように、サリーネの沈殿を形成する酸性流れを中和することができる他のルイス塩基）の流れを流入として受け取り、また２つの流出ポートを含む。第１流出ポートは、接続部１５によってスプリッターＳＰＬと流体連通し、第２流出ポートから出るものは、不活性廃棄物ＳＬＤ（水和硫酸カルシウム−石膏）である。

また、スプリッターＳＰＬは２つの流出ポートを含み、第１流出ポートは接続部１５＿１によって、硫黄スクラバーＳＣＲＵＢの流入ポートと流体連通し、第２流出ポートは第２膜分離器ＭＥＭＢＲ２の流入ポートと流体連通している。分離器ＭＥＭＢＲ２には２つの流出ポートが設けられ、第１流出ポートからの流出は、流れＳＷＷであり、第２流出ポートは再循環接続部１６によって、ニュートライザーＮＥＵＴＲＡＬの第２流入ポートと流体連通している。

バルブＶ２の下流側には接続部１７があり、接続部１７は接続部１１ＧＡＳから熱交換器ＨＥＡＴに至り、接続部１８を通って硫黄スクラバーＳＣＲＵＢの第２流入ポートへと流体連通している。スクラバーＳＣＲＵＢはまた、２つの流出ポート、特に浄化された排出ガスの流れＧＡＳ＿ＯＵＴがそこから流出する第１流出ポート、およびニュートライザーＮＥＵＴＲＡＬの第３流入ポートと流体連通する第２流出ポートを含む。

ポンプＰ４の移送ポート（接続部１２を通過する流れを処理する移送ポート）は、接続部２０を介して、熱交換器ＨＥＸ３内の第２流路と流体連通している（それぞれの第１経路を流れる流体によって熱交換が得られる）。熱交換器ＨＥＸ３の第２流路に沿って流れる流れは、熱交換器ＨＥＸ１の第２流路と流体連通するように配置される接続部２１を通ってそこから出る（それぞれの第１経路を流れる流体によって熱交換が得られる）。流れは、熱交換器ＨＥＸ１の第２流路に沿って流れ、第４熱交換器ＨＥＸ４、特にその中の第１流路と流体連通される接続部２２を通ってそこから出る。熱交換器ＨＥＸ４の第２流路（流入接続部２３および流出接続部２４）の流れは、代わりに、プラントに外接する、例えば（もう一度）伝熱油である、伝熱サーモベクター流体である。

熱交換器ＨＥＸ４を通過する流れは、リアクターＳＣＷＧの流入ポートに流体連通される接続部２５を通って、そこから出る。

熱交換器ＨＥＸ４は、一般的にオプションとして、ガス化リアクターの流入温度を調節する唯一の機能（function）を有することを前提とされることに、多少なりとも留意されたい。代替的な態様では、プラント１はそれがなくてもよく、熱交換器ＨＥＸ１の第２流路の流出と、リアクターＳＣＷＧの（第１）流入ポート（後述されるように、ガス化反応のための水を供給するためのポート）との間で、結果的に直接接続されてもよい。

さらに、リアクターＳＣＷＧには、ポンプＰ３によって、（この態様では）廃棄物の有機物流れＷ３＿ＩＮが供給される。この目的のためのポンプＰ３の移送（または運ぶこと、delivery）は、接続部２６を介してリアクターＳＣＷＧの第２流入ポートに流体連通している。後者はさらに、２つの流出ポート、特に、リアクターＳＣＷＧの反応生成物を運び、冷却器ＣＯＯＬ２の流入ポートとの流体連通が配置されるように構成される接続部２７からスタートする第１流出ポートと、不活性灰ＩＡＧの排出に対応する第２流出ポート（ここでは実際にはリアクターの底部の収集環境である接続部２８として模式的に示す流出ポート）を含む。

冷却器ＣＯＯＬ２は、特にその中で第１流路を有する第５熱交換器ＨＥＸ５と、接続部２９によって流体連通している流出ポートをさらに含む。熱交換器ＨＥＸ５の第２流路は、同様に熱交換器ＨＥＸ２と同様に、流れＴＨＥＲ２ＯＵＴとして熱交換器ＨＥＸ５から流出する流れＴＨＥＲ２ＩＮを運び、また混合ユニットＭ４によって、流れＴＨＥＲ１ＯＵＴに統合し、サーモベクター流体ＴＨＥＲＭＯＵＴの放出をもたらすことに留意されたい。

熱交換器ＨＥＸ５の第１流路は、冷却器ＣＯＯＬ３の流入ポートと流体連通する接続部３０によってプラントから出る。冷却器ＣＯＯＬ３の流出ポートからのスタートは、第３液体／ガス分離器ＦＬＡＳＨ３の流入ポートに供給する接続部３１である。分離器ＦＬＡＳＨ３は２つの流出ポートを含み、第１はリアクターＳＣＷＧの反応生成物をガス相で運ぶように構成され、接続部３１ＧＡＳによって積層バルブＶ４と流体連通しており、第２はリアクターＳＣＷＧの反応生成物を液相で運ぶように構成される接続部３１ＬＩＱによって、混合ユニットＭ２の第２流入ポートと流体連通されている。

バルブＶ４の下流側のスタートは、接続部３１ＧＡＳからのガスの流れを処理するように構成される硫化水素（hydrogen sulphide）吸着ユニットＨ２ＳＲＥＭと流体連通する接続部３２である。次いで、硫化水素は、元素硫黄に変換され、排出口（discharge）Ｓ＿ＯＵＴを通って放出される（expelled）。

ユニットＨ２ＳＲＥＭの流出口は、接続部３３によって、二酸化炭素トラップＣＯ２ＲＥＭの流入と流体連通している。トラップＣＯ２ＲＥＭは、余剰の二酸化炭素をパージするように、接続部３１ＧＡＳからの（またユニットＨ２ＳＲＥＭをすでに通過している）ガスの流れを処理するように構成され、二酸化炭素は排出ＣＯ２ＯＵＴを通じて大気中に放出される。

最後に、トラップＣＯ２ＲＥＭの流出は、等温触媒コンバータ（isothermal catalytic converter）Ｈ２ＣＯＮＶと流体連通しており、その内部で、接続部３４を通ってトラップＣＯ２ＲＥＭから出るガスの流れが反応して、バイオメタンＣＨ４ＯＵＴの流れが生じる。

以下、プラント１の運転を記載する。
リアクターＳＣＷＯおよびＳＣＷＧの運転に関する予備的注意として、それ自体は既知の方法で、超臨界水酸化リアクターＳＣＷＯにおいて、有機廃棄物の超臨界水酸化の処理が、水の臨界温度より高い温度（Ｔ＝３７４℃）で行われ、また水の臨界圧力を超える圧力（ｐ＞２２ＭＰａ）で実施される。有機物質は、水性媒体中の極低温酸素（cryogenic oxygen）（既に述べたように、ポンプＰ２を通って供給される流れＯＸ＿ＩＮ、代替的には圧縮機によって供給される空気中に存在する酸素）によって二酸化炭素に完全に酸化される。このプロセスでは、有害で危険性の高い廃棄物を環境に安全に放出できる化合物に変換することができる。

有機化合物と超臨界水との完全な混和性は、いかなる場合においても、望ましくない化学種の放出が起こる従来のタイプの焼却炉に悪影響を及ぼす化学種の物質移動および反応の程度（degree of reaction）に対する制限を回避する。

代わりに、リアクターＳＣＷＯにおいて、有機化合物は二酸化炭素と水に完全に酸化される。例えば、塩素、硫黄またはリンのようなヘテロ原子は、廃棄物の有機物流れに存在する場合、鉱酸（mineral acid）（塩酸ＨＣｌ、硫酸Ｈ_２ＳＯ_４、またはリン酸Ｈ_３ＰＯ_４）に変換されるが、窒素は廃棄物流れに含まれる可能性があり、主に不活性窒素Ｎ_２および少量の二酸化窒素Ｎ_２Ｏを形成する。

ダイオキシンおよび窒素酸化物ＮＯ_Ｘは一般的に、低いプロセス温度のために形成されない。それらが流入される場合、ダイオキシンは二酸化炭素、水、鉱酸に完全に酸化される。酸の中和に由来する塩（salt)は、超臨界混合物によって沈殿され、また他の無機灰と共にリアクターＳＣＷＯの底部から抽出することができる。

以下は、ＳＣＷＧリアクターで起こる廃棄物の酸化反応の例である：

炭素：Ｃ＋Ｏ_２→ＣＯ_２
有機化合物：Ｃ_ｘＨ_ｙＯ_ｚ＋（ｘ＋ｙ／４−ｚ／２）Ｏ_２→ｘＣＯ_２＋ｙ／２Ｈ_２Ｏ
セルロース：Ｃ_６Ｈ_１０Ｏ_５＋６Ｏ_２→６ＣＯ_２＋５Ｈ_２Ｏ
ダイオキシン(ＰＣＣＤ)：Ｃｌ_２-Ｃ_６Ｈ_２-Ｏ_２-Ｃ_６Ｈ_２-Ｃｌ_２＋１１Ｏ_２→１２ＣＯ_２＋４ＨＣｌ

有機廃棄物を酸化および非危険化学種に完全に変換するための処理時間は、有機廃棄物の種類およびその水分濃度に依存して、数秒または数分規模のオーダーである。誘電率および水のイオン生成物の低い値に起因して、イオン反応は阻害される。その結果、反応メカニズムを促進するのはラジカルである。

リアクターＳＣＷＯにおける大域（global）酸化反応は、以下の微分式を有する：

ｄ［Ｓ］／ｄｔ＝−ｋ［Ｓ］^ａ［Ｏ_２］^ｂ

Ｓは酸化されるべき化合物である。定数ｋは、アレニウスの法則に従って温度Ｔに関数的に依存するので、ｋ＝Ａ・ｅｘｐ（-Ｅ_ａ／ＲＴ）で表すことができ、Ｅ_ａは反応の活性化エネルギーを表す。

代わりに、リアクターＳＣＷＧに関して、リアクター内での処理にエネルギー的に適した水流および有機廃棄物の流れが、超臨界状態でそこに供される。超臨界水は、熱分解反応と並行して加水分解反応をもたらすガス化のための反応媒体の役割を有する。

超臨界水ガス化は、炭素残留物を形成することなく、水素（Ｈ_２）、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ_２）、メタン（ＣＨ_４）、および軽質炭化水素（Ｃ_２-Ｃ_３）のようなガス形成の直接的な方法である。

水からガスを分離した後、高圧であり、その後の用途に有用である合成ガスが得られる。

反応速度論的スキーム（kinetic scheme of the reaction）は非常に複雑であり、ラジカルによって促進されるメカニズムを介して広範囲の反応中間体を形成する様々な工程を含んで成る。配向（または方向づけ、orientation）の手段として、反応のメカニズムが参照として想定されてもよく、この反応のメカニズムは、以下のタイプの炭化水素の改質反応を含んで成る：

Ｃ_ＸＨ_Ｙ＋ｘＨ_２Ｏ→（ｘ＋ｙ／２）Ｈ_２＋ｘＣＯ

一酸化炭素の水素への変換を可能にする水−ガス遷移相（transition phase）：

ＣＯ＋Ｈ_２Ｏ→Ｈ_２＋ＣＯ_２

最後に、水素をメタンに変換することを可能にするメタン化相：

ＣＯ＋３Ｈ_２→ＣＨ_４＋Ｈ_２Ｏ

メタン化反応は顕著に発熱性であるため、一般的にＳＣＷＧリアクターに到達するような６００℃またはそれよりも高い温度は好ましくない。このため、高温（Ｔ＞５００℃）でガス化が起こる場合、メタン濃度が低くなる。高温での運転では、主生成物は、水素（Ｈ_２）、二酸化炭素（ＣＯ_２）、一酸化炭素（ＣＯ）およびメタン（ＣＨ_４）で構成される。有機廃棄物の流れ中に存在する硫黄は、硫化水素（Ｈ_２Ｓ）に還元される。次いで、リアクター中に存在し得る不溶性塩は、沈殿した塩としてリアクターの底部から回収される。

これは、図２、図２Ａ、および図２Ｂに示されるプラント１の態様において、廃棄物の有機物流れＷ１＿ＩＮは、ごみ集積場からの浸出液の２０００ｋｇ／ｈの流量（この値は 純粋にこのプラントの一例とみなされる）に相当すると言われており、廃棄物の有機物流れＷ２＿ＩＮは３２０ｋｇ／ｈのカーボンブラックの流量に相当し、一方で廃棄物の有機物流れＷ３＿ＩＮは熱分解から形成される（中程度の硫黄含有量を有する）重油の５００ｋｇ／ｈの流量（この値は純粋にこのプラントの一例とみなされる）に相当する。

流れＯＸ＿ＩＮは、−１５３℃の温度および１０ｂａｒの圧力で貯蔵タンクからの液体酸素の流れ９２０ｋｇ／ｈ（この値は純粋にこのプラントの一例とみなされる）に相当する。あるいは、極低温酸素の上記流れＯＸ＿ＩＮと同等の圧縮空気の流れを使用することも可能である。図２Ａから分かるように、プラント１の上流側では、廃棄物フィーディング・システムは、有機物流れをリアクターＳＣＷＯまたはリアクターＳＣＷＧに選択的に送るように構成され、これにより有機物流れと並列に、また処理の効率と有効性の最適化の基準に基づいて供され、また流れ自体の化学物理的特性に従ってリアクター内の閉塞とスケーリングを防止するように構成される。さらに、本明細書で言及する廃棄物フィーディング・システムは、プラント１に廃棄物を送る機械（すなわち、ポンプＰ１、Ｐ３）のみに限定されるものではなく、（有機および無機の）流れの循環条件を設定することを可能にする、構成要素間の接続を含む、残る全てのポンプまたはプラントの構成要素を含んで成る。これらの前提を考慮すると、廃棄物フィーディング・システムの一部を形成することは、分離器ＦＬＡＳＨ１、ＦＬＡＳＨ３、ＭＥＭＢＲ１、ＭＥＭＢＲ２、さらにはリアクターＳＣＷＯおよびＳＣＷＧ自体でもあり、それらは、その循環に必要な流体の流れの圧力（および温度）の状態を形成する。

この特定の場合、流れＷ３＿ＩＮを構成する重油は、流れＷ１＿ＩＮと比較して、リアクターＳＣＷＧにおける直接的な処理に特に適している。その理由は、変換の過程で灰を生成する種の含量が低く、流れＷ１＿ＩＮと比較して高いガス化可能性があり、そのことは、より多くの反応時間および試薬のより高い変換率を可能にし、その結果、瀝青質（bituminous）生成物の低濃度の形成が、スケーリングを引き起こし、リアクターＳＣＷＧの下流のラインを閉塞する（これは、流れＷ１＿ＩＮの直接的なガス化の場合にそうである可能性がある）。この理由から、流れＷ３＿ＩＮは、ポンプＰ３を介して、リアクターＳＣＷＧへの流入口で接続部２６に直接送られる。

ごみ集積場からの浸出液およびカーボンブラック（流れＷ１＿ＩＮおよびＷ２＿ＩＮ）は、代わりに、混合ユニットＭ１内部で混合され、得られた混合物は接続部１を通ってポンプＰ１の取り込み口に送られる。ポンプＰ１の移送から、混合物は混合ユニットＭ２に入り、そこでは、接続部３１ＬＩＱを流れる（後述される）水性塩基（aqueous base）を用いて、液体流れでさらに濃縮（または改良、もしくは富化、enrichment）される。

次いで、混合ユニットＭ２は、超臨界水酸化処理のための接続部３を介して、混合物全体（ごみ集積場からの浸出液、カーボンブラックおよび接続部３１ＬＩＱ内部の水性流れ）をリアクターＳＣＷＯの流入口に送る。

超臨界水酸化反応は、先に記載した様式に従って進行し、また反応生成物は、超臨界水酸化反応中に生成される可能性がある沈殿する塩を含んで成る超臨界水相中の生成物の混合物として、不活性固体生成物または不活性灰ＩＡＯとして、接続部５を通って部分的に出る。

次いで、酸化反応の生成物は、熱交換器ＨＥＸ１の第１流路内の接続部５に運ばれ（後述されるが、それらは第２流路を流れる流れおよび接続部２１からの流れに対して熱を発生させる）、接続部７を介してそこから出る。

ここから、反応生成物は熱交換器ＨＥＸ２の第１流路を横切り、この時熱交換器ＨＥＸ２の第２流路を流れるサーモベクター流体（流れＴＨＥＲ１ＩＮ、流れＴＨＥＲ１ＯＵＴ）にさらに熱伝達が生じる。

次いで、リアクターＳＣＷＯの反応生成物流れは、接続部８を通って熱交換器ＨＥＸ２から出て、またここから、流れは熱交換器ＨＥＸ３に流入し、熱交換器ＨＥＸ３において、熱交換器ＨＥＸ３の第２流路内を流れる流体およびダクト２０からの流体（後述される）への熱伝達による熱交換が生じる。

リアクターＳＣＷＯの流出口よりもかなり低い温度の反応生成物流れは、熱交換器ＨＥＸ３から出て、接続部９を通って冷却器ＣＯＯＬ５に送られる。次いで、積層バルブＶ１を横切った後に分離器ＦＬＡＳＨ１に入り、第１減圧がユニットＭＥＭＢＲ１の膜の機械的抵抗に適合する値になる。前述のように、水溶液の形態である反応生成物流れは、分離器ＦＬＡＳＨ１によって液体相とガス相とに分離される。

反応生成物流れのガス成分は、接続部１１ＧＡＳを通って分離器ＦＬＡＳＨ１から出て、主に二酸化炭素ＣＯ_２、二酸化硫黄（ＳＯ_２）、および水蒸気（Ｈ_２Ｏ）を含む。ここから、ガス混合物は、バルブＶ２によって大気圧にされ、冷却されるべき流れの１つ（例えば、接続部９，２７または３１に流れる流れ）によって熱交換器ＨＥＡＴ内で加熱され、 接続部１８を通って硫黄スクラバーＳＣＲＵＢに入る。好ましくは、硫黄スクラバーは、炭酸カルシウムが添加された水中のＳＯ_ｘの化学吸収を介して作用する。スクラビング（scrubbing）操作は、二酸化炭素、水蒸気、少量の酸素および窒素、および場合によっては、規制（または法律、low）の上限より小さい二酸化硫黄または三酸化物硫黄のトレースからなる排出ガスＧＡＳ＿ＯＵＴを大気中に放出させる。

反応生成物流れの液相中の成分（基本的に、硫酸Ｈ_２ＳＯ_４の形態において三酸化硫黄（ＳＯ_３）と共に超臨界水酸化反応で生成された一定量の二酸化硫黄（ＳＯ_２）を含む酸性水から成る）は、接続部１１ＬＩＱを通って分離器ＦＬＡＳＨ１を出て、また膜分離器ＭＥＭＢＲ１に入り、ここで実質的に純粋な水の流れに分離され、接続部１２を通ってポンプＰ４の取り込み口に送られる。この実質的に純粋な水の流れは、塩および他の種を実質的に含まない水で構成され、その純度は、通常かなり高いが、使用される膜の性能に依存する。後述されるように、その後の過熱およびガス化リアクターへの流入時の供給に使用するためには、十分（または適正、adequate）以上な水である。

ポンプＰ４は、純水（流れＰＷ）の流れを接続部２０へと、また熱交換器ＨＥＸ３を通るように送り、そこで水は、熱交換器ＨＥＸ３の第１流路を流れる反応生成物流れとの熱交換のために第１加熱を受ける。次いで、加熱された水は、接続部２１を通って熱交換器ＨＥＸ３から出て、熱交換器ＨＥＸ１の第２流路に入り、リアクターＳＣＷＯから出る高温で反応生成物と熱交換される強い流れにより超臨界状態まで加熱される。

次いで、超臨界水は、熱交換器ＨＥＸ１から出て、接続部２２を通って、熱交換器ＨＥＸ４（一般的には使用されないが、６００℃より低いガス化温度の調整に関して、より大きな運転の柔軟性の目的で供され、結果としてメタン収率が増加する）、および接続部２５を通ってリアクターＳＣＷＧの流入口に向かって進む。

理解されるように、これは、すでにリアクターＳＣＷＯを横切った水性流れの一部が、リアクターＳＣＷＧに入る前に、リアクターＳＣＷＯ自体の反応生成物によって、熱交換器ＨＥＸ１およびＨＥＸ３において予熱されることを意味する。従って、リアクターＳＣＷＯおよびＳＣＷＧを直列に流れている水性流れＰＷが、どのようにプラント１内の酸化セクションとガス化セクションとの間の熱統合（一般的にエネルギー統合）を供するかは、明らかに理解されるであろう。

膜分離器ＭＥＭＢＲ１から出る他の流れは、接続部１３、積層バルブＶ３、および接続部１４を横切って、ニュートライザーＮＥＵＴＲＡＬに入る実質的に酸性の水である。 ニュートライザー内で、酸性水溶液は、炭酸カルシウムＣＡＣＯ３ＩＮの流入流れの寄与により中和され、固体ＳＬＤを廃棄物（硫酸カルシウムと亜硫酸塩との混合物）として生成する。さらに、ニュートライザーＮＥＵＴＲＡＬから、ＣａＣＯ_３を含む濁った水の流れが、接続部１５−１を通って硫黄スクラバーＳＣＲＵＢに送られ、硫黄スクラバーＳＣＲＵＢは、ガス状流れＧＡＳ＿ＯＵＴから規制の限界を超える硫黄酸化物ＳＯ_ｘを除去し、その後、接続１９を通ってニュートライザーＮＥＵＴＲＡＬ自体に戻ることに留意されたい。

ニュートライザーＮＥＵＴＲＡＬを出る流れは、接続部１５を通ってスプリッターＳＰＬに達する。スプリッターＳＰＬは、過剰の炭酸カルシウムを含む流体の流れの第１部分を接続部１５−１に送り、それにより、その流体が硫黄スクラバーＳＣＲＵＢに入り、残留ガスである二酸化硫黄を除去する。

流れの残りの部分は、接続部１５−２に送られ、膜分離器ＭＥＭＢＲ２に入り、次の使用のために純水ＳＷＷを環境に放出し、酸および／または硫化種を依然として含む残留流を更なる中和／沈殿処理のためにニュートライザーＮＥＵＴＲＡＬへと循環する。

超臨界水ガス化リアクターＳＣＷＧに戻るには、ダクト２６を通ってポンプＰ３によって重油（流れＷ３＿ＩＮ）が供され、前述したように、熱交換器ＨＥＸ１およびＨＥＸ３によって予熱された超臨界水によって送られる。

重油は、前述の様式に従って、リアクターＳＣＷＧ内で処理され、結果として、不活性灰ＩＡＧの放出（排出口２８）、およびリアクターからの反応物の流れが接続部２７を通って排出される。ここから、反応生成物流れは、熱交換器ＨＥＸ５の第１流路に入る前に冷却されるように、冷却器ＣＯＯＬ２に入る。この内部では、反応生成物流れは、第２流路を流れるサーモベクター流体ＴＨＥＲ２ＩＮの流れによって冷却され、低温で接続部３０に流出する。なお、流れＴＨＥＲ１ＯＵＴおよび流れＴＨＥＲ２ＯＵＴは、対応する流入流れＴＨＥＲ１ＩＮおよび流れＴＨＥＲ２ＩＮよりも、共に高い温度であることを特徴とし、混合ユニットＭ４で混合され、その後の使用のために、例えば有機液体（ORC-Organic Rankine Cycle）に基づく熱力学的サイクルによる電気エネルギーの生成のために、流れＴＨＥＲＭＯＵＴとしてプラントから送出されることに留意されたい。

次いで、リアクターＳＣＷＧの反応生成物流れは、ダクト３０を通って熱交換器ＨＥＸ５を出て、冷却器ＣＯＯＬ３に向かって進み、次いで低温で、液体／ガス分離器ＦＬＡＳＨ３の接続部３１に進む。

分離器ＦＬＡＳＨ３は、リアクターＳＣＷＧの反応生成物の液相およびガス相を分離する：（リアクターＳＣＷＧにおける非ガス化有機種を含む）液相中のフラクションは、接続部３１ＬＩＱを通って混合ユニットＭ２に向かって再循環され、混合ユニットＭ２内の流れＷ１＿ＩＮおよびＷ２＿ＩＮとの前の混合の後に、処理のためにリアクターＳＣＷＯに送られる。一般的に、他の態様では、接続部３１ＬＩＱを流れる流れに加えて、プラント１に送られる有機物流れの１つのみが混合器（ミキサー、mixer）に到達することができることに留意されたい。

とりわけ、プラント１内のすべての水性流れは、廃棄物自体の廃棄および回収プロセスによって連続的に供給され、環境からの貴重な水の消費を防止し、環境負荷およびプロセスの生態学的持続性の点で明らかな利点を有することに留意されたい。

リアクターＳＣＷＧの反応生成物のガス相フラクションは、代わりに、接続部３１ＧＡＳに送られ、積層バルブＶ４および接続部３２を横切り、硫化水素トラップＨ２ＳＲＥＭに入る。基本的に、元素硫黄の流れＳ＿ＯＵＴは、後者によって環境中に放出されるが、トラップＨ２ＳＲＥＭを出る腐敗したガス流れは、接続部３３を横切って二酸化炭素トラップＣＯ２ＲＥＭに入り、そこから二酸化炭素の流れＣＯ２ＯＵＴが環境に放出される（または他の用途のために送られる）。

最後に、さらに浄化されたガス流は、接続部３４に送られ、次いで、等温触媒コンバータＨ２ＣＯＮＶに送られ、バイオメタングリッド（biomethane grid）に入るための規制の仕様（特に、電気およびガス局の基準498/2014および標準UNI/TR 11537）に適合するように、残りの水素、一酸化炭素および二酸化炭素をメタンおよび水に変換するために使用され、流れＣＨ４ＯＵＴとして出ていく。従って、トラップＨ２ＳＲＥＭ、ＣＯ２ＲＥＭ、および等温触媒コンバータＨ２ＣＯＮＶのアンサンブル（または集合体、ensemble）は、実質的に、リアクターＳＣＷＧの反応生成物のガス化フラクションの後処理のためのアセンブリを供することに留意されたい。

この例で供される有機物流れは、酸化反応においてＳＯ_２およびＳＯ_３を形成し、ガス化反応においてＨ_２Ｓを形成する有意な量の硫黄を含むので、上記のガスおよび液体を処理するための装置のブロック全体が必要となることが強調されるべきである。流入時の有機物流れが硫黄を含まない場合、この方法は、２つのリアクターＳＣＷＯおよびＳＣＷＧの接続および熱統合に関して実質的に変更されないままであるが、液体およびガス流れの硫黄スクラビングの処理は必要である。

さらに注意すべき点として、熱交換器ＨＥＸ４は、プラント１の運転に厳密に必要ではないことは従来から言われている。有用であることを証明する運転条件の例は、リアクターＳＣＷＧがガス化触媒の存在下ではより低い温度での運転を必要とすることである。従って、熱交換器ＨＥＸ４は、冷却器として稼働する。

上述されるように、より低い温度での運転は、メタン化反応に有利であるため、目的とする、より高いメタン生成が可能となる。これに関連して、熱交換器ＨＥＸ２およびＨＥＸ５のような伝熱サーモベクター流体によって、熱交換器ＨＥＸ４を横切ることができ、要求される温度でリアクターＳＣＷＧに供給するために、熱交換器ＨＥＸ３およびＨＥＸ１を通過した後に、すでにそれ自体が超臨界状態にある水を冷却することができる。

上記の記載に基づいて、プラント１の以下に列挙する利点および本発明による廃棄物の処理方法の利点を理解することができる。

i）リアクターＳＣＷＯにおける廃棄物の燃焼によって発生する熱エネルギーの一部（または有機物成分が少ない流れの供給の場合においてはすべて）は、水および廃棄物流れを、ガス化反応を生じさせるために必要な運転温度（この温度がリアクターＳＣＷＯの温度よりも低い限りガス化反応は生じる）まで加熱するために、熱エネルギーを必要とするリアクターＳＣＷＧを補助するために使用される。

ii）リアクターＳＣＷＧの反応生成物を冷却した後、超臨界水ガス化反応から、高圧で２つの異なる流れが得られる。特に、水素およびメタンのような貴ガス（precious gas）を含むガス相中の流れおよびリアクターＳＣＷＧに送られる水の大部分を含む（反応しなかったまたは部分的にしか反応していないすべての有機種だけでなく、硫化水素Ｈ_２Ｓなどの有害種および水に溶解した可能性のある他の無機種も含まれる）液相中の流れが得られる。この残留物、特に硫化水素は、単一の超臨界水ガス化リアクターを含んで成るプラントにおいて処理の重大な問題を引き起こす。

代わりに、本願の複合プラントでは、それらは完全に破壊される超臨界水酸化セクションに単に送られる。超臨界水の酸化は、実際にＢＡＴ（Best Available Technology）と呼ばれており、事実上あらゆる汚染物質を処理することができることが知られており、完全に安全な流出において、産出物の流れを生み出した結果である。さらに、硫化水素Ｈ_２Ｓのような有害種からリアクターＳＣＷＧを出る生成物の流れを（トラップＨ２ＳＲＥＭのおかげで）浄化し、それを元素硫黄に変換することができる後処理装置を設けることは、プラント１の高性能な要素を構成する。

iii）酸化リアクターＳＣＷＯ内で生成される熱エネルギーの一部は、様々な用途のために、いずれの場合にもプロセス熱の形態で他の部分を回収し、サーモベクター流体を介してそれを誘導するように、ガス化リアクターＳＣＷＧへの流入時に水を加熱するために利用される。これらの使用は、ＯＲＣ（Organic Rankine Cycle）アセンブリにおける電気エネルギーの生産、工業用蒸気の製造、地域暖房、他のプロセスユニットならびに／または住宅用、商業用および／もしくは産業用への高品質熱エネルギーの供給を含んで成り、始動段階でのみ、および／または場合によっては保守作業に続くプラント停止時間がある後に、従来の化石燃料の消費またはシステム全体に供される熱エネルギーの観点から熱エネルギーの寄与を制限する。

iv）さらに、上記組合せのプロセス、すなわちリアクターＳＣＷＧにエネルギーを供給するためのリアクターＳＣＷＯの使用とは別に、反応生成物の液相フラクションを後者からの流出で処理するのと同様に、プロセス内に他の統合を想定することもできる。

例えば、リアクターＳＣＷＧに送られる廃棄物流れに、硫黄が著しく存在し、その結果生成されるガス中に硫化水素が多量に存在する場合、この成分を産出物のガス流れから分離した後に、これをリアクターＳＣＷＯに供することができ、その中で硫黄酸化物に変換することができ、それ自体が既知のスラッジ浄化の操作で容易に処理することができる。

v）２つのプロセス（超臨界水酸化および超臨界水ガス化）の間の熱的組合せは、一般的に、異なる温度レベルで利用可能なエネルギーを決定する処理廃棄物のタイプに応じてある程度可変である。

vi）本明細書に記載の廃棄物処理方法およびプラントは、触媒デバイスを介してリアクターＳＣＷＧ内の超臨界水ガス化反応のサポートとしてさらに適しており、それにより、その性能を向上させ、グリッドへの導入の目的で生成されたガスの組成の調節を可能にする。

vii）本明細書に記載された廃棄物処理（および回収）のための方法およびプラントは、種々の目的のために使用され得る流れの生産（その中でも電気エネルギーの生産）に関するエネルギー的な観点および高付加価値の流れの生成（グリッドに導入するための仕様に適合するバイオメタン）の観点から、処理された廃棄物の生態学的に持続可能な価値に適している。特に、第２世代のバイオ燃料は、プロセスの高いエネルギー効率ならびに、流入時の廃棄物の回収および価値という点で生産され、環境への影響はごくわずかであり、プロセス全体を生態学的に持続可能なものにしている。

当然のことながら、構成および態様の詳細は、添付の特許請求の範囲に定義される本発明の範囲から逸脱することなく、本明細書に記載および図示されたものに関して、広く変更することができる。

例えば、必要に応じて、記載し例示したものとは異なる回路スキームおよび／または異なる数の構成要素を想定することができる。例えば、より簡単なプラントでは、熱交換器ＨＥＸ１、ＨＥＸ２、ＨＥＸ３のセットは、単一の熱交換器ＨＥＸ１（前記サーモベクター流体ＴＨＥＲ１ＩＮの供給）または熱交換器ＨＥＸ１およびＨＥＸ２のアンサンブル（他の場所でサーモベクター流体に伝達される熱エネルギーを使用する可能性の保護）に減らすことができる。

さらに、（分離前の流れを冷却する）冷却器ＣＯＯＬ１〜５のすべてまたは一部を除去することが可能であり、これにより、熱交換器ＨＥＸ１〜ＨＥＸ５の特性を改善する。

Claims (19)

1. 廃棄物処理のためのプラント（１）であって、
   超臨界水酸化リアクター（ＳＣＷＯ）、
   超臨界水ガス化リアクター（ＳＣＷＧ）、
   フィーディング・システム
   を含み、
   前記フィーディング・システムが、廃棄物の少なくとも２つの有機物流れ（Ｗ１＿ＩＮ、Ｗ２＿ＩＮ、Ｗ３＿ＩＮ、Ｗｎ＿ＩＮ）を、前記超臨界水酸化リアクター（ＳＣＷＯ）および前記超臨界水ガス化リアクター（ＳＣＷＧ）に送るように構成され、ならびに前記プラント（１）内に少なくとも１つの水性流れ（ＰＷ、ＰＬＳ）を送るように構成され、
   前記フィーディング・システムが、前記少なくとも１つの水性流れ（ＰＷ、ＰＬＳ）を、前記超臨界水酸化リアクター（ＳＣＷＯ）および前記超臨界水ガス化リアクター（ＳＣＷＧ）を通るような直列流れで供給するように構成され、ならびに
   前記フィーディング・システムが、前記廃棄物の少なくとも２つの有機物流れを、前記超臨界水酸化リアクター（ＳＣＷＯ）および前記超臨界水ガス化リアクター（ＳＣＷＧ）を通るような並列流れで供給するように、ならびに前記廃棄物の有機物流れの各々を、前記超臨界水酸化リアクター（ＳＣＷＯ）または前記超臨界水ガス化リアクター（ＳＣＷＧ）に選択的に送るようにさらに構成される、
   プラント（１）。
2. 前記少なくとも１つの水性流れが、
   前記超臨界水ガス化リアクター（ＳＣＷＧ）の反応生成物を含む第１水性流れ（ＰＬＳ）を含み、
   前記第１水性流れが、前記超臨界水ガス化リアクター（ＳＣＷＧ）によって、前記超臨界水酸化リアクター（ＳＣＷＯ）に供給される、請求項１に記載のプラント（１）。
3. 前記少なくとも１つの水性流れが、前記超臨界水酸化リアクター（ＳＣＷＯ）からの第２水性流れ（ＰＷ）をさらに含み、
   前記第２水性流れが、前記超臨界水酸化リアクター（ＳＣＷＯ）によって、前記超臨界水ガス化リアクター（ＳＣＷＧ）に供給され、および
   前記フィーディング・システムが、更なる水性流れ（ＷＷ＿ＩＮ）を、前記超臨界水ガス化リアクター（ＳＣＷＧ）に供給するようにさらに構成され、
   前記超臨界水ガス化リアクターに供給される前記さらなる水性流れ（ＷＷ＿ＩＮ）が、前記超臨界水ガス化リアクターの要求に関して不十分な流量であるとき、要求される流量を回復させるように、前記第２水性流れ（ＰＷ）が、前記フィーディング・システムによって供給される、請求項２に記載のプラント（１）。
4. 前記超臨界水酸化リアクター（ＳＣＷＯ）の前記水性流れ（ＰＷ）が、第１熱交換器（ＨＥＸ１）、第２熱交換器（ＨＥＸ２）、および第３熱交換器（ＨＥＸ３）の第１流路を通るように流れ、また第１液体／ガス分離器（ＦＬＡＳＨ１）に送られ、
   前記第２熱交換器が、サーモベクター流体（ＴＨＥＲ１ＩＮ、ＴＨＥＲ１ＯＵＴ）によって流通される第２流路を有する、請求項１〜３のいずれかに記載のプラント（１）。
5. 前記第１液体／ガス分離器（ＦＬＡＳＨ１）が、前記超臨界水酸化リアクター（ＳＣＷＯ）の前記反応生成物流れを、第１メンブレン分離器（ＭＥＭＢＲ１）を流通する液相流れ（１１ＬＩＱ）、および硫黄スクラバー（ＳＣＲＵＢ）に送られるガス相流れ（１１ＧＡＳ）に分離するように構成される、請求項４に記載のプラント（１）。
6. 前記第１メンブレン分離器（ＭＥＭＢＲ１）が、前記液相流れ（１１ＬＩＱ）を、
   前記第１熱交換器（ＨＥＸ１）および前記第３熱交換器（ＨＥＸ３）の前記第１流路を流通する前記超臨界水酸化リアクター（ＳＣＷＯ）の前記反応生成物流れによって、超臨界温度にまで加熱するために、該第３熱交換器（ＨＥＸ３）および該第１熱交換器（ＨＥＸ１）の第２流路を流通することによって、前記超臨界水ガス化リアクター（ＳＣＷＧ）に送られる水流（１２）、ならびに
   ニュートラライザー（ＮＥＵＴＲＡＬ）に送られる酸性水溶液流れ
   に分離するように構成される、請求項５に記載のプラント（１）。
7. 前記ニュートラライザー（ＮＥＵＴＲＡＬ）が、特に炭酸カルシウム流れ（ＣＡＣＯ３ＩＮ）によって、前記酸性水溶液流れを中和させるように構成され、および
   さらに、中和された酸性水溶液流れを、スプリッター（ＳＰＬ）に供給するように構成され、
   前記スプリッターが、過剰な炭酸カルシウムを含むその第１フラクション（１５−１）を前記硫黄スクラバー（ＳＣＲＵＢ）に送り、またその第２フラクション（１５−２）を第２メンブレン分離器（ＭＥＭＢＲ２）に送り、
   前記第２メンブレン分離器が、そこから純水（ＳＷＷ）流れを抽出し、また残留流れ（１６）を前記ニュートラライザー（ＮＥＵＴＲＡＬ）へと再循環させる、請求項６に記載のプラント（１）。
8. 前記超臨界水ガス化リアクター（ＳＣＷＧ）の前記反応生成物が、
   冷却され（ＣＯＯＬ２、ＨＥＸ５、ＣＯＯＬ３）、および
   前記反応生成物流れを液相フラクション（３１ＬＩＱ）およびガス相フラクション（３１ＧＡＳ）に分離するように構成される第３液体／ガス分離器（ＦＬＡＳＨ３）に送られ、
   前記ガス相フラクション（３１ＧＡＳ）が後処理ユニット（Ｈ２ＳＲＥＭ、ＣＯ２ＲＥＭ、Ｈ２ＣＯＮＶ）に送られる一方で、前記液相フラクション（３１ＬＩＱ）が、前記超臨界水酸化リアクター（ＳＣＷＯ）に送られる第１水性流れ（ＰＬＳ）を構成する、請求項１〜７のいずれかに記載のプラント（１）。
9. 前記液相フラクション（３１ＬＩＱ）が、前記廃棄物の少なくとも２つの有機物流れ（Ｗ１＿ＩＮ、Ｗ２＿ＩＮ）の１またはそれよりも多い混合物と該液相フラクションとを混合するように構成される混合ユニット（Ｍ２）に、該混合物が処理されるように、前記超臨界水酸化リアクター（ＳＣＷＯ）に運ぶために供給される、請求項８に記載のプラント（１）。
10. 前記後処理ユニット（ＨＳ２ＲＥＭ、ＣＯ２ＲＥＭ、Ｈ２ＣＯＮＶ）が、硫化水素トラップ（Ｈ２ＳＲＥＭ）、二酸化炭素トラップ（ＣＯ２ＲＥＭ）、および水素および一酸化炭素を水およびメタンに変換するように構成される等温触媒コンバータ（Ｈ２ＣＯＮＶ）を含む、請求項８に記載のプラント（１）。
11. 前記超臨界水ガス化リアクター（ＳＣＷＧ）の前記反応生成物が、
    互いに直列して配置される、第１冷却器（ＣＯＯＬ２）、熱交換器（ＨＥＸ５）および第２冷却器（ＣＯＯＬ３）を通る流れによって冷却され、
    前記熱交換器（ＨＥＸ５）がサーモベクター流体（ＴＨＥＲ２ＩＮ、ＴＨＥＲ２ＯＵＴ）によって流通される、請求項８に記載のプラント（１）。
12. 廃棄物処理プラント（１）における廃棄物の処理方法であって、
    前記廃棄物処理プラント（１）が、
    超臨界水酸化リアクター（ＳＣＷＯ）、
    超臨界水ガス化リアクター（ＳＣＷＧ）、
    廃棄物流れのフィーディング・システム
    を含み、
    前記フィーディング・システムが、廃棄物の少なくとも２つの有機物流れ（Ｗ１＿ＩＮ、Ｗ２＿ＩＮ、Ｗ３＿ＩＮ、Ｗｎ＿ＩＮ）を、前記超臨界水酸化リアクター（ＳＣＷＯ）および前記超臨界水ガス化リアクター（ＳＣＷＧ）に送るように構成され、ならびに、前記プラント（１）内に、少なくとも１つの水性流れ（ＰＷ、ＰＬＳ）を送るように構成され、
    前記方法が、
    前記廃棄物の有機物流れの各々を、前記超臨界水酸化リアクター（ＳＣＷＯ）または前記超臨界水ガス化リアクター（ＳＣＷＧ）に選択的に送るように、前記フィーディング・システムによって、前記廃棄物の少なくとも２つの有機物流れ（Ｗ１＿ＩＮ、Ｗ２＿ＩＮ、Ｗ３＿ＩＮ、Ｗｎ＿ＩＮ）を、前記超臨界水酸化リアクター（ＳＣＷＯ）および前記超臨界水ガス化リアクター（ＳＣＷＧ）を通るような並列流れで送る工程、
    前記フィーディング・システムによって、前記少なくとも一つの水性流れ（ＰＷ、ＰＬＳ）に、前記超臨界水酸化リアクター（ＳＣＷＯ）および前記超臨界水ガス化リアクター（ＳＣＷＧ）を通るように直列流れで供給する工程を含んで成る、方法。
13. 前記少なくとも１つの水性流れが、
    前記超臨界水ガス化リアクター（ＳＣＷＧ）の反応生成物を含む第１水性流れ（ＰＬＳ）を含み、
    前記第１水性流れが、前記超臨界水ガス化リアクターによって、前記超臨界水酸化リアクター（ＳＣＷＯ）に供給される、請求項１２に記載の方法。
14. 前記少なくとも１つの水性流れが、前記超臨界水酸化リアクター（ＳＣＷＯ）からの第２水性流れ（ＰＷ）をさらに含み、
    前記第２水性流れが、前記超臨界水酸化リアクターによって、前記超臨界水ガス化リアクターに供給され、および
    前記フィーディング・システムが、さらなる水性流れ（ＷＷ＿ＩＮ）を、前記超臨界水ガス化リアクター（ＳＣＷＧ）に供給するようにさらに構成され、
    前記超臨界水ガス化リアクターに供給される前記さらなる水性流れ（ＷＷ＿ＩＮ）が、前記超臨界水ガス化リアクター（ＳＣＷＧ）の要求に関して不十分な流量であるとき、要求される流量の値を回復させるように、前記方法が、前記フィーディング・システムによって前記第２水性流れ（ＰＷ）を供給することをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
15. 前記超臨界水酸化リアクター（ＳＣＷＯ）の前記反応生成物の冷却および前記冷却された反応生成物を、液相フラクション（１１ＬＩＱ）およびガス相フラクション（１１ＧＡＳ）における前記反応生成物流れを分けるように構成される第１液体／ガス分離器（ＦＬＡＳＨ１）への供給をさらに含む、請求項１２〜１４のいずれかに記載の方法。
16. 前記液相フラクション（１１ＬＩＱ）を第１メンブレン分離器（ＭＥＭＢＲ１）に送ることをさらに含み、
    前記第１メンブレン分離器（ＭＥＭＢＲ１）が、前記液体流れを
    前記超臨界水ガス化リアクター（ＳＣＷＧ）における使用のために、超臨界条件にまで加熱させるために、前記超臨界水酸化リアクター（ＳＣＷＯ）の前記反応生成物の冷却のために再循環され、用いられる水流であって、前記第１水性流れを構成する該水流と、
    ニュートラライザー（ＮＥＵＴＲＡＬ）に送られる、酸性水溶液流れ
    とに分離し、
    前記ガス相フラクション（１１ＧＡＳ）を硫黄スクラバー（ＳＣＲＵＢ）に送ることをさらに含んで成る、請求項１５に記載の方法。
17. 前記ニュートラライザーにおける前記酸性水溶液流れを中和すること、ならびに
    前記中和された酸性水溶液流れを、
    部分的に、純水流を抽出し、また前記残りの流れを前記ニュートラライザー（ＮＥＵＴＲＡＬ）に再循環させるように構成される第２膜分離器（ＭＥＭＢＲ２）に送ること、および
    部分的に、前記硫黄スクラバー（ＳＣＲＵＢ）に送ること
    をさらに含む、請求項１２〜１６のいずれかに記載の方法。
18. 前記超臨界水ガス化リアクター（ＳＣＷＧ）の前記反応生成物の冷却、および前記冷却された反応生成物を液体／ガス分離器（ＦＬＡＳＨ３）に送ることをさらに含んで成り、
    前記液体／ガス分離器（ＦＬＡＳＨ３）が、前記反応生成物流れを液相フラクション（３１ＬＩＱ）およびガス相フラクション（１１ＧＡＳ）に分離するように構成され、
    前記液相フラクションが前記第２水性流れ（ＰＬＳ）である、請求項１２に記載の方法。
19. 前記液相フラクション（３１ＬＩＱ）を前記超臨界水酸化リアクターの流入に向けて送ること、および前記ガス相フラクション（３１ＧＡＳ）を後処理ユニット（ＨＳ２ＲＥＭ、ＣＯ２ＲＥＭ、Ｈ２ＣＯＮＶ）に向けて送ることをさらに含む、請求項１８に記載の方法。

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