JPH02503690A - 物質の混合物から成分、元素又は化合物を生成するための方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、物質の混合物から成分、元素又は化合物を生成するための方法に関し 、そして廃棄物の化学的変換によりばく大な量の廃棄物の減少及び生成方法及び 消費方法による廃棄物の縮小又は回避のために使用され得る。

成分、元素又は化合物の生成のために原料として、所望されない物質を使用する ことが本発明の方法の目的である。十分な値が都合良く得られる場合、２つの目 的に達する：その生成は、少ない原料を必要とし、そして従って、より経済的に なり、そしてより重要なことには、所望としない有害化合物が消失したことであ る。本発明の方法に従っての所望としない化合物の使用は、経済的に興味をそそ り、そしてそれは生態学及び経済学の両者を救済するように働く。

本発明の方法の目的は、計画された方法において、化合物及びエネルギーのすべ てのサイクルが完全であると見なされ、そして完全に近く、そしてむだな電力が 決して生じない電気回路に匹敵できる手段で達成される。それによって、２種の 元素は次のように考慮されるべきであろう：生成物としてその工程に存在する反 応パートナ−の連結した生成及びそのパートナ−の使用。これは、いわゆるヒド ロクリット（ｈｙｄｒｏｋｒｉ　ｔ）方法で可能になる。

ヒドロクリットは、“水の分離”又はより正確には、水の助けにより化学結合め 分離を意味する。洗浄サイクルにおいて、水が組織から不純物を分離するにつれ て（物理的洗浄サイクル）、ヒドロクリット方法において、所望としない化学結 合（化学的洗浄サイクル）、好ましくは使用される物質の所望しない化合物のす べての化学結合が切断される。水による分離（分解）は、過剰加熱された水蒸気 と分解されるべき分子との間の接触時間が十分に長い場合、約１０００°Ｃの温 度で実質的に完全である。炭素、水素及び酸素の他にまた、塩素、弗素、窒素又 は硫黄を含むすべての有機ガス分子が同じ小さなフラグメントで常に分解される ことは注目されるべきである。ここで、これは、−酸化炭素、水素及び少量の窒 素の混合物及び塩素、弗素、硫黄又はリン及び水素の単純な化合物である。

一酸化炭素及び水素の混合物（時々、少量の窒素を混合する）は、合成ガス又は 水ガスとして示され、そして化学合成における純粋な炭化水素又はアルコールの 生成において供給ガスとして使用される。所望しない化合物、たとえば塩化水素 、弗化水素、硫化水素及び水素化リンは、レドックス工程の助けによりガス洗浄 器において、合成の前、分離される。

約１０００°Ｃの温度での所望しない分子の分解はその対応する温度の熱を必要 とするが、液体燃焼性物質又は原料の調製のために分解ガスの続く合成において は、はぼ同じ熱が約２００°Ｃで解放される。この熱は、水蒸気発生器のための 供給水の予備加熱のために使用され、そして生成された熱い分離ガスのかなりの 熱が、洗−浄水を蒸留し、そして所望しない化合物、たとえば硫黄及び時々存在 する揮発性重金属又はそれらの塩を、濃縮された非毒性で且つ溶解しにくい形に 転換するために使用される。使用された物質に含まれるエネルギーの約半分が、 全工程のために使用される。他の半分のエネルギーは、得られた純粋な有機原料 又はエネルギーキャリヤーの形で貯蔵されたまま存続する。

これらの液体有機生成物の他に、ヒドロクリット方法は、追加の加工のための生 成物又は中間生成物として、また固形又は溶解された化合物を生成する。

手短に要約すれば、ヒドロクリット方法は、次の４つの部分工程から成る： １、　３５０〜１０５０″Ｃの間の温度で燃焼性ガスの炎における水蒸気及び二 酸化炭素により処理されるべき物質の分解。

２　少なくとも１秒の直接的な接触時間の間、９５０〜１０５０″Ｃの間の温度 で、すべての生成されるガスの低分子量化合物及び／又は元素への分解。

３、　水中に熱風を供給することによる分解ガスの洗′浄及び水に含まれる他の 低分子量化合物又は元素から合成ガス（ＣＯおよびＨ２Ｏの混合物）の分離、蒸 発及び生成された塩水における難可溶性部分の沈降による洗浄水の回収。

４、分離ガスから液体有機化合物の合成及び合成の間に得られる気体炭化水素、 及び二酸化炭素と燃焼性ガスとの混合。

ヒドロクリット方法においては、第一段階で生成される無機生成物の混合物、第 三段階で生成される濃縮洗浄水及び第四段階で生成される炭化水素及び／又はア ルコールが得られる。現在の検出方法により検出できる所望としない残留物は、 残存しない。

使用される物質は均質又は不均質のいづれでも良く、それらはまた有機又は無機 のいづれでも良く、そしてそれらは凝集の３つの状態（固体、液体又は気体）の いづれかで存在することができる。たとえば、そのような物質は、家庭からの廃 棄物、下水汚物、廃棄物燃焼の残留物、たとえばスラグ又はフィルターダスト、 粗石、農業、産業又は病院からの廃棄物又は食料の廃棄物である。そのような物 質の追加の種類は、鉱物含を砂、塩、油又は炭素含有岩石である。通常、そのよ うな物質の混合物が使用される。

物質の混合物は、いづれか単独の場合に選ばれる条件下で、化学的転換は、転炉 において所望する固体生成物を産し、そしてガス洗浄器における合成ガス、難可 溶性残留物及び塩水への分離が同時に生じるような態様で構成される。

水蒸気の他に、転炉は、使用される物質の所望する転換が得られるまで長時間の 間、少なくとも１種の可燃性ガス、酸素及び二酸化炭素により供給される。それ らの供給されるべきガスは、運転工程の他の段階で得られるガス又は同時に運転 される追加の工程により得られるガスにより、可能な場合いつでも交換される。

本発明の方法は、フローシート（第１図）の助けによりより詳しく説明される。

所望する物質の混合物は、コンベヤースクリュー１の助けにより３種の物質サイ ロ２又はシラッジサイロ３から取られ、そして転換器４中に供給される。これに 、供給ライン５を通して、二酸化炭素及び約１０体積％の酸素の混合物が供給さ れ、そして調節バルブ６を通して必要とされる燃焼ガス混合物が供給される。蒸 気発生器７により、転換器４中に追加の水蒸気が供給される。転換器４で生成さ れるガス混合物は、サイクロン８で粒子から開放され、同じ粒子が、物質の流れ の中に再循環される。粒子から開放されたガス混合物は、供給ライン９及び入口 リング１０を通してガス洗浄器１１中に供給される。洗浄されたガス混合物は冷 却器１２を通過し、ここで水蒸気が冷却され、そして供給水タンク１３に分離さ れる。ポンプ１４が、冷却のために及び洗浄効果を改良するためムこガス洗浄器 中にスプリンクラ−１５を通して少量の供給水を加圧する。供給水の主要部分は 、ウニイブ反応器（ｗａｖｅ　ｒｅａｃｔｏｒ）１６を冷却するために使用され 、そして従って蒸気発生器７中に予熱され供給される。ガス圧縮器１７は、洗浄 された合成ガスを５〜２０バールの圧力に圧縮し、そしてそれをウニイブ反応器 １６中に供給する。ここで、水蒸気、二酸化炭素、気体炭化水素（他のプロパン 又はブタンも含む）を生成する発熱合成反応が生じる。初めに、その気体混合物 は、蒸留容器１８中に供給され、そしてそれによって、水及びプロパン又はブタ ンを冷却することによって冷却される。水は、電気分解セル１９中に、そして最 後に供給水容器１３中に供給され、そしてプロパン又はブタンはタンク２ｏに貯 蔵される。

気体生成物は、電気分解水素と一緒に、ライン２１を通して蒸気発生器７及び転 換器４中に供給される。蒸気発注器７は、蒸気圧が８〜１０バールの所望する間 隔で存在し、そして排気ガスの出口において、転換器４における温度の維持のた めに十分な量の過剰酸素が残存するような態様で、調節弁２２及び２３により供 給されるガス及び酸素の制御により調節される。

蒸留容器１８の排出は、電気分解セル１９を通して供給水タンク１３中に供給さ れる。冷却器１２、蒸留容器１８及び転換器１２の冷却は、外部の水−水又は水 −空気熱交換器により熱を使用者に輸送する冷却水人口ＫＥ及び出口ＫＡを有す る別々の冷却水回路により実現される。

転換器４に生成される固体生成物は、その質に従って、コンベヤースクリュー２ ５を通して、分配するまで３種の異なった生成物サイロ２６の１つに貯蔵される 。洗浄器中に集められた難溶解性スラッジは、塩水からスラッジタンク２８に分 離され、そしてスラッジサイロ３中に追加の処理を伴って又は伴わないで再循環 される。

次の操作の例は、本発明の方法を例示する。

勇−上 フィルターダスト方法において、廃棄物燃焼の湿式清浄プラントからの汚物スラ ッジ（４０重量％の乾量）６５重量％及びフィルターダスト３５重量％の混合物 を、転換器中に供給し、そして８５０〜１０００°Ｃの温度で、３０分間、蒸気 ３０体積％、メタン１０体積％、水素１０体積％、二酸化炭素４５体積％及び酸 素５体積％の流れに暴露する。電気分解セルは、？２０ｋｗ／時の電力消費で使 用された物質の混合物１０００ｋｇ当たり水素１６０水準ボ及び酸素８０水準ボ を付与する。蒸気発生器は、合成ガス又は水素約３０標準ポに相当するガス消費 で、１０バールの飽和蒸気４８０標準ボを付与する。合成ガス４６０標準留が得 られる場合、それから８０ｋｇのブタンが得られる。フィルターダスト方法にお いては、ブタン８０ｋｇの収量で（９６０ｋｗ／時の貯蔵エネルギー）、７２０ ｋ１．ｌ／時の電力消費を伴って、６５０ｋｇの汚物スラッジがガス化され、そ して３５０ｋｇのフィルターダストが汚染解除された。

±−Ｉ オイル、特にハロゲン化された炭化水素のガス化のためには（第２図）、転換器 ２４がガスバーナーとして構成され、そして冷却器３０の前で枝分れされる洗浄 器２９からの合成ガスにより操作される。圧縮器３１を通して、空気が転換器に 供給され、同じ空気が熱い合成供給ライン３２により約４００°Ｃに予熱され、 これは空気入口を集中的に取り囲んでいる。撹拌器３４を有するオイルタンク３ ３から、オイルを、弁３５を通してバーナー中に供給し、同じオイルが予熱され た空気流において蒸発し、そしてその得られた蒸気がガス炎により吸引される。

洗浄器２９からの合成ガスはほぼ同じ体積部分の水蒸気を含むので、この混合物 は、転換器２４の出口で十分に予熱され、オイルの効果的な蒸発がもたらされる 。合成ガスは、加熱又は自動車の燃料のために直接使用され、又はそれはユニッ ト発電所中に供給され得る。塩素化又は弗素化されたオイルチョークの場合、ソ ーダ又は金属水酸化物が、形成される塩酸の中和のために供給水タンク３７中の 供給水に添加されるべきである。使用されるオイルの質及びこの方法の調節に依 存して、生成される塩酸はまた、塩水タンク３８に直接得られる。

約３０重量％の塩素含有率を有する塩素化されたオイルの場合、空気約１７０標 準ボを必要として、１メガワット／時の加熱値光たり約３００標準ボの合成ガス が・得られる。窒素と共に混合される合成ガスは、約７０体積％の部分を占め、 そして標準が当たり約２ｋｗ／時の加熱値を有する。タンク３３又はスラッジタ ンク３９のいづれか中のオイルの加工により得られる残留スラッジは、汚物スラ ッジに類似して加工され得る。

コーヒー又はスパイス抽出物の生成の間、供給物又は肥料として完全に使用され 得ない残留物が得られるであろう。これらの物質は、本発明の方法により合成ガ ス又はメタン又はブタンに転換され得る。

所望しない化合物又は成分の急速な分解が水蒸気又は同等の試薬との熱化学反応 を通して生じるようなヒドロクリット方法は、従来の生成方法又は再生方法とは 異なる。はとんどの生成方法においては、いづれかの選択的合成は、重要でない 分解反応を伴って又は伴わないで生じるが、本発明のヒドロクリット方法におい ては、その分解はゑ、速である。所望としない結合は、初めの２つの工程段階に おいて、単一の元素又は２種の異なった元素を含む化合物にほとんど完全に分解 される。従って、十分な分解を伴わない生成方法においては、多くの所望しない 化合物が廃棄物として得られ、又は廃棄物の再生の間、部分的再生が適当な費用 で得られる。投棄所又は高温燃焼（これらの両者は高い費用を伴５）は、所望し ない生成物のための唯一の代用である。これと対照的に、本発明のヒドロクリッ ト方法は、使用される物質及びエネルギーの完全な利用により、投棄所及び高温 燃焼の認識又は回避を可能にする。

本発明のヒドロクリット方法は、現在、プラスチ・ツク廃棄物の利用のために開 発されている熱分解方法といくらかの類似性を有する。空気又は水蒸気の代わり に、酸素に冨む燃焼空気のみが供給される。加水分解におけるように、化学的原 料に加工され得るガス混合物がまた形成される。しかし、熱分解においては、ひ じように広い範囲の生成物が形成され、そしてその固形残留物はもはや使用され 得ない。さらに、多量の重金属含有カーボンプラ・ツク（投棄所に貯蔵されるべ きでない）が形成される。

従来技術は、次の出版物に含まれる： Ｈａｎｓ　Ｇｒｉｉｔｔｅｒ　　　旧Ｍｒｓｃｈｌａｍｍｅｎｔｓｏｒｇｕｎｇ 　Ｓ１６−Ｚｅｉｔｕｎｇ。

１月１４日、３８〜４Ｈ１９８８） Ａ、Ｍ、Ｅｇｇｅｒ　　　　Ｄｉｅ　Ｉｎｔｅｇｒｉｅｒｕｎｇ　ｄｅｒ　Ｓｏ ｎｄｅｒｍｊｌｌｖｅｒｂｒｅｎｎｕｎｇｉｎ　ｄａｓ　Ｅｎｔｓｏｒｇｕｎｇ ｓｋｏｎｚｅｐｔ　ｅｉｎｅｓ　ＣｈｅｍｉｅｗｅｒｋｅｓＳＩＡ−Ｚｅｉｔｕ ｎｇ、　１月１４日、４１〜４５（１９８８）Ｂ、Ｍｉｌａｎｉ　　　　　Ａｂ ｆａｌｌｗｉｒｔｓｃｈａｆｔ　ｚｗｉｓｃｈｅｎ　Ｉｄｅｏｌｏｇｉｅ　ｕｎ ｄＷｉｓｓｅｎ、　ＳＩＡ−Ｚｅｉｔｕｎｇ＋　１月２８日、１０５〜１０７Ｄ ｒ、Ａ、５ｔｉｉｃｈｅｌｉ　　Ａｂｇａｓｒｅｉｎｉｇｕｎｇ　ｂｅｉ　Ｋｅ ｈｒｒｉｃｈｔｖｅｒｂｒｅｎｎｕｎｇ−ｓａｎｌａｇｅｎ、ＳＩＡ−Ｚｅｉｔ ｕｎｇ、　　１月２８日、　１１６〜Ｇ、Ｈ４１ｓｃｈｅｒ　　　　Ｋｕｎｓｔ ｓｔｏｆｆｐｙｒｏｌｙｓｅ　：　Ｒｏｈｓｔｏｆｆｑｕｅｌｌｅ　ｆｉｉｒｄ ｉｅ　Ｃｈｅｍｉｅ、　　Ｔｅｃｈｎ、　　Ｒｕｎｄｓｃｈ、２３／８８．　７ ８〜８１゜ Ｆｉｇｕｒ　　１：ヒドロクリットプラントのフローシートＦｉｇｕｒ２Ｈオイ ルのガス化のためのヒドロクリットプラントのフ０−シート国際調査報告

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. １．物質の混合物から成分、元素又は化合物を生成するための方法であって、 −第一段階において、前記物質の混合物を、その使用される物質の混合物中の有 機部分が、物質の混合物１０００ｋｇ当たり有機部分１００ｇに相当する１００ ｐｐｍ以下の値に分解されるまでの長期間、３５０℃〜１０５０℃の間の温度に 加熱し、そして水蒸気及び少なくとも１種の燃焼性ガス、すなわち酸素及び二酸 化炭素を含む混合物と反応せしめ、それによって固体無機生成物の混合物及びガ ス混合物が生成され；−第二段階において、前記生成されたガス混合物を、少な くとも１秒間、９５０℃〜１０５０℃の間の温度で、低分子化合物及び／又は元 素に分解し； −第三段階において、前記得られた低分子化合物及び／又は元素を、合成ガスと して略記される、一酸化炭素及び水素のその得られた混合物を分離し、そして洗 浄水として略記される水中に、前記残存する低分子化合物及び／又は元素を保持 するために、２００℃〜８００℃の温度で水中に導入し；−第四段階において、 水蒸気と混合された合成ガスを、通常の方法に従って液体炭化水素及び／又はア ルコールに触媒的に転換し、そしてそれによって、副生成物として得られる気体 炭化水素及び二酸化炭素を、第一段階で必要とされる燃焼性ガスに添加し；そし て −第一段階で生成される固体無機生成物の混合物、第三段階で生成される洗浄水 及び第四段階で生成される炭化水素及び／又はアルコールを得ることを特徴とす る方法。
2. ２．前記物質の混合物が、 土：特に溶媒、オイル、タール又は重金属により汚染された土、又は有機及び無 機物質により汚染された土の成分、たとえば重金属及び／又は貴金属により汚染 された粗石又は砂； 石炭：特に多くの硫黄及びリグニンを含む石炭又は溶媒の蒸気により汚染された 活性化された木炭；スラグ：特に工業用燃焼装置、噴射炉、火力発電所又は廃棄 物燃焼場のスラグ； ダスト：特に電気分離器のフィルターダスト又は廃棄物燃焼場又は工業用燃焼装 置の燃料ガスの湿式、半湿式又は乾式クリーニングの乾燥残留物； スラッジ：汚物の精製の間に過剰に生成される汚物スラッジ、重金属により汚染 されたスラッジ、亜鉛めっきからのスラッジ、弾薬及び爆発物の製造からのスラ ッジ及び溶媒の蒸留の残留物並びに色素及びラッカーの製造の残留物； 食物：特に食物、特にコーヒー粉砕物の製造又は消費の過剰残留物又は副生成物 、又は屠殺場からの廃棄物；化学物質：特に化学又は生化学分析又は工程の副生 成物、特にフィルター残留物、汚染された非液体化学物質又は実験室からのわず かに放射性活性の廃棄物；器官：特に手術からの死骸、組織及び血液物質及び病 院からの他の固体残留物、特に汚染された薬剤；ゴム及びプラスチック材料：特 に製造及び消費の残留物、たとえばタイヤ、金属又は他の無機物質と混合又は組 合されたエラストマー、熱可塑性樹脂及び熱硬化性プラスチック から成る群から選択された、少なくとも１種、好ましくは２種の出発材料を含む ことを特徴とする請求の範囲第１項記載の方法。
3. ３．前記物質の混合物を、フィルターダスト及び汚物スラッジの混合物、フィル ターダスト及び木炭の混合物及び砂、汚物スラッジ及び木炭の混合物から選択す ることを特徴とする請求の範囲第１又は２項記載の方法。
4. ４．前記物質の混合物が、 オイル及びパラフィン油：たとえば原油精錬又は廃油再生からの重油又はパラフ ィン油； アルコール及びケトン：たとえばメタノール、エタノール又は工業用アルコール 又はケトン、特にアセトン；ハロゲン化された炭化水素：たとえばトリクロロエ タン、トリクロロエチレン、クロロホルム及び塩素化された芳香族化合物、特に クロロベンゼン又はポリクロロービフェニル、−フラン、−ジオキシン又はフレ オン、特にフレオン１１３； 無机液体：たとえば重金属を含む又は含まない鉱酸及び塩基、特に塩酸、溶解さ れた塩化鉄、クロム含有硫酸及び溶解されたシアン化物、亜硝酸塩、硝酸塩及び リン酸塩 から成る群から選択された、少なくとも１種、特に２種の出発材料を含むことを 特徴とする請求の範囲第１〜３項のいづれか１項記載の方法。
5. ５．前記物質の混合物を、廃油及び塩素化された炭化水素の混合物及び砂、汚物 スラッジ及びハロゲン化された炭化水素の混合物から選択することを特徴とする 請求の範囲第１〜４項のいづれか１項記載の方法。
6. ６．前記第一段階で言及されたようなガス混合物が、水蒸気１０〜４０体積％、 燃焼性ガス、特にメタン１０〜４０体積％、酸素５〜２０体積％及び二酸化炭素 ３０〜７０体積％を含むことを特徴とする請求の範囲第１〜５項のいづれか１項 記載の方法。
7. ７．前記第一段階において、反応時間が、液体物質混合物のためには０．５〜３ 秒の間であり、そして固体物質混合物のためには２０分〜２時間の間であること を特徴とする請求の範囲第１〜６項のいづれか１項記載の方法。
8. ８．前記第一段階で言及されたようなガス混合物に、有害ガス、たとえば燃料か らの燃焼ガス、内燃機関からの廃棄ガス又は換気シャフトからの排気空気を混合 することを特徴とする請求の範囲第１〜７項のいづれか１項記載の方法。
9. ９．前記第一段階で言及されたような反応を、液体物質混合物の場合、第三段階 で得られる合成ガス及び水蒸気の混合物により運転されるガスバーナーにおいて 行なうことを特徴とする請求の範囲第１〜８項のいづれか１項記載の方法。
10. １０．前記第二段階を、第二燃焼チャンバー中で行なうことを特徴とする請求の 範囲第１〜９項のいづれか１項記載の方法。
11. １１．前記第一段階で言及されたような反応を、固形及び泥状物質混合物の場合 、固形物質燃焼装置中で行ない、これによって前記燃焼装置を、第三段階で得ら れる合成ガス及び水蒸気の混合物により運転することを特徴とする請求の範囲第 １〜１０項のいづれか１項記載の方法。
12. １２．前記第一段階で必要とされるような酸素が、燃焼アクセサリー、燃焼エン ジンからの排気空気又は換気システムからの排気空気に含まれる残留酸素である ことを特徴とする請求の範囲第１〜１１項のいづれか１項記載の方法。
13. １３．前記第三段階で必要とされるような水が、廃水、投棄所からのパーコレー ト水、汚たない水又は海水であることを特徴とする請求の範囲第１〜１２項のい づれか１項記載の方法。