JPH03174314A - 活性炭の生成及び／または有毒物質の破壊を行うガス化装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は熱分解還元法により有機入力物質から合成燃料
ガスを生成させるガス化技術、特に、合成ガスの生成だ
けでなく活性炭の生成及び／または有毒物質の破壊をも
行うガス化方法に係わる。

［発明の背景］ 有機入力物質のガス化は公知であり、有機入力物質を焔
を発生させることなく化学的物理的に変化させて木炭と
し、一酸化炭素及び水素のような燃料ガスを他の揮発分
と共に生成させる熱分解ガス化もその一例である。熱分
解還元プロセスを利用するようなガス化方式の多くはタ
ールなどのような好ましくない揮発分が発生するという
点で不都合である。これらの揮発分が合成ガス中に存在
するとガスの品質が落ち、ガス生成装置に詰まりを発生
させる。

ガス還元床の形状、還元法各層の温度、及び入力物質の
特性や形態、例えばサイズを制御することでタール及び
熱分解揮発分を制御するという着想はＦｅ１ｌｅ目等の
米国特許第４．５３０．７０２号“プロセスを自己継続
できる有機物質からの燃料ガス生成方法”に開示されて
いる。

しかし、はとんどタールを含まない燃料ガスを確実に生
成させるとなると未知の部分が少なくない。例えば、タ
ールなどのような揮発分の発生を回避し、ガス化装置の
効率的な作用を維持するのに必要なガス生成床のプロセ
ス制御要件及び／または特性は完全に解明されていない
。

ガス化プロセスの典型的な副産物は木炭であり、この木
炭をなんらかの形でガス化装置から周期的に取出し、廃
棄しなければならないのが普通である。残念ながら従来
のガス化方式で生成する木炭のマーケットは不安定であ
り、従って、廃棄の問題を伴なう場合がある。副産物の
木炭に充分な見返りがないからガス化の全体的なコスト
が増大する。

そこで、本発明は有機入力物質から合成ガス及び活性炭
を生成させることのできる方法／装置を提案する。

［発明の概要］ 本発明の方法は閉鎖されたガス化反応チェンバ内に、上
から順に、有機入力物質で形成された上層、有機入力物
質が徐々に還元されて木炭となり、入力物質から水素、
一酸化炭素、メタン、水蒸気及びタールなどの揮発分が
放出される熱分解中間層、及びほとんどタールを含まな
い木炭で形成される下層から成り、中間層からの揮発分
がほとんどすべて還元されて一酸化炭素、メタン及び水
素となり、中間層の頂面とガス生成床からの合成ガス放
出点との間の距離が床の直径の少なくとも約１．５倍、
但し約７フィート　（２ｍＨｃａ＋　）以上の合成ガス
生成床を形成し、ガス生成床の作用を維持するため酸素
含有空気を流下させてガス生成床を通過させ、ガス生成
床の上層を維持するためガス化チェンバに有機物質を追
加し、入力物質から還元される木炭がヨウ素値が少なく
とも５００の活性炭となるように入力物質に応じた速度
でガス生成床の底から木炭を取出すかまたはガス生成床
の作用を維持するステップを含む。

［実施例］ 第１図は本発明のガス化を行うことができるガス化装置
の立面図である。ガス化装置１０はほぼ円筒形であり、
図示の実施例ではその高さが約２３フィート（７ｍ）で
ある。図示の実施例の場合、ガス化装置は１／２インチ
（１，２７ｃｍ）のステンレススチールで形成されてい
るが、構造が必要強度を具えるならこの実施例の態様に
制限されるものではない。ガス化装置の本体は頂面１４
がややふくらんだ頂部１２を含む。図示実施例では頂部
１２はその最も高い点における高さは約１５インチ（３
８ＣＯ１）である。ガス化装置本体の中間部１４は円筒
形であり、頂部から下方へ約１１フィート（３ｍ３５ｅ
ｓ　）の長さを有する。ガス化装置本体の中間部１４に
おける直径は中間部１４の全長に亘って約６フィート４
インチ・（１ｍ９３ｃｍ　）である。

ガス化装置本体の中間部１４を囲む下部１８は中間部１
４の下端１４よりも上方約１フィート９インチ（５３ｃ
ｍ）の点から下方へ約４フィート（１ｍ　２２ｃｍ）の
長さを具えている。下部１８もまた円筒形であり、図示
実施例の場合、その直径は約８フィートフインチ（２ｇ
＋　６２ｃｍ）である。ガス化装置本体の中間部１４の
下端１７より約２インチ（５ｃｍ）上方にスクリーンリ
ング２０があり、ガス化装置本体の中間部１４と下部１
８の間にまたがっている。図示実施例の場合、スクリー
ンリング２０は直径が約３／！６インチ（Ｉｎ、　４８
ｃｍ）の孔を有する。

ガス化装置本体の周りには下部１８の水平上面１９と中
間部１４の垂直外面２１の間に垂直偏平板の形態を呈す
る複数の三角形がセット板２２−２２が主として構造の
強度及び一体性を確保するために設置されている。

下部１８の下端に着脱自在な星形弁集合体２３があり、
その直ぐ下方には図示実施例の場合６０゜の角度２４を
有する円錐形部分２６が配置されている。ただし、この
角度は任意である。ただし、典型的には４５°以上でな
ければならない。円錐形部分２６はその底面から頂部ま
での高さが約３フィート１０インチ（１＋１７ｃｍ）で
ある。円錐形部分２６の底部（頂部）には直径が約１フ
ィート（３０ｃｍ）の開口部２８がある。

円錐形部分２６を囲む円筒形シールド３２は星形弁集合
体２３の位置から床面３４まで達している。この支持シ
ールド３２はガス化装置本体のための垂直支持部材とし
て作用する。支持シールド３２はその周りに複数の垂直
スロット３６−３６を有し、図示実施例の場合、スロッ
ト３６−３６は高さが約３フィート（９１ｃｍ）　、幅
が約３インチ（７，６ｃ＋ｓ）である〇 支持シールド３２の開口部３７からこれと直角に短い距
離だけ突出し、次いでガス化装置の側面に沿って上方へ
給気管３８が延設されて、いる。図示の実施例において
は、給気管３８として８インチ（２０，３ｃｍ）口径の
鋼管を使用している。給気管３８はその頂部で２つの水
平部分４２．４４に分枝し、ガス化装置を囲むようにし
て互いに約１８０°離れた２点４３．４５においてガス
化装置本体に接続されている。図示実施例の場合、水平
部分４２．４４は６インチ（１５，２ｃｎ）口径の鋼管
である。水平部分は本体中間部■４の上縁４６のやや下
方で気化装置に進入する。給気管３０は詳しくは後述す
るようにガス化装置を作用させるのに必要な空気流を供
給する。

有機入力物質はガス化装置の頂部に設けた取入れ集合体
４７からガス化装置１０へ供給される。

木、その他の有機廃棄物、おがくずなどのような有機入
力物質はガス化装置に供給される際にはそのサイズ及び
形状がほぼ一様であり、可能な限り対称である。入力物
質は約８〜１４重量％の水分を含む。入力物質の厚さ（
もし入力物質が完全対称なら幅、長さも）はガス化装置
の直径の約１±０．２５％であることが好ましいが、最
小サイズは典型的には約３／１６インチ（０，４８ｃｍ
）である。

第１図は本発明のガス化が進行する過程におけるガス生
成床の構成を示す。ガス化開始に際してガス化装置内に
炭素（木炭）の初充填が行われるが、この木炭の初充填
はタールをほとんど含まないことが好ましく、多くの場
合、この初充填は先行の処理からの残留物である。木炭
はガス化装置下端から上方へ、第１図にＡで示す高さま
で達するのが普通である。次いでこの木炭に点火する。

木炭の温度がガス化装置の断面積全体に亘ってほぼ均一
となるように点火が行われた時点で、ガス化装置頂部の
取入れ集合体４７から有機入力物質が装入される。

上述のように、入力物質は練炭状またはペレット状であ
ることが好ましく、装入するまではホッパ内に貯蔵し、
コンベアなどによってガス化装置の取入れ集合体４７へ
搬送するのが普通である。

ガス化装置に導入された入力物質はベース材として作用
する高温木炭層の頂面に落下し、入力物質の頂面はほぼ
第１図にＢで示す高さに来る。

入力物質上面の近くに設置した第１図、特に第４図及び
第５図に示すレベリングアーム集合体５０を回転させる
ことにより、入力物質をガス化装置の断面積全体に亘っ
て均等に広げる。入力物質をこのように均等に広げるこ
とによりガス化装置の断面積全体に亘ってほぼ均等に空
気を拡散させ、かつ流下させることができ、その結果、
高温スポットを発生させて、均一な温度プロフィルの達
成を妨げるチャンネル効果、即ち、空気通過を可能にす
る個々の入力素子間の間隙形成を、完全に防止できない
までも著しく軽減することができる。

このような間隙が形成されるとタールなどのような望ま
しくない揮発分が生成する。

レベリングアーム集合体５０は垂直シャフト５２及びそ
の下端から外方へ突出する２本の比較的細いアーム５４
．５６から成り、アーム５４，５６の先端５４ａ、５６
ａはガス化装置内面に近接した位置を占める。突出アー
ムのそれぞれは高さが約４インチ（１０，２ｃ＋ａ）で
あり、垂直シャフトから約３フィート１インチ（９４ｃ
ｍ）突出している。

また、突出アームは弯曲形状を呈し、アーム５４の場合
、２つの直線部分５８．６０から戊る。第１直線部分５
８の長さが約２４インチ（６１ｃｍ）、第２部分６０の
長さが約１５インチ（３８ｃｍ）であり、第２部分６０
は第１部分に対して約１６０°の角度を形成している。

突出アームの先端５４ａ。

５６ａはレベリングアーム集合体５０が時計方向に回転
する時、各アームの最前端となる。

第２直線部分６０は図示実施例の場合垂直シャフトから
約３０°の位置にある。時針回転に際しては直線部分６
０の先端５４ａの上縁が前縁となる。

このように構成したから、入力物質を円滑に掃きならし
てそのレベルをほぼ均一にすることができる。突出アー
ム上縁と垂直シャフトの間には強度及び剛度を確保する
ため三角形がセット板６２−６２を設けである。

ガス化の過程で、空気は給気管３８を上昇したのち水平
部分４２．４４を通ってガス化装置頂部に流入し、ガス
生成床中を流下する。空気は保護支持シールド３２に囲
まれたチェンバ５１から引出されるので加熱されている
。即ち、ガス化装置本体の円錐形部分２６に存在する高
温の木炭がチェンバ５１内の空気を加熱するのである。

木炭から成るベース材の上方、即ち、レベルＡとレベル
Ｂの間に位置する有機入力物質がベース材としての木炭
への空気拡散を制限する。

しかし、ガス生成床中を空気が流下するのに伴なって高
温木炭の上部が先ず加熱され、次いで入力物質の下部に
点火する。ガス生成床はたちまち合成ガスを生成させる
定常状態に達する。

定常状態において、ベース材としての木炭の温度、少な
くともその上部における温度は約９００℃となる。この
温度は下部においてやや低くなるのが普通である。その
−例として、ベース材としての木炭の頂部における８７
５℃から星形弁集合体付近の７２５℃まで変化する場合
がある。大刃物資内に、ベース材木炭の頂部に相当する
レベルＡの上方に２つのはっきり区別できる反応層が現
われる。

この２つの反応層は第１図では線Ｃで分離されるように
示しである。

従って、定常状態においては、はとんど反応しない入力
物質から成る上層６６と、はぼ完全に反応した高温木炭
から成る下層６８と、２つの中間層７０．７２が存在す
る。深さ約４〜６インチ（１０〜１５ｃｍ）の層７０で
は４００℃〜５００℃の温度において有機入力物質が炭
化される。この層においては、温度がクリンカ形成を防
止するのに充分な低いレベルにあり、同時に、揮発分の
大部分が駆逐され、合成ガスが生成する。深さ１〜６イ
ンチ（２，５〜１５ｃｍ）の層７２においては、入力物
質が一定量の空気で部分的に酸化し、入力物質からさら
に揮発分を引出す。この層において炭化水素錯体が放出
されるのが普通である。この層で有機物質が部分酸化す
る結果として、有機物質の温度が約９００℃に上昇する
。有機物質は二酸化炭素などのガスに囲まれ、揮発分放
出の過程で入力物質が活性炭に変化する。この層におけ
る高温は炭化水素錯体や揮発分の一部をクラックし、水
蒸気を発生させるのに充分な高いレベルにある。入力物
質が層７２を移動し終わるまでにはほぼ完全に熱分解さ
れて活性炭の形となっている。入力物質はかなりゆっく
りと層７２を通過する。多くの場合、入力物質がこの層
と層６８を通過するのに要する時間は６〜１０時間であ
る。残りの熱分解揮発分及びタールは層７２から一部活
性炭となったベース材層６８に移動する。層７２の底縁
において、この時点では活性炭となっている入力物質が
ベース材層の一部となる。

木炭ベース層内では、その上部が８７５℃〜９００℃の
温度に維持され、残留しているタールその他の望ましく
ない熱分解揮発分はすべて分解して可燃ガスとなる。炭
化水素は分解して一酸化炭素、水素及びメタンとなるが
、一部は酸素と反応して二酸化炭素及び水蒸気となる。

ガス中に残る微量のタールは木炭ベース層の残留分によ
ってフィルタされる。即ち、木炭がこれらの残留揮発分
を吸収する。出ロア６−７６を通ってガス化装置から燃
料ガスが放出される。ガス化効率はガス生成床の長さを
適当に設定することで高められる。熱分解ゾーン上端の
レベルＢとガス化装置からのガス放出点との間の距離は
ガス化装置直径の少なくとも１．５倍、ただし７フィー
ト（２＋１＋１３ＣＯ１）以上である。

合成ガス及び活性炭の生成は連続的なプロセスであり、
ガス化装置頂部からの入力物質導入と、生成床への酸素
含有空気流下による入力物質の連続的な部分酸化及び熱
分解とから威り、いずれも詳しくは後述するような制御
下に行われる。

ガス化プロセスにおいて、ガス化装置内の活性木炭レベ
ルＡはガス化装置内を徐々に上昇し、これに伴ない、温
度が約５００℃の層７ｏが熱電対または温度プローブ８
０−８０のレベルに達するまで層７０．７２が上昇する
。層６６内の入力物質は５００℃よりもはるかに低い温
度にある。層７０が温度プローブ８０−８０のレベルに
達すると、木炭ベース材層６８は木炭を取出されること
で降下する。ガス化装置から取出される木炭は活性炭で
ある。この取出しは第１図に略示し、第３図に詳細を示
し、詳しくは後述する星形弁集合体２３を利用して行わ
れる。

星形弁を作動させると、ガス化装置の断面積全体に亘っ
て木炭ベース層６８が均等に降下する。

ガス生成床を均等に降下させると、チャンネル効果、高
温スポット発生など、確実定常なガス化を妨げるような
現象が起こり難い。星形弁は層７０の頂面に相当するレ
ベルＤが温度プローブ８０−８０のレベル以下となるま
で作動し続ける。即ち、はとんど反応しない層６６は層
７０よりもはるかに低い温度、即ち約３００℃だからで
ある。温度プローブ８０−８０は層６６．７０間を微分
する。

通常は公知のエレクトリックアイの形態を取るセンサー
８６−８６を温度プローブ８０−８０の上方に設けであ
る。入力物質層６６の頂面がセンサー８６−８６の視線
以下に降下すると入力フィードシステムが作動し、同時
にコンベアが作動し、センサー８６−８６の視線が再び
遮られるまで入力物質を取入れ集合体へ導入する。

また、活性木炭ベース層によって画定されるガス化装置
内の領域の種々のレベルに温度プローブ８４−８４が別
設されている。ベース層の温度が所期範囲を上下いずれ
かにずれると、ガス生成床への給気量が制御されて温度
を再び所期範囲に戻す。図示実施例では、ほかにガス化
装置内の入力物質頂面とガス化装置頂部との間の空隙ゾ
ーンへ突出する酸素アナライザ８８を含む。酸素アナラ
イザ８８の分析結果を単独でまたは温度プローブ８４−
８４の検出結果と併せて利用することによりガス化装置
への給気量を制御することができる。

給気制御は蝶形弁９０によって行われる。これは自動ま
たは手動で行うことができる。

本発明は上記方法を利用して活性炭を生成させる点で有
利である。活性炭はそのヨウ素値が少なくとも５００で
あることを特徴とする。所期のヨウ素値を得るため、ガ
ス化の過程で生成する炭素を、ガス化装置に供給される
有機入力物質量に基づき約１０〜１２重量％の速度でガ
ス化装置から取出す。

活性炭は貴重な商品であり、他のガス化方式では確実に
生成させることができないものである。特定速度で炭素
を取出すことにより、有機入力物質は層７２．６８内に
完全に活性化されるのに充分な時間、即ち、約６〜１０
時間滞留することになる。

入力物質の部分酸化は層７２において起こり、その結果
、層７０の温度を約５００　℃に、層６８の上部の温度
を約９００℃に維持することができる。

第３図に本発明の星形弁集合体を詳細に示した。

第３図ではこの星形弁集合体に参照番号＋００を付しで
ある。集合体１０Ｇはフレームを含み、このフレームは
、図示実施例の場合、高さ約９インチ（２３ｃｍ）　、
直径が８フイ一ト６インチ（２ｍ　５９ｃｍ）の円形リ
ング１０２を含む。円形リング１０２から両側にかつ接
線方向に平行サイドプレース１０４．１０６が突出し、
両プレースはその自由前端がフロントプレース１０８に
よって連結されている。フロントプレース１０８から後
方へ複数の取付はロッド１１０−１１０が突出して円形
リング１０２によって支持されている。図示実施例の場
合、取付はロッドはその中心間隔が１２インチ（３０ｃ
ｍ）　、総数が８本である。

円形リング１０２によって画定される領域内で、断面が
星形、直径が約１インチ（２，５ｃａ１）の細長い水か
き状の素子１１２−１１２が取付はロッド１１０−１１
０で支持され、リング１０２によって画定される開口部
をほぼ横切っている。ただし星形素子１１２のいくつか
は短い距離だけ分離している。即ち、互いに非連続の２
部分から成る。

取付はロッド１１０−１１０はフロントプレース１０８
及びリング１０２によって回転自在に支持され、歯車、
ベルトなどのような公知の機械的、電気的駆動素子と接
続している。

互いに隣接する星形素子１１２−１１２間には断面が円
形の細長いブロッキング素子１１４−１１４が介在する
。ブロッキング素子は星形素子１１２−１１２の縁部と
近接関係にある。星形素子１１２−１１２とブロッキン
グ素子１１４−１ｉ４との間の間隔は星形素子が作動す
るまで例えば炭素粉末や灰のような微粒物質だけが星形
弁集合体を通過できるように設定されている。作動する
と星形素子１１２は回転して木炭をガス化装置本体の円
錐形部分へ移動させる。星形素子の個数はガス化装置の
断面積全体に亘って均等な速度で木炭層を降下させるの
に充分な個数とする。

図示実施例の場合、星形水かき素子の複数を８個とした
が、これよりも少なくとも床を均等に降下させることが
できるかも知れない。ただし、星形素子がほぼ均一な降
下を可能にするためには床の断面積の少なくとも２５％
をカバーしなければならない。また、図示実施例では星
形弁集合体をユニットとしてガス化装置に着脱できるよ
うに構成してあり、集合体の掃除、修理などの点で好ま
しい構成である。ガス化装置自体は星形弁集合体を取外
してもよいように充分な内部支持素子を含んでいる。

第６図は本発明の他の構成要件を示す。第１図の素子２
６に対応する円錐形素子９２はその内部に一組の冷却管
９３を含む。図示実施例の場合、冷却管構造９３は連続
するリングを形成する管、即ち、上方に進むに従って直
径が大きくなり、円錐形部分９２の形状をそのまま辿る
ような螺旋構造である。冷却管集合体の頂部及び底部に
入口部分及び出口部分９４．９５がある。集合体９３は
素子９２の内面と連結している支持部材９６によって円
錐形素子９２内に支持される。図示実施例は一連のリン
グを形成しているが、製造の便宜上、一連の直線部分に
よって円形の形状に近似させてもよい。

作動に際しては冷却流体が管構造内を流れて円錐形素子
内の木炭を冷却し、木炭を処理し易くする。

第７図は本発明のガス運搬系を示す簡略図であり、図示
しないが既に述べたように、炭素含有物質の形態を取る
入力物質を先ず一定サイズに細断し、次いで公知の方法
で煉炭状またはペレット状にする。煉炭状またはベレッ
ト状入力物質を乾燥させてから、貯蔵ビンに移し、ここ
から、上述したように熱分解ガス化装置１２２への入口
１２１へ搬送する（１２０）。

ガス化装置の作動中、燃料ガス、即ち、一酸化炭素、メ
タン及び水素と共に、上述のように活性炭も生成する。

活性炭はガス化装置の円錐形部分１２４の底からスクリ
ュウ−コンベア１２６によって活性炭ホッパ１２８に運
ばれ、ここから適当にパッケージされるかまたは別の形
で搬送されて販売される。ガス化装置周面に一定間隔で
設けた放出口１３０−１３０から燃料ガスが回収される
。

放出口からのガスは出口管１３２に移動する。

合成ガスはこの時点で温度が約５００〜６５０℃であり
、ワンバス熱交換器１３４に供給されて温度が２５０〜
３５０℃に低下する。ワンパス熱交換器はもしガスが湾
曲部を通過しなければならない場合熱交換器の溶接部を
弱める。例えば水酸カリウムのような沈積物に起因する
問題を回避するから、この実施例では重要な役割を果す
。

ガスは次いでサイクロンセパレータ１３６に流入する。

サイクロンセパレータは水のような流体の通過を可能に
する外側ジャケットを有する。セパレータ１３６の壁１
３５は約３０〜４Ｑ℃である。

ガス中に含まれるシリカや水酸化カリウムのような粒状
物は壁１３５が低温であるからサイクロン中に沈積し、
出口１３７から取出される。ガスの温度も約１５０〜２
００℃まで低下する。

合成ガスは次いで第２ワンパス熱交換器１３８に流入し
、ここで約３０〜４０℃まで冷却される。次いでガスは
公知のガスフィルタ１４０に供給されるが、図示実施例
の場合、このガスフィルタ１４０はガスから微粒を除去
するカートリッジフィルタである。ガスはさらにガスブ
ロワ−システム１４２に流入する。このガスブロワーシ
ステム１４２は熱分解ガス化装置を含む全ガス化系に亘
ってガスを吸引する。ブロワ−システム１４２は系全体
に亘る空気及び合成ガスの流動を制御する。ブロワ−シ
ステム１４２はガスを圧縮してその温度を約１００℃に
上昇させる。図示実施例の場合、この時点におけるガス
の圧力は約３　ｐｓｉ　　（０，２ｋｇ　／Ｃｌ２）で
ある。

次いで、ガスは第３熱交換器１４４に供給されてその温
度が再び３０〜４０℃に低下する。次いで最終の利用シ
ステムまたは装置、例えばガスエンジンやボイラーに供
給される。即ち、図示実施例では、ガスが粒状物を除去
する低温壁サイクロンを含む一連のステップにおいて冷
却される。この方式は実験に照らして有効であり、使用
に適した温度及び圧力のガスを生成させる。

正確な制御により、ガス中のタリンカタールその他の揮
発分の形成を回避できるように改良されたガス化方式を
以上に説明した。この方式は装置の作用効果を改善する
星形弁集合体や冷却管などのような特殊な素子または集
合体をも含む。本発明の装置はまた、市場価値の高い活
性炭、即ち、ヨウ素値が少なくとも５０Ｇの炭素を確実
に生成させることができる。

本発明の方法はＰＣＢ　（ポリ塩素化ビフェニル）材、
ＰＣＰ　（ペンタクロロフェニル）材その他の有機有毒
物質の破壊にも利用できる。実験の結果によれば、ＰＣ
Ｂ破壊は９９．９９９９％、ＰＣＰ破壊は９９．９９９
％に達する。その他の有毒物質についても同様の破壊レ
ベルが達成される。

破壊すべき有毒物質は粉末または液状など多様な形態を
取り、木材や土壌中に埋没している場合もある。いずれ
にしても、有毒物質は先ず非汚染有機物質と組合わされ
、以下にベレット状と呼称する燻炭、ベレットなどの形
に形成される。従って、非汚染有機物質は有毒物質の媒
質の機能を果、すことになる。例えば、もし有毒物質が
既存の木材中に埋没しているなら、公知の手順でこの木
材をペレット化するだけでよい。もし土壌中に存在する
場合なら、この有毒土壌が有機物質、例えば木材と混合
してペレット化する。有毒物質が粉末または液状なら、
おがくずのような粉砕有機物質と混合し、この混合物を
突き固め、ペレット化する。上述したような純度を達成
するためには汚染ベレット材中に含まれる不純物の範囲
はＰＣＢについては１０ｐｐｍ乃至５．０００１１１）
ｍ１Ｐ　ＣＰ　ニツイテハ１０１１１１１１乃至１５．
０００ｐｐａ＋　テなケレハナラナイ。入力ベレットの
サイズ、形状その他の特性は上述した通りである。

入力物質が形成されたら、これを上述した通りにガス化
装置に装入する。反応床も上述したのと同様であり、反
応しない入力物質で形成された上層と、第１及び第２中
間層と、はとんど完全に反応した高温の木炭で形成され
た下層とから成る。

汚染された入力物質は中間層を通過して、通常の入力物
質の場合と同様に下層の一部を形成する。

１つの中間層、多くの場合、下方の中間層はその温度が
１５０〜９５０℃でなければならない。これは下層の上
方部分に必要な温度範囲と同じである。

反応床中の上方中間層は４００〜５００℃が普通である
。

ところで、温度とは別に、汚染入力物質の滞留時間は上
述した６〜ｌＯ時間以内であること、上方中間層とガス
化装置からの合成ガス放出点との間の距離が反応床直径
の約１．５倍で、しかも約７フィート（ｂ！３ｃ＋＋１
）以上であることも必要条件である。

本発明の方法は活性炭の生成にも利用できるが、活性炭
の生成は必須条件ではない。装置から取出される活性炭
をガス化装置への入力として再利用してもよいし、他の
装置で燃やしてもよい。本発明の方法によってタールの
ない合成ガスが生成することは云うまでもなく、また、
このガスはバ−ナーやエンジンのような公知のガス燃焼
システムに利用できる。このガスは汚染されておらず、
任意の公知目的に利用できる。システムからの残留灰は
地中に埋めるなどして廃棄するか、あるいはサイクロン
セパレータに送ってからガス化装置に戻してもよい。

上述のように、汚染入力物質を上記プロセスに使用すれ
ばＰＣＢが９９．９９９９％まで破壊され、ＰＣＰは９
９．９９９％まで破壊される。これらの数値は許容でき
る安全な破壊レベルであると考えられる。

有毒物質の破壊に関する本発明システムの重要な利点は
システムが完全にボータプルであるため、有毒物質をガ
ス化装置まで搬送するのではなく、有毒物質の場所へシ
ステムを運搬できるという点にある。

以上に本発明の好ましい実施例を説明したが頭書した特
許請求の範囲によって限定される本発明の思想を逸脱す
ることなく、この実施例に種々の変更を加えることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のガス化装置を示す立面図、第２図は第
１図図示ガス化装置の頂面図、第３図は第１図図示ガス
化装置に使用される星形弁集合体を示す頂面図、第４図
は第１図図示ガス化装置に使用されるレベリングアーム
を示す頂面図、第５図は第４図図示レベリングアームの
側面図、第６図はガス化装置下端に使用される冷却管を
示す第１図６−６線における断面図、第７図は第１図の
ガス化装置を含むガス生成システムの簡略図である。

Claims (26)

【特許請求の範囲】
1. （１）有機入力物質から合成ガス及び活性炭を生成させ
   る方法であって、 閉鎖されたガス化反応チェンバ内に、上から順に、有機
   入力物質で形成される上層、有機入力物質が徐々に還元
   されて木炭となり、入力物質から水素、一酸化炭素、メ
   タン、水蒸気及びタールなどの揮発分が放出される熱分
   解中間層、及びほとんどタールを含まない木炭層で形成
   される下層から成り、中間層からの揮発分がほとんどす
   べて還元されて一酸化炭素、メタン及び水素となり、中
   間層の頂面とガス生成床からの合成ガス放出点との間の
   距離が床の直径の少なくとも約１．５倍、ただし約７フ
   ィート（２ｍ１３ｃｍ）以下とならないように合成ガス
   生成床を形成し、 ガス生成床の作用を維持するため酸素含有空気を流下さ
   せてガス生成床を通過させ、ガス生成床の上層を維持す
   るためガス化チェンバに有機物質を追加し、 入力物質から還元される木炭がヨウ素値が少なくとも５
   ００の活性炭となるように入力物質量に応じた速度でガ
   ス生成床の底から木炭を取外すかまたはガス生成床の作
   用を維持する ステップから成ることを特徴とする有機入力物質からの
   合成ガス及び活性炭生成方法。
2. （２）中間層及び下層の温度を所定範囲内に維持するた
   めガス生成床中を流下させる酸素含有空気の量を制御す
   るステップを含むことを特徴とする請求項第（１）項に
   記載の方法。
3. （３）ガス生成床の中間層が入力物質が炭化される温度
   ４００〜５００℃の上方ゾーンと入力物質が一部酸化さ
   れる温度８５０〜９５０℃の下方ゾーンを含み、下層が
   温度８５０〜９５０℃の上方ゾーンを含むことを特徴と
   する請求項第（２）項に記載の方法。
4. （４）入力物質がそのサイズ及び形状においてほぼ均一
   であり、少なくとも１つの軸線に沿って対称であり、前
   記軸線を中心とする入力の太さがガス生成床の直径の約
   １％±０．２５％、ただし３／１６インチ（０．４８ｃ
   ｍ）以上であることを特徴とする請求項第（１）項に記
   載の方法。
5. （５）ガス生成床の作用中の所定時点においてその断面
   積全体に亘って均一にガス生成床を降下させるステップ
   を含むことを特徴とする請求項第（１）項に記載の方法
   。
6. （６）ガス生成床上層の頂面と閉鎖チェンバ頂部との間
   の間隙に存在する空気の酸素含有量をモニターし、少な
   くとも部分的には前記モニターされた酸素含有量に応じ
   てチェンバへの空気導入量を制御するステップを含むこ
   とを特徴とする請求項第（１）項に記載の方法。
7. （７）有機入力物質から合成ガス及び活性炭を生成させ
   る装置であって、 上から順に、有機入力物質で形成される上層、有機入力
   物質が徐々に還元されて木炭となり水素、メタン、一酸
   化炭素、水蒸気、タールのような揮発分が入力物質から
   放出される熱分解中間層、ほとんどタールを含まない木
   炭で形成される下層から成る合成ガス生成床が内部に形
   成され、上部の断面積よりもやや大きい均一な断面積を
   有する下部及び、上部の下方部分とオーバラップする上
   方部分を有する下部とを含む閉鎖反応チェンバと、チェ
   ンバ下部の下端にあってガス生成床の下層を支持する手
   段及び下部の下端から垂下し、木炭取出口を有する円錐
   形部分と、 反応チェンバへ酸素含有空気を導入する手段から成るこ
   とを特徴とする有機入力物質から合成ガス及び活性炭を
   生成させる装置。
8. （８）木炭が前記円錐形部分へ移動するに従ってガス生
   成床がその断面積全体に亘って均一に降下するように前
   記支持手段が前記円錐形部分へ選択的に木炭を移動させ
   ることを特徴とする請求項第（７）項に記載の装置。
9. （９）前記円錐形部分の周りに下方チェンバを画定する
   カバー素子、及び下方チェンバを反応チェンバ頂部の給
   気口と接続する給気管を含むことを特徴とする請求項第
   （７）項に記載の装置。
10. （１０）ガス生成床の温度をモニターし、反応チェンバ
    に導入される酸素含有空気量をこれに応じて制御する手
    段を含むことを特徴とする請求項第（７）項に記載の装
    置。
11. （１１）円錐形部分内に木炭冷却手段を含むことを特徴
    とする請求項第（７）項に記載の装置。
12. （１２）前記冷却手段が冷却流体を流動させるパイプ構
    造であることを特徴とする請求項第（１１）項に記載の
    装置。
13. （１３）チェンバへの入力物質導入量に基づいてチェン
    バからの木炭取出し量を制御することにより、取出され
    る木炭がヨウ素値が少なくとも５００の活性炭となるよ
    うにガス化床での入力物質滞留時間を制御する手段を含
    むことを特徴とする請求項第（７）項に記載の装置。
14. （１４）５００〜６５０℃の高温で放出されるように合
    成燃料ガスを生成させる熱分解ガス化手段と、ガスの温
    度を最初に低下させる第１ワンパス熱交換器と、 第１熱交換器からのガスをさらに冷却させ、ガスから粒
    状物を除去するサイクロンセパレータ手段と、 サイクロンセパレータからのガスを約３０〜４０℃まで
    冷却する第２ワンパス熱交換器と、 酸素含有空気を流下させてガス化手段を通過させ、合成
    ガスを移動させて第１熱交換器、サイクロンセパレータ
    手段及び第２熱交換器を順次通過させるガスブロワー から成ることを特徴とする合成ガス生成装置。
15. （１５）サイクロンセパレータ手段の壁を合成ガスの温
    度よりもはるかに低い温度に維持してガスから粒状物を
    沈澱させるため、冷却流体の通過を可能にするようにサ
    イクロ手段を囲むジャケットをサイクロンセパレータ手
    段に組込んだことを特徴とする請求項第（１４）項に記
    載の装置。
16. （１６）ガスブロワーからのガスの温度を低下させるた
    めガスブロワーの下流側に別設の熱交換器を含み、別設
    熱交換器から出たガスがエンジンなどに使用するのに好
    適な状態とすることを特徴とする請求項第（１５）項に
    記載の装置。
17. （１７）ガス化が行われている過程でガス化手段中の木
    炭を冷却する装置であって、 入力物質によって形成される上層、入力物質が活性化さ
    れて合成ガス及び木炭を生成する中間層、及び木炭によ
    って形成される下層から成る燃料ガス生成床を内部に形
    成し、有機入力物質から合成ガスを生成させる熱分解ガ
    ス化チェンバと、木炭で形成される下層を支持し、所定
    の時点に木炭を支持手段の下方の容器へ移動させる手段
    と、所定の時点に容器から木炭を取出す手段と、木炭を
    冷却するため容器に設けた手段 から成ることを特徴とするガス化手段中の木炭を冷却す
    る装置。
18. （１８）前記冷却手段が前記容器の内壁に沿って延設さ
    れた管であり、冷却流体を駆動して前記管内を通過させ
    る手段を含むことを特徴とする請求項第（１７）項に記
    載の装置。
19. （１９）前記容器が円錐体の形態を呈し、冷却管を円錐
    形容器の内面とほぼ一致する螺旋状に形成したことを特
    徴とする請求項第（１８）項に記載の装置。
20. （２０）ある種の有毒物質を破壊すると共に合成ガスを
    生成させる方法であって、 合成ガスを生成させるための閉鎖ガス化反応チェンバ中
    に、上から順に、ある程度の量の特定有毒物質を含む有
    機入力物質で形成される上層、有機入力物質が徐々に還
    元されて木炭となり、揮発分が有機入力物質から放出さ
    れる少なくとも１つの熱分解中間層、及びタールをほと
    んど含まない木炭で形成される下層から成り、中間層が
    少なくとも８５０〜９５０℃であり、有毒物質を含む有
    機入力物質が中間層及び下層において約６〜１０時間滞
    留して有毒物質が破壊され、中間層からの揮発分がほと
    んどすべて還元されて一酸化炭素、メタン及び水素とな
    るような、頂面及び底面と特定の直径を有する反応床を
    形成し、 反応床の上層を維持するのに充分な量の有毒物質を含む
    有機入力物質を反応チェンバに追加し、中間層及び下層
    の温度をそれぞれ所定の範囲内に維持するのに好適な量
    の空気を反応床中へ流下させる ステップから成ることを特徴とするある種の有毒物質を
    破壊すると共に合成ガスを生成させる方法。
21. （２１）合成ガスが反応床の特定点から放出され、第１
    中間層と前記特定点との間の距離が反応床の直径の約１
    ．５倍ただし約７フィート（２ｍ１３ｃｍ）以上である
    ことを特徴とする請求項第（２０）項に記載の方法。
22. （２２）中間層及び下層の温度を所定範囲内に維持する
    ため反応床中へ流下させる空気量をモニターするステッ
    プを含むことを特徴とする請求項第（２０）項に記載の
    方法。
23. （２３）有毒物質及び有機入力物質が１ｐｐｍ〜１５，
    ０００ｐｐｍの汚染物質を含む一体的なペレット状素子
    であることを特徴とする請求項第（２０）項に記載の方
    法。
24. （２４）反応床が前記１つの中間ゾーンの上方に温度が
    ４００〜５００℃の第２中間ゾーンを含むことを特徴と
    する請求項第（２０）項に記載の方法。
25. （２５）入力物質素子がそのサイズ及び形状において一
    様であり、少なくとも１つの軸線に沿って対称であり、
    前記１つの軸線を中心とする入力物質の太さが反応床の
    直径の約１％±０．２５％、ただし３／１６インチ（０
    ．４８ｃｍ）以上であることを特徴とする請求項第（２
    ３）項に記載の方法。
26. （２６）運搬に便利なポータブルな反応チェンバ内で行
    われることを特徴とする請求項第（２０）項に記載の方
    法。