JPH07502195A - 湯溜りにおける酸化の方法及びシステム - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 湯溜りにおける酸化の方法及びシステム発明の背景 有害廃棄物の処理は、埋立及び焼却のような通常の処理方法による利用可能空間 の減少及び環境汚染意識の向上のため問題力伏きくなってきている。有害廃棄物 中の毒素は、都市ゴミ中に見いだされる紙及び金属成分のような別形式の廃棄物 の分解速度よりかなり遅い速度で分解することが多い。環境への毒素の放出は給 水源を汚染させ、また有害廃棄物の不完全焼却によるような大気への毒素の進入 は大気を汚染し、一般に周囲の人々の生活の質を低下させる。

埋立は廃棄物の処理手段として使いに（くなってきている。適切な埋立地が無い 場合は、有害廃棄物は、これを悪性でないもの、好ましくは有用な物質に変え４ コばならないことが多い。有害廃棄物の適切な処理のための変換方法の進展につ いての多くの研究がある。有害廃棄物の分解を使用した種々の形式の研究には、 例えば水噴射、多段炉、多段燃焼室、流動床、溶融塩及び高効率ボイラー反応装 置が含まれる。しかし、多くのシステムは抑制又は破壊すべき気体を放出する。

これらの気体は燃焼されることが多く、一般に火炎温度におけるガスの滞留時間 が短いため導入を含む。湯溜りは、有害廃棄物の少なくも一部分をその原子成分 に変換するに十分な温度にある。例えば、湯溜り中に導入された炭化水素は炭素 原子と水素原子とに還元される。次いで、この分子成分は湯溜り内に留まるか又 は湯溜りのその他の成分と反応してより安定な化合物を形成することができる。

通常、湯溜りにおける有害廃棄物の分解に伴う一つの問題は、有害廃棄物の原子 成分への変換の完了以前における湯溜りからの有害廃棄物の成分の揮発と放出と である。これら成分は有害廃棄物の揮発成分、又はかかる成分の分子状粉塵であ り得る。この成分及びその粉塵の両者はしばしば毒素であることが多く、湯溜り で発生した気体は、これが大気中に放出されるより前に、この気体から毒素を除 去することが必要である。

集められた毒素は、原子成分を形成する分解反応を完了し続いて一酸化炭素及び 水のようなより安定な化合物を形成するために、湯溜りに戻すことによるなどで 処理されることが普通である。

湯溜りから放出される毒素の量を減らそうとする一つの試みに、湯溜りの表面の 下方への有害廃棄物の送入がある。湯溜りの表面の下方に有害廃棄物を導く方法 の１例は、有害廃棄物を収容した消耗品のランスを槽内に向けることである。ラ ンスは、表面の下方で湯溜りに廃棄物を放出している間に湯溜りにより消耗され る。しかし、消耗ランスの使用は廃棄物の導入を食い違い運転に限定し、ランス の操作による環境危険を増加させ、かつランス自体の材料のような廃棄物とは異 なった材料の湯溜り内への付加が必然である。

炭素質廃棄物のような廃棄物の湯溜り内への連続投入法には、羽口をの管を有す る。一般に、酸素のようなオキシダントが羽口の中央管を通るようにされ、一方 、廃棄物は、連帯的かつ連続的に中央管を囲んでいる管を通るようにされる。湯 溜り内へのオキシダントと廃棄物の送入点において、冷却剤又はシュラウドガス を湯溜り内に向けるため、第３の管を同様に使うことができる。

送入点における金属による羽口管のキャッピングを防止するために、通常、湯溜 り内へのオキシダント及び廃棄物の連続かつ連携した導入が要求される。キャッ ピングは湯溜りへの送入の際の廃棄物の吸熱により発生することがある。オキシ ダントは廃棄物の燃焼により形成された原子成分と発熱反応し、これにより羽口 管における温度をキャッピング防止に十分な温度に維持する。アルゴン又はメタ ンのようなシュラウドガスが最外側の管を経て導かれ、羽口管を湯溜りに導入し たときの湯溜りの熱への暴露及び酸素との発熱反応の結果としての羽口管の早期 摩耗を防止する。

しかし、羽口管によるような反応装置内の１点における廃棄物とオキシダントと の連携した導入は、廃棄物とオキシダントとを湯溜りを通し。

て湯溜り上のガス層に吹き出させて、廃棄物及び廃棄物の部分的に分解された毒 素成分の直接放出を許す。更に、廃棄物及びオキシダントの連携導入により生じ た羽口外皮における部分的な反応が、不完全分解された廃棄物のガス層への放出 及び湯溜り内の変換により形成された原子成分の不完全酸化を起こさせる。これ により、湯溜りの諸部分が炭素のような原子成分で飽和され、或いは分子状粉塵 は湯溜りの原子の部分と比従って、供給廃棄物を原子成分の続く酸化のためにそ の原子成分に変換し、上述の問題を最小とする新規な方法及びシステムの要求が 存在す発明の概要 本発明は、供給物を、分解された原子成分の続く酸化のために、溶解された原子 成分に変換させる方法及びシステムに関する。

この方法は湯溜り内に供給物を送り込むことを含み、これにより本質的に総ての 供給物が原子成分に転換され、湯溜りにおいて酸化すべき本質的に総ての原子成 分が湯溜りにおいて溶解される。オキシダントは、供給物の送入流量と比較し、 オキシダントが溶解された原子成分と反応を生ずるに十分な流量で湯溜り内に送 入され、これにより、湯溜りの少なくも一部分は、次に送り込まれる供給物を原 子成分に変換させカリ湯溜り内で酸化すべき次に形成される原子成分の本質的に 総てを溶解するに十分な温度に維持される。供給物は、供給物の総てを原子成分 に変換させかつ湯溜り内で酸化すべき原子成分の本質的に総てを溶解するに十分 な温度を有する湯溜りの加熱された部分において湯溜り内に送り込まれ・これに より、供給物を、分解された原子成分の続く酸化のために分解された原子成分に 変換する。

このシステムは、供給物を湯溜り内に送り込む手段を備え、これにより供給物の 本質的に総てが原子成分に変換され、かつこれにより湯溜りにおいて酸化すべき 原子成分の本質的に総てを湯溜りにおいて溶解する。

適切な手段が、供給物の送入流量に関して流量に関して、オキシダントを溶解原 子成分と反応させるに十分な流量でオキシダントを湯溜り内にされる原子成分の 本質的に総てを溶解させるに十分な温度に維持される。

供給物の本質的に総てを原子成分に変換しかつ湯溜りにおいて酸化すべき原子成 分の本質的に総てを溶解するに十分な温度を有する湯溜りの加熱部分において、 適切な手段が選別的に供給物を続けて送入し、これにより供給物を、溶解原子成 分の続（酸化のために、溶解原子成分に変換する。

本発明は種々の利点を持つ。例えば、供給物の本質的に総てが酸化すべき原子成 分に変換される。また湯溜りにおいて酸化すべき原子成分の本質的に総てが湯溜 りに溶解される。供給物の送り込み位置がら離れた点に、或いは供給物とオキシ ダントとの間欠的送り込み又は交互送り込みによるような異なった時期に、溶解 原子成分と反応するようにオキシダントを湯溜り内に送入できる。

溶解原子成分のオキシダントとの反応より前に湯溜りにおいて酸化すべき原子成 分の本質的に総ての溶解が、供給物及び湯溜りから放出されるポリアロマツチク 化合物のようなその成分の量を著しく減少させる。

更に、供給物とオキシダントとの別個の投入が、湯溜りから大気中に直接放出さ れる供給物及び毒素のようなその成分の通過又は吹き出しの発生を著しく減少さ せることができる。更に、原子成分の濃度を供給物の湯溜り内への導入点におけ る飽和点以下に維持することにより、炭素原子のような供給物の原子成分への供 給物の転換率ががなり増大する。これにより、供給物の二酸化炭素及び水のよう な無害かつ安定した最終生湯溜り内の熱の流れと質量の流れのパターンの管理が 向上する。

図１は本発明のシステムの一例の図式的表現である。

図２は本発明の／ステムの別の実施例の図式的表現である。

発明の詳細な説明 本方法の特徴及び詳細が付属図面及び請求項を参照しより特別に説明されるであ ろう。本発明のこの特定の実施例は説明のためのものであり本発明を限定しない ことが理解されるであろう。異なった図面における同じ番号は同じものを表す。

本発明の原理的機能は本発明の範囲から離れることなく種々の実施例においてこ れを使用することができる。

本発明は、一般に、原子成分の続く酸化のために供給物を原子成分に変換させる 方法及びシステムに関する。バッハ他の米国特許第４７５４７１４号及び第４６ ０２５７４号は、ポリ塩化ビフェニル及びその他の有機廃棄物を選択的に無機廃 棄物と共に焼却する製鋼工場で使用されるような湯溜りを明らかにしている。ネ ゲルの１９９０年７月２４日付は米国特許第０７１５５７５６１号は、混合しな い金属の湯溜りにおいて、炭素質材料から二酸化炭素を形成する方法及びシステ ムを明らかにする。

米国特許第４７５４７１４号と第４６０２５７４号、及び米国特許第０７１５５ ７５６１号の教示は参照文献によりここに組み込まれる。

本発明の１実施例においては、図１に示された／ステム１０は反応装置１２を備 える。適切な容器の例には、本技術において公知のようなに−ＢＯＰ、Ｑ−ＢＯ Ｐ、アルゴン・酸素脱炭炉（ＡＯＤ）　、ＥＡＦなどが含まれる。反応装置１２ は上方部分１４と下方部分１６とを備える。

供給物入口管２０は供給物人口２２を有し、反応装置１２の下方部分１６から伸 びる。管路２４が供給物源２６と供給物入口管２０との間を伸びる。供給物を供 給源２６から供給物入口管２０に向けるために管路２４にポンプ２８が配置され る。或いは、反応装置１２に配置された羽口（図示せず）を経て供給物を反応装 置１２内に向けることができ、これにより適切なシュラウドガスが供給物と共に 湯溜り内に送られる。

反応装置１２の下方部分１６にオキシダント羽口３０が配置される。

オキシダント羽口３０は、オキシダント人口３４にあるオキシダントの送込み用 のオキシダント入口管３２を備える。管路３６がオキシダント入口管３２とオキ シダント源３８との間を伸びる。オキシダント羽口３０の外側管４０がオキシダ ント人口３４においてオキシダント入口管３２の周囲に集中的に配置される。シ ュラウドガス源４４からオキシダント人口３４に適切なシュラウドガスを導くた め、管路４２が外側管４０とガス源４４との間を伸びる。オキシダントは、これ をオキシダント源３８から管路３９を経て反応装置１２内に導くこともできる。

しかし、反応装置１２内に供給物及びオキシダントを導入するために、複数個の 供給物入口管及び／又は複数個のオキシダント入口管を反応装置１２の下方部分 １６に配置し得ることを理解すべきである。更に、供給物入口管２０を経た送入 に加えて反応装置１２内に供給物を導くその他の方法を使用し得ることを理解す べきである。例えば、反応装置１２の上方部分１４に配置されたポート４６を経 て、反応装置１２に消耗ランス又はその他の適切な供給方法を導入できる。ポー ト４６を通る反応とが含まれる。別の実施例においては、供給物を供給源から管 路４７を経て反応装置１２に導くこともできる。

底部の注ぎ口４８が下方部分１６から伸び、これは反応装置１２からの溶融金属 の取出しに適している。明確な相を反応装置１２から連続的又は間欠的に除去す る手段として付加的な吐出口を設けることができる。

反応装置１２内の物質は、本技術で公知の別の方法によりこれを取り出すことが できる。例えば、かかる物質は、反応装置１２を回転させ更に出湯口（図示せず ）又はポート４６から伸びている樋（図示せず）を使用することにより反応装置 １２から取り出せる。

反応装置１２を加熱するため、又は反応装置１２内の熱発生を開始するために、 下方部分１６に誘導コイル５０が配置される。或いは、反応装置１２を酸素・燃 料バーナー、電気アークなどによるようなその他の適切な手段により加熱できる ことを理解すべきである。反応装置１２を操作するために反応装置１２にはトラ ニオン５２が配置される。廃棄ガス出口１８との間にシール５４が設けられ、反 応装置１２はシール５４を破壊することなくトラニオン５２０回りを部分回転で きるようにされる。或いは、反応装置１２にトラニオン５２又はシール５４が配 置されずかつ反応装置１２が回転しないことを理解すべきである。

湯溜り５６は反応装置１２内に配される。１実施例では、湯溜り５６は、システ ム１０の運転状態において、炭素原子を一酸化炭素に変えるよりも大きな酸化の 自由エネルギーを有する少なくも１個の金属相をもつ。湯溜りの適切な金属成分 例には、鉄、クロム、マグネシウム、銅、ニッケル、コバルトなどが含まれる。

湯溜り５６は１種以上の金属を含できる。

湯溜り５６は第１の溶融金属相５８及び第１の溶融金属相５８と実質的に混合し ない第２の溶融金属相６０を含む。第２の溶融金属相６０の原子成分の溶解度は 、これを第１の溶融金属相５８の溶解度より相当に小さくすことができる。第１ の溶融金属相５８は、システム１０の運転条件において、−酸化炭素を形成する 炭素原子の酸化より大きな酸化の自由エネルギーを持つ。第２の溶融金属相６０ は、システム１０の運転条件において、二酸化炭素を形成するための一酸化炭素 の酸化より大きな酸化の自由エネルギーを持つ。従って、第１の溶融金属相５８ において炭素原子から形成された一酸化炭素が第２の溶融金属相６０において二 酸化炭素に実質的に変換されるので、炭素原子の酸化はより完全である。第２の 溶融金属相６０は第１の溶融金属相５８の上方に配される。

別の実施例においては、第１の溶融金属相５８及び第２の溶融金属相６０は、オ キシダント及び供給物の湯溜り内への送入により生じた湯溜り５６の渦流状況下 におけるようなエマルジョンを形成できる。エマルジョンは、第１の溶融金属相 ５８と第２の溶融金属相６０とが実質的に混合し得ないので形成される。

湯溜り５６は、適切な金属で少なくも部分的に満たされた反応装置１２において 形成される。金属は、誘導コイル５０の作動により、又はその他の適切な手段（ 図示せず）により、適切な温度に加熱される。２種の混合し得ない金属が反応装 置１２に導かれると、これらの金属は熔における湯溜り５６の粘度は、システム ｌＯの運転条件において約１０センチポアズより小さい。

システム１０の適切な運転条件は、触媒又は熱分解変換によるなどで供給物を少 なくも部分的に原子成分に変換させるに十分な温度を含む。

１実施例においては、温度は約１３００℃から約１７００℃の間の範囲である。

或いは、湯溜り５６は二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）のような少なくも１個のガラス 状の相で形成される。通常は、ガラス状の相の湯溜りは、システム１０の運転条 件において、炭素原子の一酸化炭素への変換の自由エネルギーより小さな酸化の 自由エネルギーを有する少なくも１種の金属を含む。ガラス状湯溜りの適切な金 属酸化物の例に酸化チタン（ＴｉＯ２、酸化ジルコニウム（Ｚ　ｉ　０２）−酸 化アルミニウム（Ａ　Ｉ　２０３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化カルシ ウム（Ｃａｂ）、シリカ（Ｓ１０２）等が含まれる。適切なその他の成分の例に は、ハロゲン、硫黄、燐、重金属等が含まれる。ガラス状湯溜りは１種以上の金 属酸化物を含むことができ、かつ金属酸化物の溶液を含み得ることを理解すべき である。ガラス状湯溜りは複数の相を含むことができる。別の実施例においては 、ガラス状湯溜りは少なくも１種の塩を含むことができる。

図１に示されるように、ガラス状の相は湯溜り５６上に配されたガラス状の層６ ２とすることができる。ガラス状の層６２は湯溜り５６とは実質的に混合しない 。ガラス状の層６２は少なくも１種の金属酸化物を含む。１実施例においては、 ガラス状の層６２内の金属酸化物の金属要これに代わって、システム１０がガラ ス状の層６２を含まないことを理解すべきである。

１実施例においては、ガラス状の層６２における炭素の溶解度を湯溜り５６のも のより小さくして、これにより炭素原子を湯溜り５６内に含ませることができる 。別の実施例においては、ガラス状の層６２は湯溜り５６の熱伝導度より小さな 熱伝導度を持つ。これにより、ガラス状の層が無い場合の湯溜り５６からの放射 熱損失をかなり低下させるように湯溜り５６からの熱の放射損失を減らすことが できる。

ガラス状の層６２は、ポート４６を経て湯溜り５６内に、金属、金属酸化物、ハ ロゲン、硫黄、燐、重金属、スラッジ等のような適切な物質を向けることにより 形成することができる。供給物の無機成分もまたガラス状の層６２に含むことが できる。これらの物質は、本技術においてよく知られている方法を使用して湯溜 り５６の頂部に向けられ、又は湯溜り５６内に送り込むことができる。これら物 質は、例えばアルカリ金属カチオン又はアルカリ土金属カチオンとの反応により 、システム１０の運転条件下で別の安定な化合物を形成できる。かかる安定な反 応生　−成物の例には、フッ化カルシウム（ＣａＦｚ）及びリン酸マグネシウム （Ｍ　ｇ　Ｐ　Ｏ４）　２が含まれる。１実施例においては、ガラス状の層６２ は、酸化カルシウム約４０％及び酸化チタン約２０％を含み、厚さは約１２７ｍ ｍ（約５インチ）である。

供給物入口管４６を経て適切な供給物が湯溜り５６内に押し込まれる。

適切な供給物は、石炭又は有機化合物を含んだ廃棄物のような炭素質供物、硫化 物及びハロゲン化物が含まれる。供給物は、炭素に加えて、水素、ハロゲン化物 、金属等のようなその他の原子成分を含み得る。

供給物はポンプ２８により、供給物源２６から管路２４を通り、供給物入口管２ ０を経て湯溜り内に送入される。１実施例においては、供給物は流体である。適 切な流体の例には、液体に溶解又は懸濁された供給物成分、及びアルゴンのよう な不活性ガス中に浮遊された供給物成分の固体粒子が含まれる。

湯溜り５６に向けられた供給物の本質的に総てが炭素原子、水素原子等のような その原子成分に変換される。湯溜り５６内のオキシダントと反応する原子成分の 本質的に総てが湯溜り５６において溶解される。溶解された原子成分は、拡散、 変換により、或いは何かのその他の適切な方法によるなどで第１の溶融金属相５ ８を通って移動する。溶解された原子成分の少なくも一部分は、第１の溶融金属 相５８のオキシダント人口３４の付近の部分に移動する。

適切なオキシダントが、加圧酸素源３８のようなオキシダント源３８から管路３ ６を経て送られ、オキシダント入口管３２を通って第１の溶融金属相５８内に噴 出される。オキシダ〉・トは、システム１０の運転条件において、第１の溶融金 属相５８内の溶解された原子成分の少なくも１種の発熱反応に適するものであり 、供給物入口管２０を通り送り込まれた供給物の変換により形成される。適切な オキシダントの例には、空気、酸素、水、酸化鉄、ハロゲン化物などが含まれる 。

オキシダントは、供給物の送入流量と比較して、湯溜り５６内の送り融金属相５ ８内に噴出されたオキシダントは、供給物入口管２０を経て湯溜り５６内に送り 込まれた供給物の変換により形成された炭素原子のような少なくも１種の溶解さ れた原子成分と発熱反応する。供給物入口管２０を通る供給物の導入量及び湯溜 り５６内へのオキシダント入口管３２を通るオキシダントの導入量は、湯溜り５ ６の少なくも一部分を加熱するに十分な熱量を発生するためにオキシダント入り 口管３２の付近の溶解原子成分とオキシダントとの反応を生ずるに十分な量であ る。１実施例においては、発生熱量は湯溜り５６とガラス状の層６２とを溶融状 態に維持するに十分であり、これにより、加熱用誘導コイル５０等によるような 外部熱源の作動なしに供給物を湯溜り５６内に供給物を送入できる。

湯溜り５６の加熱された部分は、湯溜り５６内に続けて送り込まれかつ供給物入 口管２０の付近の加熱された部分に暴露された供給物の本質的に総てをその原子 成分に変換させ、かつ湯溜り５６内で酸化すべき原子成分の本質的に総てを溶解 させるに十分な温度である。１実施例においては、第１の溶融金属相５８内の加 熱された部分は、続いて送り込まれる炭素質供給物を炭素原子に変換させるに十 分な温度である。

オキシダント及び供給物の送入流量もオキシダント人口３４及び供給物人口２２ における安定した付着を形成するに十分である。第１の溶融金属相５８内へのオ キシダントと供給物との送入の相対流量は、湯溜り５６の少なくも一部分を、引 き続き送入される供給物をその原子成分に変換させるに十分な温度に加熱する十 分な量の、オキシダント入口管３送入される供給物への加熱部分の暴露により形 成される原子成分の本質的に総てを溶解するにも十分である。

加熱部分内における原子成分の濃度は金属湯溜り５６の加熱された部分の温度に おける原子成分のに対する飽和点以下に限定される。例えば、第１の溶融金属相 ５８が鉄で形成される場合は、供給物人口２２付近の第１の溶融金属相５８にお ける炭素原子の濃度は重量で約５％以下に限定される。加熱点における原子成分 の濃度は、オキシダントと供給物との相対送入流量の制御及び供給物人口２２に おける湯溜り５６の加熱された部分の温度の制御により限定される。

本発明の機構は完全には理解されないが、湯溜り５６で酸化される原子成分の本 質的に総ての溶解が、流量及び供給物のその原子成分への変換の完了度を著しく 大きくさせると信じられる。流量及び変換の完了度の増加は、ポリアロマチック を含んだ毒素のような供給物の構成成分と部分的に変換された分子状粉塵との、 湯溜り５６からの湯溜り５６上方のガス相６４内への揮発と逸散、従って大気中 への構成成分と分子状粉塵の排出を大きく減少させる。

１実施例においては、第１の溶融金属相５８の加熱された部分は、適切な手段に よりオキシダント人口３４から供給物人口２２に対流で移動される。加熱部分の 対流移動の適切な手段には、例えば誘導撹拌手段、撹拌機等が含まれる。オキシ ダントは、第１の溶融金属相５８の加熱部分をオキシダント人口３４から供給物 人口２２に対流で送るに十分な速だように、互いにほぼ直角なオキシダント及び 供給物の送入であり、この場合は、供給物は上向きに送り込まれオキシダントは 一般に水平方向に噴出されている。別の実施例においては、オキシダントが一般 に上向きに送入され、供給物は一般に水平方向に送り込まれる。或いは、供給物 とオキシダントとを一般に平行な方向で湯溜り５６内に送り込むことができる。

例えば、供給物とオキシダントの両者は接近して上向に送入される。別の例では 、供給物を上向きに送り込み、オキシダントを下向きに送り込むことができる。

更に別の例では、供給物とオキシダントとを湯溜り５６内に同一中心線で反対方 向に送り込むことができる。

供給物人口２２において湯溜り５６内に続けて送り込まれた供給物は第１の溶融 金属相５８の加熱された部分に暴露される。本質的に総ての供給物が加熱部分へ の暴露によりその原子成分に変換される。供給物の有機成分の変換により形成さ れた炭素原子のような、オキシダント人口３４において湯溜り５６に送り込まれ たオキシダントに暴露されて酸化されるべき原子成分の本質的に総てが、湯溜り ５６内において溶解される。変換速度、及びこれに続く溶解原子成分の酸化速度 は、原子成分の濃度を、供給物が第１の溶融金属相５８内に送り込まれた位置に おける一第１の溶融金属相５８内の原子成分に対する飽和点以下に限定するに十 分な速度である。

溶解原子成分はオキシダント人口３４に移動し、オキシダント人口３４において 第１の溶融金属相５８内に噴出されたオキシダントと発熱反応をする。例えば、 供給物の有機成分の変換により形成された溶解炭素原子は、酸素のようなオキシ ダントと発熱反応をして一酸化炭素カス及び二酸化炭素ガスになる。更に、金属 酸化物等のようなその他の酸化び／又は第２の溶融金属相６０に移動する。

湯溜り５６内に噴射されたオキシダントは、溶解原子成分と反応して酸化物を形 成するために湯溜り５６を通って溶解原子成分に移動する。

この場合も、溶解原子成分と反応するオキシダントには、溶存酸素及び酸素ガス のような酸素の外に、酸化鉄（Ｆｅｄ）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）等のような還 元可能な金属酸化物が含まれる。

１実施例においては、第１の溶融金属相５８は、システム１０の運転条件におい て、−酸化炭素を形成するための炭素原子の酸化の自由エネルギーより大きな酸 化の自由エネルギーを持つ。第２の溶融金属相６０は、システム１０の運転条件 において、二酸化炭素を形成するための一酸化炭素の酸化の自由エネルギーより 大きな酸化の自由エネルギーを持つ。第１の溶融金属相５８において形成された 一酸化炭素は、第１の溶融金属相５８から第２の溶融金属相６０に移行する。酸 素のようなオキシダントは、これを適切な手段（図示せず）により第２の溶融金 属相６０内に噴出させ、続いて二酸化炭素を形成するように一酸化炭素と反応さ せることができる。二酸化炭素の濃度が増加し、第２の溶融金属相６０の温度に おける第２の溶融金属相６０に対する二酸化炭素の飽和点を超すと、二酸化炭素 は湯溜り５６から湯溜り５６上方のガス相６４内に放出され、続いて大気中に放 出される。

オキシダント及び供給物の送入速度並びに第１の溶融金属相５８の加熱部分のオ キシダント人口３４から供給物人口２２への対流による移動７ピングも許さずに 、供給物人口２２とオキシダント人口３４の過早破壊を防止するに十分な速度で ある。

湯溜り５６において発生する排出ガスの組成を管理するために、供給物とオキシ ダントの送入の相対流量を使用できることを理解すべきである。例えば、供給物 が炭化水素を含みかつオキシダントが酸素ガスである場合は、供給物の送り込み 流量の増大は、一般に湯溜り５６内で発生する水素ガスの濃度を増加させ、逆に オキシダントの相対送入流量の増加は湯溜り５６において発生する一酸化炭素及 び二酸化炭素の濃度を高（させる。

また、供給物とオキシダントとを第１の溶融金属相５６内に間欠的に送り込める ことも理解すべきである。例えば、第１の溶融金属相５８内に送入されたオキシ ダントと反応するに十分でありこれにより湯溜り５６の少なくも一部分を加熱す る濃度であって、かつ本質的に総てが湯溜り５６において溶解される濃度の炭素 原子を作るに十分な量の供給物を、第１の溶融金属相５８内に送り込むことがで きる。次いで、供給物の送り込みを停止し、オキシダントの送り込みを開始し、 オキシダントと湯溜り５６内の溶解炭素原子とを発熱反応させ、湯溜り５６の少 なくも一部分を加熱する。次いで、十分な温度に加熱された第１の溶融金属相５ ８の少なくも一部分が供給物人口２２に対流で運ばれ、オキシダントの噴出が中 止される。次いで供給物の送り込みが再開され、これにより本質的に総ての供給 物が第１の溶融金属相５８の加熱部分内で変換され更なる炭素原子を形成し、そ の本質的に総てが湯溜り５６において溶解される。

図２に示された本発明の別の実施例におＬ−１−は、オキシダントと供給物とは 、反応装置１２の下方部分１６に配置された送入管６６を通して送入口６８にお いて第１の溶融金属相５８内に間欠的に送り込まれる。

管路７０が三方弁７２と供給物源２６との間を伸びる。管路７０にはポンプ７３ が配置される。管路７４が三方弁７２とオキシダント源３８との間を伸びる。管 路７４にはポンプ７６が配置される。

供給物は、管路７０を通るポンプ７３により供給物源２６から三方弁７２と送入 口６８とを経て第１の溶融金属相５８内に向けられる。供給物は、送入口６８の キャッピングなしに、その本質的の総てが炭素原子のような原子成分に変換でき る期間及び流量で第１の溶融金属相５８内に送り込まれる。オキシダントと反応 する原子成分の本質的に総てが湯溜り５６において溶解される。送入口６８の付 近で湯溜り５６内で形成された溶解原子成分の量はオキシダントによる十分な酸 化を許すに十分であり、続けて送られる供給物の本質的に総てをその原子成分に 変換し更に湯溜り５６において酸化すべき原子成分の本質的に総てを溶解するに 十分な温度に、湯溜り５６の少なくも一部分を加熱したとき、供給物の送入が停 止される。供給物の送入は、三方弁７２を、この三方弁７２を経て供給物の送り 込みができる第１の位置から、管路７４から三方弁７２を経てオキシダントの送 入のできる第２の位地に向けることにより停止される。

次に、オキシダントがポンプ７２によりオキシダント源３８から管路７・１を経 て向けられ、更に三方弁７２及び噴出口を経て第１の溶融金属相５８内に噴射さ れ。第１の溶融金属相５８内へのオキシダントの噴出相５８内に続けて送られる 供給物の本質的に総てをその原子成分に変換し更に湯溜り５６において続いて酸 化すべき原子成分の本質的に総てを溶解するに十分な温度である。次いで、三方 弁７２を第２の位地がら第１の位地に戻すことによりオキシダントの噴出が停止 される。

次いで、送入口６８を通る第１の溶融金属相５８内への供給物の送り込みが再開 される。第１の溶融金属相５８内に送り込まれた続く供給物の本質的に総てが第 １の溶融金属相５８の加熱部分において、次のオキシダントとの続く反応のため のその原子成分に変換され、湯溜り５６において酸化すべき原子成分の本質的に 総てが溶解される。供給物の送り込み及びオキシダント噴出の期間が、酸化すべ き原子成分の濃度を、送入口６８付近の加熱部分の温度における飽和点以下に限 定する。これにより、供給物の変換及び溶解原子成分の酸化が維持される。

補正書の写しく翻訳文）提出書　（特許法第１８４条の８）平成６年１月２６日

Claims (26)

【特許請求の範囲】
1. １．溶解原子成分の続く酸化のために供給物を溶解原子成分に変換する方法にし て、 ａ）供給物を湯溜り内に送り込み、これにより供給物の本質的に総てが原子成分 に変換されかつこれにより湯溜りにおいて酸化すべき原子成分の本質的に総てが 湯溜りにおいて溶解し；ｂ）供給物の送入流量と比較して、オキシダントを溶解 原子成分と反応させるに十分な流量でオキシダントを湯溜り内に送入し、これに より湯溜りの少なくも一部分が、続いて送入される供給物を原子成分に変換し更 に続いて形成されかつ湯溜りにおいて酸化すべき原子成分の本質的に総てを溶解 するに十分な温度に維持され；ｃ）供給物の本質的に総てを原子成分に変換しか つ酸化すべき原子成分の本質的に総てを湯溜りにおいて溶解するに十分な温度を 有する湯溜りの加熱部分において供給物を湯溜り内に送入する諸段階を含んだ方 法。
2. ２．供給物とオキシダントとが交互に湯溜り内に送入される請求の範囲１の方法 。
3. ３．供給物とオキシダントとが湯溜り内の同じ位置において湯溜り内に送入され る請求の範囲２の方法。
4. ４．供給物とオキシダントとか異なった位置において湯溜り内に送入され、更に 湯溜りの加熱された部分を、オキシダントが湯溜り内に送人される位置から供給 物が湯溜り内に送入される位置に対流で移動する段階を含んだ請求の範囲２の方 法。
5. ５．オキシダントは供給物が湯溜り内に送入される方向に対してほぼ９０°の方 向で湯溜り内に送入される請求の範囲４の方法。
6. ６．オキシダントが湯溜り内に送人される方向がほぼ水平である請求の範囲５の 方法。
7. ７．供給物が上向きに湯溜り内に送入される請求の範囲６の方法。
8. ８．オキシダントが湯溜り内に送入される方向がほぼ垂直である請求の範囲５の 方法。
9. ９．オキシダントが上向きに湯溜り内に送入される請求の範囲８の方法。
10. １０．オキシダントが下向きに湯溜り内に送入される請求の範囲８の方法。
11. １１．オキシダントは、供給物が湯溜り内に送入される方向とほぼ平行な方向で 湯溜り内に送入される請求の範囲４の方法。
12. １２．オキシダントと供給物とが上向きに湯溜り内に送入される請求の範囲１１ の方法。
13. １３．オキシダントが下向きに湯溜り内に送入される請求の範囲１１の方法。
14. １４．供給物が上向きに湯溜り内に送入される請求の範囲１３の方法。
15. １５．オキシダント及び供給物の送入がほぼ同軸である請求の範囲１４の方法。
16. １６．供給物が炭素質成分を含み、原子成分が原子状炭素を含む請求の範囲１５ の方法。
17. １７．供給物を溶解原子成分の続く酸化のために溶解原子成分に変換するシステ ムにして、 ａ）供給物を湯溜り内に送入する手段であって、これにより供給物の本質的に総 てが原子成分に変換されかつこれにより湯溜りにおいて酸化すべき原子成分の本 質的に総てを湯溜りにおいて溶解する手段；ｂ）供給物の送入流量と比較して、 オキシダントを溶解原子成分と反応させるに十分な流量でオキシダントを湯溜り 内に送人する手段であって、これにより湯溜りの少なくも一部分を、続いて送入 される供給物を原子成分に変換し更に続いて形成されかつ湯溜りにおいて酸化す べき原子成分の本質的に総てを溶解するに十分な温度に維持する手段；及び ｃ）供給物の本質的に総てを原子成分に変換しかつ湯溜りにおいて酸化すべき原 子成分の本質的に総てを溶解するに十分な温度を有する湯溜りの加熱部分におい て供給物を湯溜り内に続いて送入し、これにより供給物を溶解原子成分の続く酸 化のために溶解原子成分に変換する手段 を備えたシステム。
18. １８．供給物を送入する手段が反応装置に配置された供給物入口管を有する請求 の範囲１７のシステム。
19. １９．オキシダントを送入する手段が反応装置に配置されたオキシダント入口管 を有する請求の範囲１８のシステム。
20. ２０．供給物を送入する手段及びオキシダントを送入する手段が別個でありかつ 互いに離された置かれ、これたより湯溜りの加熱部分がオキシダント送入手段か ら供給送入手段に対流で移動される請求の範囲１９のシステム。
21. ２１．供給物を送入する手段及びオキシダントを送入する手段が反応装置に配置 された送入管を有し、これにより供給物及びオキシダントが送入管を経て湯溜り 内に交互に送入される請求の範囲２０のシステム。
22. ２２．湯溜りがガラス状の相を有する請求の範囲１７のシステム。
23. ２３．湯溜りが熔融金属相を有する請求の範囲１７のシステム。
24. ２４．湯溜りが熔融金属相に実質的に混合しないガラス状の相を有する請求の範 囲２３のシステム。
25. ２５．湯溜りが少なくも２種の実質的に混合しない熔融金属相を有する請求の範 囲２４のシステム。
26. ２６．供給物を続く原子成分の酸化のために原子成分に変換する方法であって、 供給物は湯溜り内に送入され、湯溜りは十分な温度において供給物を原子成分に 変換し、更にオキシダントが原子成分を酸化するために湯溜り内に送入される方 法において：供給物を湯溜り内に送入し、これにより供給物の本質的に総てが原 子成分に変換されかつこれにより湯溜りにおいて酸化すべき原子成分の本質的に 総てが湯溜りにおいて溶解し、供給物の送入流量と比較して、オキシダントを溶 解原子成分と反応させるに十分な流量でオキシダントを湯溜り内に送入し、これ により湯溜りの少なくも一部分が、続いて送入される供給物を原子成分に変換し 更に続いて形成されかつ湯溜りにおいて酸化すべき原子成分の本質的に総てを溶 解するに十分な温度に維持され、更にその後に供給物の本質的に総てを原子成分 に変換しかつ湯溜りにおいて酸化すべき原子成分の本質的に総てを溶解するに十 分な温度を有する湯溜りの加熱部分において供給物を湯溜り内に送入し、これに より供給物を続く溶解原子成分の酸化のために溶解原子成分に変換することを含 んだ改良。