JPH07506145A - 改良された溶融金属分解装置および方法 - 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】 改良された溶融金属分解装置および方法関連出願に対する相互参照 ＵＳＰ第５４２．２３４号、１９９０年６月２１日付、ＵＳＳＮ第８４５．５４ ３号、１９９２年３月４日付：ＵＳＳＮ第６２５．３５０号、１９９０年１２月 １１日付、ＵＳＵＮ第８３８，６４２号、１９９２年２月２０日付；ＵＳＳＮ第 ７６３．０９’ｌ、１９９１年９月２０日付、ＵＳＳＮ第９３９，５３３号、１ ９９２年９月１日付；およびＵＳＳＮ第９３０，２５０号、１９９２年８月１３ 日付、全て本発明の一般分野に関連する。

発明の背景 １、　発明の分野 本発明は、米国特許局において分類／下位分類：６０／３９．１２．４８／１９ ５および２３／２３ＯＡに一般的に分類される、炭素、好ましくはさらに水素を 含有する物質を分離するための溶融浴の一般分野に関する。

２、　従来技術の説明 Ｒａ５ｏｒの米国特許第４．１８７．６７２号および米国特許第４．　２４４゜ １８０号では、石炭のような炭質燃料を多量に溶融鉄のような高温の液体に、供 給物質を炭化するのに十分に高い温度、例えば２８５０Ｆ’　（１５６５℃）近 くで供給し、空気または他の酸素源を反応器に導入して、液体に溶解した炭素と 反応させ、そして熱燃料ガスを用いて有用なエネルギーを得ている。

ＮａｇｅｌのＷｏ　９Ｚ１０１４９２は、異なる溶融金属温度の２つの不混和性 帯域（層）を教示している。

ＭａｙｅｓのＵ、Ｓ、４．３３８．０９６は、反応帯域への溶融物質反応媒質の 流れを、溶融媒質へのガス−リフト効果を利用することによって制御し、そして 制御ガスの流れを溶融媒質の希望の流れに配分する方法を教示している。Ｍａｙ ｅｓは、対流による液体の一方の帯域から他方の帯域への動きを示唆していると は思わない。

ＢａｃｈのＵ、Ｓ、４．５７４，７１４およびＵ、Ｓ−４，６０２，５７４は、 有機供給物質を１つの帯域へ導入し、酸化剤を第２の帯域へ導入するものであり 、かつ２つの帯域の蒸気相および液相が本発明のバリヤーによって分けられるも のである、本発明の複数の帯域を示唆するものではない。

５ｈｉｎ　Ｍｅｌｗａ　Ｉｎｄ、のＤＥ　２，５２１，０８０には、酸化帯域と ガス化帯域との間を電磁循環する溶融液が示されている。

ＴｙｒｅｒのＵ、Ｓ、１．８０３．２２１は、２つの帯域装置中でメタンから水 素を製造することを教示しているが、２つの帯域間の対流による流れのための手 段が設けられておらず、そして本発明の特殊なじゃま板分離器を示唆するもので はない。

ＶａｙｓｓｉｅｒｅのＦＲ２，１８６，５２４は、電磁手段を用ＬＸて溶融液を 酸化帯域とガス化帯域との間を循環させることを教示している。

ＡｘｅｌｓｓｏｎのＵ、Ｓ、４，５１１．３７２は、全プロセスを高圧の単一容 器で行って、主にダストを抑制するものである。

発明の概要 １　本発明の詳細な説明 体、厨芥ごみ、スラソ）　％ごみ（ず、および池の炭化水素であり、これらを１ 気応させる。特に有利な具体例の１つでは、２つの帯域は垂直高さ力罵異なり、 そして一方の帯域から他方の帯域への循環が、上部帯域の溶融浴と下部帯域の溶 融浴との間の密度の差の結果生じる。

第１帯域で炭素を溶融金属に混合し、次に、溶融金属を第２帯域で酸素含有ガス と接触循環させることにより、水素および炭素を含有する供給物質、例え：ｆプ ロパン、溶剤、脱歴ピンチ等を加圧下で実質的に純粋な水素およびＣＯ／ＣＯ２ 流に変えるとき、本発明を用いると、直径１ｍの容器でメタン力１ら１日当ｔこ り２−５Ｑａ　ｔｍの圧力にて５６６．３４０ｍ３／日（２千万標準フィート３ ／日）の水素を得ることができる。

改良した溶融金属水素発生浴では、じゃま板は、浴の中心付近の蒸気空間を分離 するドラフト管または煙突効果をもたらす。煙突を通る流れは、対流に都合のよ い温度差、および任意に、じゃま板−煙突配置の両側の浴部分間の圧力差を維持 することによって促される。供給物質を供給帯域に加え、そして酸素を酸化帯域 に加えると、供給帯域からＨ！がそして酸化帯域からＣＯが発生する。じゃま板 はれんがまたは耐熱金属で簡単にできているものでよく、既存の耐火性のライニ ングを施した溶融金属容器に取り付けることができる。生成物はフィッシャー・ トロプシュ合成用の合成ガス供給物質として混合することができる。さらに、ブ ードアール吸熱反応（ＣＯ２＋Ｃ→２ＣＯ）を用いて、酸素の代わりにＣＯ２を 導入することによって温度を制御することができる。

図面の簡単な説明 図１は、特に好ましい具体例の略図であり、煙突によって分離された供給帯域１ ０４および酸化帯域１０６／下方向に延びているじゃま板手段１１４によって定 められた短状再循環帯域１０８／水平に延びているじゃま板手段１１５および蒸 気帯域分離手段１１２を有する閉じられた容器１００の断面図である。

図２は、図１の具体例を詳しくしたものであり、じゃま板１３５および１３６を 示す。

図３は、図１の具体例の略図であり、任意な水−ガス移動反応器６０、フィッシ ャー・トロブンユ反応器６４、反応が溶融浴中で生じる任意なブードアール反応 器８０、酸化帯域１０６、およびペンフィールドまたは圧力切り換え吸収法によ る二酸化炭素の除去を示す。

図４は、第２の好ましい具体例である、本発明において使用することができるプ ラントまたは装置の、側断面図の全体的な略図である。

図５は、図４のＡ−Ａ線に沿って切断した、図５の装置の拡大上立面図である。

図６は、図４のＢ−Ｂ線に沿って切断した、図５の装置の拡大立面図である。

図７は、容器１２の図４に示すような拡大変更側断面図である。

図８は、容器１４の図４に示すような拡大変形側断面図である。

図９は、図４のプラントまたは装置にいくつかの変更を加えた、本発明で使用し うるプラントまたは装置の側断面図の全体的な略図である。

図１０は、第３の好ましい具体例の水素プラントであり、図４にいくらか似てい るが、側断面図に示される３つの浴を有する。

２　本発明の有用性 本発明は、周知のフィッシャー・トロプシュ法によって製造することができる全 てのもの、例えば、特に南アフリカの５ａｓｏｌによって製品化されているナフ サ、／−ゼル燃料、ジエ’ｙト燃料（ケロシン）を含めた、広い範囲の最終製品 の製造に有用である。モービル・オイル”Ｍ−Ｇａｓ”法（Ｕ、Ｓ、３．　９９ ８゜８９９等）を用いてもよい。現時点では、本発明はメタノール、メチルｔ− ブチルエーテル（ＭＴＢＥ）およびＬ−アミルメチルエーテル（ＴＡＭＥ）のよ うな指定のまたは環境保護に好ましい再配合燃料の融通のきく製造に特に有用な ものである。その好ましい具体例では、本発明はもっばら、悩まされているまた は価値の低い炭化水素、空気（酸化のための）および水（水素そしてさらに酸素 を供給する）を作用させるものである。特に注目すべきことは、本発明では発熱 性の炭素酸化反応を用いることができ、その結果、外部エネルギーを投入するこ となく作用させることができることである。さらに、吸熱ブードアール反応（Ｃ Ｏ。

＋Ｃ−２Ｃ○）を用いると、２つの反応帯域内の温度を制御して、特に差を制御 して、帯域間の物質の対流循環を希望通りに調整することができる。

Ｋｉｒｌ−Ｏｔｈｍｅｒ　Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ 　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙによると、合成ガスは下記のものに使用される。構成単 位として他の反応体を含まないＣｏ／Ｈ，を使用するもの、例えば、グリコール 合成、オレフィンまたはワックスを得る変形フィッシャー・トロプシュ合成、お よび酢酸合成；ＣＯ／Ｈ２および合成ガスから誘導した化合物をさらに使用する もの、例えば、メタノールのエタノールへの同族体化；後続反応のための出発物 質としてのメタノールのようなＣＯ／　Ｈ２に基づく誘導体を使用するもの、例 えば、ＭｏｂｉｌのＭＴＧ（メタノールからガソリンへ）法または酢酸ビニル法 、およびエネルギー効率のよい方法、例えば組み合わせサイクルプラントに合成 ガスを用いるもの、およびその後の合成に一酸化炭素を用いるもの、例えば無水 酢酸、アクリレート、コツホ酸等の合成。

また、本発明は、危険なものであろうとなかろうと、取り扱いの難しさまたは問 題をできるだけ少な（して、広い範囲の供給物質の使用を可能にするものである 。他の操作上の利点には、生成される水素量の変化を可能にする熱収支の制御が より容易であることが含まれる。従来の設計でめられているように、水素の生成 量を最少にすることに失敗すると、水素プラントの操作が働かなくなったりまた は困難になる。本発明は広い範囲の水素の生成量を許容するものである。例えば 、５６６．３４０ｍ３／日（２千万標準立方フィート／日）の水素の生成が可能 な本発明に従って設計したプラントは、生成量をこの最高量から５６．６３４ｍ ″／口（２百万標準立方フィート／日）もの少ない量に減少させることができる 。従来の設計の水素プラントが５６６．３４０ｍ３／日（２千万標準立方フィー ト／日）を意図するものであると、その生成量は２２６，５３６ｍ’／日（８千 万標準立方フィート／日）よりずっと少ない量にすることはできない。

本発明の反応容器には、スラグ層が生じることによって硫黄の除去が可能である というの別の特徴を有するため、本発明によって組み立てた水素プラントは、従 来のプラントよりも純度の高い水素を生成する。

フィノ７ヤー・トロプシュ合成： 本発明の好ましいＣＯおよびＨ２生成物は、例えばＲ，Ｎｏｒｒｉｓ　５ｃｈｒ ｅｖｅによるＣｈｅｍｉｃａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ、Ｍｃ Ｇｒａｗ−Ｈｉ　１　ｌ、１９６７、ｐ、７７５に記載の一般的なフィッシャー ・トロブンユ合成に有用である。

ブードアール反応： いずれもＷ、Ｐ、）（６ｔｔｉｎｇｅｒ等のＵ、Ｓ、４．　４１２．　９１４； ４゜４５０．２４１；４．８６９，８７９：および４．９１５，８２０に記載の この反応は、任意に、導入したＣｏｔを炭素と溶融金属中で反応させて２ＣＯを 形成し、必要ならば溶融物を冷却することができる。

金属： 鉄が溶融浴に最も好ましいが、特殊な用途の場合、鋼、銅、亜鉛、特に、クロム 、マンガンもしくはニッケル、また池の溶融可能な金属もしくは炭素がいくらか 可溶性の他の溶融金属を単独でまたは混合物の形で用いることができる。

供給物質・ 天然ガス（ＣＨ，）　、液化石油ガス（ＬＰＧ）、プロパン、石油ナフサ、軽質 または重質留出物、真空および他の残留物、溶剤脱歴ピッチ（ＳＤＡ）、芳香族 抽出物、ＦＣＣスラリー油、ごみくず、厨芥ごみ、タイヤ、石炭および実質的に 他のあらゆる炭化水素含有物質。

生成物： 生成物は、Ｃｏ、ＣＯ２、Ｈ２および硫黄、並びに周期的に排出されるフランジ 中に出る供給物質中の他の汚染物質である。精油所では、硫黄は好ましくは水素 流中にガスとして出し、そしてクラウス法及び５ＣＯＴ（Ｓｈｅｌｌ　Ｃ１ａｕ ｓ　Ｏｆｆｇａｓ　Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）装置によって処理すると都合がよい。

制御・ 一般的なアナログまたデジタル制御を用いて、好ましくは光学また赤外高温計ま たは保護された熱電対で温度測定を行う：炭素は分光計によるニレベルは核放射 により、そして供給物質、ＣＩｈ、ＣＯ２、［１□０の温度は、もちろん、特定 の金属炭素組成物を液体および溶解炭素レベルにそし、てＨ，の生成を本発明の 範囲内に維持するのに十分に高い温度（例えば、供給帯域では少なくとも１．　 ２５０°Ｃ１酸化帯域では］、、３００℃）に維持する。温度は、供給帯域では 好ましくは１．１５０°Ｃ−１，６００℃、さらに好ましくは１−．２５０℃− １，５００℃、最も好ましくは１．３００°Ｃ−１，４５０℃、そして酸化帯域 では通常好ましくはこれより５０−１５０℃高い温度である。

バッチ／連続操作・ 実施例では本発明を連続操作に基づいて説明するが、もちろん、バッチ操作で実 施しても、あるいは出発物質を溶融金属浴へ不連続的に流し、そしてフランジお よび／または生成物ガスを断続的に取り出す、半バッ升操作で実施してもよい。

融通性 短い時間間隔で切り替えの幅が太き（ても、広い範囲の供給速度、供給物質組成 および汚染物質を適応させることができる。

本発明のさらに別の自相性は、エタンおよび／またはメタンを高圧帯域へ加えて 、実質的に純粋な水素を生成することができることである。好ましくは、水素プ ラントを維持するのに必要な熱収支をもたらすために、水素含有率の低い炭化水 素を図１０の低圧帯域、すなわち帯域１または帯域２へ導入することができる。

水素含有率の低い炭化水素の例は、上記の溶剤脱歴ピンチ、真空蒸留塔からの残 留物、および石炭である。要するに、図１０の３帯域システムでは、メタンまた はエタンのような水素含有率の高い炭化水素を高圧帯域へ、そして大体が大気の ような水素含有率の低い炭化水素をより低い圧力で導入することができ、これら の各流れの量のバランスをとることによって、熱収支についての解決策がさらに 好ましいじゃま板 本発明に従う図１では、供給帯域および酸化帯域を有しかつ炭素（および好まし くは水素）含有物質分解用溶融浴を収容した容器を、供給帯域に隣接し、そして 再循環帯域（煙突）１０８の１つの壁となって酸化帯域内の液と供給帯域内の液 とを通じさせる上方に延びる液内じゃま板手段１１４を設けることによって改良 する。本発明はまた水平に延びるじゃま板】１５を含み、水平に延びる液内じゃ ま板手段は、炉が煙突の下に配置されているように、下方に延びるじゃま板手段 １１４の下部と一体となりそして再循環帯域１０８の下端となるように配置され ている。さらに本発明は蒸気帯域分離手段１１２を含み、蒸気帯域分離手段は、 液浴上の蒸気空間を分離して供給帯域の蒸気空間を酸化帯域の蒸気空間から分離 する。この蒸気帯域分離手段１１２は酸化帯域に隣接し、酸化帯域の液体の中を 下方に延びて上記煙突帯域のもう一方の壁となるが、水平に延びるじゃま板手段 １１５に接触するほど十分に延びていない。

図１−３の装置。

閉じられた容器１００は、好ましくはれんがまた鋳造可能な耐火物で裏打ちされ ているのが好ましく、そして容器に圧力および熱が加わったときも圧縮時に耐火 性を維持するようにプレストレスされていてもよい。

下方に延びるじゃま板手段１１４および水平に延びるじゃま板手段１１５は、耐 火性材料でできているものでも、または耐火性セラミックを被覆してあってもよ いタングステン、タンタルもしくは他の高融点耐火性材料のものでもよい。

蒸気帯域分離手段１１２は好ましくは下方に延びるじゃま板手段１１４と同じ材 料のものであり、そして好ましくは閉じられた容器１００の土壁に溶接によって 取り付けられる。

酸化剤供給手段１０７は鋼製造工業界で周知のどのような適当な羽目設計でもよ い。供給口１０５は重力またはポンプ（容器を加圧下で操作するならば、高圧ポ ンプ）によって操作することができる。

図１−３のプロセス： 図１において、主容器（耐火物を裏打ちした鋼容器１００）が供給帯域１０４、 酸化帯域１０６、低部循環帯域１１３および再循環帯域１０８を囲っている。供 給帯域１０４は供給口１０５を通して供給物を受け入れる。酸素は酸化剤供給手 段１０７を通って酸化帯域１０６に入る。酸化帯域１０６および再循環帯域１０ ８は、制御弁１２８および制御弁１２９に働いてＨ，出口１３０およびＣＯ出口 １３２をそれぞれ必要に応じて制御する圧力制御手段１２０によって制御される 。

冷却器１２７および冷却器１２６は制御弁１２８および制御弁１２９を、生成物 を冷却することによって保護する。レベル制御器１３３およびレベル制御器１３ ４は、供給帯域および酸化帯域のレベルをそれぞれ制御し、そして圧力制御手段 １２０に信号を送ってこれらのレベルを維持する。

じゃま板１３５およびじゃま板１３６を図２にさらに詳しく示す。じゃま板１３ ５は水平および垂直の両方に突き出ており、一方、じゃま板１３６は、主に垂直 に突き出ており、耐火物を裏打ちした鋼容器１００の端に溶接によって固定され ていて、供給帯域および酸化帯域の上のガス空間を効果的に分離する。じゃま板 １３５およびじゃま板１３６は共に低部循環帯域１１３、再循環帯域１０８を定 め、さらに上述のように２つのガス相を分離する。再循環帯域１０８は、じゃま 板１３５の炉床状の実質的に水平な突き出しによって特に形成され、そしてじゃ ま板１３５の垂直の突き出しはじゃま板１３６と共に煙突状の垂直区分を形成す る。この形状は、炭素を供給帯域１０４の後、まず低部循環帯域１１３を通して 供給帯域から酸化帯域１０６に移し、それから、炭素のほとんどを閉鎖容器１０ ０の酸化帯域で除去した後、再循環帯域１０８を通して移すという必要な循環を をもたらすので、本発明の重要な特徴である。

操作の際、図１の装置は供給帯域１０４の温度が約１３００℃、酸化帯域１０６ の温度が１４００℃であり、水素およびｃｏをそれぞれ、はぼこれらの温度で放 出する。閉鎖容器１００内の圧力は、大気圧より高く、好ましくは０−５０バー ル１．Ｊｌ、ｉ）好ましくは０．１−４０バール、最も好ましくは１−２５バー ／Ｌであるが、特別な状況の場合に必要ならば特別の構造にして、１００バール のようなこれより高い圧力を用いることもできる。

供給帯域１０４は、好ましくは約０−４．３％、より好ましくは約１−４％、最 も好ましくは３％の炭素を含有する。酸化帯域１０６の炭素含有量は、溶融金属 の循環速度および炭素の供給帯域への供給速度によって決定される供給帯域１０ ４の量よりも少ない。容器は、温度および他の表面条件に適した、一般的な耐火 物を裏打ちした設計の鋼の容器である。酸素源は、空気を処理する酸素プラント （図示せず）から蒸留した９９．９％酸素が好ましいが、窒素が加わることが許 される場合は空気でもよい。各種の供給物質を以下の実施例に記載する。

図４−９の好ましい具体例の説明 図４では以下のものを示す：第１即ち上部溶融金属浴容器２１２、第２即ち低部 溶融金属浴容器２１４、層２１７中の溶融金属を容器２１２がら容器２１４に移 すための導管２１３、層２１８中の溶融金属を容器２１４から容器２１２に移す ための導管２１５、炭質供給物質、スラグ成分およびガス状成分を導入するため の一部図示した手段２３３、層２１９中のスラグ成分の除去のための手段２３５ 、容器２１２の圧力を制御する手段２３７、溶融金属層２１８上の容器２１４内 の圧力を制御する手段２３９、分子酸素含有流の導入のための導管アセンブリー ２２２、液体または気体のような様々な形の、好ましくは水蒸気の形の水を導入 するための導管アセンブリー２２４゜容器２１２および２１４の壁は、拡大した 図５および６に明示してあり、少なくとも３層を有する：外側の鋼層すなわち外 殻２４７：絶縁性をもたらす中間の耐火物層２４６：および耐食性と溶融金属の 乱流による損傷に対する耐性とをもたらす内層２４８゜容器２１２は、始動時に 溶融金属を導入する開口となる、除去可能な耐圧性の密閉性フランジプラグ２７ ０を有する。容器２１４は２つの除去可能なフランジプラグ２４０および２６４ を有する。フランジプラグ２６４は、開始の際に溶融金属を導入するための手段 となり、除去可能なフランジプラグ２４０は、停止の際の溶融金属を除去するた めの手段となる。炭質供給物質、スラグ成分およびガス状成分を導入するための 手段２３３は、フラックスホッパー２３８、炭質供給物質ホッパー２３１、加圧 下での起動ガスを図示されていない源から導入する１つ以上の導管２３６、粉末 のためのスクリューフィードアセンブリー２４５（つまり、モーター２４４およ びスクリューフィード２４３よりなる）、スクリューおよびフィードアセンブリ ー５１（つまり、モーター２４２およびスクリューフィード２４１よりなる）よ りなる。スラグ層２１９上の容器２１２中の圧力を制御するための手段２３７は 、図示の入り口導管２５０および出口導管２５２を有する熱交換器２２訳並びに 操作可能なように圧力制御器２２９につながれた圧力制御弁２２７を有する流出 導管２２５よりなる。容器２１２のスラグ層２１９の少な（とも一部を除去する ための手段２３５は、固化粒子２６５を含む急冷液２６３を含めるための図示さ れた急冷ポット２３２、ガス状成分を導管２６９を通して導入および除去するた めの手段、および粒状物質２６５を導管２７１を通して除去するための手段より なる。溶融金属浴上の容器２１４中の圧力を制御するための手段は、入り口導管 ２５４および出口導管２５６を有する熱交換器２１１、並びに操作可能なように 圧力制御器２２３につながれた制御弁がある圧力調節導管２２０よりなる。

おおまかに言って、本発明の操作には３つの段階がある：始動、定常状態操作お よび停止。

始動 上記システムの好ましい始動方法は次の通りである：第２帯域の上部に好ましく は常置された熱供給用バーナー２６２を点火する。

バーナー２６２は燃料ガスまたは燃料油を空気または純粋な酸素と共に燃焼させ て熱を生じる。バーナーの燃焼速度を調節して耐火物中の温度上昇を特定の速度 にする。個々の耐火性物質には耐火物製造業者が薦める特定の昇温速度がある。

この薦めは、耐火性物質を速く昇温しすぎると、スポーリングのような熱破壊を 生じるという事実を考慮するものである。耐火物を予め高温にさらしていなＬｌ と、加熱速度は、予め高温にさらした耐火物の加熱速度と異なるかもしれなＬ） 。ノクーナーからの燃焼生成物は容器２１４の第２帯域から容器２１２の第１帯 域へ導管２１３および２１５によって循環する。燃焼生成物は第１帯域を導管２ ２５を通って出るのが好ましく、圧力調整器２２９は大気圧に適宜設定する。燃 焼は、耐火物の温度が１２００−１８００℃、好ましくは１４００−１５００℃ に達するまで続ける。そのような加熱は通常、耐火物の損傷を避けるために安全 に加熱することができる速度により少なくとも２０時間必要である。

炭素含有率が少な（とも２重量％、より好ましくは４重量％の溶融鉄を第２帯域 へ、プラグ２６４が示す位置の第２帯域の頂部の装入口を通して導入する。この 範囲の炭素含有率の溶融鉄は、製鋼所の溶鉱炉から容易に得られる。そのような 溶融鉄はしばしば銑鉄と呼ばれる。それは”ホットメタル”カーと呼ばれる特殊 な貨車でしばしば輸送される。銑鉄の十分な量を第２帯域に装入したら、装入口 を充填ロブラグ２６４によって密閉し、これは適所をボルトで締めそして十分に シールして、必要とされるどのような圧力も維持しかつ高温での蒸気の腐食作用 に耐えるようにするのが好ましい。第２帯域の溶融鉄の温度は、弁２７４によっ て圧力調整されている導管アセンブリー２２２を通して酸素を導入することによ って、随時上昇させることができる。

第２帯域の圧力は、導管２２０の弁２２１を閉じ、そして不活性ガスおよび／ま たは酸素をそれぞれ導管アセンブリー２２２を通して入れることによって上げる 。第２帯域２７７の圧力が上昇するにつれて、導管２１３および２１５の溶融鉄 のレベルが上がる。十分な銑鉄を第２帯域に導入して導管２１３および２１５を 完全に満たすことができそして第１帯域の溶融鉄のレベルを約１５フイートとじ つるように、容器２１４の容積を十分なものにするのが好ましい。

容器２１２の溶融鉄のレベルを約０，５フイートにした後、追加の溶融鉄を第１ 帯域に、第１帯域２７５の頂部近（の装入口を通して加える。第１および第２帯 域の溶融鉄の温度は、酸素もしくは蒸気をそれぞれ導管アセンブリー２２２また は２２４を通して第２帯域に、または酸素含有ガスを導管２２６を通して容器２ １２の第１帯域へ加えることによって調整しうる。次に、充填プラグ２７０の適 所をボルトで締めそしてシールして、必要とされるどのような圧力も維持しかつ 高温での蒸気の腐食作用に耐えるようにする。

容器２１４また容器２１２からの溶融鉄の循環を開始には、次のいずれかの１つ 以上の小さな流れを用いることができる：実質的に不活性なガス：合成ガス；分 子酸素、空気または導管アセンブリー２３０を通る流れを導管２１５に加えても よい。炭質供給物質およびフラックスは、鉄の循環が定常状態を維持し始めたす ぐ後に流し始めるのが好ましい。

停止 システムは次のように停止させる： 第１帯域への炭質供給物質およびフラツクスの流れを停止する。はとんどのスラ ップが容器２１２から出湯しうるように、第１帯域のレベルを、第２容器２１４ の導管２２０の圧力制御弁２２１によって調整する。次に、第２帯域の圧力を、 上部の容器２１２の溶融鉄のレベルがその最低値となるように調整する。第１帯 域の溶融鉄を次に出湯する。出湯の位置は、出湯後、第１帯域並びに導管２１３ および２１５に残っている溶融鉄が、第２帯域２７７の容量に貯蔵できるもので ある。

帯域２７７の圧力は、残りの溶融鉄の全てが容器２１４に流れるように下げる。

圧力が低下して大気圧となったら、容器２１４の底のフランジプラグ２４０を有 するタップを開き、実質的に全ての溶融鉄を液体として排出する。

必要であれば、第２容器２１４の上部のバーナーを使用して、次の操作時まで耐 火物を熱いままにしておいても、あるいはシステムをバーナー２６２によってい くらか加熱して予め決められた速度でシステムを冷却してもよい。あるいは、蒸 気、空気または不活性ガスを第２帯域２７７およびまたは第１帯域２７５へ加え ることによって冷却を促進してもよい。冷却速度は、第２帯域２７７の上部のバ ーナーを燃やすことによって遅らせてもよい。

定常状態操作 図４を参照して、次に本発明の好ましい具体例の定常状態操作について簡単に述 べる。

本発明の溶融金属ガス化装置の定常状態を理解する最も簡単な方法はおそらく、 各種エネルギーおよび材料投入量およびシステムの処理量の関係を検討すること であろう。

定常状態操作において、エネルギー収支について述べると、炭素が第１帯域の容 器２１２で分散溶解するのは、炭素が例えば鉄に溶解する吸熱プロセスにより正 味のエネルギー消費となる。これは第２帯域の容器２１４で生じる正味の熱によ ってほぼ釣り合いをとるのが好ましい。容器２１４は２つの種類の反応を可能に するニ一方は吸熱性、例えば水素および二酸化炭素を生成する炭素および水の反 応：そして他方は、好ましくは一酸化炭素１種であるが、必要ならばいくらかの 二酸化炭素を得るための、炭素および分子酸素またはいくらかの他の対応する化 学物質源の反応。生成される正味エネルギーは明らかに、発熱プロセスによって 生じる熱対生じる吸熱プロセスによって消費される熱の差による：それ故、例え ば、水対分子酸素の量の比をそれぞれ用いる。

容器２１２に関しては、様々なものが投入される：炭質供給物質ニスラグ層成分 ：溶融浴成分：および不活性および酸化性成分の両方からなる動力ガス。容器２ １２からの生成量は、圧力調整および過剰のスラグ層または過剰の溶融金属の除 去および溶融金属の体積の実質的に一定な維持の結果である。容器２１４に関し ては、投入されるものは次のものよりなる。水：酸化性ガス：および再循環溶融 金属。容器２１４からの生成量は、圧力調整および容器２１４内の溶融金属の体 積の実質的に一定な維持の結果である。

次に、容器２１２および２１４に関する各物質の投入および生成について個々に 検討する。

容器２１２に関しては、炭質供給物質、スラグ成分およびガス成分を導入するた めの手段２３３を次のように操作する。例えば、タイヤ、プラスチックまたは他 の炭素含有供給物質のような細断材料よりなりうる固体炭質供給物質は炭質供給 ホッパー２３１に貯蔵する。材料はおおよそ１／４インチ以下のセグメントに切 断するのが好ましい。炭質供給物質の正確な大きさは重要ではない。供給物質の 大きさは主に、導管およびスクリュー供給アセンブリーを通しての輸送のしやす さによって決める。供給ポツパー２３１からの炭質供給物質はスクリューフィー ド２４１に運ばれ、そしてスクリューフィード２４１から導管２２６へ、スクリ ューフィード２４１およびモーター２４２によって運ばれる。これは、炭質供給 物質を導管２２６へ導入するための好ましい手段である。炭質供給物質を容器２ １２・＼導入するための別の手段があることは熱論のことである。別の手段は、 壁を通り抜け゛Ｃ溶融金＠２１７の表面の下に入る導管２２６を有する。炭質供 給物質の添加速度は、モーター２４２がスクリューフィード２４１を回転する速 度によ−）で制御する。ライン２３６で示す導管２２６を通して導入する動力ガ スは、炭質供給成分を導管２２６を通して溶融金属浴２１７へ移すための手段と なる。

溶融スラグ層２１９に相当するスラグ層成分を導入するには、おおよそ１層８イ ンチ以下の圧潰石灰石をフラックスホッパーからスクリューフィードアセンブリ ー２４５へ供給する。圧潰石灰石および他のスラグ成分の粒度は、導管を通して の並びにスクリューフィード２４３および導管２２６による輸送の容易さの程度 に対して重要である以外は、それ自体重要ではない。図には、炭質供給物質およ び石灰もの両者を共に同じ導管２２６を通して導入することが図示されている。

これは好ましい配置であるが、本発明の操作に重要なことではない。スラグ成分 および炭質成分を溶融金属浴層２１７中でしっかり混合して、硫黄、ハロゲンお よび他の好ましくない成分をスラグ成分とよく接触させて、それらの除去および スラグ層２１９中における捕捉が確実になされる可能性を高めることが理想的で ある。スラグ成分が導入される速度は、それらがフラックスホッパー２３８から スクリューフィード２４３へ運ばれる速度によって制御され、そしてさらにスク リューフィード２４３のスクリューがモーター２４４の動力の下で回転する速度 によって制御される。

スラグ層２１９は最終的には硫黄成分および他の好ましくない成分で飽和される ので、スラグ層を随時または連続的に除去および交換する。スラグ層２１９の一 部を除去するプロセスは次の通りである。急冷ボッｔ・２３２内の圧力は、流入 圧並びにシステムからの流出圧を制御するために配置された略図のスブリソ）範 囲圧弁調整器２５９によって調節される。弁２６１は図示されていない適当な圧 力下でのガス導入源に取り付ける。同様に、制御器２５９は流入圧並びにシステ ムからの流出圧を制御するために配置されている。弁２６１は図示されていない 適当な圧力下でのガス導入源に取り付けられる。同様に、制御器２５９は流出弁 ２６０を制御して急冷ポット２３２からの圧力を受け入れる。適当な流入および 流出圧を調整することによって、スラグ層２１９を急冷ポット２３２へ導入する ことができる。溶融スラグ層２１９は急冷ポット２３２へ溝２５３を通って移動 するので、それは最終的には急冷液２６３に落ち、そこで粒子に固化し、これら は急冷ポット２３２の底で粒子層２６５を形成する。粒子２６５はスクリューフ ィードアセンブリー２５５を通して図示されていない貯蔵部へ運ぶことによって 除去される。急冷液レベルは図示されていない手段を通して添加することによっ て随時調整さ１＋る。液体２６３は水であるのが好ましいが、急冷液として作用 する他の物質も使用しつる。そのような急冷液の例は油、溶融塩または金属であ る。

溶融金属層２１７のいくらかは、まず溶融層２１７のレベルが、急冷ポット２３ ２につながる経路２５３への開口に完全に蓋をするように調整することによって 分けて取り出すことができる。急冷ポット２３２の帯域または領域２７６の圧力 に対する帯域２７５内の相対圧力を調整することによって、層２１７の溶融金属 を急冷ポット２３２へ運ぶことができる。

帯域２７５の圧力を調節するために、圧力制御器２２９が導管２２５内の弁２２ ７を制御する。帯域２７５のガスの温度は同様に熱いので、導管２２５および＊ ２２７につなぐ前に、熱ガスを帯域２７５がら熱交換器２２８に通す必要がある ９、熱交換器２２８では、１０００−１３００℃の熱交換物質を入れ、約３００ −６００℃の熱交換物質を出す。

だた１つの導管２２６のみしか示してないが、１つ以上の導管を溶融層２１７へ 入れることは本発明の範囲内のことである。あらゆる場合において、溶融層２１ ７へ導入した物質は溶融層２１７の表面下に導入して、スラグ層２１９とのめん どう舎避け、かつ確実に最大量の物質が溶融層２１７に混ざるようにするのが好 ましい。適した混合をさらに確実に行うために、せき２６６を容器２１２に存在 させて、循環する溶融金属を遠回りさせる。せき２６６による回り道については 、拡大した図５を参照する。図５中の番号は、図４の相当するものと同じである 。

せきまたはバリヤーの適当な材料の例は次の通りである　壁の裏打ちと同じまた は似たセラミック材料である。

熱交換器２２８および２１１に相当する適当な熱交換器の例は次の通りである、 熱ガスが、シェル側で蒸気を生じることによって冷却される、ステンレス鋼、イ ンコネルまたはインカロイでできた管を通って流れる、チューブおよびシェル熱 交換器である。

容器２１２は好ましくは３層からなる壁を有する。外層２４７は、レステムの通 常の操作圧である全圧により一般に１−２インチの厚さの構造用鋼でできている 。中間層２４６は絶縁性を有し、容器２１２の内部からの熱の伝導を制限する。

内部層２４８は、スラグおよび溶融金属浴成分のいずれに対しても十分な耐食性 を有する内部耐火性物質である。混合並びに動力ガスおよび供給物質成分の導管 ２２６による導入の結果、多少の乱流があることが予想され、層２４６によって システムにもたらされる絶縁性とは別に、容器２１２の内面を保護する必要があ る。

容器２１４の操作は次の通りである。空気または酸化性ガスを図示されていない 源から弁アセンブリー２２２を通して導入する。弁アセンブリー２２２からの酸 化性ガスは溶融層２１８内の炭質成分と反応し、それによって層２１８を加熱す る。溶融層２１８のバランスおよび温度調節を行うには、水を図示されていない 源から弁アセンブリー２２４を通して導入する。水は２つの方法で冷却するニ一 方は、ＣＯおよび水素を形成する炭素との吸熱反応により；他方は、添加時の温 度から定常状態における温度への温度変化による。導管２５６を通って出る熱交 換器２１１からの冷却液の一部を弁アセンブリー２２４へ導入することも可能で ある。帯域２７７からの過剰のガス成分は、導入導管２５４を通して導入される 冷却液での間接的熱交換のための経路２８１を通って熱交換器２１１へ運ばれる 。導管２５４中の冷却液の例は、ボイラー供給物質、飽和蒸気等である。帯域２ ７７の温度が極めて高いので、過熱蒸気はしばしば導管２５６を出る冷却液であ ることが期待される。熱交換器２１１によって冷却された帯域２７７からのガス は、次に弁２２１および弁制御器２２３によって調節される。制御器２２３は導 管２２０内の圧力を調節する。導管２２０内のガスは主に一酸化炭素および水素 の合成ガスからなる。この合成ガスは処理帯域（図示されていない）に取り、そ こで成分を化学供給原料としてまたは汚染物質を含まない中ＢＴＵ燃料ガスとし て用いられる。

制御器２２３によって、導管２２０内の圧力を調整し、帯域２７７の圧力を維持 するかまたは希望通りに変えることができる。帯域２７７の圧力を下げることに よって、追加溶融金属の正味の流れを容器２１４に溜める。同様に、帯域２７７ の圧力を上げることによって、溶融層２１８の層を下に移動することができる。

容器２１４の溶融金属の量が減少するにつれて、容器２１２の溶融金属の体積が それに応じて増加する。従って、帯域２７５および２７７の相対圧を制御するこ とによって、容器２１２および２１４の溶融金属の相対レベルを調節することが できる。

本発明のレステムの操作において特に重要なことは、容器２１２がら容器２１４ への溶融金属の流れを維持する必要があることである。溶融金属は、導管２１３ 内の矢印が示す方向で導管２１３を通って容器２１２を出る。同様に、溶融金属 は容器２１４から、導管２１５内の矢印が示す方向で導管２１５を通って容器２ １２に戻る。この循環路を確実にするために、動力またはりフトガスを、弁およ び導管よりなる導入アセンブリー２３０を通して定期的に導入する。導入アセン ブリー２３０を通る動力またはリフトガスの源は示されていない。ガスは、導管 ２１５中の上昇溶融金属の温度を上げるための酸素、または単に導管２１５中の 物質の全体密度を変えて導管２１５内の上昇傾向を高める窒素のような不活性ガ スからなるものでもよい。

図８は、容器２１４並びに導管２１３および２１５の拡大図である。容器２１４ は一部変更しているが、それぞれ相当するまたは対応するものの番号は同じであ る。図８において、図４にはないスラグ層２１６が示されている。容器２１４に 好ましくないスラグ層の蓄積がないようにスラグ層２１６の除去を可能にするに は、入り口２９０とは異なるレベルに出口２９２があり、これにより適当な圧力 制御によって層２１６の全部または一部を除去することが可能になる。スラグ成 分は直接第２帯域へ加えないが、これらの成分が第１帯域から第２帯域へ移る物 質内に取り込まれることが可能であるので、これが行われる。とにがく、第２容 器にスラグ層２１６があるということは、さらに精製することになり、炭素供給 物質によりそれが必要な場合は、上記第２帯域または容器２１４で生成された合 成ガスから硫黄またはハロゲン等のようなさらに好ましくない成分を除去するこ とになる。

すぐ上の段で述べた変更以外の図８に示す具体例の操作は、図４について述べた ものと実質的に同じである。

図９は図４のプラントを一部変更したものを示すものであり、炭素供給物質を容 器２１２へ、層２１７の表面下の壁を貫いて導入することが可能である。これを 行うために、導管２２６を通して移動するどのような物質の動きも確実に自由に する２つの動力ガス源２３６が示されている。また、図９において、スラグ層２ １６が容器２１４内に示されている。入り口２９０は２９２と同じレベルである が、それはやはり容器２１２について述べたのと同じようにスラグ成分を除去す ることが可能である。容器２３２および他の手段はしかしながら図９に示されて いない。

次の表は各種溶融金属層で生じる反応を示すものである：第１帯域および任意に 第２帯域のスラグ層中で生じる反応：ＣａＯ＋ＦｅＳ＋Ｃ→　ＣａＳ＋Ｆｅ＋Ｃ Ｏ↑ＣａＯ＋ＦｃＣｌ、＋Ｃ→　ＣａＣＩｔ＋Ｆｅ＋ＣＯ↑第１帯域の溶融金属 中で生じる反応： Ｃ＋３Ｆｅ　４　Ｆｅ５Ｃ Ｃ，Ｈ，、＋３ｎＦｅ　４　ｎＦｅ５Ｃ＋ｍ／２［（ｚ↑Ｃ，Ｈ，、Ｎ、＋３ｋ Ｆｅ　−ｋＦｅ３Ｃ＋ｍ／２Ｈｚｔ＋ｎ　／　２　Ｎ　ｔ↑Ｃ１Ｈ−Ｎ−＋３　 （ｋ　ｎ）　Ｆ　ｅ４　（ｋ−ｎ）Ｆｅ、、Ｃ＋ｍ／２Ｈｚ↑＋ｎｃｏ↑Ｃ，Ｈ ，Ｎ、＋　（３に＋ｎ）Ｆｅ ＝　ｋ　Ｆ　ｅ　３　Ｃ＋　ｍ／　２　Ｈ！↑＋ｎＦｅ５またはｎＨ，ＳｉＣ， Ｈ，Ｎ、＋　（３に＋ｎ／２）Ｆｅ−ｈ　ｋＦｅ３Ｃ＋ｍ／２Ｈ２↑＋ｎ／２Ｆ ｅＣＩ２第２帯域の溶融金属中で生じる反応： ２Ｆｅ３ｃ＋ｏ２　→　６Ｆｅ＋２ＣＯｔＦｅ、Ｃ＋Ｈ２０→　３Ｆｅ＋Ｈ２＋ ＣＯ↑図４には、２つの帯域のガス化装置２１０１第１の容器または帯域２１２ 、第２の容器また帯域２１４、順流導管２１３、逆流導管２１５；複数の導管： 蒸気および固体用導管２２６、排ガス導管２２５、第２帯域２１４のための蒸気 または液体用導管アセンブリー２２４、酸素含有法流入導管アセンブリー２２２ および合成ガス流出導管２２０、および任意に第２ガス流入導管アセンブリー２ ３０、溶融金属またはスラグ出湯経路２５３急冷ポツト２３２がある。

図４を参照すると、第１帯域２１２には、２つの不混和性液体層がある。低いレ ベルのものは溶融金属層２１７よりなる。鉄は炭素の溶解度が非常に高く、最適 操作温度での揮発性または蒸気圧が低く、１１４７−１８００℃の操作温度での 粘度が約２−２０センチポアズ（”ｃｐｓ“）であるので、溶融層は鉄からなる のが好ましい。しかしながら、炭素の溶解度が好適に高い、例えば１／２重量％ を越える、他の物質を使用してもよい。理想的な物質は、炭質物質の非常に高い レベルの溶解度を有し、また操作条件で好適に低い粘度および低い揮発性または 蒸気圧を有する、かなり低い温度で溶融するものである。例えば、約１００−１ ８００℃の溶融物質に対し、約２　１．００ｃｐｓの粘度および約１トル（水銀 の１ｍｍ）未鵬、好ましくは約０．１トル未満の蒸気圧を有するものである。溶 融金属層２１７より小さい密度の第２レベル２１９はスラグ層２１９である。帯 域２１２では、鉄の場合の溶融金属層の温度は１３００℃であるが、１１４７− １８００℃でよい。第１帯域２１２の圧力は約１−２バール（約０−０−１５ｐ ｓｉ、好ましくは１．３−１．．７バール（約５−５−１Ｏｐｓｉでよい。温度 および圧力は熱力学的研究によって決めて、生じるどの反応も最適なものにし、 そして硫黄またはハロゲン化物のような好ましくないどのような物質もスラグ層 ２１９によって捕らえられるのに最適な傾向にするのが好ましい。

図４から明らかなように、時間ごとにまたは連続して、スラグまたは鉄を経路２ ５３から取り出すのが好ましい。スラグは時間ごとにまたは連続してスラグ先駆 体物質、例えば酸化カルシウムおよび多分珪酸塩の形で加えられるので、これは 確かなことである。鉄はしばしば石炭のような炭素源物質中に存在する。従って 、適当な溶融層レベルを維持するために、いくらかの鉄を時間ごとにやはり取り 出さなければならない。

炭素含有物質のような輸送ガスおよび固体は、任意に追加の導管を伴っていても よい導管２２６を通して導入する。第１帯域２１２で生成される、または第２帯 域で生じる反応の結果としてもしくはガスを導管アセンブリー２３０を通して導 入した結果として第１帯域に導入される排ガスは、経路２８３および、間接的熱 交換でその温度を下げる熱交換器２２８を通した後、排ガス導管２２５通してガ ス抜きする。

第２帯域２１４は溶融層２１８を含み、図５に示すように任意にスラグ層２１９ を含む。第２帯域の温度は１１４７−１８００℃であり、圧力は約２．　７−２ ０５バール（２５−３０００ｐｓ　ｉｇ）であるのが好ましい。これらの温度は 、第１帯域に必要な熱およびシステム全体にわたっての熱損失によって決まる。

圧力および温度は、より高くすることが可能であり、操作および入手しつる材料 の実際的なコストによって制限されるだけである。

順流導管２１３は第１帯域２１２と第２帯域２１４を相互に連結する。逆流導管 ２１５もまた第１帯域２１２を第２帯域２１４に相互連結する。第１帯域と第２ 帯域の間の温度差のために、溶融金属は対流によって輸送され、第１帯域から第 ２帯域へ運ばれそして戻る。まず、帯域２１２の溶融鉄または他の溶融物質は順 流導管２１３を通って第２帯域２１４へ運ばれる。酸素含有流が第２帯域に導入 されるので、第２帯域の温度は第１帯域の温度より熱く、従って、層２１８の加 熱された溶融金属は導管２１５を通って第１帯域に戻る傾向となる。任意に、循 環速度を速めるおよび流速を改めるそしてときには流れの方向づけをも行う方法 として、不活性または酸化性のガスを導管アセンブリー２３０を通して導入して もよい。ガスを導管アセンブリー２３０を通して導入すると、溶融金属が導管２ １５を通って上昇しそして導管２１３を通って下降する傾向が高まる。

第２帯域の温度を制御する方法として、任意に、蒸気または他の液体を導管２２ ４を通して導入してもよい。導管２２４を通して導入される蒸気は、存在する炭 質物質との吸熱反応によって温度制御され、そこで水および炭素は水素および一 酸化炭素になる。容器２１４の第２帯域内の単位面積当たりの圧力または力は、 溶融物質の問題とされる部分の密度の変化、均一性または不均一性を考慮に入れ 、各帯域の溶融物質の相対的な高さおよび各帯域間の高さの差によって決まる。

例えば、適当な単位時間それらの各高さにおける層２１６および２１８の密度は 、各導管２１３および２１５の溶融物質および溶融層２１７および２１９、すな わち、適当な単位の各高さ時間それらの各密度、によって生じる単位当たりの圧 力または力から導き出される。第２帯域２１４のガス圧は、制御弁２２１によっ て合成ガス導管２２０内に維持される背圧によって決まる。第１帯域の圧力は、 排ガス導管２２５上の弁２２７によって決められる排ガス圧によって決まる。ス ラグタップおよび鉄タップからの背圧もある程度関係する。しかしながら、第１ 帯域および第２帯域内の相対溶融液体層およびそれらの高さの主な制御は、これ らの液体上のガスによって決められる背圧によって決定されるのが好ましい。

容器２１２の第１帯域で生じる反応は：溶融スラグ層２１６で生じる反応；およ び溶融金属層２１７での反応である。容器２１４の第２帯域で生じる反応は：任 意に、図８に示すようなスラグ層の存在下における、溶融スラグ層２１８での反 応である。

導管２２５を通る全圧がＯｏ−１５ｐｓｉの全圧を有する排ガスの組成は、容量 ％で表して約２０−８０％Ｈ２，１５−７０％Ｃ０１０，５−５％Ｎ２および少 量の各種の他のガスであり、これらは全て第１帯域へ直接または間接に加えた炭 質供給物質源および流動化ガスによって決まる。

合成ガス導管２２０を通って出る合成ガスの組成は、容量％で表して約１０−４ ０％Ｈ２，５５−８５％ＣＯ１領　５−５％Ｎ２．２−１０％Ａｒおよび少量の 各種の池のガスであり、これらは２．７−２０５バール（２５−３０００ｐｓ　 ｉ）の圧力の酸素源によって決まる。

第１帯域から第２帯域への循環速度は、第１帯域に溶解した炭素の正味１ポンド 当たり、鉄２５−１０００ボンドである。従って、第１帯域へ導入される炭素の 速度が速いほど、他のファクターを一定に保った定常状態条件での循環速度は速 くなる。

第１帯域のスラグ層２１９の重量によるスラグ組成は、１３−５５％Ｃａｂ。

２０−４５％５ｉｎ２．１２−２４％Ａｌ２Ｏ，，１−２５％ＣａＳ、Ｏ−５％ Ｍｇｏ、０−５％ＴｌＯ２，０−２％に、Ｏおよび０−２％Ｎａ、Ｏである。ス ラグ層の成分の存在および量は、第１帯域へ供給する炭質物質の種類および量、 並びに第１帯域へ加えるフラックスの速度および組成によって決まる。／１０ゲ ン化物および重金属のような上記以外の成分がスラグ層に見られることもある。

第１帯域にスラグ層２１９がある利点は、炭質供給物質に含まれる、または第１ もしくは第２帯域のいずれかに供給される他の流れに含まれる硫黄、塩素または 池のハロゲン化物が、スラグ層中の酸化カルシウム（Ｃａ　Ｏ）および／または 酸化マグネ／ラム（ＭｇＯ）と反応して相当する硫化物またはハロゲン化物を形 成することである。これらの硫化物またはハロゲン化物は、スラグが第１帯域か ら出湯するときに第１帯域を出る。この形の硫化物またはハロゲン化物は危険な ものではな（、むしろ取り扱いやすいものである。

本発明の実施例は、それぞれ次の容量の２・つの帯域を有するガス化装置である ：第１帯域は、非常に大量の炭質供給物質を供給する必要があるならば、より大 きな直径のものも可能であるが、内径が３フイート、好ましくは１０−１５フィ ートの耐大物を裏打ちした円筒形の鋼シェル容器よりなる。この容器の溶融鉄の 深さは好ましくは少なくとも２フイート、さらに好ましくは３−８フイートであ るが、導入する特定の炭質供給物質の溶融金属層への溶解が遅いのならば、より 深くすることも可能でありかつ必要である。溶融金属の上に浮いている液体スラ グの深さは好ましくは少なくとも１インチの厚さ、さらに好ましくは６−８イン チであるが、これより深（ても可能である。

１１００℃を越える溶融金属または鉄、スラグおよび還元ガスと接触しているあ らゆる領域の個々の耐火性裏打ちは、重要なものである。第１帯域において、ス ラグおよび溶融鉄にさらさ第１、隣接している領域は、最も攻撃されやすい。多 層のセラミック材料は、鋼製造工業の環境と似ている場合に最高の性能を示す。

溶融スラグまたは溶融鉄と接した領域の内部の最も耐火性の材料は、カーポラン ダム社のＭｏｎｏｆｒａｘ　Ａ−２のような溶融注型アルファアルミナにすべき である。ハービソンーワーカー　リフラクトリーズのＫｏｒｕｎｄａｌ　ＳＣの ような高アルミナれんがは十分な働きをする。それほどひどい攻撃を受けない領 域では、またハービソンーワーカー　リフラクトリーズのＨａｒｍｉｘ　ＣＵま たはＨａｒｍｉｘ　ＡＬのような高アルミナ注型材料を内面として使用しつる。

上記のセラミックの第１の層の後ろに、各種の絶縁耐火れんがまたは注型可能な 材料を使用してもよい。注型可能な材料を使用するならば、これらは、ステンレ ス鋼または池の適当な材料でできた繊維で強化されていても強化されていなくと もよいっ この帯域の溶融鉄または金属の温度は、少なくともその融点より上でなければな らない。鉄の融点（炭素０％で１５３５℃）は、炭素含有率が４．２重量％（こ こでの融点は１１４７℃である）にまで上がるにつれて低下し、炭素含有率が４ ．２重量％より高くなり続けるにつれて、融点は急速に高くなり、炭素６．７重 量％では１６００℃を越える。通常の操作条件では、第１帯域の溶融鉄の炭素含 有率は少なくとも３重量％、高くとも４．５重量％であり、さらに好ましくは約 ３．　３−４．　２重量％であると予想される。これは１１４７−１８００℃の 最低温度を必要とする。帯域全体の温度は完全に均一ではないので、約５０℃の 安全域を最低値に加えるべきである。

図４−９の第１帯域の圧力は、好ましくは大気圧に等しいかまたはこれより少し 上にして、真空にする高価な装置の必要性をなくし、さらに好ましくは５５−１ Ｏｐｓｉにして、プロセス中のある地点での負圧を必要とせずに後流処理装置の 圧力を低下させる。圧力は１．７バール（１Ｏｐｓｉｇ）より高くてもよいが、 固体を溶融鉄中に導入させことになってよりめんどうになり、１．３バール（５ ｐｓｉｇ）より低いと操作はよりめんどうになる。

炭質固体はホッパー２３１を通して加える。このホッパーは、スクリューフィー ダー（または類似の装置）への長い垂直な落下パイプを有する。垂直落下パイプ 中の石炭は、第１帯域の圧力、導管２２６の出口の上の溶融鉄およびスラグの圧 力および導管２２６の摩擦による圧力低下に打ち勝つのに十分な圧力ヘッドをも たらす窒素または燃料ガスのようないくつかのガスのいずれかによって流動化す る。あるいは、ホッパー２３１を、炭質物質を第１帯域に供給するのに必要な上 記の圧力に打ち勝つのに十分な圧力に加圧してもよい。ホッパー２３１を加圧す るならば、２つの同一なホッパーが必要であり、一方は操作し、他方は炭質固体 を再充填させる。別の選択は、固体を第１帯域へ供給するのに必要な圧力に打ち 勝つように十分にシールするスクリューを使用するものである。そのような自己 ノールスクリューフィーダーは実験的規模で行われており、すぐに商業的に利用 することができる。

ホッパー２３１とほぼ同じ第２のホッパー２３８は、一般的には炭酸カルシウム であるフランクス物質を第１帯域に供給するのに使用する。ホッパー２３８およ び２３１のどちらも図４に示すように一般的な導管２２６に放出してもよく、ま たは別の導管を使用してもよい。あるいは、フラックス物質を炭質供給物質と混 合して、ホッパーの１つをなくしてもよいが、フラックス対炭質供給物質の比率 の独立した制御はより難しくなる。

上記の手段のいずれかによって、炭質供給物質およびフラツクスを好ましくは、 適当な高速ガス、例えば第２帯域で生成された一酸化炭素および水素の混合物に よって導管２２６へ空気圧で運び、これを下記のように十分な圧力および速度で 行って、固体を溶融鉄層２１７の平均レベルの下、少なくとも１．４ｍ（２フイ ート）、好ましくは約０．　９−１．　８ｍ　（３−６フイート）の深さで導入 する。導入は１．８ｍ（６フイート）より深い深さであってもよいが、それほど 深くないところでの炭質供給物質の溶融鉄への完全な溶解かうよ（いくならば、 そのようにする動機はない。送入り口の端は、第２帯域（同じことは第１帯域に も言える）の床のセラミック裏打ちの上、少なくとも０．３ｍ（１フイート）、 好ましくは０．６ｍ（２フイート）にして、セラミンク裏打ちとの過度の衝突お よび摩擦を防がなければならない。

溶融鉄または金属層の下に供給した固体に含まれる水素は、はぼ理論Ｉで反応し て水素ガスを形成し、これは急速に表面に泡立ちそして導管２２５を通して出て 行く。これらの固体に含まれる酸素はもっばら、溶融鉄に溶解した炭素と結合し て、−酸化炭素を形成する。固体に含まれる硫黄は初めは鉄と反応してＦｅＳを 形成する。ＦｅＳはその後Ｃａ、Ｏおよび炭素と反応してＣａＳおよびＣＯを形 成する。これらの固体に含まれる窒素は初めは溶融鉄と反応して窒化鉄を形成す る。しかしながら、窒化鉄の平衡レベルに達すると、さらに窒素は反応してガス 状窒素を形成し、これは表面に泡立ちそして導管２２５を通して出て行く。供給 物質固体中のハロゲン化物は最終的にはスラグと反応して相当するハロゲン化カ ルシウムを形成する。遊離鉄にしても化学的に結合した鉄にしても供給物質固体 中のどのような鉄も反応して元素鉄を形成し、そしてシステム中の溶融鉄の量を 増加させる。

固体は第１帯域へ連続的に供給するので、ガスは前記の一般的な組成で連続的に 生成される。このガスは少なくとも１１００℃で第１帯域を出る。一般的に入手 しうる金属はそのような条件に耐えることができないので、この温度で、ガスを 耐火物で裏打ちした導管２８３中を運ばなければならない。熱ガスは製油所の燃 焼プロセスヒーターの対流部のボイラー装置に似たボイラー装置内で熱交換する 。温度を３００℃未満に下げた後、一般的な合金鋼管および弁を用いて、ガスを 運びかつ制御することができる。このガスは、精製物もしくは化学グレードの水 素を得る、またはメタノールもしくはホルムアルデヒドもしくはフィッシャー・ トロブンユ反応器内に見られる重合体を製造するプロセス用の化学供給原料を得 るその後の処理のために圧縮することができる。

第１帯域の溶融鉄およびスラグのレベルを、第１帯域と第２帯域との間の圧力差 によって調整することにより、スラグ、または鉄のような溶融金属を同じ出湯か ら別々に取り出して、スラグのみまたは溶融鉄のみを別々に出湯経路２５３に入 れる。しかしながら、いずれかを大量に取り出さなければならないならば、各成 分を別々の出湯にするのが好ましい。

第１帯域および第２帯域のスラグおよび溶融鉄レベルの測定および明示は、本方 法をうま（操作する上で重要である。溶融鉄および溶融スラグレベルの好ましい 測定方法は核レベル検知器によるものである。この方法は、レベル検出器の全て の部材をレベル測定を行う容器の外側に置くことができるという特に有利な利点 を有する。そのようなレベル検知器の具体的な例はＣｈｍａｒｔ社製造の５ＨＬ Ｇである。この検知器は、少なくとも２０００ｍ　Ｃｉの強度を有するセンラム １３フ放射性源を使用する。個々の容器の大きさおよび設計によりて、他の種類 の核レベル検知器を使用することができる。

第１帯域で生じるたいていの反応は吸熱性であり、熱を必要とする。この熱は、 第２帯域から第１帯域へ導管２１５を通って流れる、第１帯域よりも温度が１０ ０−３００℃熱い溶融鉄によって供給される。より冷たい炭素に富む溶融鉄は第 １帯域から第２帯域へ導管２１３を通って重力によって流れる。この流れを開始 しかつ維持する方法については、本明細書の別のところで述べる。

第２帯域は、内径が少なくとも０．９ｍ（３フイート）、より好ましくは３−４ ．５ｍ（１０−１５フイート）の円筒形で耐火物を裏打ちした鋼シェル容器より なる。非常に大量の供給物質が必要ならば、これより大きな直径でもよい。この 容器中の溶融鉄の深さは、少なくとも０．３ｍ（１フイート）、より好ましくは ０．　６−２．　４ｍ　（２−８フイート）である。溶融スラグの層はあっても なくてもよい。第２帯域の耐火性裏打ちの選択は、第１帯域について前に記載し たものと同様である。

第２帯域のガス圧は、第１帯域のガス圧、第２帯域の溶融鉄界面から第１帯域の 溶融鉄界面までの測定した溶融鉄の垂直の高さ掛ける適当な単位で表された溶融 鉄の密度と、第２帯域のスラグの深さくもしあれば）を第１帯域のスラグの深さ から減じたちの掛ける適当な単位で表されたスラグの密度との合計である。第２ 帯域の圧力は、他のパラメーターを一定にしたとき、第１帯域の溶融鉄層と第２ 帯域の溶融鉄層との差が垂直に１フィート増す毎に、約３ｐｓ　ｉｇ増加する。

例えば、２つの帯域力唾直に約１００フイート離れている場合、圧力は２１バー ル（３００ｐｓｉｇ）である。第２帯域の上の第１帯域の距離は少なくとも２゜ ４ｍ（８フイート）にして循環速度を確実に妥当な速度にしなければならないの で、第２帯域の最低圧はおおよそ２５ｐｓｉｇである。

第２帯域には絶対最高圧はない。しかしながら、第２帯域の上の、容器２１４の 第１帯域中のスラグ層２１９を含む溶融金属層２１７の垂直距離が　１００フイ ート　を越えて増加するにつれて、設計、建設問題およびコストが急速に増加す る。合成ガスを容器２１４の第２帯域に２１バール（３００フイート）より上の 圧力で流出させることによって、経済的利益はほんのわずか増加するだけである 。

容器２１４の第２帯域で、溶融金属浴２１８に溶解した炭素を、酸素源（または 蒸気を生じる池の方法によって生成される酸素）と接触させる。炭素が釣り合っ た挟置のシステムを保つには、第２帯域の酸素および蒸気によって一酸化炭素が 形成される炭素の消費が、（第１帯域に供給される炭素量）−（ガスとして導管 ２２５を通って第１帯域を出る酸素量）と同じでなければならない。−酸化炭素 を形成する酸素と炭素との反応は発熱性である。水素および一酸化炭素を形成す る蒸気（Ｈ２Ｏ）と炭素との反応は吸熱性である。第２Ｎ域の鉄の温度制御は、 第２帯域の蒸気対分子酸素を含有す名溶融鉄の比率を調整することによって制御 するのが好ましい。蒸気および酸素のための導管はこれらを第２帯域の溶融金属 の表面の下、約２−２５ｃｍ　（２−１０インチ）、より好ましくは約１５ｃｍ （６インチ）へ導入するが、導管をこれより深くまたは浅く液中に入れて操作す ることも可能である。しかしながら、導管を約２インチ未満の深さで液中に入れ て酸素および蒸気を利用するのが適しており、約２５ｃｍ（１０インチ）を越え る深さでは有意な利点は得られない。しばしば吹き込み筒と呼ばれる導管は、こ こで見られる極温および化学的に活性な環境に耐える特殊な設計および構造のも のでなければならない。吹き込み筒内を循環する水、油または他の冷却媒質を通 常用いて、これらが損傷する温度に達するのを防止する。

溶融鉄がより高温の第２帯域からより低温の第１帯域へ行きそして戻るという循 環は、主に、逆流導管２１５中の溶融鉄の密度と順流導管２１３中の溶融鉄の密 度との差の結果である。このシステム中の溶融鉄の密度は主に次の２つのパラメ ーター（すなわち、溶融鉄の炭素含有率および温度）によって変わる。このシス テムの操作条件範囲内では、溶融鉄の密度は、炭素含有率が増加するにつれてお よび温度が上昇するにつれて減少する。導管２１３および２１５の溶融鉄の密度 差が増すと、流れの原因となる圧力差が生じる。導管２１３および２１５の溶融 鉄の流速が増すにつれて、流れの増加により圧力損失が増加する。従って、他の 全てのパラメーターが一定であると、導管２１３および２１５の溶融鉄の一定の 密度差は溶融鉄に特定の流速をもたらす。

図１０の好ましい具体例の説明 図１０は、少なくとも３つの溶融金属帯域手段よりなる溶融金属ガス化装置を説 明するものである。これらの少な（とも３つの溶融金属帯域手段は、第１溶融金 属手段３１４、第２溶融金属手段３１６および第３溶融金属手段３１５よりなる 。

第１溶融金属手段３１４には、第１帯域入り口手段３５０に通じる導管３６３に 相当する、供給物質を表面の下に導入するための手段：第１帯域再循環入りロ手 段３５２：第１帯域再循環出口手段３５４：ガス出口手段３３９；第１帯域スラ グ層出口経路３４５：混合せき３９４；充填−ブラグ３７０：熱交換器３３２； 圧力調節手段３２８：溶融物質の取り出し、冷却および貯蔵手段３４２がある。

第１溶融金属手段３１４の壁、床および天井は３層からなる。第１層は金属シェ ル３１１よりなる。第２層は絶縁層３０９よりなり、第３層は耐火れんが層３１ ０よりなる。

第２帯域または第２溶融金属手段３１６は、第２帯域再循環入りロ手段３５１； 第２帯域再循環出ロ手段３５３：ガス出口手段３３９；混合せき手段３９４：溶 融金属充填−プラグ３７０：少なくとも３層からなる壁および天井；混合せき３ ９４；溶融金属出口３９２：ガス層出口３３９、溶融金属出口３９２、好ましく はガスフレームヒーター入りロ３６８；ガス導入導管３７７：蒸気または他のガ ス導入導管３７８よりなる。第３帯域の溶融金属手段帯域３１５には、第３帯域 再循環入りロ手段３５６；第２帯域再循環出口手段３５７；好ましくは少なくと も３層の壁、床および天井；ガス相出口３３９：溶融金属充填−プラグ入り口３ ７０がある。

第１．２および３溶融金属帯域手段に接続しているのは、導管３２２．３１８お よび３２４である。導管３２２には、導管３７５および弁３７２よりなるガス導 入手段３７４がある。導管３２４には、また、やはり別の導管３７５および弁３ ７２よりなる、ガス導入手段３７４があり、これは導管３２２内のガス導入手段 ３７２と同じ機能をする。

導管３６３には、弁３６５、モーターで動くスクリューフィード３６４がある。

ホンパー３６２は、フィーダー３６４のスロートに好ましくは重力供給される物 質を貯蔵する。

簡単には、プラント３１２と呼ばれるシステムの操作は次の通りである：ガスま たは固体また両方の供給物質をプラント３１２へ導管３６３を通して導入する。

ガス成分は図示されていない源から弁３６５を通して導入する。フィーダー３６ ４によって導管３６３に導入された固体供給物質は、液体、蒸気または他のガス スィーブによって第１帯域供給物質入り口３５０へ運ぶことができる。

供給物質は、鉄、または溶解度および反応性を改良する他の物質を含有する鉄の ような溶融金属よりなる溶融層３８０の下へ導入するのが好ましい。一般に、蒸 気を塞ぐと、溶融金属が導管３６３へ入るのが妨げられる。第１溶融金属帯域手 段３１１１内には、３つの異なる物質の層があるのが好ましい。第１層は溶融金 属３８０である。溶融金属３８０内には供給物質およびやはり導管３６３を通し て導入されるい（らかのガス状導入物質が溶解している。溶融金属層３８０上に 浮いているのはスラグ層３８４である。一般に溶融金属よりも密度の小さいスラ グは溶融金属層３８０上に浮く。スラグ層３８４の上には蒸気層３８１がある。

蒸気層３８１内には主に水素とい（らかの−酸化炭素および微量のメタンがある 。

層３８４の正確なレベルは、蒸気層３８１内に維持される圧力によつて決まる。

蒸気層３８１内の圧力は、圧力制御器または圧力調節手段３２８によって決定さ れる。圧力調節手段３２８は導管３４０中の弁３３０を設定点制御する。圧力セ ンサー３２６は弁３３０の上流の圧力を監視して、図示されていない加圧蒸気源 に対して弁３３０を開閉する。一般に、弁を開閉して蒸気レベルまたは蒸気層３ ８１内の圧力を維持する。

スラグ層成分を層３８４から第１帯域スラグ出口経路３４５を通して除去するに は、蒸気層３８１および３８９の圧力を調整する。スラグ除去容器３４４内の蒸 気圧は、スラグ圧制御システム３４８によって決まる。スラグ圧制御システム３ ４８は、２つの弁３４６および３４７の設定点を設定する圧力制御器３６０より なる。導管３５６は、それぞれ弁３４６および弁３４７を含む２つの流出導管に 別れる。圧力制御器３６０はこれらの弁３４６および３４７をそれぞれを設定点 にし、流入りロガスを加圧して蒸気層３８９の圧力を維持させる。圧力が設定点 値を越えると、２つの弁のうちの１つが開いて圧力を解除する。すなわち、弁３ ４７は加圧されたガスの流入を可能にし、弁３４６はそのような圧力を解除して 、蒸気層３８９内で測定される容器内の全圧をある好ましい値に維持するのであ る。つまり、これは蒸気３８１のおよび蒸気３８９の相対的な圧力によって、ス ラグ層成分の経路３４５を通っての層３８４から容器３４４への移動を決める。

スラグ除去容器３４４内には、好ましくは水およびかなりの量の熱を除去するこ とができるいくらかの他の媒質よりなる、液体層３８８ある。すなわち、液体層 ３８８は、層３８４中のスラグ層成分を固体粒子３８７に固化する急冷層である 。粒子３８７は導管３５９を通してモーター３６１で動（フィーダー導管３５８ に導入される。フィーダー３５８によって移された物質は、示されＣいない位置 に取り込まれる。追加の液体は図示されていない弁の手段によって容器３４４に 導入する二とができる。追加の溶融全潰成分は充填−プラグ３７０を通して容器 ３１４に導入することができる。

プラント３１２の初期始動の際、溶融金属は共通番号３７０で明示される充填プ ラグを通して導入することができることに注目すべきである。

各帯域の各種の層の正確な位置は、各帯域の相対的な圧力によって決まる。従っ て、容器３１４の蒸気層３８１の圧力を変えると、３つの帯域のそれぞれの溶融 層の位置は変わる。

容器３１４について述べてきたが、今度は少なくとも圧力制御に関してはいくつ かが容器３１４および３１５におけるのと同じものよりなる容器３１６について 述べる。容器３１４からの溶融金属は、矢印が示す方向で導管３２４を通って、 入りｏ３５１を通して容器３１５に移す。入り口３５１に入る物質は、少なくと も２の１段から撹拌が確実に行われる。第１の手段はせき３９４であり、これは 確実に、入り口３５１から第２帯域の出口３５３への流れを間接的なものにする う第２の撹拌手段は、ガス成分を導管３７７および３７８を通して導入すること である。前述のように、ガス入り口導管３７７は酸素または炭化水素供給物質を も導入することができる。ガス入り口導管３７８は蒸気または他のガス成分を導 入することができる。容器３１５の溶融金属層３８２の下のこれらの導管を通し て導入されるカス成分は、本発明の実施例でさらに詳しく述べる適切な反応を行 う。ガス成分はガス相３８３に入り、ガス出Ｄ　３３９および断熱煙突出口３３ ８を通って出る。断熱煙突用Ｄ　３３８内の非常に熱いガス成分は熱交換器３３ ２を通過し、ここでこれらは、入り口３３４から入りそして出口３３６から出る 物質と間接的に熱交換する。ガス成分は熱交換器３３２によって冷却され、次に 、圧力調節制御器３２８が導管３・１０内の圧力をある好ましい値に維持する導 管３４０に入る。設定点が設定された弁３３０は過剰のガスを放出して、導管３ ４０内の圧力をある好ましい値に維持する。この値は、容器３１５内の物質の好 ましいレベルおよび蒸気層３８３の好ましい圧力によ７て決められる。層３８２ から循環する溶融金属は、第３帯域の出口３５３を通って導管３１８に移動し、 次に容器３１６に入る。再び、溶融金属は、容器３１４および３１５の混合せき と同じ番号の混合せき３９４によって撹拌される。

第３帯域再循環入り口３５６に入る溶融金属は層３８５に混合し、次に、一部は 第３帯域再循環出口手段３５７を通って、導管３２２に矢印３７１の方向に入る 。

任意に、しかし好ましくは、エタンおよびメタンのようなガス物質を、導管３９ ６および弁３９８を通してガス成分のための入り口３９７に導入する。再び、容 器３１５におけるように、容器３１６の蒸気層３９０を、容器３１４および３１ ５について記載したのと同じ圧力制御システムによって特定の圧力に維持する。

同じ番号を同じ機能の部材に用いる。第２帯域再循環出口手段３５３を通って出 る溶融金属は導管３２２に入り、次に、容器３１４に戻り、そこで第１帯域再循 環入り口３５２を通って溶融層３８０に入る。任意に、しかし好ましくは、弁３ ７２および導管３７５よりなるガス流制御手段３７４がある。これらはそれぞれ ！導管３２２および３２４を通って下方向に向いている。導管３７５を通して導 管３２２または３２４に導入するガスの量によって、矢印３７１の方向の溶融金 属の移動は速くなったり遅くなったりする。ガス成分を導管３２２に導管３７５ を通して弁３７２により図示されていない源から導入することは明らかに、導管 ３２２内の矢印３７１の方向の循環速度を増す傾向になる。しかしながら、ガス 成分の再循環導管３２４への導入は、導管３２４内の矢印３７１によって示され る循環速度を減少させる。

実施例１８では、前記の種々の導管を通して物質を導入するのに適した速度につ いて詳しく述べる。そしてまた、実施例１８では、なぜ第１帯域３１４において 水素発生用炭化水素源としてメタンおよびエタンを加えることが、炭素対水素含 有率がより高い供給物質への別の成分の不在下ではうまくいかないかについて述 べる。

表Ａはパラメーターの好ましいレベルを表にしたものである。

パラメーター　吐圭ρ号　主力１１１竪り　最も好ましい供給ＣＨモル比　０． １−４　０．５−３．５　２−３酸素供給ＯＣモル比　１−２　１−１．５　〜 １Ｋｇ溶融金属循環：Ｋｇ供給　２５−５．０００　１００−２．０００　２０ ０−８００溶融金属組成、　Ｃ溶解性　鉄＋Ｎｉ、　Ｍｎ　鉄の金属 第１（供給物質）浴温度　金属の　１．２００−２．５００℃　１．２２５−１ ．３００℃融点 第２（酸化炭素）浴温度、第１浴より　１．２５０−２．５５０°Ｃ１，２７５ −１，３５０℃５０℃高い Ｈ２流出圧　１１−２００ａｔ　２２−５０ａｔ　１５−３１５−３５ａｔ流出 圧　１１−２００ａｔ　２２−１Ｏ０ａｔ　１．５５−５０ａｔ△高さ　浴１− 浴２＆浴３　０（Ｏｈ　０−１０ａ　１−３＋＋装置を始動し、そして溶融金属 を／ステムに導入し、これを初めに循環させる方法についての詳細は、図４−９ に関連する本文中に記す。停止手順も記載されている。

実施例 実施例１ （溶剤脱歴塔底油（ＳＤＡ）について操作する本発明）供給速度は２２．３トン ／時のＳＤＡ塔底油である。溶融鉄循環は、再循環帯域１０８を通して９．００ ０１−シフ時であり、および１゜７５トン／時の水素がＨ２出口１３０を通して 放出され、４３．８トン／時のＣＯがＣＯ出口１３２を通して放出される。この および他の実施例の結果は表Ａに示す。

実施例２ （本発明のメタン熱収支） 熱のバランスをとるためにメタンを供給物質に加える以外は、実施例１の手順に 従う。生成ガス中の水素対−酸化炭素のモル比は約１・１である。

実施例３ （本発明の蒸気熱収支） 鴇のバランスをとるために蒸気を供給物質に加える以外は、実施例１の手順に従 う。生成ガス中の水素対−酸化炭素のモル比は約１：１である。

実施例４ （本発明の二酸化炭素熱収支） 熱のバランスをとるために二酸化炭素を供給物質に加える以外は、実施例１の手 順に従う。生成ガス中の水素対−酸化炭素のモル比は約１：３である。

実施例５ （本発明への石炭供給） 供給物質が石炭であり、−酸化炭素対水素のおおよそのモル比が３：１であり、 そして２０，０００Ｋｇ／時（４４，０００ボンド／時）の蒸気を、１０，００ ０Ｋｇ／時（２２，５００ポンド／時）の酸素と共に、酸化剤供給手段１０７を 通して導入する以外は、実施例１の手順に従う。

実施例６ （本発明へのごみの供給） 供給物質が、処理熱を使用することによって乾燥した非金属ごみ（主に紙（ず） および厨芥ごみ（主に有機食物（ず）の混合物であり、そして−酸化炭素対水素 のモル比が約に１である以外は、実施例１の手順に従う。

実施例７ （塩化メチレンおよび他の塩素化有機物質の廃棄処理）供給物質が、汚染されて おりかつ商業的な価値がなく、しかも大きな廃棄問題を有する塩化メチレンであ る以外は、実施例１の手順に従う。−酸化炭素および水素は約１：１．５のモル 比で生成される。塩素を中和しそして毒性物質の放出を避けるために、塩化メチ レン１ボンド当たり２ポンドの消石灰ＣａＯを、供給帯域の液体レベル１１６お よび酸化帯域の液体レベル１１８の上面付近に加え、そして塩化メチレン１ポン ド当たり２．５ボンドのスラグを、供給帯域の液体レベル１１６および酸化帯域 の液体レベル１１８の表面の浮いたものを取り出す出口（図示されていない）を 通して外へ流出させる。スラグは主にＣａＣ１，よりなる。

実施例８ （フイツシヤー・トロプシュ合成に対して用いる本発明）図３に示すように、実 施例１を続け、生成された一酸化炭素のいくらかを蒸気６６と混合し、反応させ て水−ガス変換反応器６ｏ内でＣＯ，＋Ｈ，を生成する。

二酸化炭素をＣ０２除去閉鎖容器１０２内で水素から分離する。この水素、およ びＨ２出口１３０からの水素を、残りのＣＯと混合する。次に、合成ガス６２を フィッシャー・トロプシュ反応器６４内で反応させてフィッシャー・トロプシュ 液体６８を得る。フィッシャー・トロプシュ液体はナフサ、ケロセンおよびディ ーゼル燃料よりなる。周知の方法によるフィッシャー・トロプシュプロセスの条 件を変えることによって、生成物分布を随意に好ましいナフサまたはディーゼル に変えつる。

実施例９ （フィッシャー・トロプシュおよびブードアールに対して用いる本発明）実施例 ６のプロセスを繰り返すとき、水−ガス変換反応器６ｏからのＣｏｔ副生副生音 物域１０６に供給する；これは溶融金属に溶解された炭素と反応して、帯域１０ ６へ供給されたＣｏｔの１モル当たり２モルのｃｏを形成する。

表Ａ （トン／時） 供給物質　酸素　ｒ−■２　ｃｏ、　溶融金属　Ｆ−Ｔ生成によ１［Ｐ＋　１０ ５　規７　１０３　旦Ｌ　循環、１０８　るメタノールＩ　ＳＤ＾２２．３　２ ５．０　１．７５　４３．８　９，０００　２５．９■　メタン　５０　６．４ 　８７゜５　１８，０００　６７．３＊２４２ ■　蒸気　！０．２　３．５　４３．３　９．０００　３５．０＊１６３ ｒＶ　Ｃ０２本３９，８　１０．６　１．７５　６９．１　９．０００　３５． ６＊　プラス実施例■におけるのと同じＳＤＡ実施例１０ （循環） 循環例は次の通りである １、　導管２１３および２１５の内径（１共に１２インチである。こられの各導 管の流れの長さは等しく、１５０フイートであり、各導管の入り口の低部から出 口の低部の垂直間隔は３０ｍ　（１００フイート）である。

２、　第１帯域の炭素の溶解速度は１５２２４ポンド／時である。第１帯域の温 度は１３００℃、第２帯域の温度は１６００℃である。第１帯域の炭素含有率は ４．５％であり、第２帯域の炭素成分は３．６８％である。これによって、第１ 帯域の密度は４３６．８ボンド／フイート３そして粘度は６センチボアズとなり 、第２帯域の密度は４２２．２ポンド／フイート３そして粘度は６センチポアズ となる。上記の密度および垂直分離では、流れを生じる圧力差は約０．７Ｋｇ／ ｃｍ２（１０，Ｏｐｓ　ｉ）　である。

３、　溶融鉄の入り口炭素濃度が３．６８重量％および溶融鉄の出口炭素濃度が ４．００重量％であるとき、６９０５Ｋｇ／時（１５，２２４ボンド／時）の炭 素を第１帯域に溶解するには、２，１６６．０００Ｋｇ／時（４，７７６、００ ポンド／時）の鉄の循環速度が必要である。

４、　流れの摩擦による導管２１５の圧力低下は約０．２１Ｋｇ／ｃｍ”　（３ ゜１ｐｓｉ）であり、流れの摩擦による導管２１３の圧力低下は約０．２２Ｋｇ ／ｃｍ２（３，２ｐｓ　ｉ）である。このことは、２つの導管が必要とするより も大きな圧力差が流れに必要であることを示している。第２帯域の温度を下げる か、または第１帯域の温度を上げると、好ましい流速にすることができ、あるい はいずれの帯域の温度も変えることな（システムをもう少し速い鉄循環速度で操 作してもよい。

一般的な操作の例は次の通りである： １．１時間当たり１５トンの次の組成を有する石炭を第１帯域に供給する：炭素 　７１．１重量％ 水素　４．８ 酸素　６．６ 窒素　１．２ 硫黄　３．９ 水分　２．０ 灰分　１０，４ ２、　この供給速度では、２０％のＣａＳレベルを越えることなく、入ってくる 石炭に含まれる硫黄を除去するには、次の速度で石灰石を添加する必要がある二 石灰石 モル重量　モル／時　モル％　Ｋｇ／時　１ｂ／時　重量％ＣａＣＯ３１００， ０９９７，５２７７，４４４２７９７６１９５水分　１８．０２　２８．５２　 ２２．６　２３３　５１３　５合計　１２６．０４　１００．０　４６６０　１ ０２７４　１００３　これらの添加速度では、導管２２６の固体の空気輸送に用 いられるガスの流れおよび組成を除いた、ガス流および組成は次のようになり、 ガス流は導管２２５を出る。

容器を出るガス モル重量　モル／時　モル％　Ｋｇ／時　１ｂ／時　重量％ｏ２２．０２　７７ ６．２　６６．４　７０９　１５６４　１２．４Ｃｏ　２８．０１　３８０．６ 　３２．５　４８３６　１０６６１　８４．７Ｎ２　２８．０１　１２．９　１ ．１　１６３　３６０　２．９合計　１１６９．７　１００．０　５７０９　１ ２５ｇ６　１００．０．４　ばらつきのない物質収支で、第２帯域から第１帯域 に入る以上の、第１帯域を出る炭素の追加量は次の通りである。

６９０６Ｋｇ／時（１５２４４，４ポンド／時）または１２６９．２モル／時５ 　第１帯域を出るスラグの量および組成は次の通りである：容器を出るスラグの 成分 モル重量　モル／時　モル％　Ｋｇ／時　１ｂ／時　重量％ＣａＳ　７２．１４ 　３６．４９　１８゜３　１１９４　２６３２　２０．２ＣａＯ５６，０７９６ １，０３３０，６１５５２３４２２２６，０５ｉ０２６０．０８４　７ｇ、８７ 　３９．５　２１４９　４７３８　３６．０ＡＩ２０３　１０１．９６　２３． ２４　１１．６　１０７４　２３６９　１８．０合計　１９９．６３　１００． ０　５９７０　１３１６３　１００．０６、　第２帯域へ加える極低温酸素の量 および組成、並びに蒸気の量は次の通りである： 下方容器への酸素供給物質 モル重量　モル％　モル／時　Ｋｇ／時　１ｂ／時アルゴン　３９．９５　１． ６９　７．７　１３８　３０６．０酸素　３２．００　９８．００　４４４．２ 　６４４７　１４２１４．０窒素　２８．０１　０．３１　１．４　１７．５　 ３８．６合計　１００．００　４５３．２　６６０４　１４５５８．６下方容器 への蒸気供給 モル／時　Ｋｇ／時　１ｂ／時 ３８０．８　３１１２　６８６０．１ ７　第２帯域を出るガスの量および組成は次の通りである：モル重量　モル／時 　モル％　Ｋｇ／時　１ｂ／時　重量％Ｈ２２，０２３８０，８２３，０３４８ ７６７２，ＩＣｏ　２８．０１　１２６９．２　７６．５　１６１２５　３５５ ５１　９７．ＯＮ２　２８．０１　１．４　０．１　１７．８　３９　０．１Ａ ｒ　３９．９４８　７．７　０．５　１３９　３０６　０．８合計　１６５９． ０　１００．０　１６６３０　３６６６３　１００．０実施例１１ （冷却ジャケットを用いる本発明） 本発明の変更は、冷却ジャケットをシステムの全てのまたは一部の耐火物と鋼臂 との間に取り付けることよりなる。固化スラグまたは鉄の層が、耐火物の内壁上 に形成して、スラグまたは溶融鉄による攻撃を妨げるように、冷却速度を調整す ることができる。このようなことは、溶融スラグが耐火物に接触している領域で 特に有用である。

実施例１２ （石炭の炭化を用いる本発明） 本発明の変更は、これを石炭の炭化プロセスと共に用いることよりなる。石炭の 炭化は、揮発性炭化水素を石炭から破壊的に蒸留して、ときには炭とも呼ばれる コークスの非揮発性残留物を残す。炭は主に炭素および灰分である。炭は第１帯 域の溶融鉄浴に容易に可溶性の炭質供給物質である。

実施例１３ （自動車タイヤを廃棄処理する本発明）ここでは、自動車タイヤを炭質供給物質 として第１帯域へ供給する。タイヤは０．６ｃｍ　（１／４インチ）以下に小さ くし、石炭と共に導入するのが好ましい。コードおよび側壁の鋼が溶融鉄に容易 に変わるので、このプロセスは自動車タイヤの処理に特に適している。

実施例１４ （危険な物質を用いる本発明） ここでは、危険な有機化学物質、例えばダイオキシン、ポリ塩素化ビフェニル、 ニトリル、ポリハロゲン化有機化合物等を、炭質供給物質の全てまたは一部とし て供給する。図４−９を参照すると、これらの物質は帯域１の溶融金属表面の下 に導入するか、または高温でより長時間滞留させることが必要であれば、逆流導 管２１３に導入することができる。１２００℃より上の温度では、全ての危険な 有機化合物は急速にかつ完全に分解する。すなわち、Ｃ−Ｃ結合のような化学結 合は熱分解する。硫黄、塩素および弗素はスラグに取り込まれる。クロム、カド ミウム、水銀、鉛または砒素のような重金属は、溶融鉄と合金を形成するか、あ るいはスラグに取り込まれる。

実施例１５ （石灰石を用いる本発明） ここでは、石灰石除塵器からの使用済み石灰石を、図９の第１帯域への、供給カ ルシウムのようなスラグ成分源の全てまたは一部として供給する。石灰石除塵器 からの使用済み石灰石は硫黄を１０％以上含むことはめったになく、少なくとも ８０％のカルシウムが酸化カルシウムまたは炭酸カルシウムとして存在する。

実施例１６ （じゃま板を用いる本発明） ここでの変更は、帯域の裏打ちと類似のまたは同一の耐火物でできたじゃま板を 加えて、図９の第１または第２帯域の流れのパターンを好ましいものにすること である。

実施例１７ （電磁ポンプを用いる本発明） 図１０の発明では、溶融鉄の主な移動におよび溶融鉄の流速の制御手段として電 磁ポンプを用いた。これらの種類のポンプは、原子カニ業における増殖炉の液体 金属冷却液の循環用に開発された。十分な圧力差をもたらすことができるこの種 のポンプはこの用途に用いることができ、これにより第１帯域および第２帯域は 同じまたはほぼ同じ高さであるかまたはそのようにすることができる。電磁ポン プは、順流処理用合成ガスの生成に必要などのような圧力においても第２帯域の 操作を可能にする。電磁ポンプは、電気を生じることによって流れを妨げるのに 使用することもできる。

実施例１８ （本発明のスラグの再生） ここでは、好ましくは再加熱を避けるためにまだ熱い間に、第１帯域から出湯し たスラグを蒸気およびあるいは酸素を用いて再生して、スラグ中の硫化カルシウ ムを元素硫黄、硫化水素、二酸化硫黄または酸化カルシウムに変える。このよう に再生されたスラグの一部は、好ましくはフラックスホッパー２３４に戻して、 加えられる石灰石の量を減少させる。硫黄、ハロゲン、重金属等のような不所望 成分がスラグの形で堆積されるのを避けるために、再生されたまたはされていな いスラグのいくらかは再循環しないのが好ましい。

実施例１９ （本発明における炭素供給物質の補充）この実施例は、炭質源を補充供給するこ とな（、水素を発生する唯一の供給物質としてメタン（代わりにエタンでもよい ）を使用するものである。図１０に記載の水素プラントの多くは、メタン（およ び／またはエタン）の炭素および水素への分解（吸熱反応である）に必要なエネ ルギーが、酸化炭素生成時に放出されるエネルギーではバランスをとることがで きないことを示している。−酸化炭素が二酸化炭素に変わるエネルギーは通常、 溶融金属へ十分に伝達されず、第２帯域３１５につながる導管３３８を通って出 る熱ガスの一部としてシステムから逃げる。基本的には、水素は第１帯域３１４ で生成され、酸化炭素は第２帯域３１５で生成される。

また、この実施例で示されることは、循環速度は、図２および３の水素プラント ３１２または水素プラント１１２へ導入された供給物質からの溶解炭素１ポンド 当たり、鉄が少なくとも２５ポンドでなければならないことである。

図１０を参照して、本発明の好ましい具体例の定常状態操作の簡単な説明を次に する。

本発明の溶融金属ガス化装置の定常状態操作を理解する最も簡単な方法は、シス テムにおける様々なエネルギーと投入物質および生成物質との関係を考えること である。

エネルギー収支を考慮した定常状態操作では、第１帯域の容１ｉｉ３１．２で炭 化水素が水素および炭Ｘ（炭素は溶融金属に溶解する）に熱分解する速度が、容 器３１２に必要な熱を決定する。この熱の要求量は、容器３１２に入る溶融金属 の温度の低下によって満たされる。これは、−酸化炭素に酸化される容器３１４ 内の溶融金属に溶解された炭素の発熱反応によって釣り合う。容器３１４での発 熱反応は、流入温度よりも高い温度で流出する溶融金属によって融通される。全 システムを定常状管に保つには、いくつかの同時要件のノくランスをとらなけれ （ぼならない。

第１に、容器３１２の正味熱要求量である。どのようなシステムでも熱損失力く あり、システムへの供給物質全部をその操作温度に加熱するのに必要な熱（ま、 容器３１・１の放出熱によってバランスをとらなければならな０゜第２に、溶融 金属の循環速度は、（流入および流出溶融金属間の炭素濃度の差）×（溶融金属 の流量）が容器３１２への正味炭素供給速度番二等し０ものでな番すればならな い。溶融鉄の最高炭素溶解度は１２００℃で約４．２重量％である。

炭素含有率がこれより高いと、鉄炭素溶液の融点は急速に高くなる。約６重１％ で、いかなる温度でも炭素はそれ以上溶解しない。容器３１４１こ流入する全て の炭素が酸化されると、得られる最低炭素含有率は０となる。０は最低限である が、実際の限界はこれよりいくらか高い。この限界については後で述べる。これ は、最低溶融金属循環速度は炭素１Ｋｇ当たり溶融金属が２３．８Ｋｇ　（１／ 　（００４２−０）または２３．８Ｋｇ）であることを意味する。

第３に、導管３２２および３２４内の密度差は、溶融金属の循環速度を好ましい ものにしかつこれを維持するのに十分なものにしなければならない。導管３２２ および３２４内の密度差は、一部、２つの導管のそれぞれの中の溶融金属の温度 差、炭素含有率およびガス含有率から生じる。

硫黄または池の好ましくない汚染物質が供給物質に存在するならば、硫黄は硫化 水素を形成し、そして容器３１４を出るガスと共に流出する。硫化水素はたいて いの用途に適していない。製油所からの流れにそれが存在する場合、たいていは 、これを特殊な吸収システムによって除去する。本発明では、炭酸カルシウムま たは酸化カルシウムを含む特定のフラックス化合物を加えてもよい。フラックス 化合物は、溶融金属の上に浮く溶融スラグ層を形成する。フラックス化合物に含 まれるカルシウムは反応して、容器３１４の温度で酸化カルシウムを形成する。

酸化カルシウムは溶融金属中の硫黄と反応して硫化カルシウムを形成し、これは スラグ層中に留まる。溶融金属の炭素含有率がより高いと、溶融金属中の硫黄と スラグ層との反応が促される。フラックスおよびスラグは定期的にまたは連続的 に添加または取り出しつる。

パラフィンガスの炭素数が減少するにつれて、水素対炭素のモル比が増加するの で、炭素１モルに対して必要な吸熱性の熱は、メタンが最も高く、そしてエタン が次に最も高い。メタンおよびエタンの分解反応の吸熱は、それらに含まれる炭 素が燃焼して一酸化炭素になることによって生じる熱より多くの熱を必要とする 。炭素が二酸化炭素に反応することによって生じる熱は認められない。というの は、−酸化炭素がこれを形成するとき、これは溶融金属浴をすばやく出てしまう からである。二酸化炭素の形成を可能にするのに十分な酸素が存在するならば、 この形成は溶融金属層上のガス空間３８３で生じる。−酸化炭素の二酸化炭素へ の酸化の生な結果は、容器３１４を出るガスの温度を上昇させることである。

入ってくる流れを８１５°Ｃ（１，５００°Ｆ）より高い温度に加熱することは 、熱交換物質の限界により、実際的ではない。流出ガスの温度がより高いことが 非常に有利であるということはありそうもない。

本発明の重要な特徴は、容器３１４へのガス供給物質が、システムを熱のバラン スの取れた状聾で操作するのに十分な炭素を有していないとき、システムの熱の バランスがとれるように、溶剤脱歴ピンチのような炭素含有率が高い供給物質を ガス供給物質と共に加えることである。炭素含有率が過度に高い供給物質を供給 物質に加えるならば、蒸気を容器３１５に加えて、水素および一酸化炭素を形成 して（発熱反応）、システムの熱のバランスを保つ。

容器３１４の圧力は大気圧の少し上（１４，７ｐｓｉａ）から４００ｐｓｉａを 上まわる範囲である。圧力の」二限は、高圧での水素の生成に見られる、より高 圧の容器の特別コストと、圧縮コストにおける節約とを比較した経済的なバラン ス以外は、特に限定されない。４００ｐｓｉａより上の圧力では、メタン、水素 および炭素の間の化学平衡の結果、容器３１４の温度が１３７０℃（２５００’ Ｆ）のときの容器３１４を出るガスの水素純度は９５％未満に低下する。

操作温度は、容器３１１１．３１５および３１６の耐火物裏打ちの限界および温 度上昇に伴う熱損失の増加によって制限される。高温の燃焼、速い供給速度およ び溶融金属の速い循環速度の結果、耐火物裏打ちの浸食速度はより速くなる。容 器３１４の供給カス・■びに容器３１５の酸素および蒸気を、流出熱ガスで熱交 換するのが好ましい。供給物質−流出物質の熱交換は、一方では熱交換装置のコ スト、そして他方では熱効率をより大きくすることによる節約によって制限され る。

溶融金属循環速度は少な（とも２４ボンド溶融金属／ボンド炭素でなければなら ない。最も好ましい循環速度は１ｏｏ−ｉ、ｏｏｏポンド溶融金属／ポンド炭素 である。

図１０を参照して、特定の操作条件に関する上記の考え方を以下に詳しく説明す る。この場合、供給物質は純粋なメタンよりなる。これは処理しうる炭化水素供 給物質を限定するものではなく、説明のために選択したものである。選んだ供給 速度は１６ｇ／時である。これは、はぼメタンのｇでの分子量であり、１６トン ／時の速度をそのままｎ、＊に選んだ。約４ｇのメタンが水素を形成し、残りの １．４ｇが溶融金属中に溶解する炭素となる。この実施例の目的のために、供給 メタンは、容器３１５を出る水素と熱交換することによって、７６０℃に加熱さ れる。上記の吸熱反応に必要な熱およびメタンを反応温度（この場合、１２５０ ℃）にするのに必要な熱は約７２．０００カロリーである。第２帯域３１６では 、１２ｇの炭素を、流出する一酸化炭素と熱交換して７６０℃にした酸素によっ て一酸化炭素に酸化する。酸素を操作条件に加熱する（この場合は１２９１℃） のに必要な熱より少ないこの反応によって生じる熱は、約６２．０００カロリー である。さらに加わるシステム中の熱損失は、個々のシステムによる。この実施 例では、ｉｏ、ｏｏｏカロリーの値が使用されるであろう。

７２．０００カロリーが容器１５に必要であり、ｉｏ、ｏｏｏカロリーがシステ ムによって失われ、そして６２，０００カロリーのみが容器３１６に生じるので 、システムは熱のバランスがとれていない。不足は約２０，０００カロリーであ る。さらに１．３　ｇの高炭素含有率供給物質を容器３１４へ加えることによっ て、１５．０００カロリーの熱が容器３１４に必要であるが、６２，０００カロ リーがさらに容器３１６に生じて熱が過剰となる。これは、容器３１６に加えら れた蒸気量が、蒸気と炭素との吸熱反応を生じて、水素および一酸化炭素を生成 することを可能にする。蒸気添加速度を変化させて、システムの熱のバランスを 保つことができる。

フラックスを容器３１４に加えるとき、フラックスを操作温度に加熱する追加の 熱が必要である。フランクス添加速度は、高炭素含有率物質の供給速度×その硫 責含有率×硫黄と反応するスラグの効率によって決定される。容器３１４へ加え るフラックスが多くなるほど、容器３１６へ加える蒸気を少な（してシステムの 熱のバランスを保つ。

変形法 記載された特定の組成物、方法または具体例は、明細書に示した本発明を説明す るためのものにすぎない。これらの組成物、方法または具体例の変形は、本明細 書の教示に基づいて当業者にとって容易なことであり、従って、それらはここに 記載の本発明の一部である。

上で参照した特許または文献は、それらの特許または文献が引用している特許ま たは文献を含めて、参考のためにここに引用したものである。

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補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の７第１項） 平成　７年　２月１３日−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．炭素と水素とを含有する物質を受け入れかつ該炭素を溶解する帯域、および 酸素含有物質を受け入れる酸化帯域よりなる、炭素と水素とを含有する物質を分 解する溶融浴において、該浴はガス不透過性容器中においてガス相帯域の下に封 じられており、改良点は下記の組み合わせよりなる、上記の浴：ａ．該ガス相帯 域を第１じゃま板手段で分離し、該第１じゃま板手段は該酸化帯域に隣接し、該 容器の頂部から該ガス相帯域を通って実質的にガスが漏れないように下方に延び 、しかし延びて該溶融金属浴を突き抜けない状態で該溶融金属浴に入る。 ２．第１じゃま板手段を該供給帯域に隣接した該浴内の第２じゃま板手段で補い 、該第２じゃま板手段は該第１じゃま板手段の低端より高い地点まで上方に延び 、そして該第１じゃま板手段の下に実質的に水平に、間隔をおいて延び、これに よって該供給物質からの炭素を含む該帯域からの溶融物質は、該第２じゃま板手 段の下を該酸化帯域に移動し、そしてそこで、該酸素との接触後の炭素の減少し た該第２帯域からの液体は、該第２じゃま板手段の垂直部分の上を昇って該第１ 帯域へ流れる、請求項１の装置。 ３．該第２じゃま板手段上を超える循環をさらに促すために、酸化帯域２の圧力 を該供給帯域よりも高くする手段を有する、請求項１の装置。 ４．炭素と水素とを含有する物質を溶融浴中で分解する方法において、改良点が 次の組み合わせよりなる上記の方法：ＣＯよりなる一酸化炭素流を得、該ＣＯの 一部をＣＯ２に酸化し、該溶融金属が実質量の溶解炭素を含む地点で該ＣＯ２の 少なくとも一部を該溶融金属に導入し、これによって、該溶解炭素が該ＣＯ２と 反応して、ＣＯ２１モル当たり約２モルのＣＯを形成する。 ５．生成された該ＣＯの一部をＣＯ２に酸化しなおし、これを再循環して金属浴 に溶解した追加量の炭素とさらに反応させて、該浴の温度を調整する冷却手段を 提供する、請求項４の方法。 ６．定常状態が、分子状酸素および水蒸気を該第２の溶融浴へ導入することによ って得られる、請求項１５の方法。 ７．炭素含有供給物質を、一酸化炭素および水素よりなるガスに変換する方法で あって、該方法は、 ａ．第１帯域で第１の圧力にて該炭素含有供給物質を、該炭素含有供給物質中の 炭素を溶解または分散できる溶融溶剤と接触させて炭素含有溶剤を形成し；ｂ． 該炭素含有溶剤の一部を少なくとも該第１帯域よりも高い圧力で少なくとも１つ の第２帯域へ移し； ｃ．該炭素含有溶剤を酸素含有流と接触させて、該ガスおよび含有炭素の減少し た流れを生成し； ｄ．該少なくとも１つの該第２帯域からの該ガスの少なくとも一部を取り出し； そして ｅ．該含有炭素が減少した流れの少なくとも一部を該第２帯域から該第１帯域へ 移す；ことよりなり、該溶融溶剤は、少なくとも１０００℃の融点を有し、その 融点以上で、該物質の重量に基づいて、少なくとも約１重量％の炭素を溶解また は分散することができる物質よりなる、上記の方法。 ８．該溶剤が鉄よりなり、該第１圧力が約０−１５ｐｓｉｇであり、該第２圧力 が約２５−３０００ｐｓｉｇであり、該第１帯域の該炭素含有溶剤が約１１４７ −１８００℃であり、そして該第２帯域の該移動炭素含有流が該第１温度より高 い温度である、請求項７の方法。 ９．該第２帯域が、該少なくとも１つの第２帯域内の温度および圧力の操作条件 で反応して第２の相内に留まる安定な成分を形成しうる、該含有炭素の減少した 流れ中に不溶性の第２の相を含み、該安定成分がセレニウム、硫黄、ハロゲン化 物、カドミウム、鉛、クロムおよび水銀よりなる群から選ばれる反応体の反応生 成物よりなる、請求項７の方法。 １０．該溶融溶剤が鉄よりなる群から選ばれ、そして該第１相がマグネシウム、 珪素、カルシウムおよびアルミニウムよりなる群から選ばれる物質からなる、請 求項７の方法。 １１．該炭素含有溶剤の炭素含有率が、該含有炭素の減少した流れの炭素含有率 を約０．２−４重量％越える、請求項７の方法。 １２．該密度差が約３−１５ポンド／平方インチの圧力差をもたらし、該圧力差 が少なくともある程度、工程ｂおよびｄの該移動を招く、請求項７の方法。 １３．該炭素含有供給物質が石炭、ハロゲン化有機化合物、ゴムを含むタイヤお よび医学的廃棄物よりなる群から選ばれる、請求項７の方法。 １４．少なくとも第１圧力の第１反応帯域および第２圧力の第２反応帯域中で、 炭素含有供給物質をＣＯおよびＨ２を含むガスに変換するための溶融鉄を含む方 法において、該第２圧力が該第１圧力よりも高く、そして炭素含有供給物質を該 第１圧力の溶融浴中に溶解する、上記の方法であって、次の改良よりなる上記の 方法； ａ．該第１反応帯域で利用できる酸素量を理論量より下に維持し；ｂ．該第１反 応帯域を約１１４７−１８００℃に維持し；ｃ．該溶液の少なくとも一部を第２ 浴へ、該溶融浴中の温度勾配に起因する密度差よりなる循環手段によって移し、 該移動は、磁気ポンプ輸送なしで、該第１溶融浴に溶解された該供給物質中の炭 素１ポンド当たり、約２５−１０００ポンドの該溶液であり； ｄ．酸素含有流を該第２圧力で該第２帯域へ導入て、溶解された炭素と反応させ 、該第２帯域は温度が約１１４７℃−約１８００℃、圧力が約２５ｐｓｉｇ−３ ０００ｐｓｉｇであり； ｅ．約１−５重量％の炭素を含有する該第２浴の一部を該第１浴に戻し；ｆ．該 第１溶融浴および該第２溶融浴中のスラグおよび溶融金属レベルを測定する。 １５．炭素含有供給物質を溶融鉄よりなる溶剤中で反応させて水素および酸化炭 素を生成物として生成する方法であって、次の工程の組み合わせよりなる上記の 方法； ａ．該供給物質を、約１１４７−１８００℃に維持された鉄よりなる第１溶融浴 に溶解して、約１−５重量％の炭素が溶解された鉄よりなる溶液および水素より なるガス状生成物を形成し； ｂ．該溶液の少なくとも一部を第２浴へ、該溶融浴中の温度勾配に起因する密度 差よりなる循環手段によって移し、該移動は、該第１溶融浴に溶解された該供給 物質中の炭素１ポンド当たり、約２５−１０００ポンドの該溶液であり；ｃ．該 第２浴中の該移動溶液を、分子状酸素、水および／または他の酸化剤よりなる酸 素含有流と接触させ、一方該第２帯域を約２５００−３０００ｐｓｉｇおよび１ １４７−１８００℃に維持し、ｄ．酸化炭素よりなるガス成分を該第２帯域から ２５−３０００ｐｓｉｇで取り出し； ｅ．該第２浴からの約１−５重量％の炭素を含有する溶剤を、温度勾配に起因す る密度差よりなる循環手段によって、該第１浴へ再循環し；ｆ．該第１溶融浴お よび該第２溶融浴のスラグおよび溶融金属レベルを測定する。 １６．該第１浴の酸素量が理論量より実質的に下である、請求項１５の方法。 １７．ＣＯ２を導入して、第２浴の溶融金属中の炭素と反応させてＣＯを形成し 、そして溶頭金属を冷却する、請求項１５の方法。 １８．該第１溶融浴および該第２溶融浴からのＨ２およびＣＯ生成物をそれぞれ 混合し、そしてフィッシャー・トロプシュ合成で反応させる、請求項１５の方法 。 １９．該フィッシャー・トロプシュ合成がメタノールよりなる生成物を形成する 、請求項１８の方法。 ２０．該第１溶融浴からの該Ｈ２および該第２溶融浴からの該ＣＯを、米国特許 第３，９９８，８９９号に記載の方法に従って反応させる、請求項１５の方法。 ２１．実質的に純粋な水素および実質的に純粋な酸化炭素を、該第１溶融浴およ び該第２溶融浴からそれぞれ回収する、請求項１５の方法。 ２２．該水素を少なくとも約１気圧で回収する、請求項２１の方法。 ２３．水素ガスおよび酸化炭素ガスを発生させる方法であって、次の工程の組み 合わせ； ａ．第１溶融金属浴および第２溶融金属浴をつなぐ第１および第２導管よりなる 流体を流す手段を有する第１溶融浴および第２溶融浴に、モル比が約０．２５： １ないし２：１の炭素および水素を含有する供給物質を、該第１浴の供給物質１ ポンド当たり、約２５−５，０００Ｉｂｓの溶融金属の溶融金属循環速度で導入 し、一方第１浴を約１１５０−１５００℃および約１−１００気圧に維持し；ｂ ．同時にまたは異なる時間に、酸素含有供給物質を該第２溶融金属浴に、システ ムに供給される炭素正味１モル当たり、約０．４５−１．２モルの酸素の割合で 導入し、一方該第２浴を１１５０−１８００℃および１０−３０００ｐｓｉｇに 維持し； ｃ．ガスを、該第１および第２導管の少なくとも１つを通して下方に導入するこ とによって、その中の溶融金属に導入して、該第１および第２導管内の該溶融金 属間の密度差を補い、そしてこれによって機械的または磁気的ポンプ輸送を用い ることなく全体の循環速度を制御する；よりなり、 これによって、該第２導管内と該第１導管内との溶融金属の温度差、炭素含有率 の差およびガス含有率の差からある程度生じる、該第２導体の溶融金属と該第１ 導体内との溶融金属の密度差により、該第１浴からの溶融金属は該第２浴へ該第 １導管を通して循環し、該第２浴からの溶融金属は該第１浴へ該第２導管を通し て循環し、そして該供給物質中の該炭素の少なくとも一部を、該第１溶融金属浴 に溶解し、そして該溶解した炭素の少なくとも一部を、該第２浴に移し、そこで これを該酸素含有ガス中の酸素と反応させて酸化炭素ガスを形成し、これを該第 ２浴から放出させる、上記の方法。 ２４．該溶融金属の炭素含有率が少なくとも１−５重量％である、請求項２３の 方法。 ２５．２５−３０００ｐｓｉｇの圧力で、炭素源を水素および一酸化炭素よりな るガスに変換する装置であって、該プラントは次の手段；ａ．次の手段よりなる 、所望の温度で溶融金属を含有する第１帯域手段；（１）ガス成分を取り出すた めの第１帯域ガス出口手段；（２）スラグ層の少なくとも一部を取り出すための 第１帯域流体出口手段； （３）該第１帯域手段へ炭素供給物質を導入するための第１帯域入口手段； （４）該第１帯域手段を第１再循環導管へつなぐための第１帯域再循環出口手段 ； （５）該第１帯域手段を第２再循環導管へつなぐための第１帯域再循環入口手段 ： （６）全てのガスの圧力を制御するための第１帯域圧力調節手段；ｂ．次の手段 よりなる、所望の温度で溶融金属を含有するための第２帯域手段； （１）該第２帯域手段を第１再循環導管につなぐための第２帯域再循環入口手段 ； （２）該第２帯域手段を第２再循環導管につなぐための第２帯域再循環出口手段 ； （３）酸素を導入するための入口手段；（４）水を導入するための入口手段； （５）ガス成分を取り出すための第２帯域ガス出口手段；ｃ．入口および出口を 有する溶融金属のための該第１再循環導管；ｄ．入口および出口を有する溶融金 属のための該第２再循環導管、およびガスを加圧下で該第２再循環導管の壁を貫 いて導入するための下向きに配置したガス導入手段； ｅ．第２帯域内の全てのガスの圧力を制御するための第２帯域圧力調節手段；よ りなり、 該第１帯域ガス出口手段および該第２帯域ガス出口手段はそれぞれ、流体が漏れ ない状態で、圧力を制御するための該第１帯域圧力調節手段および該第２帯域圧 力調節手段に接続しており；該第１帯域入口手段は、流体が漏れない状態で、該 第１帯域手段への輸送圧力を制御するための手段を備えた、固体またガスを輸送 するための手段に接続しており；該第１再循環導管は、流体が漏れない状態で、 該第１帯域再循環出口に接続しており；該第１再循環導管の該出口は、流体が漏 れないように該第２帯域再循環入口に接続しており；該第２再循環導管の入口は 、流体が漏れないように該第２帯域再循環出口に接続しており；該第２再循環導 管の出口は、流体が漏れないように該第１帯域再循環入口に接続しており；これ によって、重力による流れと、該下向きに配置したガス導入手段を通してのガス の導入との両方が、熱金属を該第１帯域から該第２帯域へ輸送しそして戻し；そ して該第２帯域ガス送出手段に取り付けた該第２帯域圧力調節手段は、該第２帯 域手段の圧力を制御して、第１帯域手段内の溶融金属量に対する該第２帯域手段 内の溶融金属のレベルを制御するためのおよび排ガスを制御された圧力で取り出 すための手段となる、上記の装置。