JPS5910719B2 - 粘結炭と生活廃物を含有している練炭 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、本願発明者による米国特許第 ４，０ ５ ２，１ ７ ３号（出願日：１９７６年４
月１２日 出願番号：第６７５，９１８号）の関連技術
であり、本明細書中では、以下この米国特許に開示され
た発明を単一工程と呼ぶ。

この単一工程とは、石炭等の物質と有機固形廃物との混
合物から、水素及び一酸化炭素に富む気体を生成する工
程であり、予熱及び乾燥帯、熱分解及びコークス化帯、
高温反応帯及び部分燃焼帯から成る垂直反応帯が利用さ
れる。

工程の順序は次のとおりである。（１）石炭等の物質と
、有機固形廃物よを、有機固形廃物１に対して石炭が０
．２５〜２，５の割合で混合する。

（２）上記（１）による混合物を、垂直反応帯の上部へ
導入し、上端部の温度が２００°Ｆ〜５ ０ ０ ’Ｆ
（９３℃〜２６０℃）、下端部の温度が６０００Ｆ 〜
９ ０ ０’Ｆ（ ３ １ ６℃〜４８２℃）ｉｃｉ持
された予熱及び乾燥帯中を下降させる。

（３）上記（２）で予熱され乾燥させられた混合物を、
次の熱分解及びコークス化帯に送り込み、下の部分燃焼
帯から高温反応帯を経て昇って来る熱い気体生成物に直
接接触させて、石炭等の物質を乾留し、これと同時に、
有機廃物を、コークス及び木炭から成る炭素質生成物に
熱分解する。

なお、この熱分解及びコークス化帯の温度は、上端部が
６００゜Ｆ〜９００゜Ｆ（３１６℃〜４８２℃）に、下
端部が１６００°Ｆ〜２０００°Ｆ（８７１℃〜１０９
３℃）に維持されている。

（４）上記熱分解及びコークスイヒ帯で生成された炭素
質生成物を、高温反応帯力）ら部分燃焼帯へと下降させ
る。

（５）高温反応帯内の温度は、２０００°Ｆ〜２８００
’Ｆ（１０９３℃〜１５３８℃）とする。

（６）部分燃焼帯に、少なくとも７５容量パーセントの
酸素を含むオキシダントガスを導入して、前記炭素質生
成物を部分燃焼させ、一酸化炭素と、極少量の二酸化炭
素とを生成する。

なお、垂直反応帯中で、オキシダントガスが導入される
のは、この部分燃焼帯のみである。

（７）部分燃焼帯に蒸気を導入し、炭素質生成物の残余
部分と反応させて、水素及び一酸化炭素を生成する。

（８）部分燃焼帯への蒸気及びオキシダントガスの導入
量をコントロールして、酸素と炭素質生成物との発熱反
応と、蒸気と炭素質生成物との吸熱反応の釣合を取る。

部分燃焼帯の温度は２８００°Ｆ〜３２００°Ｆ（１５
３８℃〜１７６０℃）に維持される。

（９）垂直反応帯の上部から、水素及び一酸化炭素を含
む気体を抜き出す。

（［０） 垂直反応帯の下部から、融解されたスラグ
を放出する。

有機固体廃物の例としては、街のゴミ、農業廃棄物、セ
ルロース物質、食品廃棄物、紙くず、おがくず、木くず
等が挙げられる。

街のゴミ等のセルロース廃物に混じっている石炭、特に
粘結炭の共働的気化のための単一工程は、清浄な合成ガ
ス又は気体燃料を廉価に生成する上において非常に効果
的である。

この方法は、第１に、高炉の形態及び規模を有する直立
炉の使用を可能にし、スラギング温度で作動する移動気
化床の生産性を高めるものである。

単一工程は、また、例えば街のゴミ、特に下水汚物を石
炭と混合してエネルギー源に変換し、きれいに燃焼し、
発熱量も中間位の気体燃料を輸入石油に負けない価格で
生成することができ、環境汚染防止にも太いに役立つも
のである。

単一工程は、その実施例中で、これまでは、９００〜１
３０００Ｆ（４８２〜７０４℃）の温度化では膨張、溶
解、合体、重合しやすい傾向があるために移動気化床に
は向かないとされて来た高エネルギーの瀝青粘結炭を有
効的に利用している。

粘結炭の利用は、細分化された有機固形廃物と、粉砕さ
れた粘結炭とを注意深く混合して、その混合物を、気化
装置に導入する前又は導入する過程において固めること
により達成される。

供給物を準備する過程において、予期しなかった様々の
有効な利点が生じて来ている。

今日、世界で最も確かな石炭の気化方法とされているル
ルギ（Ｌｕｒｇｉ）の方法には、次のような欠点がある
。

（１）粘結炭は、熱可塑性を示すほどに加熱されると、
塊になったり、架橋したり、重合したりする傾向がある
ために利用できない。

（２）粉砕された石炭は、細粉を含むため利用できず、
ふるいによって細粉を取り除くと、その処理が問題にな
る。

（３）石炭の粒子が小さいためにガスの上昇速度が制限
され、これにより、気化装置の転換炉の平方フィート当
りの生産性が限定される。

（４）実施可能な炉の最大寸法が直径約１３フィート（
３．９６ｍ）に制限されているため、２億５０００万Ｓ
ＣＦＤ ＳＮＧ７゜ラントの合成ガスを生成するために
は、２６個のルルギ転換炉が必要とされる。

ルルギの気化装置における上記の制限は、鉄鋼産業の中
心を成し、産業革命の支柱の１つでもある高炉について
も当てはまるものである。

大規模な気化装置としての高炉の作動を成功させるには
、供給材料の３つの構成要素、即ち鉄鉱石、コークス及
び石炭岩を注意深く準備することが必要である。

炉内で生成された大量の熱い上昇ガスの流路を分裂させ
ないで下降床の作動をスムースに行なうためには、前述
の３つの構成要素を綿密に寸法決めして混合する必要が
ある。

このような綿密な準備があってこそ、直径４２フィート
（１２．８ｍ）という巨大な気化高炉の作動が可能にな
るのである。

しかしこのように巨大な高炉を作動させようとすると、
資本金及び製作費が莫大なものになる。

石炭を練炭にする技術は、１世紀にわたって知られてい
る。

その目的は、石炭粉を固めることによって、処理も保管
もより容易な燃料とするこさにあった。

同様に、家庭のゴミや街のゴミを固める技術も公知であ
る。

ゴミや廃棄物を球状に固めて、保管及び移送を効率的に
する装置を購入することも可能である。

また、街のゴミを石炭廃棄物とともに固型化又は球状化
する方法もこれまでに提供されている。

ジャックマン（Ｊａｃｋｍａｎ）による米国特許第３，
９ １ ０，７ ７ ５号は、細粉を含む石炭を有機廃
物とともに練炭化する技術を開示している。

ジャックマンは、石炭と有機廃物の比率については何も
述べておらず、粘石炭が含まれている場合の問題にも触
れず、また、異なった種類の石炭を使用する場合の区別
もしていない。

ジャックマンが主として問題にしているのは、硫黄分の
多い石炭廃棄物、特に細粉を使用することの可能性であ
る。

ジャックマンの特許において、石炭洗液又は汚染された
硫黄分に富む使用可能な石炭から誘導された、極少量の
酸性石炭粉の使用は、廃水中に含まれる燐酸塩を沈澱さ
せるために、生成された練炭によって濾された汚水流の
ペーハーを減少させることを目的としている。

本願発明中の構成要素の割合、その物理的特性、本質的
機能、石炭成分の選択等は、ジャックマンの特許には全
く開示されていないものである。

有機固形廃物を石炭とともに処理する技術思想は、同じ
くケイザー（Ｋａｉｓｅｒ）による米国特許Ｍ３，８
４ １，８ ５ １号にも開示されているが、この特許
には練炭化についての記載がない。

さらに重要なのは、ジャックマンと同世代であるケイザ
ーがその特許明細書の第８〜９欄に示された実施例にお
いて利用しているのは、石炭と燃料残油が各各だだの１
０％で、残りの８０％は乾燥された家庭のゴミであると
いう事実である。

本発明は、前述の米国特許第４０５２１７３号に記載さ
れた石炭と有機固形廃物との同時的ガス化のためのシン
プレツクス法の改良に関するものであり、有機固形廃物
と粘結炭を用いて、水素と一酸化炭素に富むガス状生成
物を得るためのガス発生炉供給原料として有用な練炭を
提供することを目的とする。

本発明の練炭は、 （ａ） 生活廃物、農業廃物、食物の屑、紙屑粉砕さ
れた木材、不用木等セルロースに富んだ素材からなるグ
ループから選択される固形の有機廃物、（ｂ） 粘結
炭、及び （ｃ） 水、汚水スラツジ、リグニンを含有している
廃水、タール油の濃縮物、黒色ストラツプ糖蜜若しくは
他のでんぷん質に富んだ廃物からなるグループから選択
される結合剤物質 の三成分を含む良混合圧縮成形物からなる練炭であって
、上記粘結炭を固形の有機廃物１重量部に対して０．５
〜３６０重量部の割合で含み、上記結合剤物質が練炭の
凝集強度き構造一体性を保持するに十分な量で存在する
ことを特徴とするものである。

かかる本発明では次のような利点がある。

１）高炉形状のガス発生炉でコークスの可動層に架橋、
彫溝、塊状化若しくは結合というやっかいな問題を生じ
させることなしに主要な割合を占める粉砕結炭の処理加
工を可能にする。

２）非常に太きい、例えば直径２０〜４０フィート、高
さ６０〜１２０フィートの大きさの重力降下ガス発生炉
を用いる場合にも均一なガス分布を得ることができるよ
うに供給素材の形状、寸法を調節することができる。

３）好ましい形状及び寸法の直立炉における圧縮力及び
摩擦に耐えることができ、粉々になってガスの自由で急
速な上昇運動を妨げることのないような最適の構造を備
えている練炭に供給素材を形成できる。

４）練炭の構造的一体性を強化させる結合材として安価
な廃棄物を使用できるので非常に経済的である。

５）石炭若しくは生活廃物（ＭＳＷ）内の潜在的な有害
物質、例えばイオウ化合物と反応してスラグと共にこれ
を除くための物質、例えば粉末ドロマイトの供給素材内
への混入が容易となる。

６）供給混合物（一部分は腐敗しやすい生活廃物若しく
は生物体）を般送、貯蔵の容易な安定した形状に形成す
ることができる。

本明細書において練炭という言葉は形状、硬さ、穴を備
えていることの有無及び固形化の方法の如何にかかわら
ず本発明の固形物に対して用いられるものである。

特許請求の範囲において用いられているように特に記さ
れていなければ練炭という言葉は押出し成形物、ペレッ
トを問わず必要な固形化によるすべの形状を含むもので
ある。

これらの製造物すなわち練炭は更に構造全体において最
小の受容可能な規準を有していること、例えばシンプレ
ツクス法において少なくとも乾燥及び熱分解帯を通って
高温度反応帯及び部分燃焼帯に達するまでの凝集強度を
備えているという特徴を有している。

必要な構造一体性は一つには強度の固化圧縮力を加える
こと及び一つには供給素材に適当な結合剤を用いること
によって得られるものである。

大量の石炭粉末がある場合には結合剤の使用がとりわけ
望ましい。

供給混合物の構造は本発明の目的を達成するうえに重要
な問題である。

有機固体形状廃物は生活廃物（ＭＳＷ）における紙屑、
農業廃棄物における不用木、植物の茎等セルロース物質
を多く含有しているものが好ましい。

農業廃棄物はとうもろこしの穂軸、からす麦の外皮、植
物の茎等ベントザン含有率が高く、又不用木等リグノセ
ルロースの含有率の高いものがある。

有機固体形状廃棄物は少なくとも５０パーセントのセル
ロース物質を含んでいることが好ましい。

固形生活廃物（ＭＳＷ）は通常シュレッター若しくはハ
ンマミルによって粉砕され、次いで磁選機を通過して強
磁性物質を回収されたりガラスや金属を主として含んで
いる重量のある不燃性の無機物質から軽量の有機性物質
を分離するために空気選別される。

無機物質を更に加工することによって再循環可能な第２
次物質を回収することは良く知られている。

シンプレツクス法は粘結炭の有効なガス化を可能にする
という点でとりわけ有利なものである。

この方法は非粘結炭にも使用可能なものであるが、その
場合練炭若しくはペレットに供給物質を製造することは
さほど重要なことではなくなる。

従って本発明はかなりの量の若しくは大量の粘結炭と廃
物、好ましくは結合剤を含有している新規な形状の製造
物品をとりわけ目的としているものである。

本発明によってこのような物品を製造した場合に．，高
粘結炭対セルロースを多く含有している有機廃物の比率
は３対１まで高めることができるが、粉砕の程度、石炭
の選択及び固形廃物の構造に従って異なり、好ましくは
５対２若しくはそれ以下が適当であることが実験によっ
て知られている。

廃物は少なくとも５０パーセントのセルロース及び／若
しくはベントザン及び／若しくはリグノセルロースを含
有しているのが好ましい。

一方石炭の固形生活廃物（ＭＳＷ）に対する比率が０．
５対１以下の場合には、シンプレツクス法におけるガス
発生炉の部分燃焼帯における望ましい高度の水素ガス製
造比率を保持するために必要な構造一体性が熱分解され
る練炭若しくはペレットから次第に失われていく。

押出し成形物、練炭若しくはペレットの形状は断面円形
若しくは多角形（正多角形でも非正多角形でも良い）が
良く、直径は１インチから１２インチ（２．５４ｃ／ｒ
Ｌから３０．５ｃｒＩＬ）の大きさが良い。

このような寸法の練炭を鞍形、ピロウ形、空洞円筒状形
、ドーナツツ形等に型鍛造若しくはプレス鍛造で製造す
るのが良い。

成型物品を形成する場合に１ ０ ０ ０ ｐｓｉ （
７ ０． ３ ｋｇ／ｉ ）以上の締固め圧力を加え
ると良いことが知られている。

とりわけ２，０００ 〜１０，０００ ｐｓｉ （ １
４ １ 〜７０３ｋｇ／ｆｆｌ）の圧力を加えること
が好ましい。

圧力の上限は重要ではない。

実際的には５，０００ｐｓｉ（３５２ｋｇ／ｉ）以上の
圧力が加えられることはまれである。

押出し成形法をとる場合には、必要な締固め圧力を調節
することができるようにラム若しくはオーガの締固めサ
イクル及び押出しサイクルを変更するための枦一ト若し
くはチョツパを備えることが望ましい。

固形生活廃物（ＭＳＷ）は通常食物屑や園芸廃物から出
る２５〜３０パーセントの湿気を帯びている。

このような廃物を固締めする場合、とりわけ大きな固締
め圧力が加えられる場合には、しぼり出された汁を結合
剤として用いることもできる。

しかし通常は直立炉の下部ガス化帯において有効な処理
が行われるように、乾燥し熱分解されたべレソトの構造
強度を高めるために特別に選択された結合剤を使用する
のが好ましい。

このような結合剤が脱水汚水スラツジ（ＤＤＳ）、製紙
産業における黒色リグニン廃液、亜硫酸塩含有廃液等の
やっかいな廃物を非汚染廃物に処理する手段をも兼ねる
ことができればとりわけ望ましいことである。

脱水汚水スラツジや黒色リグニン廃液は有効であること
が分った。

一例として、ピッツバーグシーム産粘結炭５０部、バル
チモア市から出た、空気選別された生活廃物５０部、ニ
ューヨーク市の廃水処理施設からの汚水スラツジ固形体
３部から満足のできる練炭を製造することができること
が分った。

アメリカの都市の場合、５０対３という数値は生活廃物
と汚水スラツジとの比率の典型的なものである。

他の適当な結合剤としては廃油、黒色ストラップ糖みつ
、でんぷん工場からの廃液を上げることができる。

供給素材を製造するのに水性結合剤を使用すると、押出
し操作若しくはペレット製造操作中に余分の水が排出さ
れるので、未乾燥の練炭若しくはペレットは押出し機若
しくはプレス機を出る時に通常１０〜２０パーセント程
度の残留水分を含んでいる。

結合剤の量は乾燥重量に対して２〜６パーセントで良い
。

降下層において練炭が構造一体性を保持するにはこの程
度の量で十分である。

石炭対生活廃物の比率が大きい場合には粉末炭を固結さ
せるために特に結合剤が必要である。

特に記載のない限り部及びパーセンテージは重量で示さ
れている。

練炭の寸法及び形状によって異なるが、未乾燥の練炭を
直立炉内で乾燥させるにはかなりの時間炉内に保留する
必要がある。

直径３インチ（７．６２６ｆｎ）高さ３インチ（７．６
２ｃＩＩＬ）の練炭を完全に乾燥させるためには７０°
Ｆから６００°Ｆ（２１．１℃〜３１６℃）で７６分間
炉内に保留させなければならないことが実験により分っ
た。

更に大きな練炭は、製造費の観点からは好ましいもので
あるが、適度の予熱と乾燥を行うためｔこ更δこ長い保
留時間を必要とし、従って高価になる。

一般的に、ガスや蒸気の拡散ルートの短いような形状の
練炭を使用するのが有利である。

従って本実施例では、例えば 径９インチ（２２．９Ｃ
１１Ｌ）、内径３インチ（７．６２ｃＩｒＬ）の空洞正
多角形若しくは空洞シリンダ形状の練炭を押出し成形し
ている。

このような空洞の９インチ×９インチ（ ２ ２．９ｃ
ｒＩｌＸ２ ２．９ｃｒ／Ｌ）のシリンダは３インチ×
３インチ（７．６２ｃｒｒＬｘ７．６２ｃＩｒＩ．）の
中実シリンダの３０倍の容積を有するが、いずれの形状
においても蒸気拡散ルートの最大長さがＩＪ’ （ ３
．８ ｌｃｒＩｌ）インチであるので乾燥時間は等しく
なる。

更に、空洞シリンダの場合には上昇ガス及び熱分解物質
のための自由通路が提供される。

バール鞍形等の表面積の広い形状も同じ目的を満足させ
るものである。

空洞の練炭を使用すると通常よりも熱の移動が速いとい
う利点がある。

どのような形状の練炭を製造する場合でも粘結炭のみで
なく無煙炭、非粘結れきせい炭、亜れき甘い炭、リグナ
イト等を使用することができる。

上述したように、本発明の実施例では新規な製造物内に
豊富に存在し、エネルギーに富んでいるが今までは扱い
にくかった粘結炭と生活廃物若しくは不用木、生物体等
セルロース性の廃物及び好ましくは結合剤が含まれてい
る。

本発明の押出し成形物、練炭若しくはペレットは本出願
人の先のアメリカ合衆国特許出願第６７５，９１８号（
アメリカ合衆国特許出願第４，０ ５ ２，１ ７ ３
号）に記載されている独特のガス化方法の実施を増進す
るための供給材の作用及び操作上の必要性を満たすため
に特別に形成、デザイン、製造されたものである。

この新規な練炭は本発明の実施例においてはプライムイ
ースタンれきせい粘結炭を重要な成分好ましくは少なく
とも主要な成分として含んでおり、仙に結合剤及び排出
若しくは濃縮されたタール若しくはオイルが粉砕、ハイ
ドロフオーミングされ非濃縮性のガス状生成物になるま
でタール、オイルを吸収及び保持するためのセルロース
性のカプセル体を供給するための空気選別された生活廃
物若しくはその等価物を含有している。

最終的に生成されるガス状生成物は等価エネルギー含有
の通常の燃焼生成物を容積比でわずか５〜１０パーセン
ト含有しているにすぎないので、費用の見地から有効に
大気汚染物を除去することができる。

ガス状生成物は３３０〜４００ＢｔＶ′ＳＣＦの発熱量
を有していて炎の温度は天然ガスと同じである。

これは非常に有用な発熱量と言える。

ガス状生成物は公知の手段によって管通過性ガスに変換
可能である。

生活廃物１部あたり１部の石炭を混合すると、今まで一
般に不満足と考えられていた、例えば粘結炭等の石炭を
使用して生活廃物だけから得られるエネルギーの４〜５
倍のエネルギーを有するガスを得ることができる。

この方法によって今までの大気汚染原因をエネルギー源
に変換することができ、大量に埋蔵されているイースタ
ン粘結炭を有効に使用することができる。

すでに述べたように、石炭若しくは生活廃物内に存在し
ているある種の汚染物質、例えばイオウ化合ｉを除去す
るために供給物内にこれらのものと反応するドロマイト
を含ませることができる。

ドロマイトの量はイオウの量によって異なる。

一般的に石炭内に含有されているイオウ量の量と同化学
量のドロマイトが使用される。

練炭内にドロマイトを含有させても良いし、供給物質と
して別に加えても良い。

高炉稼動における供給物の製造準備の手間に比べ、粉砕
炭、とりわけ粘結炭とセルロース性の有機物を予定割合
でよく混合し、固形化、押出し成形して練炭若しくはペ
レット化することによる本発明の供給物製造による経済
上の結果価値は石炭のガス化に適応された場合劇的なも
のである。

新規な練炭は本発明の明細書に従って製造されなげれば
ならない。

更に詳しく言えば、本願発明の練炭はいくつかの基本的
な作用上の必要性に合致するようにデザイン、形成され
なければならない。

すなわちシンプレツクス法に用いる場合、未乾燥の練炭
は転炉の予熱及び乾燥帯において効果的な乾燥ｔこ耐え
得るような機械強度を有していなければならない。

先に述べたように、これらの必要性は結合剤を用いずに
十分に大きな固形化圧力を加えるか又は形成時に安価な
結合剤を混合してもつと小さい固形化圧力を加えること
によって達成されることか分った。

有機性固形廃物の細末化程度も又練炭の構造強度に直接
の関係を持っている。

一般的に、有機性固形廃物を細末化すれぱするはと未乾
燥若しくは乾燥練炭の強度は大きくなる。

実際上の問題として、練炭の直径は細末化された生活廃
物の個々の大きさの６倍から８倍でなければならない。

従って直径１２インチ（３０．５ＣｒｆＬ）の大きさの
練炭には長手方向長さ１才インチ（３．８１ｃｒｆＬ）
の廃物を使用することができ、直径２インチ（５．０８
ｃＩｒＬ）の大きさの練炭は＋インチ４ （０．６４ｃｍ）の大きさの廃物から製造しなければな
らない。

シンプレツクス法に用いる練炭は、熱分解及びコークス
化帯を通過して完全にコークス化したあと上に積み重ね
られる供給物の重量によってつぶされたり部分燃焼帯へ
の降下段階において過度に摩耗、粉砕されないような適
当な構造一体性を備えている必要もある。

コークス化した練炭の強度は含有されている石炭の量の
函数になっていることが分った。

有機固形廃物、すなわち生活廃物に対する石炭の割合が
太きければ／Ｊ％さい場合よりもコークス化された練炭
の強度は大きい。

上述したように、実際上の限度さしては、石炭／生活廃
物の割合が１対２以下になると粉砕強度や磨耗抵抗が不
充分になる。

一方粘結炭／生活廃物の割合が５対２（場合によっては
３対１）以上になると供給物が熱分解及びコークス化帯
を通過する際の好ましくない塊状集積に対する適当な保
護が行われなくなることが分った。

従って石炭成分は降下高炉中で摩擦に十分に耐え得る望
ましい石油コークスの特性をコークス化された練炭に与
えるタールに類似した結合剤素材として作用するようで
ある。

セルロース性の廃物成分は排出若しくは濃縮されたター
ル及び油を受けてこれらが熱分解及びコークス化帯での
高熱にさらされて熱分解されるまで保持する吸収性の「
吸取物質」として作用する。

本発明の新規な練炭の製造によるもう１つの思いがけな
い利点は同じ石炭から製造されたコークスに比べて反応
性のすぐれている固体反応体を得ることができるという
ことである。

すなわち、石炭／生活廃物が１対１のコークス化された
練炭は２４００°Ｆ（１３１６℃）で蒸気と反応させた
場合に同種の石炭を１００パーセント含有しているコー
クス化された練炭に比べて２．５倍以上の反応性を有し
ていることが実験的に知られている（第４実施例参照）
。

同様に、３対２のシンプレツクス法によるコークス化さ
れた練炭は２７００゜Ｆ（１４８２℃）で二酸化炭素と
反応させた場合に同じ石炭を１００パーセント含有して
いるコークス化された練炭の２．８倍の反応性を有して
いることが分った（第５実施例参照）。

こうして直径４０フィート（１２．２ｍ）の単一のシン
プレツクス式転炉は通常の２６ルルギ（Ｌｕｒｇｉ）ガ
ス発生炉と同じ製造能力を持っている。

次に本発明の好適な実施例を詳細に説明する。

実施例 １ ピッツバーグ シーム産粘結炭は無水分析によると揮発
分３８．６％固定炭素５４．２％灰７．２％から成り元
素分析ｌこよると炭素７６．４％水素５，２％酸素７．
７％窒素１，５％およびイオウ２．０％から成るが、こ
の粘結炭１００部を粉状に砕き４メツシユスクリーンを
通過させてメリーランド、カレッジパーク所在の鉱山局
から得た、空気選別した都市の固形廃棄物５０部に加え
た。

典型的に回収したいくつかの小片を作られた重量率で混
ぜあわせて次の分析結果を得た。

すなわちアルミニウム０．５％皮とゴム１．３％プラス
チック７．５％織物４．６％波形ボード４．７％紙製品
７０．５％製造場からの廃棄物６．７％小石と泥４．２
％である。

生活廃物（ＭＳＷ）を寺インチ（０．６４ｃＩｎ）以下
４ の長さに切りセメントミキサー内で粉状石炭に加えた。

リグニン誘導体３重量部を含量の４８．９％が固体であ
る紙パルプ工業からの黒い液体に加えた。

完全に混ぜ合わせた後水圧プレスと高さ８インチ（２０
．３ｃ＊）の円筒ダイスを用いて直径３．２５インチ（
８．２６ＣｒＩｌ）高さ３インチ（７．６２ｃＩｒＬ）
の円筒形の練炭を作った。

２ ５００ ｐｓｉ （ １ ７６ｋｙ／ｆｆｌ）の圧
力を２分間加えた。

緑色の練炭を天火で華氏２５０度（１２１℃）で２４時
間乾燥させて含水量を分析すると１５．２％であった。

圧力試験をした場合緑色練炭は軸方向に１ ５０００ポ
ンド（６８０ｋｇ）の圧縮荷重をかけても破壊されない
で変形した。

乾燥練炭は同じ無制限の圧縮テストをした場合破壊せず
にパンケーキ状に変形した。

上記練炭を窒素流内で華氏２０００度（１０９３℃）で
４５分間十分にコークスにすると、炭化した練炭は３つ
に割れる前に２９５ポンド（１３４ｋｇ）すなわち３
６ ｐｓｉ （２．５ ３ｋｙ／ｉ ）の圧縮荷重に耐
えた。

練炭は酸素と窒素流との反応により華氏３０００度（１
６４９℃）で完全に気化し、あとには溶解スラグの形で
石炭灰とＭＳＷから誘導された不活性分が残った。

実施例 ２ 分析によると実施例１で用いられたものと成分がほぼ同
じピンツバーグシーム産粘結炭とアーサー・ディー・リ
トル・インコーポレイテッドから出た都市の固形廃棄物
の商業的に処理されたものであるエコ燃料■とを用いて
、直径１．２５インチ（３．ｌ８ｃｒＩｌ）高さ１イン
チ（２．５４ｃＩｒＬ）の円筒形練炭複数個を粉末石炭
とエコ燃料■との比が１００：０ ，７５：２５ ，６
６：３３および５０ ： ５０であるよく混合された混
合物から１ ８ ０ ０ ｐｓｉ（ １ ２ ７ ｋｇ
／ｃｒｊ． ）の圧力をかけてしぼり出した。

乾燥状態で３重量部をしめるデンプンを各々に加えた。

上記各組成の緑色練炭を練炭３個の高さに積み上げて特
別に設計した炉に入れるが、炉内の練炭はのぞき窓から
見ることができるようになっている。

練炭に華氏１３００度（７０４℃）に加熱した窒素流を
当てた。

炉内に熱電対をさしこんで練炭の内部温度と周囲の気体
の温度とを測定した。

練炭の温度が華氏９００度〜１２００度（４８２〜６４
９℃）になると、積み上げられた１００％の石炭から成
る練炭は元の２倍以上にふくれた。

元の幾何学的形状は塑性流れによって完全にくずれ、３
個の練炭は熔けて一つの奇怪な固まりになった。

一方ＭＳＷを混合した練炭の３つの積重ねは同じように
窒素流を邑てても元の状態を保ち体積の増加は１０％以
下にすぎない。

冷却すると比が５０ ： ５０および６６ ： ３３の
積重ねは付着しあわずに容易に分離できる。

割合が７５：２５の積重ねも容易に分離できたが、練炭
の境目が少し付着した。

実施例 ３ 実施例１と同じ組成のピッツバーグシーム産粘結炭と実
施例１と同じ所から出たこま切れにした空気選別された
都市の固形廃棄物とを用いて直径２インチ（５．０８ｃ
ＩｒＩ．）高さ１インチ（２．５４ｃＩｒＬ）のアイス
ホッケーのパンク型練炭を実施例１と同じように水圧プ
レスによって作った。

粘結炭と都市の固形廃棄物との混合比は１：３，１：２
，１：１，２：１および５：２にした。

乾燥状態で３％をしめるリグニンを含んでいる黒い液体
を各練炭に混ぜた。

練炭を試験炉に入れて乾燥させ最終的コークスになる温
度華氏２０００度（１０９３℃）で６０分間窒素流を当
てながら高温加熱した。

練炭の形状の全体性をインストロン試験機で無制限圧縮
テストによって圧縮力を決定して試験した。

この試験の結果は次の表に示されている。

実施例１と産地と組成とが同じピッツバーグシーム産粘
結炭とこま切れにして空気選別した都市の固形廃棄物と
を用いて３０００ｐｓｉ （２１ １ ｋｇ／ａｆｔ）
の圧力をかけて固形物として固体汚物スラツジを３％用
いて直径２インチ高さ１インチのアイスホッケーのパン
ク型練炭を作った。

練炭中の石炭と都市の固体廃棄物との配合率は１００：
０，６６二３３，５０：５０にして、華氏２０００度（
１０９３℃）で窒素流を当ててコークスにした。

コークスになった練炭は冷却して検査しても形がくずれ
なかった。

この練炭の重さを計って炉に戻して窒素流を当てながら
華氏２４００度（１３１６℃）で加熱して予熱された窒
素流と同量の蒸気を炉に送り込んで蒸気と反応させた。

３種類の練炭と蒸気との相対反応速度は各練炭の重さが
同一の環境に１５分置いた後にどのくらい減ったかによ
って計算した。

下表に示した反応速度はガスクロマトグラフ分析によっ
て流出する気体流内で測定した一酸化炭素および水素濃
度に比例する。

実施例 ５ 実施例４で用いられたものと体積と組成とが同じ十分に
コークス化した練炭をアークトーチを取り付けた特別に
設計した試験炉に入れて窒素流を箔でながら華氏２７０
０度（１４８２℃）で加熱した。

次に同量の二酸化炭素を側流として炉内に送り込み、加
熱装置を調節して所望の反応温度２７００度（１４８２
℃）を保持した。

二酸化窒素流を１２分間当てた後に練炭を低温窒素流を
当てて冷却した。

冷却された練炭を炉から取り出して重さがいくら減った
かを測定した。

相対反応速度は二酸化炭素との反応に費やされた炭素含
量の百分率として表わすと次の表のようになる。

実施例 ６ 実施例１と組成がほぼ同じで細切れにして空気選別した
都市の固形廃棄物５０部と、イオウを４．６％含んでい
る粉状のピッツバーグ・シーム産石炭５０部と、調理用
乾燥デンプン固結物３部と、粉状ドロマイト７，２部と
をよく混合して３０００ｐｓｉ （ ２ １ １ ｋｇ
／ｉ ）の圧力をかけて直径３インチ（７．６２ｃｒｒ
Ｌ）高さ３インチ（７．６２（ｍ）の練炭を作った。

この練炭２００個を酸素と蒸気との混合気を気化器のベ
ースに送り込むことによって実験用竪炉内で処理して炉
床内で鉱滓温度を保持した。

生成ガス中のイオウを含む不純物を分析した。同じ作業
を組成がほぼ同じ練炭を用いて今度は粉状ドロマイトを
混合しないで行ない、生成したガス中のイオウを含む不
純物を再び分析した。

分析結果を比べたところ、ドロマイトを混合した練炭を
用いた場合にはドロマイトを加えない場合に生成したガ
スが含むのと同じ量のイオウ含有汚染物質を２１．２％
含むガスが生成したことが分かった。

実施例 ７ 実施例１で用いられたのと組成が同じ細切れにして空気
選別した都市の固形廃棄物と粉状のピッツバーグ・シー
ム産石炭とを３＝２の割合で用い、さらに全乾燥重量の
内の３％を占める棄油固結物を用いて、２ ７ ０ ０
ｐｓｉ （ １ ９ ｏｋｇ／ｄ）の圧力をかけて高
さ９インチ（２２、９ ｃｆｒＬ）外径９インチの大型
練炭を作り、さらにこの練炭に直径３インチの同じ孔を
設けた。

この練炭を乾燥天火に入れてこの天火内に窒素を少量送
り込み天火内の温度を華氏６００度（３１６℃）に保持
した。

直径３インチ（７．６２（ｌｌ’７７１）高さ３インチ
（７，６２ｃｒｆＬ）の円筒形固形練炭を直径９インチ
（２２．９ｍ）高さ９インチ（２２．９ｃｒｆＬ）の孔
開き練炭と同じ成分で作り同時に同じ天火に入れた。

２つの練炭にクロム明答熱電対を取り付けた。

直径３インチ（７．６２ｃｍ ．）高さ３インチ（７．
６２６ｒＩｌ）の練炭には軸心に沿って両平面から１，
５インチ（ ３．８ １ｃＩｒＬ）離した所に熱電対を
置いた。

大型の孔開き練炭の体積は小型の固形練炭の体積のほぼ
３０倍であるが、大型の練炭には半径方向に周縁から約
１．５インチ（３８１ｃＴＬ）ＣｒＩｌ）離れた位置に
ほぼ１２０度離して熱電対を３個置き、さらに下平面か
らの高さはそれぞれ２インチ（５．０８ＣＩＩＬ）、４
，５インチ（ １ １．４（Ｘ）および７インチ（１７
．８ＣｒｒＬ）にした。

時間と温度のグ？フは乾燥が行なわれる明らかな高平部
を示しているが、この時の温度は華氏約２１２度（１０
０℃）である。

小型固形練炭の乾燥時間は４６分であり、大型練炭の乾
燥時間は４９分である。

実施例 ８ 実施例１で用いたのと産地と組成とが同じ細切れにして
空気選別した都市の固形廃棄物および粉状のピッツバー
グ・シーム産粘結炭に水を少量加えて、直径２．２５イ
ンチ（５．７２Ｃ１ｒＬ）高さ２インチ（５．０８ｃＩ
ｒＬ）の円筒形練炭を作った。

５８００ｐｓｉ （ ４ ０ ８ ｋｇ／ｃｙｉｒ ）
の圧力をかけて石炭と都市の固形廃棄物との混合比を１
：１，２：１および３：１にした。

これら３種の練炭はすべて緑色状態（この場合水分含量
は約１３％）でも天火に入れて華氏２５０度（１２１℃
）で２４時間乾燥させた後でも満足な構造上の全体性を
示した。

窒素を当てながら華氏１９００度（１０３８’Ｃ）でコ
ークス化した後練炭は石炭含有量の多い方から順に圧縮
荷重が３ ９ ｐｓｉ （ ２．７ ４ｋｙ／ｉ）、２
８ｐｓｉ（ １． ９ ７ ｋｇ／ａｉｌ ）および２
０ ｐｓｉ （ ２．７４ｋｙ／ｉ）で崩壊した。

実施例 ９ モンタナ、ローズパッド力ウンテイ、ウエスタン産の石
炭（近成分析によると水分２０．８％、揮発物３０．６
％、固定炭素４１２％、灰７．４％から成り元素分析に
よると乾燥状態で水素４．５％、炭素６８．７％、酸素
１５．７％、窒素０．９％、イオウ０，９％から成る）
５０部と粗びきしたパルプ５０部と、使用済クランク室
油４部とを用いて３２００ｐｓｉ （ ２ ２ ５ １
＜ｇ／ｃｒｊ− ）の圧力をかけて直径３．２５インチ
（８，２６ｃｒｎ）高さ３インチ（７．６２ぼ）の固形
練炭を作った。

乾燥練炭１８０個を帯のこぎりで縦横十文字に切って四
分して、竪炉に入れて、高さ１０インチ（２５．４ｃｒ
ｒＬ）横断面の面積が８１平方インチ（５２３ｉ）にな
るように積み上げた。

積み上げた練炭を炉の下部付近でジルコニア格子に載せ
て支持した。

電気アークトーチで窒素流を当てながら練炭の下層を華
氏１０００度（５３８℃）まで加熱した。

次に竪炉下部に酸素を５０％含む窒素と蒸気とを別々に
送り込んで、アークトーチを消して部分燃焼域の温度を
華氏２９００度（１５９３℃）に上げた。

これを８５分間行なう間に練炭の７５％が消費された。

この一度の作業中には塊状集積、架橋および彫溝の痕跡
はまったくなかった。

作業の途中で気体標本を取り出して無窒素無水分析をす
るとこの気体は一酸化炭素４２．５％、水素３７．６％
、二酸化炭素１２％、メタン５．７％、ＣｘＨｙ１．５
％、硫化水素０．４％から成ることがわかった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １（ａ）生活廃物、農業廃物、食物の屑、紙屑粉砕され
   た木材、不用木等セルロースに富んだ素材からなるグル
   ープから選択される固形の有機廃物、 （ｂ） 粘結炭、及び （ｃ）水 汚水スラツジ、リグニンを含有している廃水
   、タール油の濃縮物、黒色ストラツプ糖蜜若しくは他の
   でんぷん質に富んだ廃物からなるグループカ）ら選択さ
   れる結合剤物質 の三成分を含む良混合圧縮成形物からなる練炭であって
   、上記粘結炭を固形の有機廃物１重量部に対して０５〜
   ３０重量部の割合で含み、上記結合剤物質が練炭の凝集
   強度と構造一体性を保持するに十分な量で存在すること
   を特徴とする水素と一酸化炭素に富むガス状生成物を得
   るためのガス発生炉供給原料として有用な練炭。 ２ 固形有機廃物が５０重量％以上の割合でセルロース
   物質を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の練炭。 ３ 圧縮成形圧力が１ ０ ０ ０ ｐｉｓ （ ７
   ０． ３ ｋｇ／ｆｆｌ）以上であることを特徴吉する
   特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の練炭。 ４ 上記結合剤物質が固形分で２〜６重量％の割合で存
   在することを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第
   ３項いずれかｌこ記載の練炭。 ５ 練炭に含まれているイオウの量にほぼ等しい量で基
   体を形成するカルシウム化合物が含まれていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項ないし第４項いずれかに
   記載の練炭。 ６ 練炭のイオウ成分と反応するに十分な量のドロマイ
   トが含まれていることを特徴とする特許請求の範囲第５
   項記載の練炭。 ７ 円筒状ペレット、ピロウ形練炭、押出し成形物又は
   穴のあいた固体形状をとることを％徴とする特許請求の
   範囲第１項ないし第６項いずれかに記載の練炭。