KR19980033254A - 고온 재순환에 의해서와, 결과된 합성원료가스의 물질특이적분별 전환에 의한 전체물질의, 방출물없는 이용 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고온에서의 기화와, 결과된 합성원료가스의 처리에 의해 이로써 수소, 일산화탄소 및 이산화탄소와 같은 모든 주성분들의 분별전환에 의해 모든 유형의 지역사회 폐기물 또는 산업폐기물의 모든 성분들의, 방출물 없는 전체물질의 이용을 위한 방법 및 장치에 관한것이며 또한 성분들인 물, 중금속, 황, 염소 및 나트륨은 원료로서 재사용을 위해 공급될 수 있다.

Description

고온 재순환에 의해서와, 결과된 합성원료가스의 물질특이적 분별 전환에 의한 전체물질의, 방출물없는 이용 방법
본 발명은 고온 재순환에 의해서와 따라서 결과되는 합성원료가스의 물질특이적 분별전환에 의해 지역사회폐기물 또는 산업폐기물의 모든성분들의, 전체물질의 방출물없는 이용 방법 그리고 이 방법을 수행하기위한 장치에 따라 지역사회 또는 기타폐기물의 기화의 동안에 일어나는 합성원료가스로부터의 유용한 물질의 회수 또는 그것들을 유용하게하는 방법에 관한 것이다.
폐기물의 기화는 독소를 파괴하기위한 큰 가능성때문에 무엇보다도 열폐기처리 방법으로서 점점 더 중요해지고 있다. 게다가, 합성가스는 열적으로 또는 화학적으로 유용한 물질로서 얻어지고 또한 Fe 금속과 유리로 변화된 광물은 직접 유용한 형태로 일어난다. 그러나, 합성원료가스는 또한 여전히 중금속, 염소 및 황을 함유한다. 이들 원소들 － 그들자체로 화학 기재물질로서 유용함 － 은 생물권에 대한 환경적 독소(중금속)이거나, 아니면 무엇보다도 습기와의 그것들의 반응생성물은 산성비의 성분이다. 그러므로, 합성원료 가스의 기체 워싱은 필수적이며 오랫동안 많은 다른 구체예들에서 종래기술의 일부가 되어왔다. 필터(직물), 흡착(활성탄소, 침전반응 및 이온교환)은 일반적으로 정화를 위해, 즉 또한 합성가스 정화를 위해, 그리고 많은 조합들로 사용된다. 슬러지와, 그로부터 결과된 분진은 내어버림으로써 비용이 드는 방식으로 처분되어야하는 현기술상태에서의 특수폐기물이다. 폐기물의 산출부피로 측정한 이 특수폐기물의 부피는 사실상 작으며, 여전히 기체워싱으로부터의 잔류물질들의 내어버림은 만족스럽지못한 해결이다. 즉,
－ 각각의 특수폐기물 무더기는 환경에 대한 잔류 위험을 나타내며,
－ 산업상 유용한 가치있는 물질들은 입법에 의해 요망되고 요구되는 바와같이 경제에서 물질의 순환으로부터 제거된다.
그러므로 본발명의 목적은 폐기물의 기화의 동안에 합성원료가스로부터 유용한 물질의 회수를 위한 방법을 보여주고 따라서 폐기물의 기화를 내어버릴 잔류물질이 없는 것으로 고안하기위한 것이다. 본발명의 더 이상의 목적은 폐기수로 인한 환경에의 스트레스를 배제하기 위한 것이다. 마지막으로, 본발명에 따른 방법을 수행하기위한 장치를 보여주는 것이다. 방법에 관해서는 이 목적은 청구범위 제1항의 특징부에 의해 달성되고 종속항들은 그것의 유리한 더 이상의 개선점을 가리킨다. 장치에 관해서는, 제11항은 해결책을 보여주고 종속항들에서 유리한 더이상의 개선점이 있다.
도 1은 본 발명의 공정을 예시하는 도면이다.
합성원료가스에서 유해물질로서 나타나는 내용물들을 따로따로의, 별도로 가열된 열처리 단계들에서, 유용한 물질들로 단계별 전환에 의해, 물질의 회수를 위한 조건, 즉, 따로따로의, 별도로 가열가능한 습식처리 단계들에서 물질의 회수가능한 형태로의 전환 즉, 이동을 위한 조건이 만족되며, 최적의 특정 함유 물질들에 적합시킨 전환 조건들을 가능하게한다. 처리단계들의 온도는 이 경우에, 합성원료 가스에 함유된 수증기의, 부분적인 분리에 필요한 단계별 응축에 의해 더 적절하게 정해진다. 그다음 별도의 전환단계들로부터 유용한 물질로 전환된 함유 물질들을 회수하여 다른 전환 단계들의 용액 및 응축물을 함께 가져오고, 공정수의 회수와 함께 연속해서 단계별 침전반응 및 이온교환 공정들을 공통적으로 받게하도록 한다. 원하지 않는 성분들을 정화한 합성가스의 후속냉건조는 잔류습기를 제거하며 이것은 그다음 회수된 공정수와 함께 다시 개별전환 단계들을 통과하여 봉입된 하부공정수 회로에 이른다. 따라서, 먼저는 합성원료가스의 정화의 동안에 그것의 성분들이 분리될 뿐만아니라 분리후에 직접 재사용가능한 형태로 분리전에 전환된다는 사실에 의해 잔류물없는 합성가스 정화를 위한 조건이 만족되고, 또한 전환단계들의 공정수 및 응축물을 단계별 침전 및 이온교환반응을 공통적으로 받게하는 점에서, 이것은 전환단계들에서의 그것들의 반응과 침전 및 이온교환반응의 유형이 서로와 조화되도록 설계될수 있으므로 유용한 물질들을 회수하는 간단한 가능성을 제공한다.
합성원료 가스의 성분들은 필요하다면 직접, 즉, 전환없이 분리될 수 있는데, 이것은 성분이 이형태에 공업적으로 유용하다면 본발명의 아이디어의 관점하에 있는 것이다.
그러므로, 합성원료가스의 유로에서 촉매작용하는 별도로 조작된 분리단계를배치하는것이 유리할수 있다.
이러한 가능한 분리는 예를들어서 황에 대해 존재하는데, 이것은 촉매작용하는 소위 Sulferox 법의 도움으로 원소로서 분리될 수도 있고 이 형태로 많은 영역에서 유용한 물질이다.
현 기술수준에서 합성원료가스의 이전의 정화는 유기유해물질의 새로운(de-novo) 합성을 억제하기위해, 고온반응기를 떠난직후 보통 쇼크형태의 냉각이 된다. 이 경우에, 합성원료가스는 물분사를 통해 흐른다. 본발명에 따르면, 이 물분사는 제1전환단계로서, pH 범위 ＜5 에서, 즉, 산성범위에서 스프레이 퀀치로서 조작되는 점에서 소위 퀀치가 사용될 수 있다. 따라서 염화수소와 중금속은 회수가능한 염화물로 전환된다. 산성 스프레이 퀀치후 합성원료가스는 중화하는 염기성으로 조절된 습식처리단계를 통과한다. 이 통과의 동안에, 그것의 온도는 후속의 특정전환단계들에 대해 최적 조절된다. 따라서, 다수의 이점이 일어나는데 다음과 같다.
－ 합성원료가스에 함유된 수증기는 퀀치에서 응축되고 다음 전환들을 방해하지 못한다;
－ 스프레이 퀀치를 수행한 물은 중화단계에서 다시 유지되고 중화로 인해 다시 사용가능하다;
－ 합성원료가스는 최적온도에서 후속처리단계들에 들어가고, 따라서, 그 시점에서 반응이 개선되고 촉진된다.
이와같이 가열된 합성원료가스가 이어서 몇 전환단계들을 통과하면 특히 유리한데, 이것은 공통용기에 배치되고 그러나 제공된 단계들에 따라 세분된다. 이러한 배열은 예를 들어서 조합워셔(combination washer)라는 명칭하에 EP 95 10 6932.7에 기술되어있다. 이 조합워셔내에, 분진제거단계가 더욱 적절하게 배치될 수 있고, 더 유리하게는 물보다 더큰 점도의 분진제거제, 예를들면 글리세린과 함께 배치될 수 있다. 따라서, 분진제거제는 분진을 제거하고 자체회로내에서 재생되며, 분진은 고온반응기에 복귀되고 그 시점에서 다시 기화반응에 참여한다.
따라서, 안에 함유된 유해 원소들의 합성가스의 유로와 회합된 회수가능한 유용한 물질로의 전환과 그것들의 여러전환 단계들의 물로의 이동이 종결된다. 원하지않는 혼합물의 이런식으로 정화된 합성가스는 필요하다면, 어떤 나머지 잔류습기를 제거하기위해 추가의 냉건조후, 활성탄소필터를 통한 후속통과와 함께 건조합성가스의 재가열후 물질 및/또는 열이용을 위해 복귀될 수 있다. 냉건조는 별도의 처리단계에서 실행될 수 있다. 이 단계를 조합전환기로 통합하는것이 유리하다. 이 단계로부터 및 스프레이 퀀치로부터의 폐열은 필요하다면 빼어내어 전환단계의 온도를 균등화하기위해서와 기체를 가열하기위해 사용될 수 있다.
회수할 사용가능물질이 용액에, 가능하게는 또한 분산액에 함유되어있는 전환 및 냉각단계의 용액 및 응축물을 함께 가져오고 공통적으로 더 처리한다. 먼저, 납 및 아연과 같은 철 및 중금속은 단계별 수산화물 침전에서 분리된다. 제1 침전단계에서 침전된 철화합물은 더 유리하게는 고온반응기로 복귀되고 거기에서 용융되어 유용한 금속과립으로서 제거된다. 후속침전 단계의 혼합된 침전은 다른 중금속을 함유하고 응축물로 처리되며 제련할 수 있는 유용한 물질이다.
수산화물 침전으로부터 흐르는 용액은 주로 알칼리금속염화물을 함유한다. 칼슘이온의 잔류부분은 탄산칼슘으로서 이산화탄소의 도입에 의해 침전되고 마찬가지로 용융을 위해 고온반응기로 복귀된다. 작은비율로 존재하고 알칼리금속염화물 유용성염을 오염시키게되는 여전히 남아있는 방해성 칼슘이온은 이온교환기에서 제거된다. 이와같이 정화된 알칼리금속염화물용액은 농축시킨다. 이 목적으로, 더 유리하게는 용액을 염삼투시킨다. 마지막으로, 결정화증발기에서 원료로서 유용한 혼합염이 얻어지고 응축물이 얻어지는데, 이것은 선택적으로 조작수로서 사용될 수 있다. 따라서, 본발명에 따르는 방법에 의해, 고온반응기를 떠나는 모든 기체, 증기 및 분진의 물질이용과 또한 폐기수로부터의 전체자유도가 모두 보장된다.
청구범위 제1항 내지 제10항에 따르는 본발명에 따르는 방법을 수행하기위해 바람직하게 사용되는 장치는 합성가스를 위한 유로, 전환된 유용한 물질의 회수로 및 고온반응기 및 전환단계들로의 복귀장치로 이루어진다. 이 점에서, 합성가스를 위한 유로는 적어도
pH 값 ＜ 5 로 쇼크냉각,
pH 값 ＞ 8 로 중화
를 위한 후처리단계들로 이루어지고, 조합 전환기는 필요하다면 회수가능한 유용한 물질, 글리세린 분진워시, Sulferox 워시 및 냉건조 단계로의 전환을 위한 더이상의 습식처리단계들을 포함한다. 조합전환기는 그다음 기체가열시스템과 활성 탄소필터로 이어진다. 기재한 순서로 합성원료가스는 장치의 유로를 통해 흐르고 고순도의 열 및/또는 물질유용성 합성가스로서 나타난다. 회수로는 전환된 유용한 물질을 회수하기위한 역할을 하는데 적어도 다음의 반응 단계들
철을 위한 수산화물 침전,
다른 중금속을 위한 수산화물 침전,
이산화탄소침전 그리고
칼슘을 위한 이온교환기,
역삼투 및
결정화 증발
로 이루어지고 이것들을 통해 쇼크 냉각으로부터 나오는 유용한 물질을 실은물이 중화 및 전환단계들을 통해 공통적으로 통과하고 그후 제1수산화물 침전을 통해 회수로로 수집 및 통과된다. 회수로의 각각의 반응단계들은 유용한 물질인 황, 중금속수산화물, 유용성염 및 유용성 기체에 대한 제거장치와 글리세린 워시로부터의 분리된 철 수산화물과 분진을 위한 고온반응기로의 복귀장치를 갖는다. 유용한 물질의 회수후 남아있는 공정수는 선택적 사용을 위한 원료수로서 유용하다.
쇼크냉각, 기체온도균등화, 냉건조 및 전환단계의 템퍼링간의 열결합에 의해, 장치의 전면적인 효율은 개선될수있고, 이목적으로 해당 열교환기를 가질수 있고, 필요하다면 또한 열펌프를 가질수 있다.
본 발명을 이제 도면을 참고로 더 상세히 설명하기로 한다.
도면에서 번호 1은 고온반응기를 가리키는데, 이것은 예를들어서 P 41 30 416에 기술된 것과같이 용융 반응기로서 작동하고 Fe 및 그것의 합금금속 및 비활성이된 광물에 대한 출구(19 및 20)와, 스프레이 퀀치(2)로 통과되는 합성원료가스에 대한 기체 출구(22)를 갖는다. pH 범위＜5 에서, 즉, 산성범위에서 작동되는 이 스프레이퀀치(2)에서, 성분들, 무엇보다도 함께 운반된 Cl, Pb, Zn 및 Fe 모두의 전환이 시작된다. 동시에, 유기독성물질(디옥신, 푸란)의 재형성을 방지하기위해 합성원료가스의 쇼크같은 재냉각이 일어난다. 그후, 합성원료가스는 중화욕(3)으로 통과되며, 이것은 pH값＞8에서 원료기체습기를 중화시킨다. 스프레이 퀀치(2)에서 및 중화욕(3)에서 pH값 조건은 서로 조화된다. 그것들은 더 적절하게 연속해서 측정되고 적합시키게 된다. 혼합된 전환단계의 반응기 조건에 의해 정해지는 어떤 필요한 재 기체가열(6')후에, 합성원료가스는 조합 전환기(4)로 통과하고, 이것은 하나 또는 복수의 전환단계들에다가, 분진제거를 위한 글리세린 워시, 황의 촉매분리를 위한 Sulferox 단계 및 냉건조의 단계를 갖는다. 유용한 물질로서 유용한 형태로 황은 다른(습식)전환 단계들로부터 별도로 작동되는 Sulferox 단계로부터 직접 출구(16)를 통해 제거된다. 글리세린 워시는 별도의 분진에 대해 출구(8)를 가지며, 그에의해 흡착방식으로 유해물질이 충전될수있는 분진이 반응기(1)에서의 재 고온처리를 위해 복귀된다. 냉 건조후, 합성원료가스는 가열되고(가열 6), 활성탄소필터를 통과한후, 고순도 합성가스로서 출구(18)를 통해 장치를 나간다. 여기서 바람직한 구체예는 기체가 흐를수있는 교환가능한 카세트에 활성탄소 필터를 수용하는것을 제안한다. 이런식으로, 간단한 교환이 가능하고 활성탄소의 고온 반응기로의 복귀가 가능하다. 그다음 카세트는 재사용될 수 있다. 상기한 유로에 위치된 열원과 싱크(6,6',6, 냉건조)는 따라서 번호 16과 지시화살표로 표시한 바와같이 열교환기 및 열펌프와 같은 적합한 요소의 도움으로 열적으로 결합된다. 스프레이 퀀치(2), 중화(3)및 조합전환기(4)로부터의 공정수는 파이프 시스템(7)에 의해서 제1 수산화물 침전(9)으로 수집 및 통과된다.
여기서 분리된 철 수산화물은 출구(15)를 통해 고온반응기(1)로 복귀되고 거기서 용융된다. 그후 수집된 공정수는 제2 수산화물 침전(10)을 통과하고 여기서 납 및 아연수산화물이 공통적으로 침전되고 혼합물로서 출구(21)를 통해 제거된다. 이 혼합물은 기술상 재련할 수 있는 원료 및 유용한 물질로서 사용가능한 것으로 알려져있다.
상기한 방법과정의 보충으로, 제2의 수산화물 침전후 CO2와의 추가의 침전을 개입시키고 존재하는 모든 칼슘 이온을 침전시키는것도 가능하다. 그후, 공정수는 주로 염화나트륨 및 칼륨을 함유하는데, 이것은 유용한 물질로서 단지 약간 칼슘으로 오염되어있을 수도 있다. 이들 칼슘 불순물은 이온교환기(11)에서 제거되고 알칼리금속 염화물은 역삼투단계(12)에서 농축되고 그후 그것들은 결정화 증발기(13)에서 유용성 염으로서 얻어질수 있고 출구(17)를 통해 제거된다. 공정수는 따라서 성분들이 없고 조작수로서 냉 건조기로부터의 응축물과 함께 선택적으로 사용될수있다. 공정은 폐기수가 없다.
도면은 본발명의 아이디어가 사용될때, 폐기물의 기화가 독성물질의 방출이 없을 뿐만아니라 폐기물의 에너지 및 물질 내용물의 전체적인 이용과 함께 수행될 수 있고 내버린 잔류물질이 발생하지않고 폐기수로 인한 환경적인 스트레스가 없다.
여기서 제안된 고온 재순환 방법에 의해, 다양한 유래와 조성의 폐기물이 전부 재사용가능한 물질로, 즉
－ 광물 과립,
－ 철금속 합금,
－ 합성가스,
－ 증류수,
－ 원소상 황,
－ 전기분해 할수있는 염 혼합물, 및
－ 아연 및 납 농축물
로 변환된다.

Claims (14)

  1. 고온 재순환에 의해서와 따라서 결과되는 합성원료가스의 물질특이적 분별전환에 의해 지역사회폐기물 또는 산업폐기물의 모든성분들의, 전체물질의 방출물없는 이용 방법에 있어서, 적어도 다음의 공정 단계들, 즉
    따로따로의, 별도로 가열된 습식처리단계들로, 합성원료가스에 유해물질로서 함유된 물질의 가치있는 물질로의 단계별 전환단계로서, 이러한 처리단계의 온도조건은 합성원료가스에 함유된 수증기의, 부분적인 분리에 필요한 단계별응축에 의해 정해지는 그러한 전환단계,
    다른 전환 단계들의 전환된 유용한 물질을 함유하는 용액 및 응축물을 함께 가져오고, 공정수의 회수와 함께 단계별침전 및 이온교환반응 및 분리반응에 의해 회수가능한 유용한 물질들의 단계별 분리단계,
    유해물질들의 전환에 의해 정화된 합성가스의 냉 건조단계, 그리고
    냉 건조로부터의 응축물과 함께 회수된 공정수의 개별전환 단계들로의 복귀단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 적어도 하나의 촉매작용하는 별도로 조작가능한 분리단계가 합성원료가스의 유로에 배치되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 쇼크냉각단계가 스프레이퀀치의 형태이고 염화수소와 중금속을 회수가능한 염화물로 전환시키기위한 pH범위＜5에서 조작되는것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 산성이 되도록 조절되는 퀀치후, 합성원료가스의 잔류습기는 산성이 되도록 조절되는 습식처리 단계에 의해 중화되며, 합성원료가스는 후속의 특정 전환 단계들에 대한 최적온도로 조절되는것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 공통적인, 그러나 세분된 용기에 배치된 다수의 전환단계들이 사용되고, 합성원료가스는 대략 일정한 온도에서 이 조합전환기를 통해 흐르는것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 조합전환기내에서, 필요하다면 사용된 첨가제의 별도의 회로와 함께 입자분리단계가 조작되고, 분리된 입자들이 탈기반응으로 복귀되는것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 철과, 예를들어서 아연 및 납과같은 다른 중금속들이 적어도 두단계의 수산화물 침전에 의해 냉각 및 전환단계들의 합한 용액 및 응축물로부터 연속해서 회수되고, 침전된 철화합물은 고온 반응기로 복귀되며, 거기서 용융되고 금속 과립으로서 제거되는한편, 다른 중금속의 수산화물들은 제련할수있는 농축물로서 처리되고 유용한 물질의 원료로서 직접 사용되는것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서, 수산화물 침전으로부터 흐르는 지배적으로 알칼리금속염화물을 함유하는 용액은 이온교환기에서 오염 칼슘이온이 제거되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서, 제 8 항에 따르는 이온교환기로부터 흐르는 정제된 알칼리금속 염화물 용액은 역삼투에 의해 농축된 다음, 거기서 결정화 증발기에서 그로부터 원료로서 가치있는 혼합염과 공정수로서 가치있는 응축물이 얻어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 있어서, 쇼크냉각과 회합되어 열회수기가 있고, 이와같이 회수된 열은 적어도 부분적으로 합성가스의 온도 균등화와 조합 전환기에서 전환단계들을 위해 사용되고 필요하다면 활성탄소필터의 앞에서 기체를 가열하기위해 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 따르는 방법을 수행하기위한 장치에 있어서,
    적어도 습식처리를 위한 다음의 활성단계들:
    － pH 값 ＜ 5로 쇼크냉각단계(2),
    － pH 값 ＞ 8 로 중화단계(3)를 함유하는 합성가스를 위한 유로, 그리고 유해물질을 위한 적어도 하나의 전환기 단계, 글리세린 워시, Sulferox 워시 및 냉 건조단계를 통합적으로 함유하는 조합 전환기(4)와,
    － 기체가열 시스템(6)과
    － 활성탄소필터(5)를 기재한 순서대로 가지며, 이것은 또한 적어도 다음의 반응단계들
    － 철을 위한 수산화물침전(9),
    － 중금속을 위한 수산화물침전(10),
    － 칼슘을 위한 이온교환(11),
    － 역삼투(12) 및
    － 결정화 증발(13)을 함유하는 회수로를 가지며,
    이것을 통해 물질을 실은 물이 쇼크냉각, 중화 및 전환단계를 이 순서대로 통과하고, 반응단계들은 유용한 물질, 물(14), 유용성 기체(18), 유용성 염(17), 황(16), 중금속 수산화물(21), 철(19) 및 광물(20)을 위한 제거장치와 철 수산화물(15) 및 탄소(8)의 고온반응기(1)로의 복귀장치를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 기체온도 균등화 시스템(6')이 중화단계(3)와 조합 전환기(4) 사이의 합성가스의 유로에 배치되는것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 쇼크냉각(2)은 열 회수 시스템(6)을 포함하고 기체 가열(6'), 기체온도 균등화 시스템(6), 및 냉건조기와 적어도 부분적으로 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제 11 항 내지 제 13 항 중의 어느 한 항에 있어서, 연속해서, 공급장치, 탈기채널 및 고온반응기가 배치되어 있고, 고온반응기는 용융물을 위한 제거개구와 합성가스를 위한 제거개구를 가지며, 그 뒤에 기체정화장치가 포함되어있는것을 특징으로 하는 장치.
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