CN102892872A

CN102892872A - 由废料生产有用产物的方法以及步骤

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Publication number: CN102892872A
Application number: CN2011800189183A
Authority: CN
Inventors: 迪特尔·彼得·彼得鲁; 阿尔多·马里奥·伊希尼奥·阿科斯塔阿亚拉; 安德烈斯·阿纳斯塔西奥·巴里奥斯梅西尔; 莱昂·艾萨克·薇拉薇拉
Original assignee: Enerpy S A C I; ENERPY BV
Current assignee: Enerpy S A C I; ENERPY BV
Priority date: 2010-02-19
Filing date: 2011-02-21
Publication date: 2013-01-23
Also published as: BR112012020891A2; EP2536813A1; KR20130057967A; US9068133B2; AR080235A1; CN105602643A; CA2789974A1; ES2837848T3; JP6385400B2; BR112012020891B1; US20130055632A1; AU2011216601A1; PT2536813T; LT2536813T; BR112012020891B8; PL2536813T3; KR101979212B1; CL2012002283A1; MX340438B; PE20130994A1

Abstract

本发明涉及用于由废料产生炭、沥青、液态烃、有机酸、甲烷气体和/或氢气的方法，包括：a）提供废料；b）用具有700nm至1mm之间波长的低频长波（macro wave）来辐射所述废料，由此使温度在205°C至900°C之间并且使压力在1.0巴至19.0巴之间，从而生产炭；c）可选地，在标识为DPP B102的固体金属存在下，对来自步骤b）的气态残余物进行物理化学反应，由此使温度在180°C至500°C之间并且使压力在0.98巴至5.5巴之间，从而生产沥青；d）可选地，对来自步骤b）或c）的气态残余物进行物理化学反应和/或冷凝，由此使温度在150°C至750°C之间并且使压力在0.96巴至200巴，从而生产液态烃；e）可选地，在标识为DPP D102的固体金属存在下，对来自步骤b）、c）或d）的气态残余物进行物理化学反应，由此使温度在50°C至150°C之间并且使压力在0.95巴至1.5巴之间，从而生产有机酸；f）可选地，对来自步骤b）、c）、d）或e）的气态残余物进行吸收剂洗涤并且在室温下冷却，从而生产甲烷气体以及氢气，其中所述废料具有基于所述废料干重的以下组成：碳含量9-85%、氢含量1-15%、以及氧含量0-65%。本发明进一步涉及可以通过这类方法得到的产物以及用于执行这类方法的装置。

Description

由废料生产有用产物的方法以及步骤

技术领域

本发明涉及废料处理的领域。本发明进一步涉及由废料来生产有用产物。

背景技术

固体废料，尤其是源于消费中心、工业和林业部门以及其他部门的废料的处理产生了许多环境和健康问题。与固体废料处理相关的问题包括废料日益累积、消除废料的高费用以及不可能性。大部分固体有机和无机废料以专门针对该目的设计的填埋方式进行处理。由使用这些填埋法作为固体废料的最终目的地而产生的主要不便之处是由它们占用的表面积以及由于污染或由于它们分解而排放和释放气体所产生的环境和社会问题。此外，由于土地成本以及上述问题，填埋场位置远离消费中心，这会增加例如运输成本。

最近几年来已经开发了用于处理固体废料的其他技术，例如高温焚烧利用热量来产生电能。然而，这种技术产生高污染排放。此外，在应用高温焚烧期间，会产生难以消除并且必须以填埋方式进行储存的灰分。

通过开发多种技术例如气化、厌氧消化、煮沸或干燥固体废料以及微波辐射固体废料以代替在焚烧炉中燃烧固体废料，已经针对能量回收以及转化不同来源的固体废料作出了许多努力。使用这些技术，可以得到例如蒸汽或电力。然而，这些技术需要使用化石燃料或仍然导致大量的残余废料。其他方法包括生物消化器，该生物消化器将有机物质转化成液体肥料以及处于生物气体形式的能量。在这些过程中，释放出多种氨基酸，如胱氨酸、半胱氨酸、赖氨酸、甲硫氨酸以及鸟氨酸。这些氨基酸是硫的供体，它们可以被转化成腐胺（尸胺），留下十六硫醇（C₁₆H₃₃SH）作为残余物。十六硫醇包含H₂S，硫化氢，它是有毒的，因为它以类似于氰化物的阻塞效应阻断血红蛋白中的中心铁原子。此外，当燃烧H₂S时，可以形成水和三氧化硫（SO₃），随后导致产生硫酸（H₂SO₄）（当释放到环境中时硫酸是有毒的）。

通过对有机废料进行内部加热（由施加微波所导致的内部摩擦而引起的）可以将有机废料的微波辐射用于消毒过程。该过程不允许循环有机处理的物质，而仅消毒以及减小它的体积。得到的物质，虽然具有减小的体积，仍然需要例如以填埋方式进行处理。

其他方式是热解的不同方法，其中通过将热能施加到有待热解的物质上来进行分解。以三种方式（传导、对流以及辐射）来施加这种热能。使用的热源是例如燃烧炉的热量。而且在热解期间，会产生释放到环境中的气体。

因此，对于处理和转化固体废料的改善方法存在不断的需要。

发明内容

本发明的一个目的是提供由废料，优选固体废料，优选有机废料，更优选固体有机废料来生产有用产物的装置和方法。

本发明提供了由废料生产有用产物的方法，该方法包括：

a）提供废料；

b）用波长为700nm至1mm的低频长波（macro wave）辐射废料，由此使温度在205°C至900°C之间并且使压力在1.0巴至19.0巴之间，从而生产炭；

c）可选地，在标识为DPP B102的固体金属存在下，对来自步骤b）的气态残余物进行物理化学反应，由此使温度在180°C至500°C之间并且使压力在0.98巴至5.5巴之间，从而生产沥青；

d）可选地，对来自步骤b）或c）的气态残余物进行物理化学反应和/或冷凝，由此使温度在150°C至750°C之间并且使压力在0.96巴至200巴之间，从而生产液态烃；

e）可选地，在标识为DPP D102的固体金属存在下，对来自步骤b）、c）或d）的气态残余物进行物理化学反应，由此使温度在50°C至150°C之间并且使压力在0.95巴至1.5巴之间，从而生产有机酸；

f）可选地，对来自步骤b）、c）、d）或e）的气态残余物进行吸收剂洗涤并且在室温下冷却，从而生产甲烷气体和氢气，

其中所述废料具有基于所述废料干重的以下组成：碳含量9-85%，氢含量1-15%以及氧含量0-65%。

根据本发明的方法在本文中还称作“RMO方法”或“RMO工艺”。用于执行根据本发明方法的装置在本文中还称作“RMO”或“RMO装置”。

根据本发明方法的第一主要创新是使用光子辐射波的碰撞效率和效能的概念。在本发明方法期间，热传导和热对流是不适用的，因为反应容器并不直接接触热源。这种辐射是在红外范围以及在燃烧或加热热能源周边时产生的更高频率内。

这种辐射会传送较大的光子流，这些光子流有效地集中于在圆柱形或球形反应容器中提供的废料物质中。光子撞击产生引起废料分子裂解或碎片化的强度的电磁冲击波。其结果是，引起废料的气化。当与热传导相比较时，可以实现磁感应的更大的均匀性。

因此，负责断裂废料分子中化学键的机理是光子能量。该方法在本文中还称作光子靶向分子碎片化辐解（photon targeted molecularfragmentation radiolysis）。

本发明的第二方面在于在同一个过程中方便地对辐解材料进行转分子化作用（分子转化作用，transmolecularized）。气态物质可以更加容易以及安全地进行反应并且化学结合成固态或液态。然后在RMO工艺中以冷凝的气态形式对所有物质进行适当地处理，接着进行选择性沉淀从而由否则将成为污染物的物质来得到有用的产物。

如本文中所使用的废料至少部分地是包含碳化合物的有机物，通常地源自动物和植物材料。如在本文中所使用的，“废料”定义为这样的物质，它基于所述物质的干重，包含9-85%的碳、1-15%的氢以及0-65%的氧，并且，它基于所述物质的干重，具有0-50%的硫含量、0-50%的氯含量、0-50%的磷含量、0-50%的溴含量、0-10%的硼含量、0-50%的重金属含量，并且用其他物质补充到100%。

优选地，废料包含基于所述废料的干重，10-80%的碳，更优选10-75%的碳。

优选地，废料包含基于所述废料的干重，2-12%的氢，更优选3-10%的氢。

优选地，废料包含基于所述废料的干重，0-50%的氧，更优选0-40%的氧。

优选地，废料具有基于所述废料的干重，0-25%的硫含量，更优选0-15%，甚至更优选0-10%，甚至更优选0-5%。

优选地，废料包含基于所述废料的干重，0-25%的氯含量，更优选0-15%，甚至更优选0-10%，甚至更优选0-5%。

优选地，废料包含基于所述废料的干重，磷含量为0-25%，0-15%，甚至更优选0-10%，甚至更优选0-5%。

优选地，废料包含基于所述废料的干重，溴含量为0-25%，0-15%，甚至更优选0-10%，甚至更优选0-5%。

优选地，废料包含基于所述废料的干重，硼含量为0-5%，0-3%，甚至更优选0-2%。

优选地，废料包含基于所述废料的干重，重金属含量为0-25%，0-15%，甚至更优选0-10%，甚至更优选0-5%。

批量大小优选为至少200kg废料，更优选至少500kg，更优选至少1500kg。

废料优选地包含至少50%的有机物质，优选至少60%有机物质，更优选至少70%有机物质。“有机物质”在本文中定义为源自活有机体的物质，例如动物、植物或细菌。

废料的有机成分的实例包括，但不限于植物叶子和枝条，果皮，油，谷物以及油料种子的外壳和壳，食物剩余物，大戟，麻疯树植物和甘蔗渣，植物废物，例如烟草、棉花、锯末、刨花这些植物废物，以及来自木材加工业的所有废料；来自农工业废料的所有其他有机废料，剪枝废料，杂草以及所有类型的植物剩余部分；动物来源的固体废料，例如骨、粪便、来自肉类加工业的固体废料，以及任何其他类型的动物来源的废料。在本发明的一个优选实施方式中，废料是有机废料。

废料可以包含无机成分例如硫、氯、磷、溴、硼，和/或重金属，如砷、镉、钴、铜、汞、锰、镍、铅、锡以及铊。基于废料的干重，废料中硫含量优选为0-50%，更优选0-25%，甚至更优选0-15%。基于废料的干重，废料中氯含量优选为0-50%，更优选0-25%，甚至更优选0-15%。基于废料的干重，废料中磷含量优选为0-50%，更优选0-25%，甚至更优选0-15%。基于废料的干重，废料中溴含量优选为0-50%，更优选0-25%，甚至更优选0-15%。基于废料的干重，废料中硼含量优选为0-10%，更优选0-5%，甚至更优选0-3%。基于废料的干重，废料中重金属含量优选为0-50%，更优选0-25%，甚至更优选0-15%。

包含无机成分的废料的组分的实例包括，但不限于塑料、纸张、橡胶、轮胎、天然和合成的织物、胶乳、尿布和一次性毛巾、处置药品（disposedmedicine）、毒素和农业化学品、轮胎、利乐包装（tetra pack）容器和/或电镀的（镀锌的，galvanized）金属。根据本发明的方法特别适用于处理有害物质。

废料优选为固体，然而，还可以使用本发明的方法来处理废液。可以用根据本发明的方法来处理基本上所有的有机物质。可选地，由于该过程的快速性和均匀性，在根据本发明的方法开始之前，可以减小废料的体积或可以将废料切碎。在切碎之后，废料的尺寸优选为10-50cm³，更优选10-40cm³，甚至更优选15-20cm³。此外，优选地对废料进行预干燥从而将水分含量降低至最大值为35%，优选最大值为30%，更优选最大值为25%，更优选最大值为20%，更优选最大值为15%。

在一个优选实施方式中，将在执行本发明方法期间加工成有用产物的废料与在执行本发明方法期间并未加工成有用产物但典型地仅被消毒的废料分开。优选地不同时地对这两种类型的废料进行根据本发明方法的处理。

如在本文中所使用的，“有用的产物”优选地是炭、沥青、液态烃、有机酸、甲烷气体和/或氢气。

根据本发明的方法在步骤b）期间，产生205°C至900°C之间的温度、以及1巴至19巴之间的压力。在步骤b）期间废料的温度优选在205°C至850°C之间。在一个优选实施方式中，在纤维素或纤维素衍生物（试剂DDPA101）、和/或碳化合物（试剂DPPA 102）、和/或水（试剂DDPA103）存在下进行根据本发明方法的步骤b）。

试剂DDP A101是选自由纤维素和纤维素衍生物组成的组中的化合物。“纤维素衍生物”在本文中定义为通过化学过程由纤维素衍生的化合物。纤维素衍生物的优选实例包括，但不限于纤维素酯，如乙酸纤维素和三乙酸纤维素，纤维素醚，如甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素和羧甲基纤维素。DPP A101能够以1:100至1:10000之间的浓度进行使用（kg试剂:提供给根据本发明方法的步骤b）的废料的kg干重）。优选地DPP A101能够以1:500至1:5000之间的浓度进行使用（kg试剂:提供给根据本发明方法的步骤b）的废料的kg干重），更优选约1:1000（kg试剂:提供给根据本发明方法的步骤b）的废料的kg干重）。

试剂DPP A102是碳化合物，优选微晶碳，更优选自燃微晶碳（pyrophorus microcrystalline carbon）。“自燃微晶碳”在本文中定义为具有仅用显微镜可以看到的晶体结构并且当与空气接触时可自发燃烧的碳。在一个实施方式中，从根据本发明方法的步骤b）的开始，分批地，例如等比例地，施加DPP A102，直至当完成该过程50%时达到所希望的浓度。DPP A102能够以1:100至1:10000之间的浓度进行使用（kg试剂:提供给根据本发明方法的步骤b）的废料的kg干重）。优选地DPPA102以1:500至1:5000之间的浓度进行使用（kg试剂:提供给根据本发明方法的步骤b）的废料的kg干重），更优选约1:1000（kg试剂:提供给根据本发明方法的步骤b）的废料的kg干重）。DPP A102可以用来减少反应器的气氛中氧气的存在以及用来防止形成毒性氧化物。优选地，它的应用可以减少在本发明的方法期间气氛中氧气的存在。

试剂DPP A103是水，优选雾化水。优选地，在步骤b）结束时，在排出炭之前，施加DPPA103。试剂DPPA103优选地首先作为试剂起作用并随后被还原。此外优选地，它有助于改善步骤b）期间产生的炭的稳定性。DPP A103能够以1:1000至30:10000之间的浓度进行使用（kg试剂:提供给根据本发明方法的步骤b）的废料的kg干重），优选在1:500至30:5000之间（kg试剂:提供给根据本发明方法的步骤b）的废料的kg干重），更优选约30:1000（kg试剂:提供给根据本发明方法的步骤b）的废料的kg干重）。在根据本发明方法的步骤b）中优选地得到炭。气态小分子的残余物优选地进入所述方法的步骤c）中。

在根据本发明方法的步骤c）中，在固体金属存在下，对来自步骤b）的气态残余物进行物理化学反应。在根据本发明方法的步骤c）期间，温度降低到180°C至500°C之间，并且压力降低到0.98巴至5.5巴之间。在步骤c）期间，压力优选地在0.8巴至1.2巴之间。在根据本发明方法的步骤c）中，优选地得到沥青。在一个优选实施方式中，在烃或烃混合物（试剂DPP B101）存在下，进行根据本发明方法的步骤c）。在步骤c）中固体金属另外称作试剂DPP B102（除非另有说明）。

试剂DPP B101是烃或烃混合物。所述烃优选地选自由重烃组成的组。“烃”在本文中定义为基本上完全由碳和氢组成的化合物。“重烃”在本文中定义为具有至少15个碳原子的烃。所述烃优先选自C₁₅H₃₂至C₅₅H₁₁₂之间范围内的烃，更优选在C₂₁H₄₄至C₅₁H₁₀₄之间范围内，更优选在C₂₅H₅₂至C₄₅H₉₂之间的范围内。在一个优选实施方式中，DPP B101是重烃的混合物，它可以包含落在上述范围内的重烃的任何组合。DPP B101能够以1:100至1:10000之间的浓度进行使用（kg试剂:提供给根据本发明方法的步骤b）的废料的kg干重），优选在1:500至1:5000之间（kg试剂:提供给根据本发明方法的步骤b）的废料的kg干重），更优选约1:1000（kg试剂:提供给根据本发明方法的步骤b）的废料的kg干重）。

DPP B102是固体金属，优选地选自过渡元素的组的金属，更优选铁。在一个优选实施方式中，DPP B102是固体亚铁金属，优选地具有相对于气流较大的表面积。“过渡元素”在本文中定义为在周期表中第3至第12族中的任何金属元素。优选地在步骤c）期间添加DPP B102。在另一个优选实施方式中，固体金属，优选地固体亚铁金属，是在其中进行步骤c）的反应容器的成分。

气态小分子残余物优选地进入所述方法的步骤d）中。

在根据本发明方法的步骤d）中，对来自步骤c）的气态残余物进行物理化学反应和/或冷凝。在根据本发明方法的步骤c）期间，温度降低到150°C至750°C之间，并且压力降低到0.96巴至200巴之间。在步骤d）期间，压力优选地在0.8巴至20巴之间。在一个优选实施方式中，在烃或烃混合物(（试剂DPP C101）、和/或氧化剂（试剂DPP C102）存在下，进行根据本发明方法的步骤d）。

“冷凝”在本文中定义为物质的物理状态从气相变成液相。

试剂DPP C101是烃或烃混合物。所述烃优先选自由油性烃组成的组。“油性烃”在本文中定义为具有最少8个碳原子以及最多24个碳原子的烃。在一个优选实施方式中，所述油性烃选自在C₈H₁₆至C₂₄H₅₀之间范围内的烃，优选地在C₁₂H₂₆至C₂₂H₄₆之间范围内，最优选地在C₁₄H₃₀至C₂₀H₄₂之间范围内。油性烃的混合物可以由落在上述范围内的油性烃的任何组合组成。DPP C101优选地用于生产类似油的烃。试剂DPP C101已经在0.96巴的最小压力下起作用。DPP C101能够以1:100至1:10000之间的浓度进行使用（kg试剂:提供给根据本发明方法的步骤b）的废料的kg干重），优选在1:500至1:5000之间（kg试剂:提供给根据本发明方法的步骤b）的废料的kg干重），更优选约1:1000（kg试剂:提供给根据本发明方法的步骤b）的废料的kg干重）。

试剂DPP C102是氧化剂。“氧化剂”在本文中定义为氧化另一种物质的物质，在该过程中它本身被还原。氧化剂的优选实例是三氧化铬、过氧化氢、硝酸、硝酸钠和硝酸钾、亚氯酸盐或氯酸盐、或高锰酸钾。在一个优选实施方式中，DPP C102是固体三氧化铬（CrO₃）。在本发明方法的步骤d）期间，试剂DPP C102可以用于生产燃料。它优选地在下面指示的温度和压力范围的高端值下进行使用。DPP C102能够以1:100至1:25000之间的浓度进行使用（kg试剂:提供给根据本发明方法的步骤b）的废料的kg干重），优选地在1:500至1:10000之间（kg试剂:提供给根据本发明方法的步骤b）的废料的kg干重），更优选约1:2500（kg试剂:提供给根据本发明方法的步骤b）的废料的kg干重）。在根据本发明方法的步骤d）期间，温度在150°C至750°C之间，并且压力在0.96巴至200巴之间。在根据本发明方法的步骤d）中，优选地得到液态烃。

依赖于试剂、压力以及温度变化，可以得到多种燃料如甲醇、包含十六烷的柴油、包含辛烷或其他燃料品种的汽油，溶剂以及***和防爆添加剂。气态小分子残余物优选地进入所述方法的步骤e）中。

在根据本发明方法的步骤e）中，在标识为DPP D102的固体金属存在下，对来自步骤d）的气态残余物进行物理化学反应。在一个优选实施方式中，在5%至40%之间有机酸溶液（试剂DPP D101）和/或浓度为5%至50%之间的硫酸铁溶液（试剂DPP D103）存在下，进行本发明方法的步骤e）。

试剂DPP D101是5%至40%之间的有机酸溶液，优选在10%至25%之间，更优选约15%。有机酸溶液优选地是有机酸水溶液。有机酸溶液的优选实例是乙酸溶液、甲酸溶液、柠檬酸溶液、丁酸溶液、马来酸溶液以及苯甲酸溶液。在一个优选实施方式中，DPP D101是乙酸溶液，更优选地10%至25%之间的乙酸溶液，最优选地约15%的乙酸溶液。试剂DPPD101能够以1:100至1:10000之间的浓度进行使用（kg试剂:提供给根据本发明方法的步骤b）的废料的kg干重），优选地在1:500至1:5000之间（kg试剂:提供给根据本发明方法的步骤b）的废料的kg干重），更优选地约1:1000（kg试剂:提供给根据本发明方法的步骤b）的废料的kg干重）。

DPP D102是固体金属。所述金属优选地选自过渡元素的组。更优选地，所述金属是铜。在一个优选实施方式中，DPP D102是金属丝，更优选铜丝。在本发明方法的步骤e）期间，DPP D102可以用于清洗可燃气体。如果存在汞，它优选地用于捕获汞，从而形成不溶于水的汞齐（amalgam）。可选地，可以通过蒸馏来回收汞。

试剂D103是5%至50%（反应混合物中所述溶液的浓度）之间的硫酸铁溶液，优选地在10%至40%之间，更优选地在15%至30%之间。硫酸铁溶液优选地是硫酸铁水溶液。在一个优选实施方式中，如果硫酸铁溶液的浓度下降到低于15%（反应混合物中所述溶液的浓度），将另外的硫酸铁溶液加入反应混合物中。在本发明方法的步骤e）期间，DPP D103可以用于清洗可燃气体。它优选地用来捕获氰化物，形成不溶于水的亚铁氰化物。例如DPP D103可以用来防止使用本发明方法得到的产物中排放氰化物。在根据本发明方法的步骤e）期间，温度在500°C至150°C之间，并且压力在0.95巴至1.5巴之间。在根据本发明方法的步骤e）中，优选地得到有机酸。

依赖于试剂、压力以及温度，可以得到多种有机酸。依赖于试剂改变、特异性化学试剂以及温度，可以得到用作肥料的数种有机酸。气态小分子残余物优选地进入所述方法的步骤f）中。

在根据本发明方法的步骤f）中，在约室温下，对来自步骤e）的气态残余物进行吸收剂洗涤以及冷却。步骤f）能够冷凝精油和轻质烃以及将它们分离（连同燃料气体的其他气态杂质一起）。在吸收剂洗涤期间，在6-9巴下压缩从步骤e）中得到的气体。随后，用水对它进行处理从而得到游离的CO₂、H₂S以及硅氧烷。在根据本发明方法的步骤f）中，得到例如具有50%至92%之间优选纯度的甲烷气体（CH₄），以及具有8%至50%之间优选纯度的氢（H）。

可选地，在根据本发明方法的步骤d）与步骤e）之间，在缺少氧的条件下使用热量，来进行水的热还原。使用这个过程，产生例如氢气（H⁺）以及二氧化碳（CO₂）。

在根据本发明方法的步骤b）、c）、d）和/或e）期间，使用试剂可以更快地转化废料。

在一个优选实施方式中，将废料预热或辐射直至达到约205°C的初始温度，紧接着通过延长辐射，将温度逐渐提高至约500°C。更优选地，将废料的温度提高至约700°C。最优选地，将废料的温度提高至约900°C。

在一个优选实施方式中，执行本发明的方法，包括上述所有步骤a-e。优选地，本发明的方法包括首先进行步骤a），紧接着进行步骤b），紧接着进行步骤c），紧接着进行步骤d），紧接着进行步骤e）。在另一个优选实施方式中，执行本发明的方法，包括上述所有步骤a-f。优选地，本发明方法包括首先进行步骤a），紧接着进行步骤b），紧接着进行步骤c），紧接着进行步骤d），紧接着进行步骤e），紧接着进行步骤f）。优选地顺序地开始步骤a）、b）、c）、d）、e）以及f）。在不同的步骤启动之后，在后面的步骤启动之后至少部分地进行这些步骤的物理化学反应。例如，在启动步骤d）之后，引发步骤d）的物理化学反应，并且步骤c）和/或d）的物理化学反应仍然可以继续进行。因此，在一个优选实施方式中，本发明方法包括首先进行步骤a），紧接着开始步骤b），紧接着开始步骤c），紧接着开始步骤d），紧接着开始步骤e），紧接着开始步骤f）。

依赖于废料并且依赖于所使用的试剂，有可能省略这些步骤中的一个或多个。例如当将对特定的，同质有机物质进行处理时，情况就是如此。例如可以执行本发明的方法，包括上述步骤a、b、e以及f，从而生产炭、有机酸和气体。在另一个实施方式中，执行本发明的方法，包括上述步骤a、b、以及f，从而生产炭和气体。在又另一个实施方式中，执行本发明的方法，包括上述步骤a、b、c以及f，从而生产炭、沥青和气体。在又另一个实施方式中，执行本发明的方法，包括上述步骤a、b、c以及d，从而生产炭、沥青、有机酸以及液态烃。

在本发明的另一个方面，提供了用于处理废料的方法，仅包括上述步骤a和b，包括提供废料，以及用波长为700nm至1mm之间的低频长波辐射所述废料，由此使温度在205°C至900°C之间并且使压力在1.0巴至19.0巴之间，其中所述废料具有基于所述废料干重的以下组成：碳含量9-85%，氢含量1-15%以及氧含量0-65%。优选地，在纤维素或纤维素衍生物（试剂DDPA101）、碳化合物、优选微晶碳、更优选自燃微晶碳（DDPA102）、以及水（DDP A103）存在下进行所述辐射。

在根据本发明方法的步骤b）中，用优选波长范围从700nm至相应于红外波长的低频长波（即，优选波长为700nm至1mm之间）来辐射废料。有机废料的长生物链和大分子分解为较小分子。所施加的长波频率优选地在0.1Tera-Hz至1000Tera-Hz之间，更优选地在0.3Tera-Hz至500Tera-Hz之间，甚至更优选地在0.8Tera-Hz至100Tera-Hz之间。优选地施加长波持续1至4小时。辐射强度在1.0x 10⁶eV（电子伏特）至20.0x 10⁶eV，更优选地在2.0x 10⁶eV至10.0x 10⁶eV，更优选地在3.0x 10⁶eV（电子伏特）至6.2x 10⁶eV/小时/千克有机干物质之间。在根据本发明方法的步骤b）期间，产生205°C至900°C之间的温度，以及1巴至19巴之间的压力。

如本领域已知的，以三种可能的方式（传导、对流和辐射）将热能施加到物质上来进行热解。优选地，在本发明的方法中，热源供给热能。在一个优选实施方式中，热源是燃烧炉。然而，还可以由多种其他来源来提供热能。

在本发明的方法中，热源优选地定位在外周，由此一个或多个反应容器不与热源直接接触。其结果是，热传导和对流被限制并且辐射基本上是唯一的热能来源。这种辐射具有范围从700nm至相应于红外的优选波长。可以通过改变由热源产生的热量来改变辐射的频率。例如，如果增加通过热能源的加热，则产生更高的频率。

在一个优选实施方式中，在本发明方法中使用的反应容器具有圆柱形或球形。反应容器进一步优选地具有双金属壁，由此这两个壁彼此不直接地热转导接触。辐射的第一来源优选地是热源，如火或锅炉。反应容器的外部金属壁由主要热源来加热，并且因此本身成为第二辐射源。反应容器的外壁防止了通过传导和对流来传递热能。然而，来自外壁的光子辐射还通过反应容器的内壁。因此，由内壁和第二辐射源（即，反应容器的外壁）两者来辐射包含在所述反应容器的内壁中的物质。

这种辐射传送有效地集中于包含在优选圆柱形或球形反应容器中的废料中的较大光子流。这产生引起废料分子裂解或化学碎片化的强度的电磁波，从而逐步开始使废料气化。当与热能的传导或对流相比较时，通过辐射实现电磁波更大的均匀性。因此，负责断裂废料分子中化学键的机理是光子能量。这种方法在本文中还称作光子靶向分子碎片化辐解。

在辐射期间，优选地，在用于本发明方法的反应容器内达到205°C至900°C之间的温度。当包含在反应容器内的废料温度达到约205°C时，典型地引发分子碎片化。优选地通过热源加热到至少205°C，更优选至少500°C，更优选至少700°C以及最优选至少900°C来产生辐射。

本发明的方法是高效和节能的，因为由辐射传送的功率随发射热源的温度指数地增加。相比之下，在通过对流传送能量的情况下，它保持与温度几乎线性的关系。

在执行根据本发明方法期间，其中执行所述方法的装置的内容物优选地基本上与外部环境隔离，并且存在80%至100%之间的湿度，优选地在90%至100%之间，更优选地湿度在95%至100%之间。在所述方法期间，氧含量优选地低于5%，更优选地低于2%，甚至更优选地低于0.5%。可以使用该过程中产生的气体（如蒸汽）压力来实现该过程，在这种情况下，压力构成上述压力范围的较高部分。可替代地，在该过程期间，可以抽出可燃气体，在这种情况下，在该过程期间，压力构成上述压力范围的较低部分。

使用本发明的方法，将废料的长生物链和大分子分解成较小分子。通过使用集中的光子辐解来使用低频长波，该长波穿透深入到分子间空间中，导致长生物链的破裂。本发明的方法为废料的处理提供了一种解决方案。使用这种方法，可以防止在废料的燃烧和焚烧期间排放的有毒物质污染社区。由本发明提供的技术支持零废料政策，该政策旨在通过再利用产物来减少垃圾以及污染。它使替代的废料处理能够保留材料、节约能量以及产生燃料和其他有用产物的来源。用本发明方法得到的产物基本上没有有毒物质。该过程允许循环超过96%的废料并且优选地不产生危险残留物。

包括上述至少步骤a）和b）的本发明方法特别适用于固体废料（包括，但不限于例如医院废料）的总消毒和灭菌。这种方法的一个优点是，在消毒和灭菌期间，防止产生对环境有害的废料或物质。在进行本方法之后，可以引起疾病或流行病的感染性病菌不能存活。所述方法的另一个优点是，防止处理物质的生物分解以及腐败，从而防止有机物质分解的典型的令人厌恶的气味。因此，根据本发明的方法还特别适用于非破坏性地处理有机废料。根据本发明的方法可以进一步用于沉淀有害物质。它能够有效沉淀污染元素，因而通过将它们结合到可以通过根据本发明方法得到的一种或多种产物（如燃料）中来消除有害物质。使用这种方法，避免使用以后成为废物的过滤器。

在一个方面，根据本发明的方法进一步包括在步骤b）和/或步骤c）和/或步骤d）和/或步骤e）期间沉淀无机物质如硫、氯、磷，和重金属，如砷、镉、钴、铜、汞、锰、镍、铅、锡以及铊。优选地使用加入反应混合物中的碱试剂来沉淀这类物质。

在本发明的这个方面，如果在步骤b）期间沉淀硫、氯、磷以及重金属，优选地在这个步骤期间添加碱试剂，例如，通过添加或通过用包含碱试剂的水溶液来替换步骤b）的水环境，从而将炭污染物转化成不溶性盐以及晶体。包含碱试剂的水溶液的温度优选地范围在20°C至60°C之间。这允许所有半挥发性和挥发性物质沉淀。硫、氯、和/或磷与来自水溶液的碱混合，从而形成不溶性盐以及化学稳定的晶体。将水溶液中的这些不溶性盐和晶体沉淀并且去除。相比之下，在废料处理的焚烧或热解过程中，使用高温将这些分子释放到环境中，或经常地不完全地，过滤掉。过滤器随后变成固体废物。

来自本发明方法步骤b）的气态物质优选地变成步骤c）的输入。所述输入可以包含最初包含在废料中的重金属。在这种情况下，在步骤c）中进行的物理化学过程导致重金属结合到沥青中。如果在步骤c）期间仍然存在磷酸化、硫化或氯化的化合物，在本发明方法的步骤c）期间进行硫、氯和/或磷的另外的沉淀（优选地通过添加碱试剂，例如通过添加或通过用包含碱试剂的水溶液来替换水环境）从而将沥青污染物转化成环境惰性的晶体分子。将温度范围从200°C至300°C的废料加入到温度范围优选地在20°C至50°C之间的碱性溶液中。这能够沉淀所有半挥发性和挥发性物质。使硫、氯和/或、磷与溶液的碱混合，从而形成不溶性盐和化学稳定的晶体。将水溶液中的这些不溶性盐和晶体沉淀并且去除。通过化学亲和力在溶液中在无机物质和碱试剂之间自动地开始化学反应，而不需要进一步添加能量。

来自根据本发明方法的步骤c）的气态物质优选地是步骤d）的输入。如果在步骤d）期间，仍然存在磷酸化、硫化或氯化的化合物，在步骤d）期间进行硫、氯和/或磷的另外的沉淀（优选地通过添加碱试剂，例如通过添加或通过用包含碱试剂的水溶液来替换水环境），从而将液态烃污染物转化成环境惰性的晶体分子。通过化学亲和力，在溶液中在无机物质与碱试剂之间自动地开始化学反应，而不需要进一步添加能量。将温度范围从150°C至250°C的在步骤d）期间处理的物质加入到范围优选地在20°C至50°C之间的碱性溶液中。

来自根据本发明方法步骤d）的残余气态物质优选地是步骤e）的输入。如果仍然存在磷酸化、硫化或氯化的化合物，在步骤e）的排出时，进行硫、氯和/或磷的另一个另外的沉淀（优选地通过添加碱试剂，例如通过添加或通过用包含碱试剂的水溶液来替换水环境），从而将污染物转化成环境惰性的晶体分子。将温度在90°C至150°C之间的在本方法步骤e）期间处理的物质加入优选地在20°C至50°C之间的酸性环境中，并且使硫、氯、磷、氮、硼和溴基团与来自溶液的碱进行反应，从而形成不溶性的、化学稳定的盐以及晶体。

在本发明方法的步骤c）期间，重金属（当存在于废料中时），主要沉淀于沥青中。在后面步骤期间，不沉淀于沥青中的重金属沉淀于包含碱试剂的水溶液中。优选地，重金属与碱试剂之间并不发生化学反应。通过例如电解，可以将这些重金属与含有碱试剂的溶液分开。

通过它们与无机物质化学反应的能力（这导致这些物质的沉淀）来选择碱试剂。可以用于沉淀无机物质的试剂的优选实例包括，但不限于氢氧化钙（Ca(OH)₂）、氢氧化钠（NaOH）以及氢氧化钾（KOH）。氢氧化钙优选地用于沉淀硫。氢氧化钙和/或氢氧化钠优选地用于沉淀氯化物（氯）。氢氧化钙、氢氧化铵和/或氢氧化钾优选地用于沉淀磷。碱试剂优选地在15%至27%之间的浓度下进行使用。在固体有机废料中检出其他有害物质的情况下，可以使用其他试剂。可以针对每种有害物质来确定必要的试剂。

硼具有2050°C的熔化温度以及2550°C的沸腾温度。这些温度远高于在RMO工艺期间所达到的温度。因此，硼连同炭一起排出。在饮用水中以溶解盐形式存在硼是危险的，但通常对环境无害。

包括沉淀无机物质的根据本发明的方法允许在连续的方法步骤中将化合物和污染物质失活并且将它们的活性成分或环境攻击性成分中和。在室温下递送最终产物，从而防止产生新的毒性化合物（这通常发生在焚烧期间）。在根据本发明方法的步骤b）和/或步骤c）和/或步骤d）和/或步骤e）期间，沉淀硫、氯、磷、溴和/或硼以及重金属允许处理化学和/或生物污染的物质例如病理性医院废料以及化学污染的材料或物质例如来自化学工业的废料。此外，它允许处理化学和/或生物污染的物质例如病理性医院废料以及化学污染的材料或物质例如来自化学工业、植物检疫以及动物检疫物质的废料、以及持久性有机物质（包括在斯德哥尔摩协议中（Stockholm Agreement））。持久性有机污染物（POP）是包含某些毒性的化学产物并且是降解耐受性的。这使它们对于人类健康和环境是特别有害的。例如可以将根据本发明的方法应用于包含多氯联苯（PCB）、艾氏剂（C₁₂H₈Cl₆）、氯丹（C₁₀H₆Cl₈）、狄氏剂（C₁₂H₈Cl₆O）、五溴二苯醚（C₁₂H₂Br₈O）、十氯酮（C₁₀Cl₁₀O）、六溴联苯（C₁₂H₄Br₆）以及六氯环己烷（C₆H₆Cl₆）的废料。根据本发明的方法可以进一步用于消除废弃轮胎，从而回收硫、微晶炭、钢、沥青、以及液态和气态烃，以及用于循环利用利乐包装容器，从而回收金属箔，优选铝箔，沥青以及液态和气态烃。例如可以通过机械或磁性方式来分离炭和钢。例如通过机械方式来分离炭和铝。例如根据本发明的方法可以进一步用于将电镀（镀锌）的金属去电镀（去镀锌）而不排放具有氧化锌相关神经麻痹作用的毒性气体。在焚烧电镀的金属期间会散发出所述毒性气体，并且它们难以控制和消除。可以在步骤c中将在本发明方法步骤b中去电镀（去镀锌）期间得到的金属化合物，例如氧化锌，结合到沥青中。

还提供了可用根据本发明的方法得到的产物。

在一个实施方式中，本发明提供了可由根据本发明方法步骤b）得到的产物，其中所述产物是炭。炭在本文中定义为暗棕色至黑色石墨样物质，由具有多种有机化合物以及可选地一些无机化合物的无定形碳组成。炭可以用作燃料。典型地，用本发明方法得到的炭包含40%至95%之间的固定炭，优选50%至92%之间的固定炭，更优选60%至88%之间的固定炭。用本发明方法得到的炭典型地包含2%至40%之间的挥发性物质，优选3%至35%之间的挥发性物质，更优选6%至30%之间的挥发性物质。所述炭典型地包含1%至30%之间的灰分，优选3至25%之间的灰分，更优选6%至20%之间的灰分。

在一个优选实施方式中，本发明提供了可以由根据本发明方法的步骤c）得到的产物，其中所述产物是沥青。沥青在本文中定义为暗棕色至黑色高粘性的烃。沥青通常是由在分馏原油之后留下的残留物产生的或由天然来源（像例如在特立尼达的沥青湖）得到的。沥青（柏油，asphalt）的主要成分是沥青（地沥青，bitumen）。沥青用于铺路面，用于屋顶、涂层、地面铺砖，和用于防水，以及用于工业产物中。

沥青膏（粘稠沥青，asphalt cement）是来自原油蒸馏过程的残余物。它还称作沥青（地沥青，bitumen）。沥青（地沥青，bitumen）是众多包含硫、氮以及氧的芳烃、链烷烃以及多环化合物的混合物；几乎完全溶于二硫化碳。可以将烃分为两类：无环烃或开链烃以及环烃或闭链烃。根据它们是否包含仅单键、双键或三键，依次地将开链烃细分为饱和烃或链烷烃、乙烯烃或烯烃、以及炔烃（acetylenic hydrocarbon）或炔类（alkynes）。根据它们是否缺少或具有苯环，依次地将环烃细分为脂环烃以及苯系烃。可以依次地将两种基团细分为单环以及多环。在多环苯系基团中，可以存在两个或三个稠合苯环，它们分别称作萘环和蒽环。

沥青中的烃形成胶体溶液，其中最重烃（沥青质）的分子被较轻烃（树脂）的分子环绕，它们之间不分离，而是过渡。油占据剩余空间。沥青质分子具有官能团以及自由基基团，从而当烃中存在某一浓度的沥青质时能够形成胶束。最具代表性的官能团是羰基（-CO-）、羧基（-COO-）、酚（Ar-OH）以及羟基（-OH）基团，它们在胶束的内侧。在沥青质中，存在包含在油中的所有金属，例如Ni、V、Fe、Co、Mn，并连同氧、硫以及氮一起。80%至85%的沥青质是碳原子。发现C:H比率在0.8至0.87之间。杂原子含量可以在5%至11%-14%之间。

沥青质是树脂缩合的产物。沥青质负责沥青的结构和硬度特性。树脂是用于形成沥青质的原料并且塑化沥青质分子。树脂在来自原油和沥青的烃中具有非常良好的溶解度，从而有利于形成稳定的沥青质-树脂-沥青质***。树脂反应的结果是，随着水、氢气、硫酸以及氨分子的消除，发生脱氢和缩合过程，并且随后形成沥青质。树脂具有比沥青质更多的分支，因此，它们是较低致密的并且更加无序。极性基团（羟基、羧基）以及几种官能团的含量保证树脂的乳化能力。依赖于沥青质的浓度并且依赖于温度，可以在分散相以及在***的分散介质两者中找到处于沥青中的树脂。树脂提供沥青的凝集特性。

油是沥青的分散介质。它的溶解能力是由它的化学组成（经常通过链烷烃-萘烃与芳烃的比率），以及它的分子量确定的。通常地，链烷烃-萘烃、以及链烷烃侧链的芳烃和萘烃在确定的温度下形成处于油中的分散相。这些油为沥青提供了适当的一致性从而使它们可加工。

用于铺路的沥青主要是来自精炼原油的那些沥青。这样得到的沥青的品质受所遵循的炼制工艺的影响。当控制蒸馏过程时，不存在化学转化，发生所谓的直接蒸馏，并且得到的产物是沥青渣油或直接蒸馏沥青。

通过在高温和压力下使氧气通过沥青来得到氧化的、吹制的（blown）或吹气的（insufflated）沥青。它在铺路中的应用受到限制，因为与通过直接蒸馏得到的沥青相比较，它是硬的、脆的、具有更低的延展性，以及更短的耐久性。

对于铺路的沥青膏而言，可以使用稀释的沥青或沥青乳液。沥青膏是专门针对其直接用于铺路而制备的沥青。由天然沥青得到的沥青由首字母缩写NAC来表示，而由油得到的沥青由首字母缩写AC来表示。在室温下它们是半固体并且需要加热以达到用于铺路的适当的一致性。它们是柔韧的、耐久性的、凝集的、以及不可渗透的，并且对于大多数酸、盐以及碱具有高耐受性。根据通过穿透测定法确定的它的一致性程度对来自油的沥青膏进行分类。指定了以下类型：40-50、50-60、60-70、70-85、85-100、100-120、120-150以及150-200。分类的数字标号越低，天然沥青膏“越硬”。

稀释的沥青可以获自其中已经停止蒸馏而没有提取所有油和气油的软沥青废料，或获自具有来自油蒸馏的不同溶剂（例如石脑油、煤油、气油或润滑油）的热融化的沥青膏。当必须消除石油沥青膏的加热或在铺路中使用适当加热时，可以使用它。在使用稀释的沥青之后，溶剂完全蒸发留下沥青膏作为残留物，然后该残留物发展必要的接合剂性能。这种蒸发称为稀释的沥青固化。根据其固化时间来对稀释的沥青进行分类。如果溶剂是石脑油或汽油类型，得到快速固化的沥青。如果溶剂是煤油，得到中速固化的沥青。如果溶剂是具有较小挥发性的轻油，得到慢速固化的沥青。快速固化、中速固化以及慢速固化的沥青分别表示为RC（快速固化）、MC（中速固化）以及SC（慢速固化），紧接着指示以厘沲测量的运动粘度程度的数字。

沥青乳液是处于水（正）相中沥青相的胶体分散体或处于沥青（反）相中的分散的水相。在乳化剂存在下，在强烈搅拌的介质中通过使水与加热的沥青结合来得到沥青乳乳液，所述乳化剂通过有利于分散以及提供围绕沥青小球的保护膜来保证对于沥青的稳定性，因此使它们保持在悬浮液中。将用于制造乳液的乳化剂或张力活性（tensoactive）产品分为两类：阴离子型和阳离子型。稀释的沥青和最软的沥青膏最经常地用于制造乳液。然而，更先进的步骤还考虑了较硬的沥青膏。可以通过乳化剂与聚集体之间的化学反应和通过水蒸发来破坏阳离子型乳液。水沥青物质分离的这种现象称作乳液破裂。在阴离子型元素中，主要通过水蒸发来发生乳液破裂。根据破坏速度，将沥青乳液分为快速破裂乳液（RR）、中速破裂乳液（MR）以及慢速破裂乳液（SR）。

沥青混凝土表面由沥青材料与惰性聚集体的混合物组成，根据混合温度，将它分类为热混合沥青混凝土以及冷混合沥青混凝土。90%以上铺设的路是用柔性铺路法来完成的，从而用于所述类型铺路法的技术得以广泛的推广和发展。沥青材料占柔性铺路法成本的很大一部分。此外，沥青材料大部分源自石油的事实使它们的价格依赖于原油价格以及美元价格。在最近几年中，这些已经具有不可预测的改变。在构建铺设道路的铺路组成中，通过根据本发明方法得到的沥青构成环境可承受的、低成本的替代方案。通过其化学和物理特性，已经确定了由根据本发明方法得到的物质的适用性。

用来证实针对从原油得到的沥青膏建立的工业用途的质量的同一分析方法优选地用于确定用根据本发明方法得到的沥青的组成、特征以及性能水平。已经使用美国国家公路与运输协会（American Association of StateHighway and Transportation Officials）（AASHTO）的标准测试来确定这些特征。AASHTO标准测试是本领域技术人员熟知的并且所有AASHTO标准和测试方法可以在“Standard Specifications for Transportation Materialsand Methods of Sampling and Testing”（30^th版，2010年出版）以及AASHTO的“AASHTO Provisional Standards”中找到。

通过根据本发明的方法得到的沥青是由废料形成的，该废料优选地包含至少50%，更优选至少60%，甚至更优选至少70%的有机物质和/或生物质。它可以可选地包含无机杂质。它具有替代从石油得到的传统的沥青产品的可能性。根据本发明可用于得到沥青的材料包括，但不限于有机固体废料，工业废料例如来自石油工业的废料，外壳和谷壳，来自木材工业的废料例如锯末、刨花、来自农业和木材生产的废料以及生物质。

通过根据本发明的方法得到的沥青具有可与石油沥青膏相比较的物理和机械性能以及相当于石油沥青膏的化学构型。下面详细说明这些物理和机械特性。

通过根据本发明方法得到的沥青在四氯化碳中典型地具有如通过针对在有机溶剂中沥青物质溶解度的AASHTO T44标准测试所确定的95%至100%之间，优选98%至100%之间，更优选99.4%至99.8%之间，例如约99.6%的溶解度。它优选地具有如通过用于确定沥青物质中无机物质或灰分的AASHTO T 111标准测试所确定的0.1%至2%之间，更优选0.2%至1.0%之间，最优选0.3%至0.5%之间，例如约0.4%的灰分含量。通过根据本发明的方法得到的沥青优选地具有如通过用于确定沥青物质的沥青质不稳定性的AASHTO T 102标准测试所确定的负的第一和第二奥林萨斯（Oliensis）点滴测试。

通过根据本发明的方法得到的沥青典型地具有如通过用于确定半固体沥青物质比重的AASHTO T 228标准测试所确定的0.98至1.1克/cm³之间，更优选0.99至1.05克/cm³之间，甚至更优选1.00至1.03克/cm³之间，最优选约1.017克/cm³的比重。

通过根据本发明的方法得到的沥青典型地具有-1.15至-1.25之间，优选-1.17至-1.23之间，更优选约-1.21的穿透指数（针入度指数，penetrationindex）。

通过根据本发明的方法得到的沥青的分类优选地相应于50-60穿透（针入度）等级的沥青膏。

通过根据本发明的方法得到的沥青优选地具有如通过针对沥青物质延展性的AASHTO T 51标准测试所确定的108至120cm之间，更优选110至115cm之间，更优选约112cm的延展性。

通过根据本发明的方法得到的沥青优选地具有如通过用于乙二醇中沥青（沥青）（asphalt（bitumen））的软化点的AASHTO T 53标准测试所确定的47°至53°之间，更优选48.5°至51°之间，最优选约49.2°的软化点。

优选地，如通过AASHTO T 72标准Saybolt Furol粘度测试所确定的，通过根据本发明的方法得到的沥青的热敏感性可与表1中指示的数值相比较。

表1.通过根据本发明的方法得到的沥青的热敏感性的说明。

温度(°C）	粘度
		125	276
135	175
		145	131
155	92
		165	65

在上述测试中确定的通过根据本发明的方法得到的沥青的参数符合针对它用于柔性铺路沥青混凝土所建立的要求。为了得到适合用于铺路的沥青混凝土，用于使所述沥青与石质聚集体混合的温度范围在155至165°C之间，并且压实值（compacting value）范围在142至145°C之间。

通过根据本发明的方法得到的沥青优选地具有如通过ClevelandOpen Cup Tester通过针对闪点和着火点的AASHTO T 48标准测试所确定的230至250°C之间，更优选235至245°C之间，最优选约240°C的燃点。

由于加热，通过根据本发明的方法得到的沥青优选具有如通过针对热量和空气对沥青物质的影响的AASHTO T 179标准测试（Thin-Film OvenTest）所确定的0.5%至1.0%之间，更优选0.55%至0.75%之间，最优选约0.64%的损失。

通过根据本发明的方法得到的沥青优选地具有如通过用于穿透沥青物质的AASHTO T 49标准测试所确定的45%至55%之间，更优选48%至53%之间，最优选约51%的保留穿透率（保留针入度）。

通过根据本发明的方法得到的沥青优选地具有如通过针对沥青物质延展性的AASHTO T 51标准测试所确定的80至95cm之间，更优选85至90cm之间，最优选约88cm的薄层测定废料延展性。

如果用于本发明方法中的固体废料基本上完全由有机物质组成，得到具有无机物质含量低于1%的沥青。根据本发明的这种沥青优选地具有低于0.5%，更优选低于0.1%的硫含量。如果用于本发明方法中的有机固体废料包含无机物质，得到的沥青可以包含所述无机物质。然而，所述无机物质的浓度典型地低于所述物质的最大可容许含量。

在一个优选实施方式中，本发明提供了可由根据本发明方法的步骤d）得到的产物，其中所述产物是液态烃。液态烃在本文中定义为液体形式的有机化合物。液态烃的优选实例包括，但不限于甲醇、具有十六烷的柴油、具有辛烷的汽油、苯、煤油、以及其他燃料品种。用根据本发明的方法得到的液态烃基本上不含有硫。

在另一个优选实施方式中，本发明提供了可由根据本发明方法的步骤e）得到的产物，其中所述产物是有机酸。有机酸在本文中定义为由包含有机基团的分子组成的酸。有机酸的优选实例包括，但不限于乙酸、甲酸、柠檬酸、丁酸、马来酸以及苯甲酸。例如，依赖于固体废料，在本发明方法的步骤e中得到的有机酸可以包含5%至20%之间的甲酸、75%至95%之间的乙酸、0%至11%之间的柠檬酸、以及0%至4%之间的其他有机酸。

在另一个优选实施方式中，本发明提供了可由根据本发明方法的步骤e）得到的产物，其中所述产物是甲烷气体或氢气。

还提供了为了实施根据本发明所述方法而安排的装置。所述装置，在本文中还称作有机物质反应器（Organic Matter Reactor），通过分子转化将废料转化成燃料，并且可以是能量自给自足的。根据本发明的装置的一个实例示于图1和2中。

为了实施根据本发明方法而安排的装置包括废料入口（1），用于将废料进料到至少一个反应和分解容器（2）中，该容器被热源加热从而用长波施加辐射并且适合于进行根据本发明方法的步骤b），所述至少一个反应和分解容器（2）包括试剂和/或碱试剂的入口，炭的出口以及气态残余物的出口，所述出口可操作地连接到用于进行根据本发明方法的步骤c）的至少一个反应和选择容器（3）上，所述至少一个反应和分解容器（3）包括试剂和/或碱试剂的入口，沥青出口（3a）以及气态残余物的出口，所述出口可操作地连接到用于进行根据本发明方法的步骤d）的至少一个反应和选择容器（4）上，所述至少一个反应和分解容器（4）包括试剂和/或碱试剂入口，液态烃的出口（4a）以及气态残余物的出口，所述出口可操作地连接到用于进行根据本发明方法的步骤e）的至少一个反应和选择容器（5）上，所述至少一个反应和分解容器（5）包括试剂和/或碱试剂的入口，有机酸的出口（5a），气态残余物的出口，所述出口可操作地连接到烟尘净化器（8）上，包括水蒸气和二氧化碳的出口，并且可操作地连接到制冷器和循环器（10）以及用于进行精馏步骤的反应容器（9）上，其中所述至少一个反应和分解容器（5）进一步可操作地连接到用于保持稳定的压力并且防止火焰返回的防爆安全阀（6）上，所述防爆安全阀（6）可操作地连接到气体储存容器（7）上。

在下面实施例中进一步说明本发明。这些实施例并不限制本发明的范围，而仅用来阐明本发明。

附图说明

图1是为了实施根据本发明的方法而安排的装置的俯视图。1）废料入口；2）用于进行根据本发明方法的步骤b）的反应和分解容器；3）用于进行根据本发明方法的步骤c）的反应和选择容器；3a）沥青出口；4）用于进行根据本发明方法的步骤d）的反应和选择容器；4a）液态烃出口；5）用于进行根据本发明方法的步骤e）的反应和选择容器；5a）有机酸出口；6）用于保持稳定的压力并且防止火焰返回的防爆安全阀；7）气体储存容器；8）能够释放水蒸汽和CO₂的烟尘净化器；9）用于进行精馏步骤的反应容器；10）制冷器和循环器。

图2是为了实施根据本发明的方法而安排的装置的侧视图。按照图1进行部件编号。

实施例

实施例1.用RMO方法来处理城市固体废料残留物（MSW）

将RMO方法的本实施例应用到源自MSW的有机物质上。将200kg有机物质分离并且在RMO装置中进行处理。MSW的组成示于表1中。表1的第一列表示在进行RMO过程期间加工成有用产物的废料部分。表2的第二列表示在RMO过程期间未加工成产物但是被消毒的材料的部分。

1.城市固体废料残留物

固体废料（MSW）获自在私人住宅、商店、办公室以及服务中产生的废料以及未被分类为危险物并且其性质或组成可以与在前面的地点或活动中产生的那些相比较的所有那些废料。城市废料的组成如下：

1.1组成

MSW在不同物质的比例方面总是有变化。下面是城市固体废料的一般性组成的代表性样品。在分离成有机物和无机物之前，将它进行分类。在这个实施例中，仅对有机物质进行处理。

表1.处理的有机物质的组分

在家庭中产生的其他废料（由于它们的毒性）被认为是危险的废料。这样的废料并不是本实施例的一部分，但也可以用RMO方法分别地进行处理。因为它们需要专门的照顾（由于安全性原因），将它们分别地进行处理：

·矿物油。来自车辆的产物。

·车用电池。

·来自电子设备的废料。手机、计算机等。

·家电。可以包含对臭氧层有害的CFC。

·药物。

·电池。

·处于涂料、胶水、溶剂、蜡等形式的化学品。

·温度计。

·荧光灯和灯泡。

2提供给该过程的物质的特征以及组成。

2.1纸张

对于原料，将树木剥皮，切片，并且在消化过程中得到糊剂。对其进行洗涤和漂白，然后进行纸张或纸板的制造。例如它用作报纸、包装、包装等。由于其较大的消耗/人/年，它高度地参与废料流中。

纸张形成MSW总组成的11%。

2.2.塑料

在过去半个世纪以来，这些物质近来已经结合到我们的文明中。由于它的通用性、易于制造、低成本、对环境因素的耐受性、透明性等，它实际上广泛地用于每个行业中。

为了得到具有特殊特性的物质，通过使一种或多种聚合物与添加剂和填充剂进行结合来得到塑料。

聚合物是合成的大分子，其结构单元是单体。大量的聚合反应形成大分子。

它们具有有机特性，并且它们的组成基本上由碳和氢组成，以及更小比例的其他元素，例如氧、氮、氯、硫、硅、磷等。

它们可以获自天然资源（可再生的或者不可再生的），虽然应当指出的是，所有商用聚合物都是源自石油。

这些聚合物是通过合成反应由石油工业得到的天然材料，这使它们成为非常耐受性的材料并且实际上不可改变。

这种最后的特征使它们在废弃之后长时间保留在填埋场中。

存在三种主要类型的聚合物：

·热塑性塑料，

·热固性塑料，

·弹性体。

当加热时，热塑性聚合物软化，导致流动，并且当温度降低时它们再次变成固体以及刚性的。这种特性是由仅通过弱范德华力连接的无序大分子链引起的。它们最佳地用于包装行业。

在热塑性聚合物中有：

·聚烯烃。进一步分为：

1.LDPE（低密度聚乙烯）。

2.HDPE（高密度聚乙烯）。

3.PP（聚丙烯）。

·PVC（聚氯乙烯）。

·PS（聚苯乙烯）。

·PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）

当加热时，热固性聚合物并不软化或流动，但是如果温度继续上升，则分解。因此它们不能反复地模制。它们由通过强共价键连接在一起的大分子链构成。

在热固性聚合物中有：

·酚醛树脂。

·氨基树脂。

·聚酯树脂。

·环氧树脂。

·聚氨酯。

最后，弹性体聚合物使它们的链通过强共价键进行连接。它们的结构使它们易于被外力变形，并且当除去外力时立即恢复原来的大小和/或形状。

实例是：

·NR（天然橡胶）。

·SBR（合成橡胶丁二烯-苯乙烯）。

·EPM-EPDM（橡胶饱和的苯乙烯-丙烯）。

·CR（氯丁橡胶）。

塑料构成MSW总组成的8%。

2.3利乐包装容器

它的面市始于1963年。由纸板薄片、铝以及其他塑料形成多材料容器。

它们是由纸张和纸板制造的并印有商业设计。随后，它们用铝箔进行层压并且最后用聚乙烯薄膜进行层压。这样得到的材料的卷适用于制造包装容器。

RMO工艺是用于处理这种材料的最佳方法。通过辐解过程使塑料薄膜和纸板完全分离，并转化成光子靶向的炭、燃料气体、沥青、酸以及燃料。将在该过程中未经历氧化作用（使两者重量损失）的铝箔去除。

2.4.有机物碎屑

有机物碎屑是食物（烹制的或未烹制的）、以及园林废料等的残余物。它的化学组成是熟知的：除了其他脂肪以外，还有碳水化合物、蛋白质。

有机物质占家居废料的50%。

2.5.纺织品、木材有机废料

纺织品、木材和家具是MSW的最后部分。它们本身并不是有害的，但由于它们的尺寸，可以产生问题。床垫、家具等就是这样的情况。这些材料并不是本实施例的一部分，但可以用RMO工艺完全地进行处理。

2.6.其他废料

这一类具有异质组成并且许多成分可以单独地在RMO工艺中安全地进行处理和/或辅以其他方法。它们并不是本实施例的一部分，因为一些可以构成危险废料，所以它们需要特别注意。

由于其污染性，不同国家的不同法律包括管理PCB、废油以及电池的专门规定。多氯化的三联苯（trifenyl）以及多氯化的联苯（PCB）用作热流体或液压流体并存在于制冷器中。

电池是可以将化学能转化成电力的电化学装置。它们可以包含多种有害物质例如汞、镉、锌、铅、镍以及锂。存在数种类型的电池：

·碱性电池

·碳锌电池

·锂扣式电池

·汞扣式以及圆柱形电池

·镉镍电池

·银扣式电池

·锌扣式电池。

单个***电池可以污染2百万加仑的水至对健康有害的水平。

并不是所有的电池都具有相同的污染潜力。一些电池被回收，例如***电池、氧化银电池以及镍-镉电池，但其他电池则不是这样，如碱性电池和锌铅电池。对它们应进行特殊处理。

荧光灯管和节能灯泡包含汞，并且不应连同MSW的其余部分一起去除。

当与其他废料混合并且不分开处理时，异质组成的药品处置会危害环境。

如果排入水、土壤中，或处理不当以致排放到大气中时，包含酚、氯化的化合物、PCB等的矿物油是高度污染性的。

涂料、溶剂、清漆（varnish）、清洗产品、显影溶液等是危险废料，因而一旦收集需要进行专门的处理。

电子设备具有丢弃之后产生较大体积的问题，持续较长时间并且日益广泛地扩散。

最后，非危险性废料的一部分是家用植物油（橄榄油、葵花油、玉米油）。在它们通过其使用（例如油炸）而分解之后，它们已经变成非危险的。虽然并不认为是危险的，它们绝不应该倒入下水道中，因为它们能够在水上形成薄膜，从而在废水纯化中阻碍适当的氧化作用。

3.RMO工艺

3.1.初始条件

用于进行阶段b）的空反应容器具有383°C的内部温度，用于进行阶段c）的反应容器具有191°C的温度，用于进行阶段d）的反应容器具有98°C的温度，用于进行阶段e）的反应容器具有10°C的温度。所有反应容器具有大气压力。

有机物质的重量示于表1中（第一列）。材料的总重量是200kg，具有18.3%的水分含量。在随后***到RMO装置中的处理容器（内壁）中，在反应器的底部，将有机物质引入到阶段b）的外部容器中。反应容器的外壁与燃烧炉相接触。

3.2.过程报告

8:13a.m.：将材料加载到RMO装置中。内部反应容器允许密封，由于存在安全***液压阀，该密封抵抗压力。

利用测量材料内部温度的仪表来监测光子辐射的实施。在1.015巴压力下，开始气化，显示该材料207.5°C的周边温度。通过以10.4°C/分钟的平均速率施加红外光子辐射，持续该过程第一个小时的时间，来增加温度。这种增加最初是较快的(（21°C/分钟，持续第一个12分钟）。随着温度增加，***内部压力也缓慢增加。

08:15am：在RMO装置的所有反应容器中同时地进行该过程。

记录1.034巴的内部压力。作为第一产物，产生可燃气体的气体混合物，包括48%的CO、23%水蒸气以及29%空气，在第一个10分钟期间，它以缺乏甲烷的一体积部分以及富含甲烷气体的三体积部分的混合物形式用作反馈进入到燃烧炉中。

08:23am：在过程开始之后8分钟，观察到由反应容器e）排出的酸沉淀。液态烃和沥青的排出还未开始。酸的排出速率逐步增加。产生的气体的组成达到适当水平，用于存储和/或直接应用到用于进行RMO工艺的燃料燃烧器中。

08:31am：在过程开始之后16分钟，观测到在反应容器d）中液态烃的第一次排出。同时，酸的排出保持增加。沥青的排出还未开始。液态烃的排出速率也逐步增加。

09:08am：在过程开始之后53分钟，开始由反应容器b）排出流体沥青。同时，酸和液态烃的排出达到并保持在峰值水平。

此时，有机起始物质具有835°C的均匀温度。***内部的压力达到它在该过程中的最大值，为1.077巴。从这时开始，用于该过程的能量的外部施加放缓，因为遍及所有有机物质产生了光子辐射场。

沥青生产物的排出仍然增加，同时其他产物的排出逐渐减少。

10:30am：气体的排出减少到最小值，同时其他产物的排出继续进行。记录下***内部的压力，在该过程中其最低值为1.029巴。

在阶段b）的反应容器的底部，以1m³/分钟的速率引入水蒸气持续10至15分钟，同时停止燃烧炉以使废料的热量产生气体例如氢气和CO₂。

这会加快有机物质的沥青、酸以及液态烃的排出，然后将其焦化并且使温度逐渐地从835°C降低到400°C。从三个沉淀器得到排出物。这时确定排出的气体为氢H和CO₂以及高含量的甲烷。

10:43a.m.：当记录400°C的温度时，该过程结束。这时，停止注射水蒸气。

10:50a.m.：抽出包含炭的容器，并且在排放之前将该容器冷却4小时。

10:55am：此时，通过引入载有新有机物质的新容器，RMO装置可用于开始新的过程。

4.RMO工艺的质量平衡

实施例2.用RMO工艺来处理来自城市固体废料残留物（MSW）的有机物质

实施例3.使用通过杀虫剂处理的棉籽的RMO进行分子碎片化，并且转化成炭

样品的鉴别

RMO工艺

对棉籽样品进行RMO工艺。得到的产物是炭。

使用RMO工艺对棉籽样品进行去分子化作用的炭产物的杀虫剂的分析结果

产生的炭的分析结果的评估

-在RMO工艺之后，存在初始浓度的相当于36mg/Kg的1.27%的痕量丁硫克百威。

-在RMO工艺之后，存在初始浓度的相当于2mg/Kg的0.82%的痕量萎锈灵。

Claims

1.一种用于由废料产生炭、沥青、液态烃、有机酸、甲烷气体和/或氢气的方法，包括：

a）提供废料；

b）用波长为700nm至1mm的低频长波来辐射所述废料，由此使温度在205°C至900°C之间并且使压力在1.0巴至19.0巴之间，从而生产炭；

其中所述废料具有基于所述废料干重的以下组成：碳含量9-85%、氢含量1-15%以及氧含量0-65%。

2.一种用于处理废料的方法，包括提供废料，以及用波长为700nm至1mm之间的低频长波辐射所述废料，由此使温度在205°C至900°C之间并且使压力在1.0巴至19.0巴之间，其中所述废料具有基于所述废料干重的以下组成：碳含量9-85%，氢含量1-15%以及氧含量0-65%。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中：

在纤维素或纤维素衍生物、碳化合物、和/或水存在下进行所述辐射；和/或

在烃或烃混合物存在下进行步骤c）；和/或

在烃或烃混合物、和/或氧化剂存在下进行步骤d）；和/或

在5%至40%之间的有机酸溶液、和/或固体金属、和/或浓度为5%至50%之间的硫酸铁溶液存在下进行步骤e）。

4.根据权利要求1或3所述的方法，进一步包括：

使在步骤b）中得到的所述炭与所述气态残余物分离，和/或

使在步骤c）中得到的所述沥青与所述气态残余物分离，和/或

使在步骤d）中得到的所述液态烃与所述气态残余物分离，和/或

使在步骤e）中得到的所述有机酸与所述气态残余物分离，和/或

使在步骤f）中得到的所述甲烷气体和氢气与所述残余物分离。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，进一步包括，在步骤b）和/或步骤c）和/或步骤d）和/或步骤e）期间，使用加入到反应混合物中的碱性试剂来沉淀无机物质，例如硫、氯、磷、溴和/或硼以及重金属。

6.根据权利要求1或3-5中任一项所述的方法，进一步包括在步骤e）与f）之间进行水的热还原。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中所述废料包含至少50%的有机物质。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中所述废料包括植物叶子和枝条，果皮，谷物和油料种子的外壳以及壳，食物残余物，大戟、麻疯树植物和/或甘蔗渣，植物废物，如烟草、棉花、锯末、刨花的这些植物废物，和/或来自木材工业的所有废料，和/或来自农工业废料的所有其他有机废料，剪枝废料，杂草和/或所有类型的植物剩余部分，动物来源的固体废料如骨、粪便、来自肉类加工业的固体废料和/或动物来源的任何其他类型的废料，塑料，纸张，橡胶，轮胎，天然和合成的织物，胶乳，尿布和/或一次性毛巾。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中所述废料包含无机组分例如硫、氯、磷、溴、硼和/或重金属。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其中所述废料包括轮胎、利乐包装容器和/或电镀金属。

11.一种可以用根据权利要求1-10中任一项所述的方法得到的产物。

12.可以由根据权利要求1-10中任一项所述的方法的步骤b）得到的产物，其中所述产物是炭。

13.可以由根据权利要求1和3-10中任一项所述的方法的步骤c）得到的产物，其中所述产物是沥青。

14.根据权利要求13所述的产物，其中所述沥青的硫含量低于0.5%。

15.根据权利要求13或权利要求14所述的产物，其中所述沥青具有在四氯化碳中98%至99.9%之间的溶解度以及0.1%至1.0%之间的灰分含量，并且其中当进行奥林萨斯点滴试验时所述沥青显示阴性测试结果。