JP2003522020A - 合成ガス用の2段階冷却プロセス - Google Patents
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Abstract
Description
のである。本発明において、固体及び/又は液体形状のあらゆる種類の汚染物質
を含む分別されない、未処理の産業、家庭及び/又は特殊な廃棄物ならびに廃棄
された産業製品は段階的に温度を付与され、熱分離され、又は物質変換される。
する。 発明は更に前記方法に適する装置に関する。
題を満足には解決できない。自動車及び家庭電化製品のような複合材料から形成
される廃棄された工業製品及び油、バッテリー、エナメル、ペイント、毒性スラ
ッジ、医薬品、病院の廃棄物は種々の法律により厳密に規定される特殊な処理手
段に供される。
ゆる種類の特殊な廃棄物部分と有機成分を含んでおり、環境への強い影響の割り
には未だ分別されていない。
ントにおいて、処理される廃棄物は約1000℃までの広い温度領域を通過する
。これらの温度において、鉱物及び金属廃棄物は、できるかぎり、後のガス生成
工程を妨害しないために、溶解しないほうがよい。固形物に残留するエネルギー
は使用されないか、又は不十分に使用される。
らな焼却廃棄物に多量に必要であることに起因して多量の塵が発生するため、有
害な塩素化炭化水素の生成が促進される。そのため、塵焼却プラントからの廃棄
物ガスを後に高温で焼却する手段が採用されている。このような装置の高い資本
経費を無駄にしないために、塵を多量に含む研摩性で腐蝕性の熱い廃棄物ガスは
熱交換器に通される。熱交換器における比較的長い滞留時間を通じて、塩素化炭
化水素は廃棄物ガスにより運ばれる塵と結合し、最終的に妨害物を形成して装置
を故障させるため、強い毒性物質として処分される必要がある。生じる損害とそ
の処理費用は見積もりできないほど大きい。
温度スペクトルを有する。高温度がガス抜き帯域で実施される。自生する熱ガス
は、未だ熱分解されていない廃棄物を予熱するために使用され、その結果、この
熱ガス自体は冷却されて、塩素化炭化水素の新たな生成に適した温度範囲を通過
するため、危険である。生態学的に安全で使用できる純粋なガスを製造するため
に、一般に熱分解ガスは浄化前に分解装置に通される。 上述した焼却方法と熱分解方法は、焼却又は熱分解を通じて蒸発する液体又は固
体物質が全ての汚染物質の破壊に必要な反応器中の温度と滞留時間に到達する前
に、燃焼又は熱分解ガスと混合して排出されるという欠点を有する。蒸発した水
は水性ガスの生成に利用されない。従って、一般的には、焼却プラントには焼却
室が連結し、熱分解プラントには分解装置が連結する。
、これは上述の欠点を回避する。前記廃棄物は段階的な温度上昇に曝され、熱分
離され、又は物質変換され、そして生じた固体残留物は高温溶融物に変換される
。この目的を達成するために、前記被処理物は回分操作でコンパクトなパケット
に圧縮され、増大する温度の方向に複数の温度処理段階を通過し、低温段階にお
いて、加圧を維持しながら反応容器の壁に対する適合性と摩擦接触が維持され、
そして有機成分がガス抜きされ、高温帯域において、前記被処理物はガス透過性
層を形成し、また合成ガスが酸素の制御された添加によって生じる。この合成ガ
スは前記高温帯域から排出されて、更に利用できる。
ガス流に噴射する装置を有する急速ガス冷却用のガス室に接続する。この急速ガ
ス冷却(衝撃的な冷却)は汚染物質の再合成を防止する。何故ならば、急冷に基
づいて、未精製合成ガスが急速に臨界温度範囲を通過して、汚染物質の新たな合
成が生じないような温度まで冷却されるからである。また、冷水を未精製の合成
ガス中に噴射すると、ガス流中に同伴された液体又は固体粒子がガス流に乗せら
れ、その結果、急速冷却の後に、良好に予備浄化された未精製合成ガスが得られ
る。
少量のCOSもまた廃棄物中に含まれる硫黄成分から生成し、これらは生成した
合成ガスと共にガス状でガス化領域から出る。
ュに吸収され、そして元素硫黄へ酸化されて、前記粗合成ガスから除去され、一
方、前記COSはその一部だけが前記鉄キレートによって結合し、及び/又は分
解する。吸収されないCOSは合成ガス中に残留し、そして次の、例えば合成ガ
スの熱利用を通じて、SO2に変換され、汚染物質として大気中に放出される。
出することなく実施できる方法及び装置を提供することである。 この目的は請求項1に従う方法及び請求項12に従う装置によって達成される
。本発明に従う方法及び本発明に従う装置の好ましい態様はそれぞれの従属請求
項により与えられる。
するものであって、前記方法及び装置に関連するこの出版物の開示の内容は本発
明の開示内容に完全に包含される。
ために2段階の衝撃的な水の付与に曝すことにより回避される。第1の衝撃的な
冷却において、合成ガスは150℃〜200℃の温度まで冷却されて、所定の時
間保持される。次いで、更なる衝撃的な水の付与が90℃以下に冷却されるまで
実施される。
。合成ガスは第1段階で150℃〜200℃の温度まで冷却される結果、合成ガ
ス中に含まれるCOSは次いで下記の反応式に従って水蒸気の存在下で硫化水素
に変換される。 COS + H2O → CO2 + H2S
200℃まで衝撃的に冷却されるように、十分な水が第1冷却段階のガス流中に
有利に噴射される。この冷却水の噴射によって、前記冷却された粗合成ガスは、
COSをH2Sに変換するためにCOSの変換に必要な水蒸気を高い割合で既に
含有している。
よって90℃以下に設定される。 硫化水素が粗合成ガス中に存在し、そしてこれが次のガス浄化段階で鉄キレー
トを用いて除去されるため、この粗合成ガスはCOS‐H2S成分をほとんど含
有しない。従って、この粗合成ガスの後の熱利用を通じて、SO2の生成も回避
され、そして熱利用された排ガスは他の通常のSO2成分を除去される。
た2段階の急速冷却により実施される。即ち、合成ガス中に噴射される水の量は
、合成ガスの所望の終了温度が第1の水冷の場合150℃〜200℃を達成でき
、第2の水冷の場合90℃以下を達成できるように、それぞれのノズルのスイッ
チの開閉を調節することにより制御できる。
処理をするための本発明の装置を示す。 残留廃棄物を圧縮プレスに導入する方法を図1で説明する。この圧縮は圧縮プ
レス1によって実施され、その構造は、例えば車両の解体に使用するような公知
の塵プレスに相当する。旋回式のプレス板2は混合廃棄物をプレス1に詰め込む
ことができる。押圧面3は前記プレスの充填空間が十分に開放されるように左側
の場所に位置する。プレス板2を図示のように水平位置に回転させることにより
、最初に廃棄物は垂直方向に圧縮される。その後、押圧面3は連続線で示す位置
まで水平に移動し、そして廃棄物パケットを水平方向に圧縮する。このために必
要な反力は図示しない伸縮自在のカウンタプレートにより吸収される。圧縮工程
が完了するとすぐに、前記カウンタプレートは引っ込み、そして圧縮された廃棄
物プラグは右側方向に移動する押圧面3を用いてバッチ炉6の非加熱領域5中に
押し込まれ、その結果、前記バッチ炉全体の内容物が更に移動して、再度圧縮さ
れ、そして前記チャンネル壁、即ち炉壁との密着が維持される。次に押圧面3が
左側の元の位置に復帰し、前記カウンタプレートが挿入され、そしてプレス板2
が破線で示す垂直位置に回転して復帰する。圧縮プレス1が次の充填のために準
備される。廃棄物の圧縮は極めて強いため、バッチ炉6の非加熱領域5中に押し
込まれた廃棄物プラグは気密になる。バッチ炉は、矢印の方向に加熱スリーブ8
を通して流れる火炎及び/又は廃ガスにより加熱される。
帯域がバッチ炉6の中央面の方向に膨張し、この膨張はバッチ炉の直角断面の横
幅/高さの比が2より大きいことに基づいて表面積が増大することにより促進さ
れる。高温反応器10中に導入されると直ちに、炭素、鉱物及び金属類及び部分
的に分解したガス抜き可能な成分から成る混合物が生成し、この混合物は押圧工
程を通じて一定の圧力を加えられて圧縮される。この混合物は前記高温反応器1
0の入口の領域中で極めて強い輻射熱に曝される。炭化物質中の残留ガスが急激
に膨張すると、前記炭化物質は小片に分解される。このようにして得られた固体
物質ユニットロードは前記高温反応器内にガス透過性層20を形成し、この層中
の炭化物質の炭素が酸素ランス12を用いて焼却されて、CO2及びCOを生成
する。この炭化ガスは高温反応器10を通じてガス透過性層20の上方を乱流状
に流れてクラッキングにより完全に解毒される。この廃棄物から発生したC、C
O2、CO及び水蒸気の間で、温度に依存する反応平衡が合成ガスの生成を通じ
て生じる。
炭化物質の鉱物及び金属成分が溶融する。これらは密度が異なるため、互いに層
状に混合する。例えば、クロム、ニッケル及び銅のような典型的な鉄合金成分は
廃棄物中の鉄と処理可能な合金を形成するが、例えば、アルミニウムのような他
の金属の化合物は溶融鉱物を酸化し、そして酸化物として安定化させる。
用いて形成された酸素性雰囲気中で1400℃より高い温度に曝され、必要に応
じて図示されないガスバーナーにより補助される。同伴された炭素粒子は酸化さ
れ、溶融物は均質化されて、その粘度は低下する。
形成し、次いで磁気的に分類される。 安定化領域を形成する高温反応器10の上方部分で生成した粗合成ガスは粗合
成ガス管30を経由して容器又は室14に導かれ、ここで合成ガスは2段階の衝
撃的な水噴射により90℃以下に冷却される。ガス中に伴なわれる成分(鉱物及
び/又は溶融状態の金属)が前記冷水中に堆積し、水蒸気が凝縮し、その結果、
ガス容積が減少して、それ自体は公知である衝撃的な冷却後のガス精製が促進さ
れる。合成ガス流の衝撃的な冷却に使用される水は浄化後に必要に応じて冷却用
に再使用可能であり、例えば、沈降機32を経由して再循環できる。冷却水を粗
合成ガス流中に噴射することによる粗合成ガスの急速冷却を通じて、液体成分及
び固体成分(塵等)が粗合成ガスから除去されるのみならず、冷却水も粗合成ガ
スからガス成分を更に吸収する。これは、例えば、ガス微小気泡を冷却水中に乳
化することにより実施されるか、又は粗合成ガスからのガスを溶解することによ
り実施される。
で合成ガスが150℃〜200℃の温度に冷却されるように合成ガス中に水を噴
射する。次いで、合成ガス中に含まれるCOSがH2Sに転換されるまで前記冷
却された合成ガスをこの温度に保持する。次いで、合成ガスを90℃以下に冷却
するために、第2段階の衝撃的な急速冷却を冷水の更なる噴射により実施する。
classifier)32に入り、ここで冷却水に含まれる固形物、例えば浮動成分が沈
降し、そして含有ガスが冷却水からガス抜きされる。このように清浄化された冷
却水は管33を経由して粗合成ガスを冷却するために再び室14に循環されて、
循環が始まる。
器34、34a、34b及び34cで精密な洗浄又は精密な浄化を実施される。
洗浄器34aはH2Sが鉄キレートを用いて粗合成ガスから除去された後、純粋
な硫黄として排出される洗浄段階を構成する。
ばガス発生器35に供給されるか、又は故障の場合には、煙道を有する燃焼室に
供給され、ここで空気が強制的に供給されて環境に安全な方法で焼却され、そし
て廃棄される。
、例えば、ガス発生器35の廃ガスはもはや多くの二酸化硫黄成分を含有しない
。従って、硫黄成分は放出されない。これらの廃ガスは環境中に直接に、即ち、
廃ガスを浄化することなく煙突36を経由して放出できる。
号で示されるので、更に説明はしない。 まだ浄化されない合成ガスは管30及び中心管101を経由して室14内に入
る。前記中心管内に、水ノズル105を有する第1の水噴射装置103が設けら
れる。この水噴射装置103は管33aを経由して冷却水を供給されて、中心管
101内の合成ガス流中に冷却水を散布する。それぞれの水ノズル105のスイ
ッチを入れたり切ったりすることにより、冷却水により冷却された合成ガスが1
50℃〜200℃の温度を有するように水流を制御できる。このように最初に衝
撃的に150℃〜200℃に冷却された合成ガスは中心管101に沿って流れ、
そしてこの合成ガス中に含まれるCOSはH2Sに転換される。中心管101の
容積又は長さに応じて、含有されたCOSが完全に分解される時にのみ合成ガス
が急速冷却の第2段階に入るように合成ガスの滞留時間を150℃〜200℃に
おいて制御できる。
内部に入り、ここで水ノズル105aを有する第2の水噴射装置104を通って
水が散布され、そして90℃以下の温度まで衝撃的に冷却される。水噴射装置1
04は冷却水管33bを介して冷却水を供給される。ノズル105aを経由して
散布される冷却水の量は、冷却された合成ガスの温度が90℃以下になるように
それぞれの水ノズル105aのスイッチを入れたり切ったりすることにより、制
御される。従って、ダイオキシン又はフランは合成ガス中で新たに合成されない
。このように90℃以下に冷却された合成ガスは管30aを経由して図1のガス
精密洗浄器34〜34cの方向に室14を出る。
射冷却水は集められ、そして排出される(図1を参照)。
Claims (21)
- 【請求項1】 あらゆるタイプの廃棄物を処理及び利用する方法であって、
固体及び/又は液体形状の汚染物質を含有する、分別されない、未処理の産業、
家庭、及び/又は特殊な廃棄物ならびに廃棄された工業製品は段階的な温度増加
に曝され、熱分離され、又は物質変換され、そして生じた固体残留物は高温溶融
物に転化され、前記被処理物は回分操作でコンパクトなパケットに圧縮され、増
大する温度の方向に複数の温度処理段階を通過し、少なくとも1つの低温段階に
おいて、加圧を維持しながら、形状の調整及び反応容器の壁との摩擦接触が維持
され、少なくとも1つの高温帯域において、前記被処理物は合成ガスを生成し、
そしてガス透過性チャージを形成し、また前記合成ガスのための安定化帯域が前
記ガス透過性チャージの上方に設置され、そして前記生成した合成ガスは前記安
定化帯域から排出される、前記方法において、 前記排出された合成ガスは、前記高温反応器を出た直後に、第1の衝撃的な水
の付与に曝されて150℃〜200℃まで冷却され、次いで第2の衝撃的な水の
付与に曝されて90℃以下に冷却されることを特徴とする、前記方法。 - 【請求項2】 前記排出された合成ガスは前記第1の水の付与と第2の水の
付与との間において約150℃〜200℃で所定の時間維持されることを特徴と
する、請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 前記第1及び/又は第2の水の付与に使用される水の量は合
成ガスの体積流量に依存して制御されることを特徴とする、請求項1又は2記載
の方法。 - 【請求項4】 前記合成ガスへの水の付与は多数のノズルを経由して実施さ
れることを特徴とする、請求項1〜3いずれかに記載の方法。 - 【請求項5】 前記付与された水の量はそれぞれスイッチを入れたノズルに
より付与される水の量を一定に維持しながら、それぞれのノズルのスイッチを入
れたり切ったりすることにより変化することを特徴とする、請求項4記載の方法
。 - 【請求項6】 前記第2の水の付与の後に、前記合成ガスに含まれる硫化水
素(H2S)は鉄キレートを用いて前記合成ガスから除去されることを特徴とす
る、請求項1〜5いずれかに記載の方法。 - 【請求項7】 標準的な操作において、少なくとも前記低温段階は、加圧に
より形状の調整及び反応容器の壁との摩擦接触を維持しながら、酸素を排除して
実施されることを特徴とする、請求項1〜6いずれかに記載の方法。 - 【請求項8】 標準的な操作において、前記低温段階は100℃〜600℃
の温度で実施されることを特徴とする、請求項1〜7いずれかに記載の方法。 - 【請求項9】 標準的な操作において、前記高温段階は酸素を加えて実施さ
れることを特徴とする、請求項1〜8いずれかに記載の方法。 - 【請求項10】 標準的な操作において、前記チャージの炭素成分は二酸化
炭素中に酸素を計量して添加することによりガス化され、その結果、前記二酸化
炭素は前記炭素含有チャージを通り抜ける時に一酸化炭素に還元されることを特
徴とする、請求項9記載の方法。 - 【請求項11】 標準的な操作において、前記高温段階は1000℃を超え
る温度で実施されることを特徴とする、請求項1〜10いずれかに記載の方法。 - 【請求項12】 あらゆるタイプの処理物質を複数の熱処理段階で再加工し
、変換し、そして後処理する装置であって、この装置は酸素が排除される少なく
とも1つの低温段階と、1000℃を越える温度で酸素が供給される少なくとも
1つの高温段階と、前記高温段階に設けられた安定化帯域と、前記高温段階で生
じるガス混合物の出口とを含み、そして前記熱処理段階の全ての反応空間はロッ
クされることなく固定された方法で互いに連結され、また前記高温段階において
酸素を供給する装置及び燃料を供給する装置が設けられた、前記装置において、 前記高温段階のガス出口側は前記ガス流中において第1の急速ガス冷却及び前
記第1ガス冷却に続く第2の急速ガス冷却に接続し、これらはそれぞれ前記ガス
混合物又は廃ガスの熱流中に冷水を噴射するための第1又は第2の水噴射装置を
有することを特徴とする、前記装置。 - 【請求項13】 前記第1及び/又は第2の急速ガス冷却は前記ガス混合物
流中に噴射された冷水の量又は前記冷水の流れ強度を制御する制御装置を有する
ことを特徴とする、請求項12記載の方法。 - 【請求項14】 前記噴射された冷水の量又は流れ強度は前記第1の急速冷
却における合成ガスが約150℃〜200℃まで衝撃的に冷却され、及び/又は
前記第2の急速冷却における合成ガスが約90℃以下に衝撃的に冷却されること
を特徴とする、請求項13記載の装置。 - 【請求項15】 前記第1及び/又は第2の水噴射装置は前記第1又は第2
の急速冷却に水を噴射する多数のノズルを有することを特徴とする、請求項12
〜14いずれかに記載の装置。 - 【請求項16】 前記ノズルはスイッチを切りそして入れることができるこ
とを特徴とする、請求項15記載の方法。 - 【請求項17】 前記第2急速ガス冷却の後にガス浄化装置が配置されるこ
とを特徴とする、請求項12〜16いずれかに記載の装置。 - 【請求項18】 前記ガス浄化装置は鉄キレートを用いてH2Sを除去する
浄化段階を有することを特徴とする、請求項17記載の装置。 - 【請求項19】 前記第2急速ガス冷却において、前記合成ガス混合物のガ
スを利用する装置、例えばガスエンジン、ジェネレータ等が後に配置されること
を特徴とする、請求項12〜18いずれかに記載の装置。 - 【請求項20】 低温段階の反応空間は横方向に配置された外側から加熱さ
れる長方形断面の回分炉であって、その炉の高さに対する炉の幅の比は2より大
きく、その炉の長さはLOfen≧5√FOfenの関係式によって与えられ、ここでF Ofen は前記回分炉の横断表面であることを特徴とする、請求項12〜19いずれ
かに記載の装置。 - 【請求項21】 高温段階の反応空間は立て軸炉の構造を有し、この炉の基
部の上方に前記低温段階の反応空間が開放することを特徴とする、請求項12〜
20いずれかに記載の装置。
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