專利名稱：一種從物料混合物生產(chǎn)組合物，單質(zhì)或化合物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種從物料混合物生產(chǎn)組合物、單質(zhì)或化合物的方法，并且本發(fā)明可通過廢物的化學變化來減少巨大的廢物量，以及通過生產(chǎn)過程和使用過程來減少或消除廢物。
本發(fā)明方法的目的是利用不希望有的物料作為原料來生產(chǎn)組合物、單質(zhì)或化合物。當生產(chǎn)成功地得到了一種足以有用的成分時，那么就可達到下述兩個目的生產(chǎn)需要少量的原料，這樣生產(chǎn)就變得更加經(jīng)濟；以及更重要的是，不希望有的有害化合物已經(jīng)消除了。根據(jù)本發(fā)明的方法，利用不希望有的化合物在經(jīng)濟方面是引人注意的，并且該方法援救了生態(tài)和經(jīng)濟。
本發(fā)明方法的這個目的可用下列方式達到即在有計劃的流程中，化合物和能量的所有循環(huán)都被考慮并完全閉合，這能與電路相比，因為電路中是沒有一點廢電產(chǎn)生的。因此，必須考慮下述兩個因素生產(chǎn)的連接和反應物的使用，這些反應物在流程中無論怎樣都是以產(chǎn)物的形式存在。該流程可在所謂的hydrokrit過程中成為可能。
Hydrokrit意謂著“水的分離”，更確切地說是利用水使化學結(jié)合的分離。正如在洗滌循環(huán)中水從織物上分離出污物(物理洗滌循環(huán))一樣，在hydrokrit過程中不希望有的化學結(jié)合被分解(化學洗滌循環(huán))，最好所用物料中的所有不希望有的化合物都被分解。用水分離(分解)在約1000℃溫度下和過熱水蒸汽與要分解的分子的接觸時間足夠長的條件下進行的特別完全。應該注意，除了含有碳、氫和氧外，還含有氯、氟、氮或硫的所有有機氣態(tài)分子總是分解成相同的小碎片。在此這些小碎片是一種含有一氧化碳、氫氣與少量氮氣的混合物，以及氯、氟、硫或磷與氫的簡單化合物。
一氧化碳和氫氣并往往與少量氮氣混合的混合物是指合成氣或水蒸汽，并且該混合物在化學合成生產(chǎn)純烴類或醇類中用作為原料氣。不希望有的化合物(如氯化氫、氟化氫、硫化氫和氫化磷)在合成之前在氣體洗滌器中用Redox方法分離出。
而在大約1000℃溫度下不希望有的分子的分解需要相應溫度的熱量，以便在以后制備液體可燃物質(zhì)或原料的分解氣體的合成中，在大約200℃溫度下有大約相同的熱量釋放出來。該熱量是用來預熱水蒸汽發(fā)生器的供給水，而產(chǎn)生的分解氣體的顯熱是用來蒸餾洗滌水和將不希望有的化合物(如硫和常存在的揮發(fā)性重金屬或它們的鹽)轉(zhuǎn)化成濃的無毒和難溶形式的物質(zhì)。所用物料中所含的大約一半能量是用于整個過程中，剩下的另一半能量以得到純有機原料或能量載體的形式貯存起來。
除了這些液體有機產(chǎn)品外，hydrokrit方法還生產(chǎn)出固體或溶解化合物作為產(chǎn)品或用于以后過程的中間產(chǎn)物。
簡短概括地說，該hydrokrit過程由下面4個部分過程組成1.在易燃氣體的火焰中在350-1050℃溫度下用水蒸汽和二氧化碳分解要被加工的物料。
2.在950-1050℃溫度下，在直接接觸至少1秒鐘的時間內(nèi)，將所有生成氣體分解成低分子化合物和/或單質(zhì)。
3.通過將熱氣體通入水中來洗滌分解氣體，然后從水中所含的其他低分子化合物或單質(zhì)中分離出合成氣體(CO和H2的混合物)。通過蒸發(fā)回收洗滌水，并沉淀生成的鹽水中的難溶物質(zhì)。
4.合并由分解氣體得到的液體有機化合物，并將合成中得到的氣態(tài)烴和二氧化碳混入易燃氣體中。
在hydrokrit過程中得到了第一步驟產(chǎn)生的無機產(chǎn)物混合物，第三步驟產(chǎn)生的濃的洗滌水和第四步驟產(chǎn)生的烴類和/或醇類。用現(xiàn)有的探測方法可測出這些產(chǎn)物中沒有不希望有的殘余物。
所用的物料可以是均勻的或不均勻的，也可以是有機來源或無機來源，并且它們可以以三種聚集物狀態(tài)(固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài))的任何一種狀態(tài)存在。例如這些物料可以是家庭的廢物、下水道污泥、廢物燃燒的殘余物，如爐渣或過濾器粉塵，礦渣，農(nóng)業(yè)、工業(yè)或醫(yī)院的廢物或食品的廢物，其他種類的物料是含砂、鹽、油的礦物或含石塊的碳。通常是使用這些物料的混合物。
物料混合物是以這樣的方式組成的，即在任何個別情況下所選用的條件下，化學變化在轉(zhuǎn)化器中都能產(chǎn)生出所需的固體產(chǎn)物，并同時能在氣體洗滌器中分離成合成氣，難溶殘余物和鹽水。
除了水蒸汽外，在轉(zhuǎn)化的充足時間內(nèi)，還要向轉(zhuǎn)化器加入至少一種可燃氣體、氧氣以及二氧化碳，直到所用物料達到需要的轉(zhuǎn)化。準備加入的氣體在任何時候都可被操作過程的其他步驟得到的氣體和另外同時操作的過程得到的氣體代替。
本發(fā)明的方法將通過流程圖(

圖1)得到更詳細的說明。所需物料混合物是利用螺旋輸送機(1)從三個物料貯倉(2)或淤渣貯倉(3)中取出，并輸送到轉(zhuǎn)化器(4)中。二氧化碳和約10％(體積)的氧氣的混合物通過供應管線(5)送入轉(zhuǎn)化器(4)，所需的可燃氣體混合物通過控制閥(6)送入轉(zhuǎn)化器(4)。利用蒸汽發(fā)生器(7)將另外的水蒸汽送入轉(zhuǎn)化器(4)中。轉(zhuǎn)化器(4)中產(chǎn)生的氣體混合物在旋風分離器(8)中與微粒分開，該微粒再循環(huán)到物料流中。從微粒中分出的氣體混合物通過供應管線(9)和進氣環(huán)(10)進入氣體洗滌塔(11)。洗滌過的氣體混合物經(jīng)過冷凝器(12)，在冷凝器(12)中，水蒸汽被冷卻并在供給水罐(13)中分離出。泵(14)壓出少量供給水并通過噴灑頭(15)進入氣體洗滌塔，這是用來冷卻和改善洗滌效果。供給水的主要部分是用來冷卻波動反應器(Wave reaction)(16)，這樣供給水經(jīng)過預熱再進入蒸汽發(fā)生器(7)。氣體壓縮機(17)將洗滌過的合成氣壓縮到5-20巴的壓力，然后送入波動反應器(16)。在波動反應器(16)中發(fā)生了放熱合成反應，并產(chǎn)生了水蒸汽、二氧化碳、尤其含有丙烷和丁烷的氣態(tài)烴。在第一個實例中，氣態(tài)混合物被送入蒸餾器(18)中，在此氣態(tài)混合物用冷卻水和丙烷或丁烷冷凝。水送入電解槽(19)，最后送入供給水容器(13)，丙烷和丁烷貯存在罐(20)中。氣態(tài)產(chǎn)物通過管線(21)，并與電解氫氣一起送入蒸汽發(fā)生器(7)和轉(zhuǎn)化器(4)中。蒸汽發(fā)生器(7)是通過調(diào)節(jié)控制閥(22)和(23)送入的氣體和氧氣來控制的，蒸汽發(fā)生器(7)的控制是這樣的，即蒸汽壓力控制在8-10巴的所需范圍內(nèi)，廢氣出口保持足夠過量的氧氣以保持轉(zhuǎn)化器(4)中的溫度。
蒸餾器(8)的排放水通過電解槽(19)送入水罐(13)中。冷卻器(12)、蒸餾器(18)和轉(zhuǎn)化器(4)的冷卻都是通過利用隔開的冷卻水回路來實現(xiàn)的，該冷卻水回路有一個冷卻水入口(KE)和出口(KA)，并通過外部的水—水或水—空氣熱交換器將熱量傳遞到使用者。
轉(zhuǎn)化器(4)中產(chǎn)生的固態(tài)產(chǎn)物根據(jù)它的質(zhì)量通過螺旋輸送機(25)貯存在三個不同產(chǎn)品貯倉(26)中的一個中，直到排出為止。產(chǎn)生的鹽水貯存在罐(27)中，直到它的進一步加工。洗滌器中收集的難溶淤渣在淤渣罐(28)中從鹽水中分離出來，并經(jīng)過或不經(jīng)過進一步處理循環(huán)到淤渣貯倉(3)中。
下面的操作實施例將對本發(fā)明的方法進行說明。實施例1在過濾器粉塵加工中，將含有65％(重量)的下水道污泥(干含量為40％(重量))和35％(重量)來自廢物燃燒的濕法洗滌裝置的過濾器粉塵的混合物送入轉(zhuǎn)化器中，并將該混合物在850-1000℃溫度下，在含有30％(體積)蒸汽，10％(體積)甲烷，10％(體積)氫氣，45％(體積)二氧化碳和5％(體積)氧氣的氣流中暴露半個小時。電解槽在720千瓦/小時的電耗下，對每1000kg的所用物料混合物可電解出160標準m3的氫氣和80標準m3的氧氣。蒸汽發(fā)生器在大約30標準m3的氧氣。蒸汽發(fā)生器在大約30標準m3的合成氣或氫氣的氣體消耗量下，可產(chǎn)生480標準m3壓力為10巴的飽和蒸汽。該加工過程總共得到460標準m3的合成氣和80Kg丁烷。在該過濾器粉塵加工中，有650Kg下水道污泥被氣化，350kg過濾器粉塵被凈化，同時電耗為720千瓦/小時，并生產(chǎn)出80Kg丁烷(貯存能量為960千瓦/小時)。實施例2對油的氣化，特別是鹵代烴的氣化(圖2)，轉(zhuǎn)化器(24)被設(shè)計成為一種氣體燃燒器，該轉(zhuǎn)化器(24)在操作時，通入了來自洗滌器(29)的合成氣，洗滌器(29)是在冷卻器(30)的前面被分支出來。通過壓縮機(31)，將空氣送入轉(zhuǎn)化器，該空氣通過熱的合成供應管線(32)預熱到約400℃，該合成供應管線(32)同軸地包圍了空氣入口。來自裝有攪拌器(34)的油罐(33)的油經(jīng)過閥(35)進入燃燒器，該油在預熱的空氣流中汽化，產(chǎn)生的氣化物被氣體火焰吸入燃燒器中。因為來自洗滌器(29)的合成氣含有大約相同體積的水蒸汽，并且該混合物在熱交換器(36)中與轉(zhuǎn)化器(24)出口的裂化氣進行換熱，得到了較好的預熱，因此，油能夠有效地氣化。合成氣可直接用來加熱或用作發(fā)動機燃料，或送入成套動力發(fā)電廠。在加工氯化或氟化油白堊的情況下，必須將純堿或金屬氫氧化物加到供給水罐(37)的供給水中，以中和將形成的氫氯酸。產(chǎn)生的氫氯酸也可在鹽水罐(38)中直接得到，這取決于所用油的質(zhì)量和過程的控制。
在氯含量為約30％(重量)的氯化油的情況下，得到每兆瓦/小時的熱值需要約300標準m3的合成氣，并需要約170標準m3的空氣。與氮氣混合的合成氣，當合成氣占約70％(體積)時，它的熱值為每標準m3約2千瓦/小時。罐(33)或淤渣罐(39)中的由油加工得到的殘留淤渣可用類似于下水道污泥的加工方法加工。
在生產(chǎn)咖啡或香料提取物中，得到的殘渣不能完全地用作為進料或肥料，這些物料可用本發(fā)明的方法轉(zhuǎn)化成合成氣或甲烷或丁烷。
hydrokrit過程不同于常規(guī)的生產(chǎn)或再生過程，不同之處在于不希望有的化合物或組合物的原子團的裂解是通過與水蒸汽或等量的反應物發(fā)生熱化學反應來進行的。而在多數(shù)生產(chǎn)過程中，任何一個選擇的合成氣步驟都沒有或僅有一些無價值的裂解反應發(fā)生，在hydrokrit過程中卻是原子團裂解。在開始的兩個加工步驟中不希望有的結(jié)合物完全裂解成簡單的單質(zhì)或至多含有兩個不同單質(zhì)的化合物。因此，在沒有充分裂解的生產(chǎn)過程中，有許多不希望有的成分是作為廢物而得到，或在廢物回收中，也只能回收都分廢物，這在費用上是合理的。目前廢物或高溫焚毀都需較高的費用。相反，本發(fā)明的hydrokrit過程通過完全地使用所用的物料和能量，使處理或消除廢物和高溫焚毀成為可能。
hydrokrit過程在某些地方與目前已經(jīng)用于處理塑料廢物的熱解過程相似。例如，用空氣或水蒸汽代替了僅用富氧空氣的燃燒。與熱解過程一樣，本發(fā)明的過程也生成了一種可加工成化學原料的氣體混合物。但是，在熱解過程中，形成了很多種產(chǎn)物，并且生成的固體殘余物不能再使用。另外，還生成了大量含重金屬的炭黑，這些炭黑將貯放在廢物中。
現(xiàn)有技術(shù)包括在下列的出版物中Hans Grütter KlrschlammentscrgungSIA-Zeitung，January 14，38-41(1985)A.M.EggerDie Integrierung der Sondermüll-verbrennung in das Entsorgungs-konzept eines ChemiewerkesSIA-Zeitung，January 14，41-45(1983)B.Milani Abfallwirtschaft zwischen Ideo-logie und Wissen，SIA-Zeitung，January 23，105-107(1933)
Dr.A.StücheliAbgasreinigung bei Kehrrichtver-brennungsanlagen，SIA-Zeitung，January 28，116-124(1988)G.Hilscher KunststoffpyrolyseRohstoff-quelle für die Chemie，Techn.
Rundsch.23/88，78-81.
權(quán)利要求
1.一種從物料混合物生產(chǎn)組合物、單質(zhì)或化合物的方法，其特征在于在第一步驟中，將所說的物料混合物加熱到350℃-1050℃溫度，然后與含有水蒸汽、至少一種可燃氣體、氧氣和二氧化碳的混合物反應，反應經(jīng)過充足的時間，直到所用物料混合物中的有機成分裂解到其含量低于100PPm，即相當于每1000Kg的物料混合物有100克有機組分，從而生成了固體無機產(chǎn)物混合物和氣體混合物；在第二步驟中，產(chǎn)生的氣體混合物在950℃-1050℃溫度下，在至少1秒鐘內(nèi)分解成低分子化合物和/或單質(zhì)；在第三步驟中，為了分離生成的一氧化碳和氫氣(簡稱為合成氣)的混合物和將剩余的低分子化合物和/或單質(zhì)保留在水(簡稱為洗滌水)中，在200℃-800℃溫度下將得到的低分子化合物和/或單質(zhì)通入水中；在第四步驟中，與水蒸汽混合的合成氣根據(jù)普通方法催化轉(zhuǎn)化成液態(tài)烴類和/或醇類，然后，將作為副產(chǎn)物得到的氣態(tài)烴和二氧化碳加入到第一步驟中需要的可燃氣體中；得到在第一步驟中生成的固體無機產(chǎn)物混合物，在第三步驟中生成的洗滌水，和在第四步驟中生成的烴類和/或醇類。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于所說的物料混合物含有至少一種，最好兩種，選自下列物質(zhì)的原料泥土特別是受溶劑、油、焦油或重金屬污染的泥土，或受有機物或無機物污染的泥土組合物，例如碎磚，或受重金屬和/或貴金屬污染的沙；煤特別是含有許多硫和木質(zhì)的煤，或受蒸汽或溶劑污染的活性炭；爐渣特別是工業(yè)燃燒設(shè)備、高爐、熱電廠的爐渣，或燃燒裝置的廢物；粉塵特別是電離器的過濾粉塵，或者廢料燃燒裝置或工業(yè)燃燒設(shè)備的煙道氣的濕、半濕或干洗滌的干燥殘余物；污泥特別是清洗下水道時得到的過量下水道污泥，受重金屬污染的下水道污泥，電渡得到的污泥，彈藥和爆炸物產(chǎn)生的污泥，溶劑蒸餾的殘余物，染料和油漆產(chǎn)生的殘余物；食品特別是食品生產(chǎn)或使用產(chǎn)生的過量殘余物或副產(chǎn)物，特別是咖啡渣滓，屠宰廠的廢物；化學品特別是化學或生物學分析或加工的副產(chǎn)物，特別是過濾殘余物，被污染的非液體化學品或?qū)嶒炇业妮p微放射性廢物；器官特別是來自外科手術(shù)的骨架、組織和血液物質(zhì)以及醫(yī)院的其他固體殘余物，特別是受污染的藥品；橡膠和塑料物質(zhì)特別是生產(chǎn)和使用下列物質(zhì)的殘余物，例如輪胎，與金屬或其他無機物混合或化合的合成橡膠，熱塑塑料和熱固塑料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1至2之一的方法，其特征在于物料混合物是選自過濾器粉塵和下水道污泥的混合物，過濾器粉塵和煤的混合物，砂、下水道污泥和煤的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一的方法，其特征在于所說的物料混合物含有至少一種，尤其是兩種選自下列物質(zhì)的原料石油和石蠟例如重油或石蠟，特別是來自原油精煉或廢油再生的油和石蠟；醇和酮例如甲醇、乙醇或工業(yè)醇，或酮，特別是丙酮；鹵代烴例如三氯乙烷、三氯乙烯，氯仿和氯代芳族化合物，特別是氯苯或多氯聯(lián)苯，多氯呋喃，多氯二喔星(polychloro-dioxins)，或氟利昂，特別是氟利昂113；無機液體例如含有或不含有重金屬的無機酸和堿，特別是氫氯酸，溶解的氯化鐵，含有硫酸的鉻，以及溶解的氰化物、亞硝酸鹽、硝酸鹽和磷酸鹽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一的方法，其特征在于所說的物料混合物選自廢油和氯代烴的混合物，砂、下水道污泥和鹵代烴的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一的方法，其特征在于第一步驟中所述的氣體混合物含有10-40％(體積)水蒸汽，10-40％(體積)可燃氣體，特別是甲烷，5-20％(體積)氧氣和30-70％(體積)二氧化碳。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一的方法，其特征在于在第一步驟中，液體物料混合物的反應時間為0.5-3秒鐘，固體物料混合物的反應時間為20分鐘至2小時。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一的方法，其特征在于第一步驟中所述的氣體混合物與穢氣，如燃料燃燒過的氣體、內(nèi)燃機的廢氣或通風井的廢空氣混合。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一的方法，其特征在于第一步驟中所述的反應對液體物料混合物來說是在氣體燃燒器中進行的，該氣體燃燒器是由合成氣和第三步驟中得到的水蒸汽的混合物控制的。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9之一的方法，其特征在于第二步驟是在第二燃燒室中進行。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10之一的方法，其特征在于第一步驟中所述的反應對固態(tài)和泥漿狀物料混合物來說是在固體物質(zhì)燃燒設(shè)備中進行的，因此，所說的燃燒設(shè)備是由合成氣和第三步驟中得到的水蒸汽的混合物控制的。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11之一的方法，其特征在于第一步驟中所需的氧氣是殘余氧氣，該殘余氧氣被包含在燃燒輔助設(shè)備的廢氣、內(nèi)燃機的廢氣或通風系統(tǒng)的廢氣中。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12之一的方法，其特征在于第三步驟中所需的水是廢水、廢物的滲出水，受污染的水或海水。
全文摘要
本方法的目的是得到廣泛用作為原料和/或能量載體的有機和/或無機化合物。本發(fā)明的過程特別適合用于加工有機物料、含煤或油的泥土、砂或鹽，并且是以適合的富能和貧能物料的混合物的形式加工。本發(fā)明的過程不產(chǎn)生廢物，但這些廢物卻能加工成有用的產(chǎn)物。下面的三個例子更詳細地說明了上面的優(yōu)點即過濾器粉塵和下水道污泥加工成了陶瓷堿性物質(zhì)和丙烷或丁烷(一醇)，油，特別是鹵化油加工成了合成氣，以及食品生產(chǎn)得到的剩余物的氣化。
文檔編號C10B53/00GK1041120SQ8910703
公開日1990年4月11日 申請日期1989年8月5日 優(yōu)先權(quán)日1988年8月5日
發(fā)明者漢斯·韋伯-安納勒 申請人:漢斯·韋伯-安內(nèi)勒