专利名称：一种从物料混合物生产组合物，单质或化合物的方法
技术领域：
本发明是关于一种从物料混合物生产组合物、单质或化合物的方法，并且本发明可通过废物的化学变化来减少巨大的废物量，以及通过生产过程和使用过程来减少或消除废物。
本发明方法的目的是利用不希望有的物料作为原料来生产组合物、单质或化合物。当生产成功地得到了一种足以有用的成分时，那么就可达到下述两个目的生产需要少量的原料，这样生产就变得更加经济；以及更重要的是，不希望有的有害化合物已经消除了。根据本发明的方法，利用不希望有的化合物在经济方面是引人注意的，并且该方法援救了生态和经济。
本发明方法的这个目的可用下列方式达到即在有计划的流程中，化合物和能量的所有循环都被考虑并完全闭合，这能与电路相比，因为电路中是没有一点废电产生的。因此，必须考虑下述两个因素生产的连接和反应物的使用，这些反应物在流程中无论怎样都是以产物的形式存在。该流程可在所谓的hydrokrit过程中成为可能。
Hydrokrit意谓着“水的分离”，更确切地说是利用水使化学结合的分离。正如在洗涤循环中水从织物上分离出污物(物理洗涤循环)一样，在hydrokrit过程中不希望有的化学结合被分解(化学洗涤循环)，最好所用物料中的所有不希望有的化合物都被分解。用水分离(分解)在约1000℃温度下和过热水蒸汽与要分解的分子的接触时间足够长的条件下进行的特别完全。应该注意，除了含有碳、氢和氧外，还含有氯、氟、氮或硫的所有有机气态分子总是分解成相同的小碎片。在此这些小碎片是一种含有一氧化碳、氢气与少量氮气的混合物，以及氯、氟、硫或磷与氢的简单化合物。
一氧化碳和氢气并往往与少量氮气混合的混合物是指合成气或水蒸汽，并且该混合物在化学合成生产纯烃类或醇类中用作为原料气。不希望有的化合物(如氯化氢、氟化氢、硫化氢和氢化磷)在合成之前在气体洗涤器中用Redox方法分离出。
而在大约1000℃温度下不希望有的分子的分解需要相应温度的热量，以便在以后制备液体可燃物质或原料的分解气体的合成中，在大约200℃温度下有大约相同的热量释放出来。该热量是用来预热水蒸汽发生器的供给水，而产生的分解气体的显热是用来蒸馏洗涤水和将不希望有的化合物(如硫和常存在的挥发性重金属或它们的盐)转化成浓的无毒和难溶形式的物质。所用物料中所含的大约一半能量是用于整个过程中，剩下的另一半能量以得到纯有机原料或能量载体的形式贮存起来。
除了这些液体有机产品外，hydrokrit方法还生产出固体或溶解化合物作为产品或用于以后过程的中间产物。
简短概括地说，该hydrokrit过程由下面4个部分过程组成1.在易燃气体的火焰中在350-1050℃温度下用水蒸汽和二氧化碳分解要被加工的物料。
2.在950-1050℃温度下，在直接接触至少1秒钟的时间内，将所有生成气体分解成低分子化合物和/或单质。
3.通过将热气体通入水中来洗涤分解气体，然后从水中所含的其他低分子化合物或单质中分离出合成气体(CO和H2的混合物)。通过蒸发回收洗涤水，并沉淀生成的盐水中的难溶物质。
4.合并由分解气体得到的液体有机化合物，并将合成中得到的气态烃和二氧化碳混入易燃气体中。
在hydrokrit过程中得到了第一步骤产生的无机产物混合物，第三步骤产生的浓的洗涤水和第四步骤产生的烃类和/或醇类。用现有的探测方法可测出这些产物中没有不希望有的残余物。
所用的物料可以是均匀的或不均匀的，也可以是有机来源或无机来源，并且它们可以以三种聚集物状态(固态、液态或气态)的任何一种状态存在。例如这些物料可以是家庭的废物、下水道污泥、废物燃烧的残余物，如炉渣或过滤器粉尘，矿渣，农业、工业或医院的废物或食品的废物，其他种类的物料是含砂、盐、油的矿物或含石块的碳。通常是使用这些物料的混合物。
物料混合物是以这样的方式组成的，即在任何个别情况下所选用的条件下，化学变化在转化器中都能产生出所需的固体产物，并同时能在气体洗涤器中分离成合成气，难溶残余物和盐水。
除了水蒸汽外，在转化的充足时间内，还要向转化器加入至少一种可燃气体、氧气以及二氧化碳，直到所用物料达到需要的转化。准备加入的气体在任何时候都可被操作过程的其他步骤得到的气体和另外同时操作的过程得到的气体代替。
本发明的方法将通过流程图(
图1)得到更详细的说明。所需物料混合物是利用螺旋输送机(1)从三个物料贮仓(2)或淤渣贮仓(3)中取出，并输送到转化器(4)中。二氧化碳和约10％(体积)的氧气的混合物通过供应管线(5)送入转化器(4)，所需的可燃气体混合物通过控制阀(6)送入转化器(4)。利用蒸汽发生器(7)将另外的水蒸汽送入转化器(4)中。转化器(4)中产生的气体混合物在旋风分离器(8)中与微粒分开，该微粒再循环到物料流中。从微粒中分出的气体混合物通过供应管线(9)和进气环(10)进入气体洗涤塔(11)。洗涤过的气体混合物经过冷凝器(12)，在冷凝器(12)中，水蒸汽被冷却并在供给水罐(13)中分离出。泵(14)压出少量供给水并通过喷洒头(15)进入气体洗涤塔，这是用来冷却和改善洗涤效果。供给水的主要部分是用来冷却波动反应器(Wave reaction)(16)，这样供给水经过预热再进入蒸汽发生器(7)。气体压缩机(17)将洗涤过的合成气压缩到5-20巴的压力，然后送入波动反应器(16)。在波动反应器(16)中发生了放热合成反应，并产生了水蒸汽、二氧化碳、尤其含有丙烷和丁烷的气态烃。在第一个实例中，气态混合物被送入蒸馏器(18)中，在此气态混合物用冷却水和丙烷或丁烷冷凝。水送入电解槽(19)，最后送入供给水容器(13)，丙烷和丁烷贮存在罐(20)中。气态产物通过管线(21)，并与电解氢气一起送入蒸汽发生器(7)和转化器(4)中。蒸汽发生器(7)是通过调节控制阀(22)和(23)送入的气体和氧气来控制的，蒸汽发生器(7)的控制是这样的，即蒸汽压力控制在8-10巴的所需范围内，废气出口保持足够过量的氧气以保持转化器(4)中的温度。
蒸馏器(8)的排放水通过电解槽(19)送入水罐(13)中。冷却器(12)、蒸馏器(18)和转化器(4)的冷却都是通过利用隔开的冷却水回路来实现的，该冷却水回路有一个冷却水入口(KE)和出口(KA)，并通过外部的水—水或水—空气热交换器将热量传递到使用者。
转化器(4)中产生的固态产物根据它的质量通过螺旋输送机(25)贮存在三个不同产品贮仓(26)中的一个中，直到排出为止。产生的盐水贮存在罐(27)中，直到它的进一步加工。洗涤器中收集的难溶淤渣在淤渣罐(28)中从盐水中分离出来，并经过或不经过进一步处理循环到淤渣贮仓(3)中。
下面的操作实施例将对本发明的方法进行说明。实施例1在过滤器粉尘加工中，将含有65％(重量)的下水道污泥(干含量为40％(重量))和35％(重量)来自废物燃烧的湿法洗涤装置的过滤器粉尘的混合物送入转化器中，并将该混合物在850-1000℃温度下，在含有30％(体积)蒸汽，10％(体积)甲烷，10％(体积)氢气，45％(体积)二氧化碳和5％(体积)氧气的气流中暴露半个小时。电解槽在720千瓦/小时的电耗下，对每1000kg的所用物料混合物可电解出160标准m3的氢气和80标准m3的氧气。蒸汽发生器在大约30标准m3的氧气。蒸汽发生器在大约30标准m3的合成气或氢气的气体消耗量下，可产生480标准m3压力为10巴的饱和蒸汽。该加工过程总共得到460标准m3的合成气和80Kg丁烷。在该过滤器粉尘加工中，有650Kg下水道污泥被气化，350kg过滤器粉尘被净化，同时电耗为720千瓦/小时，并生产出80Kg丁烷(贮存能量为960千瓦/小时)。实施例2对油的气化，特别是卤代烃的气化(图2)，转化器(24)被设计成为一种气体燃烧器，该转化器(24)在操作时，通入了来自洗涤器(29)的合成气，洗涤器(29)是在冷却器(30)的前面被分支出来。通过压缩机(31)，将空气送入转化器，该空气通过热的合成供应管线(32)预热到约400℃，该合成供应管线(32)同轴地包围了空气入口。来自装有搅拌器(34)的油罐(33)的油经过阀(35)进入燃烧器，该油在预热的空气流中汽化，产生的气化物被气体火焰吸入燃烧器中。因为来自洗涤器(29)的合成气含有大约相同体积的水蒸汽，并且该混合物在热交换器(36)中与转化器(24)出口的裂化气进行换热，得到了较好的预热，因此，油能够有效地气化。合成气可直接用来加热或用作发动机燃料，或送入成套动力发电厂。在加工氯化或氟化油白垩的情况下，必须将纯碱或金属氢氧化物加到供给水罐(37)的供给水中，以中和将形成的氢氯酸。产生的氢氯酸也可在盐水罐(38)中直接得到，这取决于所用油的质量和过程的控制。
在氯含量为约30％(重量)的氯化油的情况下，得到每兆瓦/小时的热值需要约300标准m3的合成气，并需要约170标准m3的空气。与氮气混合的合成气，当合成气占约70％(体积)时，它的热值为每标准m3约2千瓦/小时。罐(33)或淤渣罐(39)中的由油加工得到的残留淤渣可用类似于下水道污泥的加工方法加工。
在生产咖啡或香料提取物中，得到的残渣不能完全地用作为进料或肥料，这些物料可用本发明的方法转化成合成气或甲烷或丁烷。
hydrokrit过程不同于常规的生产或再生过程，不同之处在于不希望有的化合物或组合物的原子团的裂解是通过与水蒸汽或等量的反应物发生热化学反应来进行的。而在多数生产过程中，任何一个选择的合成气步骤都没有或仅有一些无价值的裂解反应发生，在hydrokrit过程中却是原子团裂解。在开始的两个加工步骤中不希望有的结合物完全裂解成简单的单质或至多含有两个不同单质的化合物。因此，在没有充分裂解的生产过程中，有许多不希望有的成分是作为废物而得到，或在废物回收中，也只能回收都分废物，这在费用上是合理的。目前废物或高温焚毁都需较高的费用。相反，本发明的hydrokrit过程通过完全地使用所用的物料和能量，使处理或消除废物和高温焚毁成为可能。
hydrokrit过程在某些地方与目前已经用于处理塑料废物的热解过程相似。例如，用空气或水蒸汽代替了仅用富氧空气的燃烧。与热解过程一样，本发明的过程也生成了一种可加工成化学原料的气体混合物。但是，在热解过程中，形成了很多种产物，并且生成的固体残余物不能再使用。另外，还生成了大量含重金属的炭黑，这些炭黑将贮放在废物中。
现有技术包括在下列的出版物中Hans Grütter KlrschlammentscrgungSIA-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.
权利要求
1.一种从物料混合物生产组合物、单质或化合物的方法，其特征在于在第一步骤中，将所说的物料混合物加热到350℃-1050℃温度，然后与含有水蒸汽、至少一种可燃气体、氧气和二氧化碳的混合物反应，反应经过充足的时间，直到所用物料混合物中的有机成分裂解到其含量低于100PPm，即相当于每1000Kg的物料混合物有100克有机组分，从而生成了固体无机产物混合物和气体混合物；在第二步骤中，产生的气体混合物在950℃-1050℃温度下，在至少1秒钟内分解成低分子化合物和/或单质；在第三步骤中，为了分离生成的一氧化碳和氢气(简称为合成气)的混合物和将剩余的低分子化合物和/或单质保留在水(简称为洗涤水)中，在200℃-800℃温度下将得到的低分子化合物和/或单质通入水中；在第四步骤中，与水蒸汽混合的合成气根据普通方法催化转化成液态烃类和/或醇类，然后，将作为副产物得到的气态烃和二氧化碳加入到第一步骤中需要的可燃气体中；得到在第一步骤中生成的固体无机产物混合物，在第三步骤中生成的洗涤水，和在第四步骤中生成的烃类和/或醇类。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于所说的物料混合物含有至少一种，最好两种，选自下列物质的原料泥土特别是受溶剂、油、焦油或重金属污染的泥土，或受有机物或无机物污染的泥土组合物，例如碎砖，或受重金属和/或贵金属污染的沙；煤特别是含有许多硫和木质的煤，或受蒸汽或溶剂污染的活性炭；炉渣特别是工业燃烧设备、高炉、热电厂的炉渣，或燃烧装置的废物；粉尘特别是电离器的过滤粉尘，或者废料燃烧装置或工业燃烧设备的烟道气的湿、半湿或干洗涤的干燥残余物；污泥特别是清洗下水道时得到的过量下水道污泥，受重金属污染的下水道污泥，电渡得到的污泥，弹药和爆炸物产生的污泥，溶剂蒸馏的残余物，染料和油漆产生的残余物；食品特别是食品生产或使用产生的过量残余物或副产物，特别是咖啡渣滓，屠宰厂的废物；化学品特别是化学或生物学分析或加工的副产物，特别是过滤残余物，被污染的非液体化学品或实验室的轻微放射性废物；器官特别是来自外科手术的骨架、组织和血液物质以及医院的其他固体残余物，特别是受污染的药品；橡胶和塑料物质特别是生产和使用下列物质的残余物，例如轮胎，与金属或其他无机物混合或化合的合成橡胶，热塑塑料和热固塑料。
3.根据权利要求1至2之一的方法，其特征在于物料混合物是选自过滤器粉尘和下水道污泥的混合物，过滤器粉尘和煤的混合物，砂、下水道污泥和煤的混合物。
4.根据权利要求1至3之一的方法，其特征在于所说的物料混合物含有至少一种，尤其是两种选自下列物质的原料石油和石蜡例如重油或石蜡，特别是来自原油精炼或废油再生的油和石蜡；醇和酮例如甲醇、乙醇或工业醇，或酮，特别是丙酮；卤代烃例如三氯乙烷、三氯乙烯，氯仿和氯代芳族化合物，特别是氯苯或多氯联苯，多氯呋喃，多氯二喔星(polychloro-dioxins)，或氟利昂，特别是氟利昂113；无机液体例如含有或不含有重金属的无机酸和碱，特别是氢氯酸，溶解的氯化铁，含有硫酸的铬，以及溶解的氰化物、亚硝酸盐、硝酸盐和磷酸盐。
5.根据权利要求1至4之一的方法，其特征在于所说的物料混合物选自废油和氯代烃的混合物，砂、下水道污泥和卤代烃的混合物。
6.根据权利要求1至5之一的方法，其特征在于第一步骤中所述的气体混合物含有10-40％(体积)水蒸汽，10-40％(体积)可燃气体，特别是甲烷，5-20％(体积)氧气和30-70％(体积)二氧化碳。
7.根据权利要求1至6之一的方法，其特征在于在第一步骤中，液体物料混合物的反应时间为0.5-3秒钟，固体物料混合物的反应时间为20分钟至2小时。
8.根据权利要求1至7之一的方法，其特征在于第一步骤中所述的气体混合物与秽气，如燃料燃烧过的气体、内燃机的废气或通风井的废空气混合。
9.根据权利要求1至8之一的方法，其特征在于第一步骤中所述的反应对液体物料混合物来说是在气体燃烧器中进行的，该气体燃烧器是由合成气和第三步骤中得到的水蒸汽的混合物控制的。
10.根据权利要求1至9之一的方法，其特征在于第二步骤是在第二燃烧室中进行。
11.根据权利要求1至10之一的方法，其特征在于第一步骤中所述的反应对固态和泥浆状物料混合物来说是在固体物质燃烧设备中进行的，因此，所说的燃烧设备是由合成气和第三步骤中得到的水蒸汽的混合物控制的。
12.根据权利要求1至11之一的方法，其特征在于第一步骤中所需的氧气是残余氧气，该残余氧气被包含在燃烧辅助设备的废气、内燃机的废气或通风系统的废气中。
13.根据权利要求1至12之一的方法，其特征在于第三步骤中所需的水是废水、废物的渗出水，受污染的水或海水。
全文摘要
本方法的目的是得到广泛用作为原料和/或能量载体的有机和/或无机化合物。本发明的过程特别适合用于加工有机物料、含煤或油的泥土、砂或盐，并且是以适合的富能和贫能物料的混合物的形式加工。本发明的过程不产生废物，但这些废物却能加工成有用的产物。下面的三个例子更详细地说明了上面的优点即过滤器粉尘和下水道污泥加工成了陶瓷碱性物质和丙烷或丁烷(一醇)，油，特别是卤化油加工成了合成气，以及食品生产得到的剩余物的气化。
文档编号C10B53/00GK1041120SQ8910703
公开日1990年4月11日 申请日期1989年8月5日 优先权日1988年8月5日
发明者汉斯·韦伯-安纳勒 申请人:汉斯·韦伯-安内勒