(57)【要約】  自熱式方法は、還元ゾーン（１２）と、該還元ゾーン内でか焼した高炭素物質（Ａ）を酸素含有ガス（８）を用いて酸化させるための酸化ゾーン（６）とを備えた鉛直方向のプロセス室（２）内で、前記高炭素物質（Ａ）を連続的にガス化するために用いる。ガス状反応生成物（１５）を前記鉛直方向のプロセス室の表面から引く抜き、前記鉛直方向のプロセス室を、自ら酸化しないばら材（３）が上から下へ連続的に貫流する垂直立坑炉の形態で構成し、前記高炭素物質を前記鉛直方向のプロセス室へ進入する前に前記ばら材に添加する。向流式ガス化のエネルギー効率に悪影響しないように不活性ガス成分が少ない高品質の合成ガスを製造するため、一酸化炭素含有ガスを冷却ガス（１０）として前記垂直立坑炉の下端から冷却ゾーン（１１）内へ導入することが提案される。
2015507031.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
還元ゾーン（１２）と、該還元ゾーン内でか焼した高炭素物質（Ａ）を酸素含有ガス（８）を用いて酸化させるための酸化ゾーン（６）とを備えた鉛直方向のプロセス室（２）内で、前記高炭素物質（Ａ）を連続的にガス化するための自熱式方法であって、ガス状反応生成物（１５）を前記鉛直方向のプロセス室の表面から引く抜き、前記鉛直方向のプロセス室を、自ら酸化しないばら材（３）が上から下へ連続的に貫流する垂直立坑炉の形態で構成し、前記高炭素物質を前記鉛直方向のプロセス室へ進入する前に前記ばら材に添加するようにした前記方法において、
一酸化炭素含有ガスを冷却ガス（１０）として前記垂直立坑炉の下端から冷却ゾーン（１１）内へ導入することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記冷却ガスとして、少なくとも部分的に、一酸化炭素を含んでいる引き抜かれた前記ガス状反応生成物を前記冷却ゾーン（１１）に導入することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記鉛直方向のプロセス室（２）内の前記ばら材（３）が３０ｃｍ以下の粒径を有していることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記鉛直方向のプロセス室（２）内の前記ばら材（３）の全部または一部がアルカリ物質から成り、たとえば粗片状の酸化カルシウムから成り、および／または、これにアルカリ物質（４）を、たとえば粗片状の酸化カルシウム、特に有利には塵埃状の酸化カルシウムおよび／または水酸化カルシウムを混合させることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項５】
前記鉛直方向のプロセス室（２）内および／または引き抜かれた前記ガス状反応生成物（１５）のガス段階で、水蒸気および／または酸化カルシウムおよび／または炭酸カルシウムおよび／または水酸化カルシウムおよび／またはを存在させた状態で、Ｃ４よりも大きな鎖長さを有する、発生したオイル含有分解生成物および／またはタール含有分解生成物の大部分を、４００℃以上の温度でカルシウム触媒により一酸化炭素、二酸化炭素、水素へ改質することを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項６】
前記鉛直方向のプロセス室（２）が、前記酸化ゾーン（６）の領域に助燃装置を有し、該助燃装置を、槍状バーナー（５）を介して燃料（７）および酸化ガス（８）により作動させることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項７】
前記鉛直方向のプロセス室（２）内でのガス化を、酸化ガス（８）としての空気および／または工業用酸素を添加することにより行い、その際の空気量または酸素量は、ガス化のすべての段階にわたって総ラムダ値が１よりも小さいように、有利には０．７よりも小さいように、特に有利には０．５よりも小さいように調整されることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項８】
引き抜かれた前記ガス状反応生成物（１５）の少なくとも一部を熱交換器（２０）を介して冷却し、その後に前記冷却ゾーン（１１）へ戻すことを特徴とする、請求項１から７までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項９】
引き抜かれた前記ガス状反応生成物（１５）から、冷却の前に前記熱交換器（２０）を介してまず物理学的分離処置により、好ましくはフィルタ装置（１８）を介して塵埃除去することを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記酸素含有ガス（８）として、工業用酸素および／または工業用酸素によって濃厚化した空気を使用することを特徴とする、請求項１から９までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項１１】
前記酸素含有ガス（８）用の工業用酸素を、物理学的分離方法を用いて、好ましくは電流によって作動する分離方法により、たとえば蒸留空気分解、圧力交替吸着、またはダイヤフラム分離方法により空気から分離し、そして好ましくは液状形態で中間蓄積することを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記酸素含有ガス（８）用の工業用酸素を、電気化学的方法を介して、好ましくは水および／または二酸化炭素の電気分解により取得し、そして好ましくは液状形態で中間蓄積することを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記ガス状反応生成物（１５）の加熱値を、工業用酸素と空気との比率を調整することにより前記酸素含有ガス（８）の酸素含有量を介して調整することを特徴とする、請求項１０から１２までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項１４】
空気から、工業用酸素以外に、平行して物理学的分離処置により窒素を取得し、好ましくは液状形態でタンク容器に中間蓄積することを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
水および／または二酸化炭素から、工業用酸素以外に、平行して電気分解により工業用水素および／または工業用炭素を取得し、前記水素を好ましくはガス状形態で圧力容器に中間蓄積し、前記炭素を固形形態で中間蓄積することを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記物理学的分離方法および／または電気分解による前記取得を、風力および／または太陽エネルギーを介して天候に依存して発電させて得られる過剰電流に基づいて実施し、分離した物質を液状化形態、ガス状形態、または固形形態で本方法に使用する貯留タンク内でバッファストックすることを特徴とする、請求項１から１５までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項１７】
取得した窒素を、ガス衝撃によるフィルタシステムの起動および停止目的のために、および／または、クリーニングのために使用することを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
引き抜かれた前記ガス状反応生成物（１５）の少なくとも一部を、希釈ガス（３２）として前記槍状バーナー（５）を介して前記酸化ゾーン（６）に挿入することを特徴とする、請求項１から１７までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項１９】
前記ガス状反応生成物（１５）の、希釈ガス（３２）として前記槍状バーナー（５）を介して戻される量を、前記鉛直方向のプロセス室の前記酸化ゾーン（６）内での温度を介して制御量として制御することを特徴とする、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記ガス状反応生成物の、冷却ガス（１０）として前記冷却ゾーン（１１）に戻される量を、前記鉛直方向のプロセス室の下部出口（２８）での前記ばら材の温度を介して制御することを特徴とする、請求項１から１９までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項２１】
前記ガス状反応生成物をガス圧縮機（２２）を用いて前記鉛直方向のプロセス室から引き抜き、その後前記ガス圧縮機（２２）を、前記鉛直方向のプロセス室の前記酸化ゾーン（６）および／または前記冷却ゾーン（１１）へ前記ガス状反応生成物（１０）の少なくとも一部を戻すために利用し、および／または、前記ガス状反応生成物を下流側の活用部（２５）および／またはガスバッファ容器（２４）へ搬送するために利用することを特徴とする、請求項１から２０までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項２２】
前記ガス状反応生成物（２７）の戻しを、好ましくはガスバッファ容器（２４）から、補助ガス圧縮機（２６）を介して行うことを特徴とする、請求項１から２１までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項２３】
前記冷却ゾーン（１１）内に、補助水（１３）を冷却剤および／またはガス化剤として挿入することを特徴とする、請求項１から２２までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項２４】
前記ばら材（２８）を、前記冷却ゾーンから離れた後に、物理学的分離方法により、好ましくは篩分けおよび／または分級により、異なる粒群に分離させ、好ましくは、結合された有害物質を含んでいる微粒フラクション（３１）の少なくとも一部をプロセスから撤収することを特徴とする、請求項１から２３までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項２５】
前記物理学的分離方法（２９）を適用することで得られる粗フラクション（３０）の少なくとも一部を、上流側に設けられる移動式床型反応器（２）内のばら材として（３）で再利用することを特徴とする、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
カーボサーマル方法から出る、一酸化炭素を含んでいるプロセスガスの少なくとも一部を、たとえば銑鉄製造用の高炉から出る高炉ガスおよび／または石炭のコークス化プロセスから出るコークスガスの少なくとも一部を、冷却ガスとして前記冷却ゾーン（１１）に導入することを特徴とする、請求項１から２５までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項２７】
電熱方法から出る、一酸化炭素を含んでいるプロセスガスの少なくとも一部を、たとえば炭化カルシウム製造用の電気低縦型炉から出る炉ガスの少なくとも一部を、冷却ガスとして前記冷却ゾーン（１１）に導入することを特徴とする、請求項１から２６までのいずれか一つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、還元ゾーンと、該還元ゾーン内でか焼した高炭素物質を酸素含有ガスを用いて酸化させるための酸化ゾーンとを備えた鉛直方向のプロセス室内で、前記高炭素物質を連続的にガス化するための自熱式方法であって、ガス状反応生成物を前記鉛直方向のプロセス室の表面から引く抜き、前記鉛直方向のプロセス室を、自ら酸化しないばら材が上から下へ連続的に貫流する垂直立坑炉の形態で構成し、前記高炭素物質を前記鉛直方向のプロセス室へ進入する前に前記ばら材に添加するようにした前記方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の方法はすでに公知であり、たとえば向流式ガス化装置内で実施されている。向流式ガス化装置では、ガス化装置の底部に対し移動せしめられる石炭生成物またはバイオマスも、発生するプロセスガスの向流として環流する。発生するプロセスガスはすぐに燃焼させるか、或いは、化学的合成のために利用することができる。この種の方法の欠点は、炭素を多く含んている供給物質によって自熱式に実施できるものの、プロセスガスは供給される炭素を含んでいないそれぞれの物質にかなりの程度依存しており、これに対応してこの種の方法を制御することが困難なことである。この方法は、炭素を多く含んでいる汚染物質（たとえばフッ素および塩素を含んでいるプラスチック）、汚染廃棄物等の場合には全く適していない。
【０００３】
すでに、残滓物質および廃棄物質を電気低縦型炉で使用することは公知である。この場合、非常に高温度であれば、カルシウムカーバイド、フェロシリコン、フェロクロム等の製造を効果的により好ましく構成することができる。しかしながらこの種の方法は自熱式に作動せず、必要とする高温度を生成させるために、自燃電極または自焼成電極を用いてかなりのエネルギー投入量が必要である。この種の方法はたとえば特許文献１に記載されており、前記物質の製造と直接関連している。
【０００４】
冒頭で述べた種類の方法は、自ら酸化しないで循環系内で誘導されるばら材を使用することを記載した特許文献２から知られている。
【０００５】
特許文献３には、冒頭で述べた種類の、炭素を多く含んでいる物質をガス化するための方法が記載されており、この方法は、向流式ガス化装置を利用して種々の炭素担体を合成ガスに変換することを提案している。この方法は循環系内で誘導されるばら材を反応移動床として利用し、この場合好ましくはアルカリ物質が、特に酸化カルシウム（ＣａＯ）が微粒物として添加されるか、或いは、ばら材全体がＣａＯから成っている。この方法の他の主要な特徴は、必要なガス化剤（たとえば空気および／または水）を効率的に予熱し、他方循環系内で誘導されるばら材を冷却する冷却ゾーンが形成されている点にある。これによって非常に高いエネルギー効率が達成されるが、ばら材全体を冷却するには、空気を使用する場合にしかこの方法にとって十分な量の冷却が得られないのが欠点である。特に、有利なばら材の循環系内での誘導の場合、冷却ゾーンでの十分な冷却が必要である。というのは、このような場合にだけ、有害物質で汚染されている微粒物の分離と、炭素を多く含んでいる物質（たとえばプラスチック）との新たな混合とが有意義に可能だからである。空気中の高い窒素成分は必ず合成ガス内へ到達し、それによって合成ガスの加熱値は大きく減少し、合成原材料またはエネルギー担体としてのその有用性が限定される。いわゆるリーンガスが発生し、これをエネルギー担体として使用すると、かろうじて火炎温度を低下させることしか達成できず、しかもガス量が著しく多いために、ほとんどの場合パイプラインおよびバーナーシステムの幾何学的拡大が必要になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２００６０２３２５９Ａ１号明細書
【特許文献２】オーストリア特許第３８７７８６Ｂ号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１０２００７０６２４１４．１−２４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って本発明の課題は、冒頭で述べた種類の方法において、不活性成分が少ない高品質の合成ガスを製造でき、しかもその際に向流式ガス化方法のエネルギー効率に悪影響しないように改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、冒頭で述べた種類の方法において、一酸化炭素含有ガスを冷却ガスとして垂直立坑炉の下端から冷却ゾーン内へ導入することによって解決される。
【０００９】
一酸化炭素を含むガス、特に合成ガスを冷却媒体として使用すると、冷却ゾーン内でのばら材の効率的な冷却が保証されることが明らかになった。引き抜かれたガス状反応生成物を合成ガスとして使用することができ、その結果本発明による方法の範囲内で合成ガスの部分循環が実施される。この場合、合成ガス内にある二酸化炭素成分を循環誘導して向流式ガス化装置の還元ゾーン内で炭素と新たに接触させることにより、合成ガス内の二酸化炭素成分を著しく減少させるのが特に有利であることが明らかになった。これは、二酸化炭素の少なくとも一部がエアカーボン反応によって再び一酸化炭素に変化するためである。本発明の他の実施態様によれば、冷却ガスとして、少なくとも部分的に、カーボサーマル方法（たとえば銑鉄製造用または石炭のコーキングプロセス実施用高炉）から出るプロセスガスを使用することもできる。同様に、電熱方法（たとえば炭化カルシウム製造用電気低縦型炉）から出るプロセスガスも使用できる。
【００１０】
好ましくは、鉛直方向のプロセス室内のばら材は３０ｃｍ以下の粒径を有している。このような粒径の場合、連続的に運動を保つ安定したばら材を容易に得ることができ、同時に向流に対し十分なガス透過性を有するばら材を得ることができる。
【００１１】
本発明による方法の更なる構成では、鉛直方向のプロセス室内のばら材の全部または一部はアルカリ物質から成り、たとえば粗片状の酸化カルシウムから成り、および／または、これにアルカリ物質を、たとえば粗片状の酸化カルシウム、特に有利には塵埃状の酸化カルシウムおよび／または水酸化カルシウムを混合させることができる。
【００１２】
これらの物質は、粗片状の形態で、移動床式反応器の十分なガス透過性を可能にし、その際これらの物質は有害物質（たとえば硫黄、ハロゲン、または重金属）を結合させるために適している。特に有利なのは微粒状または塵埃状の構成である。というのは、この場合にはかなり大きな反応表面積を達成可能であり、アルカリ物質も有害物質結合体としてガス相で提供されるからである。
【００１３】
酸化カルシウムを使用すると、有機材料のガス化の際に触媒作用の利点が得られる。この触媒作用は、ガス化またはコーキングの際に発生するオイル状またはタール状の生産物の生成を最小限に抑え、その際同時に比較的低温度であればサーマルクラッキングがはじまり、合成ガスの歩留まりが著しく高くなる。
【００１４】
さらに、鉛直方向のプロセス室が、酸化ゾーンの領域に助燃装置を有し、該助燃装置を、槍状バーナーを介して燃料および酸化ガスにより作動させるのが有利である。
【００１５】
助燃装置は、一方ではプロセスの開始の際に投入され、他方では規格化された作動で移動床式反応器のシャフト内にある酸化ゾーンの場所的な固定を可能にする。その際の制御は、空気および／または酸素の形態の酸化ガスが槍状バーナーの燃料に関して化学量論的にまたは過剰化学量論的に行うことができるように行うことができる。これにより、槍状バーナーを介して、ガス化プロセスで必要な酸化ガス量の完全な配分も行うことができる。
【００１６】
上流側に設けられた移動床式反応器で必要な量の酸化ガスの供給は、空気および／または工業用酸素を添加することによって行うことができ、その際の空気量または酸素量は、ガス化のすべての段階にわたって総ラムダ値が１よりも小さいように、有利には０．７よりも小さいように、特に有利には０．５よりも小さいように調整される。酸化ガス量の酸素成分を空気に対して高めれば、総じて反応器内でのガス処理量を減少させることができ、循環系を閉じれば、窒素が濃厚化する心配もない。
【００１７】
酸化カルシウムによる、オイルおよびタールを含んだ分解生成物の形成を、十分に減少させるため、鉛直方向のプロセス室のガス室内で、および／または、引き抜かれたガス状反応生成物のガス相で、水蒸気および酸化カルシウムの存在のもとに、および／または、炭酸カルシウムおよび／または水酸化カルシウムの存在のもとに、４００℃以上の温度でカルシウム触媒による改質を実施することができる。この場合、Ｃ４よりも大きな鎖長さを有する、発生したオイル含有分解生成物および／またはタール含有分解生成物の大部分を、一酸化炭素、二酸化炭素、水素へ変換することができる。その際に必要な水蒸気は、目的に応じて鉛直方向のプロセス室内および／または還元ゾーン上方のガス相に配量することができる。水蒸気を有機材料の残留湿気からその場で調達するようにした実施態様も有利である。この場合には、水の配量を完全に省略することができる。
【００１８】
引き抜かれたガス状反応生成物の少なくとも一部を好ましくは熱交換器を介して冷却し、その後に冷却ゾーンへ戻す。好ましくは、冷却の前にまず物理学的分離処置により、たとえばフィルタ装置を用いて塵埃を分離させる。冷却ゾーン内へ導入する前に合目的に熱を除去することは、設備全体の作業効率を改善させ、プロセス全体を最適化するための１つの他のステップである。
【００１９】
工業用酸素を使用する場合、工業用酸素を、物理学的分離方法を用いて、好ましくは電流によって作動する分離方法により、たとえば蒸留空気分解、圧力交替吸着、またはダイヤフラム分離方法により空気から分離し、そして好ましくは液状形態で中間蓄積する。これとは択一的に、工業用酸素を、電気化学的方法を介して、好ましくは水および／または二酸化炭素の電気分解により取得し、好ましくは水および／または二酸化炭素の電気分解により取得し、そして好ましくは再び液状形態で中間蓄積する。
【００２０】
好ましくは、ガス状反応生成物の加熱値を、工業用酸素と空気との比率を調整することにより酸素含有ガスの酸素含有量を介して調整する。
【００２１】
選定した分離方法に応じては、工業用酸素の製造の際に空気から工業用窒素を取得することができ、好ましくは同様に液状形態でタンク容器に中間蓄積する。他の方法では、工業用水素および／または工業用炭素を取得することができ、これは水および／または二酸化炭素の電気分解の場合と同様のケースであり、水素をガス状形態で中間蓄積し、炭素を固形形態で中間蓄積する。
【００２２】
物理学的分離方法および／または電流を用いた電気化学的方法を実施することができるので、本発明による方法の更なる有利な構成では、この電流を、風力および／または太陽エネルギーを介して天候に依存して発電させて得られる過剰電流から取得することが可能である。なぜなら、絶縁される物質は、本発明にによる方法を実施するための貯留タンク内で液状形態、ガス状形態または固形形態で好適に中間蓄積することができるので、一時的に発生するエネルギーオーバーハングは自然エネルギーのコンセプトおよび／またはグローバルエネルギーのコンセプトの範囲内で補償できるからである。
【００２３】
前述した、工業用酸素の取得方法によっては取得される窒素を、ガス衝撃によるフィルタシステムの起動および停止目的のために、および／または、クリーニングのために使用することができるが、もちろんその他の産業上の適用範囲内での活用も可能である。
【００２４】
引き抜かれたガス状反応生成物の少なくとも一部を、希釈ガスとして槍状バーナーを介して酸化ゾーンに挿入することができる。この場合、ガス状反応生成物の戻し量は、鉛直方向のプロセス室の酸化ゾーン内での温度を介して制御量として制御される。ガス状反応生成物の、冷却ガスとして冷却ゾーンに戻される量は、鉛直方向のプロセス室の下部出口でのばら材の温度を介して制御される。
【００２５】
ガス状反応生成物はガス圧縮機を用いて鉛直方向のプロセス室から引き抜かれ、その後ガス圧縮機は、鉛直方向のプロセス室の酸化ゾーンおよび／または冷却ゾーンへガス状反応生成物の少なくとも一部を戻すために利用され、および／または、ガス状反応生成物を下流側の活用部および／またはガスバッファ容器へ搬送するために利用される。この場合ガス状反応生成物の戻しは、たとえばガスバッファ容器から、補助ガス圧縮機を介して行う。冷却ゾーン内には、補助的に水を冷却剤および／またはガス化剤として挿入することができる。
【００２６】
プロセスでの有害物質の継続的な濃厚化を回避するため、ばら材を、冷却ゾーンから離れた後に、少なくとも時折、物理学的分離方法により、好ましくは篩分けおよび／または分級により、異なる粒群に分離させ、好ましくは、結合された有害物質を含んでいる微粒フラクション（３１）の少なくとも一部をプロセスから撤収するのが有利である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
次に、添付の図面を用いて本発明による方法の実施形態を説明する。
【図１】本発明にによる方法の１つの有利な実施形態を例示したもので、本発明はこの方法に限定されるものではない。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
炭素を多く含んだ高炭素物質（Ａ）から成る混合物を、粗片の形態で且つ３０ｃｍ以下の粒径で、鉛直方向のプロセス室として形成されている向流式ガス化装置（２）に上から鉛直方向のシュートを介して供給する。この高炭素物質には、向流式ガス化装置（２）への入口手前で粗片のばら材（３）、たとえば粗片の酸化カルシウムが混入される。後で、有機材料に含まれている有害物質（たとえば塩素および重金属）を結合させるために、アルカリ物質（４）が、好ましくは微粒の酸化カルシウムが向流式ガス化装置（２）への入口手前でばら材移動床に混入される。
【００２９】
炭素を多く含んだ高炭素物質と粗片の酸化カルシウムとアルカリ物質とから成る混合物は、鉛直方向のプロセス室（２）を固有の重力によって上から下へ貫流する。向流式ガス化装置は中央領域に複数の槍状バーナー（５）を有し、鉛直方向のプロセス室内でのベース負荷燃焼と、酸化ゾーン（６）の定置形成との用を成している。これらの槍状バーナーは化石燃料（７）と酸素含有ガス（８）とで作動させることができる。化石燃料の代わりに、向流式ガス化装置から出る合成ガス（９）を使用してもよい。
【００３０】
鉛直方向のプロセス室の下端では、一酸化炭素含有ガスとしての合成ガス（１０）が向流式ガス化装置（２）から冷却ガスとして導入される。このガスは、まず、ばら材が鉛直方向のプロセス室を離れる前に冷却ゾーン（１１）で冷却するために用いられる。その際に合成ガスは予熱され、その後鉛直方向のプロセス室内をさらに上方へ流動する。
【００３１】
槍ジョーバーナー（５）は、酸素含有ガス（８）の量が燃料（７）に対し過剰化学量論的に使用されるように作動させる。これから生じる、酸化ゾーン内での酸素過剰により、冷却ゾーン（１１）から酸化ゾーン（６）内に導入される合成ガスはまず部分的に燃焼し、そしてその際に更なる二酸化炭素および水蒸気を形成する。その際、自由になっている反応熱により、ガス化プロセスのために必要なエネルギーが提供される。
【００３２】
向流式ガス化原理に対応して、合成ガス燃焼から出る二酸化炭素と水蒸気とは、還元ゾーン（１２）において有機材料から生じるコークスと反応して一酸化炭素と水素とを形成する。合成ガス量は、一方ではばら材移動床が冷却ゾーン（１１）内で完全に冷却されて残り火が消えるように設定され、他方では可能な限り構成分の必要なプロセスエネルギーが合成ガスを介してカバーされるように設定される。
【００３３】
槍状バーナー（５）を介して導入される酸素含有ガス量は、鉛直方向のプロセス室内で好ましくは０．５よりも小さな総ラムダ値が生じるように設定される。これによってまず酸化ゾーン（６）が形成され、この酸化ゾーン内で高炉ガスの燃焼可能成分と有機材料の残りとが反応してＣＯ２またはＨ２を形成する。さらにプロセス室上部では酸素がさらに減少し、その結果最終的には、さらに上方で最後にすべての酸素が燃焼して完全に還元性のある条件のもとで還元ゾーン（１２）が形成されるまで、かろうじてＣＯへの炭化が行なわれるにすぎない。
【００３４】
逆に、高炭素物質と酸化カルシウムとアルカリ物質とから成っているばら材混合物が上から下へ流動することを考察すると、還元ゾーン（１２）において、使用材料が湿っている場合には、まずこれを１００℃の固有温度まで乾燥させる。その後、材料の固有温度をさらに上昇させて、高単価物質の中に含まれているたとえばプラスチックのガス化プロセスを開始し、５００℃以下の固有温度でメタン、水素、ＣＯの結合が開始する。十分にガス抜きを行った後、材料の固有温度は、酸化ゾーン（６）が上昇する熱ガスによってさらに上昇し、その結果炭素を多く含んでいる高炭素材料は最終的に完全にガス抜きされて、残留コークスといわゆる熱分解コークスと灰成分とから構成されるにすぎない。熱分解コークスはばら材とともに鉛直方向のプロセス室とともにさらに下方へ搬送され、そこで８００℃以上の温度で還元ゾーン（２１）において、酸化ゾーン（６）から出るＣＯ２成分によりエア・カーボン変換によって少なくとも部分的にＣＯへ変換される。熱分解コークスの一部は、このゾーンで水性ガス反応に従って、同様に熱ガスに含まれている水蒸気と反応して、ＣＯと水素とが形成される。
【００３５】
熱分解コークスの残滓は、最終的に酸化ゾーン（６）内で、槍状バーナーを介して流入する酸素含有ガス（８）により１８００℃以下の温度で酸化されて、熱的に利用される。
【００３６】
ばら材移動床は、残っている灰成分とともに冷却ゾーン（１１）内へ到達する。
【００３７】
冷却ゾーン（１１）内には、槍状給水部材（１４）を介して水（１３）を冷却・ガス化剤として配量してもよい。
【００３８】
ガス化プロセスの間に、使用物質の品質によっては、かなりの成分のガス状ハロゲン含有酸性ガスまたはハロゲンも発生することがある。それ故、ばら材移動床（４）に、鉛直方向のプロセス室に進入する前にアルカリ物質（４）を混合させるのが有利である。この場合、金属酸化物、金属水酸化物または金属炭化物が適しており、微粒状酸化カルシウムの使用が特に有利である。というのは、微粒状酸化カルシウムは、その反応性と大きな表面積とのために、形成されたガス状ハロゲン化合物またはハロゲンと瞬時に反応し、その際、吸い出される合成ガスとともに鉛直方向のプロセス室からその大部分が搬出されるからである。さらに他の有害物質（たとえば塩素、塩化水素、または揮発性重金属）も非常に効率的に酸化カルシウムに結合され、同様にしてプロセスから搬出することができる。
【００３９】
吸い出される合成ガスは塵埃を含んでいる。塵埃は、実質的に、ハロゲンの固形塩と、微粒状アルカリ物質と、他の有害物質と、不活性粒子とから成っている。塵埃を含んでいる合成ガスは、鉛直方向のプロセス室のガス室（１６）内で、または、鉛直方向のプロセス室を離れた後で（１５）、水蒸気および微粒状酸化カルシウムの存在のもとに４００℃以上の温度で処理することができる。この温度は、酸素含有ガス（８）を適当に調整することにより、または、酸化ゾーン（６）内の槍状バーナー（５）の加熱力により、調整することができる。しかしながら、特に有利には、燃料および酸素含有ガスまたは過剰な酸素含有ガスで化学量論的に作動する槍状バーナー（１７）を介しての合成ガスへのダイレクト着火を適用することである。この、水蒸気および酸化カルシウムを存在させての熱的後処理は、合成ガス内にまだ少量残っているオイルおよびタールの、酸化カルシウムの触媒作用によるクラッキングを保証する。
【００４０】
次に、塵埃を含んでいる合成ガスから、３００℃よりも上の温度で熱ガス濾過部（１８）を介して塵埃を除去する。ハロゲンを含んでいるフィルタダスト（１９）はプロセスから撤収する。本発明による方法の１実施形態では、フィルタダストの一部をまず再び微粒状のアルカリ物質として（４）でばら材に混入させ、これによってフィルタダストの部分循環態様を作動させる。
【００４１】
その結果得られる合成ガス（９）は実際にハロゲンを含んでいない。この合成ガスはガス冷却器（２０）を用いて冷却され、凝縮物が除去される。生じた凝縮物（２１）は少なくとも部分的に再び冷却・ガス化剤として槍状給水部材（１４）を介して鉛直方向の反応室内で使用することができる。
【００４２】
ガス冷却器内で冷却された合成ガスはガス圧縮機（２２）を用いて（１５）において向流式ガス化装置（２）から引き出され、ガスフィルタ（１８）とガス冷却器（２０）とを介して吸込まれ、次に更なる熱的利用または物質的利用のために搬送される。
【００４３】
オプションで、ガス圧縮機（２２）は、冷却ゾーン（１１）内で冷却ガスとして利用するための合成ガス部分流（１０）を搬送するために使用してもよい。本発明による方法のこの構成は、この場合には冷却ガス圧縮機を設けずに済むので、特に有利である。
【００４４】
設置条件および合成ガスのその後の利用種類によっては、合成ガスをガス貯留容器（２４）へ誘導するのが有利な場合がある。そこから合意ガスは更なる利用のために供給される（２５）。また、補助的なガス圧縮機（２６）を用いて合成ガス部分流（２７）を配量して冷却ゾーン（１１）内での冷却ガスとして利用するオプションもある。
【００４５】
鉛直方向の反応室の下端から出るばら材混合物（２８）は、実質的に、粗粒状のばら材と、灰の残滓と、微粒状の酸化カルシウムとを含んでいる。結合された有害物質および灰を除去するため、ばら材混合物（２８）の篩分け（２９）を実施するのが特に有利である。この場合、粗いフラクション（３０）は好ましくはばら材として（３）において向流式ガス化装置（２）内で使用される。
【００４６】
篩分けした細かいフラクション（３１）は灰の残滓と、結合された有害物質と、微粒状の酸化カルシウムとを含んでいる。この場合、本発明による方法の有利な実施形態では、篩分けした細かいフラクションの少なくとも一部分を再び微粒状のアルカリ物質としてばら材に（４）において混合させ、これによって篩分けした細かいフラクションの部分的な循環態様を作動させてもよい。
【００４７】
本発明による方法の特に有利な実施形態は、工業用酸素を酸素含有ガスとして（８）において使用することにある。これにより特に高熱値の合成ガスを生成させることができる。工業用酸素の酸化の際に上昇する火炎温度を低下させるため、補助合成ガスをガス圧縮機（２２）および／または補助ガス圧縮機（２６）を用いて（３２）においてダイレクトに槍状バーナーに配量するのが有利である。
【図１】
2015507031.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成26年8月19日(2014.8.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
特許文献３には、冒頭で述べた種類の、炭素を多く含んでいる物質をガス化するための方法が記載されており、この方法は、向流式ガス化装置を利用して種々の炭素担体を合成ガスに変換することを提案している。この方法は循環系内で誘導されるばら材を反応移動床として利用し、この場合好ましくはアルカリ物質が、特に酸化カルシウム（ＣａＯ）が微粒物として添加されるか、或いは、ばら材全体がＣａＯから成っている。この方法の他の主要な特徴は、必要なガス化剤（たとえば空気および／または水）を効率的に予熱し、他方循環系内で誘導されるばら材を冷却する冷却ゾーンが形成されている点にある。これによって非常に高いエネルギー効率が達成されるが、ばら材全体を冷却するには、空気を使用する場合にしかこの方法にとって十分な量の冷却が得られないのが欠点である。特に、有利なばら材の循環系内での誘導の場合、冷却ゾーンでの十分な冷却が必要である。というのは、このような場合にだけ、有害物質で汚染されている微粒物の分離と、炭素を多く含んでいる物質（たとえばプラスチック）との新たな混合とが有意義に可能だからである。空気中の高い窒素成分は必ず合成ガス内へ到達し、それによって合成ガスの加熱値は大きく減少し、合成原材料またはエネルギー担体としてのその有用性が限定される。いわゆるリーンガスが発生し、これをエネルギー担体として使用すると、かろうじて火炎温度を低下させることしか達成できず、しかもガス量が著しく多いために、ほとんどの場合パイプラインおよびバーナーシステムの幾何学的拡大が必要になる。
特許文献４からは、再生ガスを反応器へ供給するようにした、炭素含有材料をガス化する方法が知られている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２００６０２３２５９Ａ１号明細書
【特許文献２】オーストリア特許第３８７７８６Ｂ号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１０２００７０６２４１４．１−２４号明細書
【特許文献４】国際出願第０２／４８２９２  Ａ１号パンフレット
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
さらに、鉛直方向のプロセス室が、酸化ゾーンの領域に助燃装置を有し、該助燃装置を、槍状バーナーを介して燃料および酸素含有ガスにより作動させるのが有利である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
ガス状反応生成物はガス圧縮機を用いて鉛直方向のプロセス室から引き抜かれ、その後ガス圧縮機は、鉛直方向のプロセス室の酸化ゾーンおよび／または冷却ゾーンへ冷却ガスの少なくとも一部を戻すために利用され、および／または、ガス状反応生成物を下流側の活用部および／またはガスバッファ容器へ搬送するために利用される。この場合ガス状反応生成物の戻しは、たとえばガスバッファ容器から、補助ガス圧縮機を介して行う。冷却ゾーン内には、補助的に水を冷却剤および／またはガス化剤として挿入することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
還元ゾーン（１２）と、該還元ゾーン内でか焼した高炭素物質（Ａ）を酸素含有ガス（８）を用いて酸化させるための酸化ゾーン（６）とを備えた鉛直方向のプロセス室（２）内で、前記高炭素物質（Ａ）を連続的にガス化するための自熱式方法であって、ガス状反応生成物（１５）を前記鉛直方向のプロセス室の表面から引く抜き、前記鉛直方向のプロセス室を、自ら酸化しないばら材（３）が上から下へ連続的に貫流する垂直立坑炉の形態で構成し、前記高炭素物質を前記鉛直方向のプロセス室へ進入する前に前記ばら材に添加するようにした前記方法において、
一酸化炭素含有ガスを冷却ガス（１０）として前記垂直立坑炉の下端から冷却ゾーン（１１）内へ導入することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記冷却ガスとして、少なくとも部分的に、一酸化炭素を含んでいる引き抜かれた前記ガス状反応生成物を前記冷却ゾーン（１１）に導入することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記鉛直方向のプロセス室（２）内の前記ばら材（３）が３０ｃｍ以下の粒径を有していることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記鉛直方向のプロセス室（２）内の前記ばら材（３）の全部または一部がアルカリ物質から成り、たとえば粗片状の酸化カルシウムから成り、および／または、これにアルカリ物質（４）を、たとえば粗片状の酸化カルシウム、特に有利には塵埃状の酸化カルシウムおよび／または水酸化カルシウムを混合させることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項５】
前記鉛直方向のプロセス室（２）内および／または引き抜かれた前記ガス状反応生成物（１５）のガス段階で、水蒸気および／または酸化カルシウムおよび／または炭酸カルシウムおよび／または水酸化カルシウムおよび／またはを存在させた状態で、Ｃ４よりも大きな鎖長さを有する、発生したオイル含有分解生成物および／またはタール含有分解生成物の大部分を、４００℃以上の温度でカルシウム触媒により一酸化炭素、二酸化炭素、水素へ改質することを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項６】
前記鉛直方向のプロセス室（２）が、前記酸化ゾーン（６）の領域に助燃装置を有し、該助燃装置を、槍状バーナー（５）を介して燃料（７）および前記酸素含有ガス（８）により作動させることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項７】
引き抜かれた前記ガス状反応生成物（１５）の少なくとも一部を熱交換器（２０）を介して冷却し、その後に前記冷却ゾーン（１１）へ戻すことを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項８】
引き抜かれた前記ガス状反応生成物（１５）から、冷却の前に前記熱交換器（２０）を介してまず物理学的分離処置により、好ましくはフィルタ装置（１８）を介して塵埃除去することを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記酸素含有ガス（８）として、工業用酸素および／または工業用酸素によって濃厚化した空気を使用することを特徴とする、請求項１から８までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項１０】
前記酸素含有ガス（８）用の工業用酸素を、物理学的分離方法を用いて、好ましくは電流によって作動する分離方法により、たとえば蒸留空気分解、圧力交替吸着、またはダイヤフラム分離方法により空気から分離し、そして好ましくは液状形態で中間蓄積することを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記酸素含有ガス（８）用の工業用酸素を、電気化学的方法を介して、好ましくは水および／または二酸化炭素の電気分解により取得し、そして好ましくは液状形態で中間蓄積することを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記ガス状反応生成物（１５）の加熱値を、工業用酸素と空気との比率を調整することにより前記酸素含有ガス（８）の酸素含有量を介して調整することを特徴とする、請求項９から１１までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項１３】
空気から、工業用酸素以外に、平行して物理学的分離処置により窒素を取得し、好ましくは液状形態でタンク容器に中間蓄積することを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
水および／または二酸化炭素から、工業用酸素以外に、平行して電気分解により工業用水素および／または工業用炭素を取得し、前記水素を好ましくはガス状形態で圧力容器に中間蓄積し、前記炭素を固形形態で中間蓄積することを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記物理学的分離方法および／または電気分解による前記取得を、風力および／または太陽エネルギーを介して天候に依存して発電させて得られる過剰電流に基づいて実施し、分離した物質を液状化形態、ガス状形態、または固形形態で本方法に使用する貯留タンク内でバッファストックすることを特徴とする、請求項１０から１４までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項１６】
取得した窒素を、ガス衝撃によるフィルタシステムの起動および停止目的のために、および／または、クリーニングのために使用することを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
引き抜かれた前記ガス状反応生成物（１５）の少なくとも一部を、希釈ガス（３２）として前記槍状バーナー（５）を介して前記酸化ゾーン（６）に挿入することを特徴とする、請求項１から１６までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項１８】
前記ガス状反応生成物（１５）の、希釈ガス（３２）として前記槍状バーナー（５）を介して戻される量を、前記鉛直方向のプロセス室の前記酸化ゾーン（６）内での温度を介して制御量として制御することを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記ガス状反応生成物の、冷却ガス（１０）として前記冷却ゾーン（１１）に戻される量を、前記鉛直方向のプロセス室の下部出口（２８）での前記ばら材の温度を介して制御することを特徴とする、請求項１から１８までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項２０】
前記ガス状反応生成物をガス圧縮機（２２）を用いて前記鉛直方向のプロセス室から引き抜き、その後前記ガス圧縮機（２２）を、前記鉛直方向のプロセス室の前記酸化ゾーン（６）および／または前記冷却ゾーン（１１）へ前記冷却ガス（１０）の少なくとも一部を戻すために利用し、および／または、前記ガス状反応生成物を下流側の活用部（２５）および／またはガスバッファ容器（２４）へ搬送するために利用することを特徴とする、請求項１から１９までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項２１】
前記ガス状反応生成物（２７）の戻しを、好ましくはガスバッファ容器（２４）から、補助ガス圧縮機（２６）を介して行うことを特徴とする、請求項１から２０までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項２２】
前記冷却ゾーン（１１）内に、補助水（１３）を冷却剤および／またはガス化剤として挿入することを特徴とする、請求項１から２１までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項２３】
前記ばら材（２８）を、前記冷却ゾーンから離れた後に、物理学的分離方法により、好ましくは篩分けおよび／または分級により、異なる粒群に分離させ、好ましくは、結合された有害物質を含んでいる微粒フラクション（３１）の少なくとも一部をプロセスから撤収することを特徴とする、請求項１から２２までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項２４】
前記物理学的分離方法（２９）を適用することで得られる粗フラクション（３０）の少なくとも一部を、上流側に設けられる移動式床型反応器（２）内のばら材として（３）で再利用することを特徴とする、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
カーボサーマル方法から出る、一酸化炭素を含んでいるプロセスガスの少なくとも一部を、たとえば銑鉄製造用の高炉から出る高炉ガスおよび／または石炭のコークス化プロセスから出るコークスガスの少なくとも一部を、冷却ガスとして前記冷却ゾーン（１１）に導入することを特徴とする、請求項１から２４までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項２６】
電熱方法から出る、一酸化炭素を含んでいるプロセスガスの少なくとも一部を、たとえば炭化カルシウム製造用の電気低縦型炉から出る炉ガスの少なくとも一部を、冷却ガスとして前記冷却ゾーン（１１）に導入することを特徴とする、請求項１から２５までのいずれか一つに記載の方法。
【国際調査報告】
2015507031.tif 000004
2015507031.tif 000005
2015507031.tif 000006
2015507031.tif 000007