(57)【要約】  本発明は、水性廃棄物、汚泥、下水汚泥などの多成分系混合物からの有価物質を超臨界条件下において分留沈殿させる方法に関する。更に、本発明は、特にリン含有並びにリンおよびアンモニウム含有化合物、例えば、エネルギー源としての肥料および合成ガスや化学産業用の有価材料などを本発明の方法によって強化した有価分画を含むものである。本発明の方法を使用することにより、有価物質は、廃棄物、汚泥、および下水汚泥から完全に回収され、新しい使用のために供給できる。特に、本方法は、植物が利用可能な肥料形態のリンおよびアンモニウムの回収、合成ガス製造用の金属および重金属の回収、および合成ガスからの水素の回収（例えば携帯用）に適している。
2020528353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水性多成分系混合物から有価物質を分留分離する方法であって、
前記水性多成分系混合物を２５〜３５ＭＰａに圧縮する工程と、
前記圧縮された水性多成分系混合物を摂氏２００〜３００度に加熱して第一有価物質分画（４１）を除去する工程と、
前記圧縮された水性多成分系混合物を更に摂氏３００〜４００度に加熱して第二有価物質分画（４２）を除去する工程と、
前記圧縮された水性多成分系混合物を更に摂氏４００〜５５０度に加熱して第三有価物質分画（４３）を除去する工程とを有するものである
方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、前記圧縮された水性多成分系混合物は、前記第一有価物質分画、第二有価物質分画、および第三有価物質分画（４１）、（４２）、（４３）の分離後、酸素を含まない反応器（８）中で、１〜５分間、最高摂氏７００度まで加熱され、合成ガス（４５）および水（４６）を有する反応生成物を形成するものである方法。
【請求項３】
請求項２記載の方法において、前記反応生成物は製品ライン（１３）へ導かれ、前記反応製品を含有する前記製品ライン（１３）は熱交換器（４）へ導かれ、熱エネルギーは前記反応生成物から前記圧縮された水性多成分系混合物へ移され、そこで前記圧縮された水性多成分系混合物は摂氏４００〜５００度に加熱されるものである方法。
【請求項４】
請求項２または３記載の方法において、前記反応生成物は、生成物ライン（１３）中を第二熱交換器（４）を通して導かれ、熱エネルギーは前記反応生成物から前記圧縮された水性多成分系混合物へ移され、そこで前記圧縮された水性多成分系混合物は摂氏３００〜４００度に加熱されるものである方法。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか一項記載の方法において、前記反応生成物は、生成物ライン（１３）中を更なる熱交換器（４）を通して導かれ、熱エネルギーは前記反応生成物から前記圧縮された水性多成分系混合物へ移され、そこで前記圧縮された水性多成分系混合物は摂氏２００〜３００度に加熱されるものである方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項記載の方法において、沈殿剤（３２）は摂氏４００〜５５０度の温度で前記圧縮された水性多成分系混合物に添加され、前記第三有価物質分画が分離および単離されるものである方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項記載の方法において、沈殿剤（３２）は前記反応生成物に添加され、第四有価物質分画（４４）が分離および単離されるものである方法。
【請求項８】
請求項６または７記載の方法において、前記沈殿剤（３２）は、Ｍｇ２＋、Ｃａ２＋、Ｋ＋、Ｍｇ２＋およびＣａ２＋、Ｍｇ２＋およびＫ＋、Ｃａ２＋およびＫ＋、並びにＭｇ２＋、Ｃａ２＋、およびＫ＋から選択され、前記イオンはその塩の形態で使用されるものである方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項記載の方法において、前記水性多成分系混合物は、下水汚泥、有機廃棄物、水性有機廃棄物、産業廃棄物、都市廃棄物、動物廃棄物、農業廃棄物、庭園廃棄物、動物飼料、野菜廃棄物、搾りかす、フライアッシュ、下水汚泥フライアッシュ、食品産業廃棄物、掘削泥、汚泥、肥料、液状肥料、廃水、および生物ガスプラントからの廃棄物から選択されるものである方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項記載の方法によって取得可能な前記第三有価物質分画（４３）および／または第四有価物質分画（４４）の、肥料としての使用。
【請求項１１】
請求項１〜９のいずれか一項記載の方法を実施するための機器であって、
水性多成分系混合物を受け取るための貯蔵タンク（１）と、
前記水性多成分系混合物を導くための供給原料ライン（１２）と、
前記水性多成分系混合物を粉砕するための切断装置（２）と、
前記水性多成分系混合物を圧縮するためのポンプ（３）と、
前記圧縮された水性多成分系混合物を少なくとも三段階で摂氏５５０度まで加熱するための、少なくとも３つの熱交換器（４）と、
第一有価物質分画から第三有価物質分画まで（４１）、（４２）、（４３）を分離するための、少なくとも３つの分離器（５）と、
前記有価物質分画を単離するための弁（６）と、
沈殿剤（３２）を第三分離器（５）に添加するための、ポンプ（３）および沈殿剤用のライン（１８）とを有するものである
機器。
【請求項１２】
請求項１１記載の機器において、反応生成物を生成するための、過熱器（７）を含む少なくとも１つの反応器（８）と、前記反応生成物を導くための製品ライン（１３）と、任意に、前記反応生成物を摂氏５０度未満に冷やすための冷却器（１４）と、前記反応生成物を膨張させるための少なくとも１つの弁（６）と、合成ガス（４５）を分離するための、デミスター（９）を含む少なくとも１つの分離容器（１０）と、更なる使用のために、前記合成ガス（４５）を移送するための合成ガスライン（１１）と、任意に、前記合成ガス（４５）を一時的に貯蔵するためのガス貯蔵装置（１５）とを有するものである機器。
【請求項１３】
請求項１１または１２記載の機器において、第四分離器（５）と、第四有価物質分画（４４）を分離するために、沈殿剤（１８）を前記第四分離器（５）に導入するための、少なくとも１つのポンプ（３）および沈殿剤用ライン（１８）と、任意に、前記第四有価物質分画（４４）を分離するための更なる分離器（５）と、任意に、循環水ラインと、任意に、発電装置（１７）とを有するものである機器。
【請求項１４】
請求項１〜９のいずれか一項記載の方法を実施するための機器であって、
貯蔵タンク（１）と、
酸素が存在しない状態で水性多成分系混合物を移送するため、前記貯蔵タンク（１）に接続されている供給原料ライン（１２）と、
任意に、供給原料（３１）を２５〜３５ＭＰａに圧縮するため、前記供給原料ライン（１２）に接続されているポンプ（３）とを有しており、
前記圧縮された供給原料（３１）を摂氏２００〜３００度に加熱するため、熱交換器（４）を通して供給原料ライン（１２）を導き、その後、単離された第一有価物質分画（４１）を分離するため、分離器（５）を通して前記供給原料ライン（１２）を導き、前記圧縮された供給原料（３１）を摂氏３００〜４００度に加熱するため、第二熱交換器（４）を通して供給原料ライン（１２）を導き、その後、単離された第二有価物質分画（４２）を分離するため、第二分離器（５）を通して供給原料ライン（１２）を導き、前記圧縮された供給原料（３１）を摂氏４００〜５５０度に加熱するため、第三熱交換器（４）を通して供給原料ライン（１２）を導き、その後、単離された第三有価物質分画（４３）を分離するため、第三分離器（５）を通して供給原料ライン（１２）を導くものである
機器。
【請求項１５】
請求項１４記載の機器において、前記圧縮された供給原料（３１）を最高摂氏７００度、好ましくは摂氏６００〜６８０度に加熱するため、前記供給原料ライン（１２）を過熱器（７）を通して反応器（８）に導くものである機器。
【請求項１６】
請求項１４または１５記載の機器において、前記圧縮された水性多成分系混合物を摂氏４００〜５５０度に加熱するため、前記第三熱交換器（４）を通して前記反応生成物を導くための製品ライン（１３）を有し、任意に、前記圧縮された水性多成分系混合物を摂氏３００〜４００度に加熱するため、製品ライン（１３）を第二熱交換器（４）を通して導き、任意に、前記圧縮された水性多成分系混合物を摂氏２００〜３００度に加熱するため、製品ライン（１３）を第一熱交換器（４）を通して導くものである機器。
【請求項１７】
請求項１４〜１６のいずれか一項記載の機器において、前記有価物質分画および／または前記反応生成物を冷却するための１つ以上の冷却器（１４）を有するものである機器。
【請求項１８】
請求項１４〜１７のいずれか一項記載の機器において、合成ガス（４５）および排出可能水（４６）を分離するための分離容器（１０）を有するものである機器。
【請求項１９】
請求項１４〜１８のいずれか一項記載の機器において、前記合成ガス（４５）を分離するためのデミスター（９）を有するものである機器。
【請求項２０】
水を精製するための、請求項１〜９のいずれか一項記載の方法の使用、または請求項１０〜１９のいずれか一項記載の機器の使用。
【請求項２１】
特定の下水汚泥中の水性多成分系混合物からリン化合物、アンモニウム化合物、砂、金属、金属塩を生成するための、請求項１〜９のいずれか一項記載の方法の使用、または請求項１０〜１９のいずれか一項記載の機器の使用。
【請求項２２】
水素生成のための、および／または発電のための、請求項１〜９のいずれか一項記載の方法の使用、または請求項１０〜１９のいずれか一項記載の機器の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水性廃棄物、汚泥、下水汚泥などの多成分系混合物からの有価物質を超臨界条件下において分留沈殿させる方法に関する。更に、本発明は、特にリン含有並びにリンおよびアンモニウム含有化合物、例えば、エネルギー源としての肥料および合成ガスや化学産業用の有価材料などを本発明の方法によって強化した有価分画を含むものである。本発明の方法を使用することにより、有価物質は、廃棄物、汚泥、および下水汚泥から完全に回収され、新しい使用のために供給できる。特に、本方法は、植物が利用可能な肥料形態のリンおよびアンモニウムの回収、合成ガス製造用の金属および重金属の回収、および合成ガスからの水素の回収（例えば携帯用）に適している。
【背景技術】
【０００２】
例えば下水汚泥などで生じるような水性多成分系混合物には、金属、砂、重金属、リン、窒素など数多くの有価物質が含まれている。
【０００３】
リンは動植物にとって重要な物質であり、食物製造および農業にとっては肥料の重要な構成要素である。この点に関して言えば、全世界のリン保有量には限界がある。従って、水性廃棄物および下水汚泥からリンを回収する試みは増々増大している。現在、農業で肥料として使用されているリン酸塩は、最終的には、動物飼料、下水汚泥、または下水汚泥灰の形態で残留する。動物飼料または下水汚泥を肥料として直接使用するのは、重金属汚染および衛生面の理由により問題があるので禁止されている、あるいは厳格な条件下に置かれている。更に、リン酸塩の多くが難溶性であり、植物には利用されない。従って、リン酸塩サイクルを閉鎖し、都市排水、下水汚泥、動物飼料などの動物廃棄物製品、産業廃棄物から植物が利用可能なリン酸塩を回収する目的がここに存在する。
【０００４】
下水汚泥からのリン酸アンモニウムマグネシウム（略して「ＭＡＰ」）の回収は周知である。既知の方法では、蒸解された下水汚泥は酸性化され、その後、固相が分離される。重金属は硫化物の添加により沈殿させ、植物が利用可能なＭＡＰ（ＭｇＮＨ４ＰＯ４ｘ６Ｈ２Ｏ）を得るため、塩化マグネシウムが残りの溶液に添加される。このようにして得られたＭＡＰは化学的に純粋な製品ではない。その組成に関して言えば、異なる下水処理プラントからのＭＡＰは、例えば、使用される下水汚泥の前処理や異なる技術環境などに依存している。
【０００５】
下水汚泥からのリン酸アンモニウムマグネシウムの回収方法は特許文献１に記載されている。この場合、まず下水汚泥から熟成汚泥が準備され、それが脱ガスされ、空気と混合される。ＭＡＰは塩化マグネシウムの添加により沈殿し、反応器（いわゆるＢｅｒｌｉｎ  Ｐｌａｎｔ（登録））の下部で漏斗を用いて分離される。
【０００６】
特許文献２は下水汚泥からのリン酸塩の回収方法を記載しており、その文献では、下水汚泥から水、アルコール、水／アルコール混合液、または水溶液を用いて懸濁液が調整され、その懸濁液に抽出剤として二酸化炭素ガスまたは超臨界二酸化炭素が導入され、二酸化炭素が除去され、溶解しているリン酸塩が沈殿および分離される。
【０００７】
特許文献３では、熱交換器でのミネラル肥料粒状物の製造で得られる塩類水溶液を別の流路で供給された蒸気で加熱することにより蒸発する方法が記載されている。
【０００８】
加えて、産業廃棄物および農業廃棄物を調整および処理する加熱湿式化学方法が知られている。斯かる方法には、反応が超臨界条件下で行われる方法も含まれる。
【０００９】
特許文献４は、乾燥質量１５％の希釈ブドウ搾りかすを平均温度摂氏６５０度で超臨界水によって変換する方法を記載している。この方法では、Ｈ２、ＣＯ２、ＣＨ４、およびＮ２が反応生成物として得られるが、それは過剰の水から均一相として形成され、新しい供給原料の加熱用として熱交換器で使用される。形成される無機塩は反応器の汚水溜めの底から回収廃棄される。
【００１０】
特許文献５は、供給原料を供給し製品を排出するための圧力ラインおよび反応器の下部末端に汚水溜め底部排出口を有し、縦方向に対して最大３０度傾斜している円筒形反応器を用いて対応する方法を実行するためのプラントを開示している。
【００１１】
特許文献６は、有機および無機固形物を含む水溶液から無機固形物を分離する方法であって、熱交換器内で２２．２ＭＰａと５０ＭＰａとの間の圧力において仮臨界温度（摂氏３５０〜６００度）未満の温度まで水溶液を加熱する工程と、加熱した水溶液を少なくとも１つの分離器に導入する工程（この工程で、無機固形物は水溶液から分離される）と、精製された水溶液を反応器へ送る工程（この工程で、水溶液は摂氏３５０度および６００度で処理される）工程とを有する方法を開示している。更に、特許文献６は、貯蔵タンク１、ポンプ２、熱交換器３、少なくとも１つの分離器４、および反応器６を有する、当該方法を実行するための機器を開示している。
【００１２】
湿潤バイオマスを調整するため、特許文献７は、２２．１ＭＰａ超の圧力で超臨界水中のバイオマスを熱水ガス化する方法を開示している。新鮮な植物や搾りかすなどの湿潤バイオマスは高濃度（約３０重量％）およびそれに伴う高粘度の有機物を有する場合が多いので、斯かる廃棄物は揚水するのが困難である。従って、特許文献７において、湿潤バイオマスは、有機物質次第で、処理廃水を用いて５〜２０重量％まで希釈される。熱水ガス化後、最初に無機塩、次に処理廃水からの製品ガスが、反応生成物から分離される。処理廃水の一部は湿潤バイオマスの希釈に使用され、残りの部分および無機塩は処分される。
【００１３】
特許文献８は有機物質の処理方法を開示しており、当該方法では、揚水可能な相を得るため、有機物質は水溶液相に導入される。圧力は少なくとも２２１バールに、温度は少なくとも摂氏３７４度まで上げられ、上記相がフロー反応器に導入され、最小サイズを超える粒子は製品流から除去される。製品流の少なくとも５０％が反応器へ再循環される。
【００１４】
特許文献９は、有機および無機物質を含む水を超臨界条件下で処理し、形成された固形物を分離する方法に関する。
【００１５】
特許文献１０は、水素製造のために反応器を前処理する方法を記載しており、当該方法では、水素は有機化合物と超臨界水との反応で生成される。
【００１６】
特許文献１１は、反応器の反応チャンバ内で超臨界水中の固形物を処理するプラントを開示している。
【００１７】
特許文献１２は水素生成方法に関連しており、当該方法においては、炭化水素および／またはアルコールを触媒の使用なしに超臨界水中で反応させる。
【００１８】
特許文献１３は、超臨界水溶液システム内で化学反応を実行する方法を記載しており、当該方法では、少なくとも１つの酸が使用または放出され、化学反応の生成物が臨界状態未満まで冷却されるように１つ以上の化合物を反応させるが、その場合、冷却はアルカリ溶液を添加することにより行われる。
【００１９】
特許文献１４は、超臨界方法を実行するための反応器を開示している。
【００２０】
特許文献１５および１６は、原材料を少なくとも１つの使用可能な素材に変換する方法を開示しており、当該方法は、原材料からスラリーを調整する工程と、その後の二段階処理工程とを有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】ＤＥ１０２００７０３５９１０
【特許文献２】ＥＰ２４２９６７４
【特許文献３】ＤＥ１９６２８００９
【特許文献４】ＤＥ１０２１０１７８
【特許文献５】ＤＥ２０２２０３０７Ｕ１
【特許文献６】ＤＥ１０２００５０３７４６９
【特許文献７】ＤＥ１０２００６０４４１１６
【特許文献８】ＤＥ１０２１７１６５
【特許文献９】ＤＥ３８８５７６２
【特許文献１０】ＤＥ１０１３５４３１
【特許文献１１】ＤＥ２９９１３３７０
【特許文献１２】ＤＥ１９９５５１５０
【特許文献１３】ＤＥ１９７４７６９６
【特許文献１４】ＤＥ２９７１９１９６
【特許文献１５】ＵＳ２００４／１９２９８０  Ａ１
【特許文献１６】ＷＯ２００４／０８７６１９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
バイオマスおよび下水汚泥残渣を調整する既知の方法においては、処理問題が必ず未解決問題として残される。バイオマス、廃棄物、または下水汚泥の全成分を有価物質に変換できる方法並びに有価物質を完全に回収する方法は、従来技術では知られていない。下水汚泥および下水汚泥残渣は燃焼される場合が多い。下水汚泥燃焼は、石炭の燃焼と同程度の煤を生み出す。有価物質は失われる。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明の目的は、水性廃棄物、特に下水汚泥の処理方法であって、水性廃棄物に含まれるリンなどの有価物質（有価材料）を廃棄物から回収できる方法を開発することである。
【００２４】
斯かる目的は、特許請求の範囲１〜２２の方法および機器によって達成される。当該方法では、供給原料３１として水性多成分系混合物が使用される。生成物として、有価分画並びに好ましくは合成ガス４５および水４６が得られる。
【００２５】
本発明は、下水汚泥などの水性多成分系混合物中の全成分が完全に有価物質に変換され、有価物質を分画で回収できる方法を提供することにより、斯かる目的を達成する。有価物質は個々の分画から調整され、有価物質サイクルへ戻すことが容易に可能となる。
【００２６】
本発明の主題は水性多成分系混合物から有価物を分留分離する方法であって、当該方法は、水性多成分系混合物を２５〜３５ＭＰａに圧縮する工程と、圧縮された水性多成分系混合物を摂氏２００〜３００度に加熱して第一有価物質分画４１を分離する工程と、圧縮された水性多成分系混合物を更に摂氏３００〜４００度に加熱して第二有価物質分画４２を分離する工程と、圧縮された水性多成分系混合物を更に摂氏４００〜５５０度に加熱して第三有価物質分画４３を分離する工程とを有するものである。
【００２７】
本発明の主題は水性多成分系混合物から有価物を分留分離する方法であって、当該方法は、水性多成分系混合物を２５〜３５ＭＰａに圧縮する工程と、圧縮された水性多成分系混合物を摂氏２００〜３００度に加熱して第一有価物質分画４１を分離する工程であって、固形物を強化する工程と、圧縮された水性多成分系混合物を更に摂氏３００〜４００度に加熱して第二有価物質分画４２を分離する工程であって、金属塩を強化する工程と、圧縮された水性多成分系混合物を更に摂氏４００〜５５０度に加熱して第三有価物質分画４３を分離する工程であって、リン酸塩およびアンモニウムを強化する工程とを有するものである。
【００２８】
第三有価物質分画の分離の前に、Ｍｇ２＋、Ｃａ２＋、Ｋ＋などの１つ以上の沈殿剤を摂氏４００〜５５０度の温度で添加してもよい。水性多成分系混合物から有価物質を分留分離する方法の実施形態は、水性多成分系混合物を２５〜３５ＭＰａに圧縮する工程と、圧縮された水性多成分系混合物を摂氏２００〜３００度に加熱して第一有価物質分画４１を分離する工程と、圧縮された水性多成分系混合物を更に摂氏３００〜４００度に加熱して第二有価物質分画４２を分離する工程と、当該多成分系混合物を更に摂氏４００〜５５０度に加熱し、Ｍｇ２＋、および／またはＣａ２＋、および／またはＫ＋などの１つ以上の沈殿剤を添加し、第三有価物質分画４３を分離する工程を含むものである。第一、第二、および第三の有価物質材料分画４１、４２、４３の分離は、各々、分離器５を用いて行うのが好ましい。
【００２９】
第一有価物質分画４１において固形物が強化される。第二有価物質分画４２において金属塩が強化される。第三有価物質分画４３においてリン酸塩およびアンモニウムが強化される。
【００３０】
本方法は、水性多成分系混合物を予め脱水または乾燥する必要のないことが特徴である。水性多成分系混合物は高水分量を有しているのが理想的であり、例えば、少なくとも８０重量％の水、好ましくは少なくとも８５重量％の水、好ましくは８６重量％の水、特に好ましくは８７〜８８重量％の水を有している。斯かる割合の水が「最適濃度」である。水性多成分系混合物は揚水性であるのが好ましい。例えば、水分量７５重量％の下水汚泥はもはや揚水性ではない。斯かる下水汚泥は、処理内部循環水によって望ましい濃度まで希釈される。この点は他の全ての廃棄物または廃棄物流にも適用される。本方法の好ましい実施形態においては、水性多成分系混合物は切断装置２を通過させる。
【００３１】
本発明の方法は、酸素を含まない閉鎖機器内で、少なくとも１つのポンプ３、少なくとも３つの分離器５、および弁６を用いて有価物質の分留分離を行うのを特徴とする。
【００３２】
少なくとも１つのポンプ３、少なくとも３つの分離器５、および３つの弁６を有する本発明の方法を実施するための機器は、有価物質を多成分系混合物から分留分離する工程が酸素の存在しない状態で実行されるように閉鎖されているのを特徴とする。
【００３３】
本発明の主題は、供給原料３１、特に水性多成分系混合物から有価物質を分留分離する方法であり、当該方法は、貯蔵タンク１から供給原料ライン１２へ導入する工程と、供給原料３１、特に水性多成分系混合物を任意に最適濃度まで希釈または濃縮する工程と、供給原料３１（水性多成分系混合物）の構成成分を例えば切断装置２で粉砕する工程と、例えばポンプ３、特に高圧ポンプで２５〜３５ＭＰａまで圧縮する工程と、供給原料ライン１２を熱交換器４まで導いて圧縮された供給原料（水性多成分系混合物）を摂氏２００〜３００度まで加熱し、例えば分離器５によって単離された第一有価物質分画４１を分離する工程と、供給原料ライン１２を第二熱交換器４まで導いて圧縮された供給原料（水性多成分系混合物）を摂氏３００〜４００度まで加熱し、例えば第二分離器５によって分離された第二有価物質分画４２を分離する工程と、供給原料ライン１２を第三熱交換器４まで導いて圧縮された供給原料（水性多成分系混合物）を摂氏４００〜５５０度まで加熱し、例えば第三分離器５によって分離された第三有価物質分画４３を分離する工程とを有するものである。
【００３４】
本発明の主題は、本発明の方法を実施するための機器であって、貯蔵タンク１と、酸素が存在しない状態で水性多成分系混合物を移送するため、貯蔵タンク１に接続されている供給原料ライン１２と、任意に、供給原料３１（水性多成分系混合物）内の成分を粉砕するため、供給原料ライン１２に接続されている切断装置２と、供給原料３１を２５〜３５ＭＰａに圧縮するため、特に高圧により、供給原料ライン１２を通して切断装置２（存在するならば）に接続されているポンプ３とを有しており、圧縮された供給原料３１（圧縮された水性多成分系混合物）を摂氏２００〜３００度に加熱するため、熱交換器４を通して供給原料ライン１２を導き、その後、単離された第一有価物質分画４１（この分画中、固体が強化される）を分離するため、分離器５を通して供給原料ライン１２を導き、圧縮された供給原料（圧縮された水性多成分系混合物）を摂氏３００〜４００度に加熱するため、第二熱交換器４を通して供給原料ライン１２を導き、その後、単離された第二有価物質分画４２（この分画中、金属塩が強化される）を分離するため、第二分離器５を通して供給原料ライン１２を導き、圧縮された供給原料（圧縮された水性多成分系混合物）を摂氏４００〜５５０度に加熱するため、第三熱交換器４を通して供給原料ライン１２を導き、その後、単離された第三有価物質分画４３（この分画中、リン酸塩およびアンモニウムが強化される）を分離するため、第三分離器５を通して供給原料ライン１２を導くものである機器である。
【００３５】
本発明の方法では、水性多成分系混合物が供給原料３１として使用されるのが好ましい。多くの場合、水性多成分系混合物は有機成分を含んでいる。本発明の方法は、有機成分を含有する水性多成分系混合物から有価物質を分離し、その有価物質を新しい使用のために供給するのに特に適している。
【００３６】
本発明の方法で供給原料３１として使用可能な水性多成分系混合物は、例えば、汚泥、下水汚泥、有機廃棄物、生物ガスプラントからの廃棄物、水性有機廃棄物、産業廃棄物、都市廃棄物、動物廃棄物、農業廃棄物、庭園廃棄物、動物飼料、野菜廃棄物、搾りかす、フライアッシュ、下水汚泥フライアッシュ、食品産業廃棄物、掘削汚泥、肥料、液状肥料、廃水（例えば、工業廃水）などである。本方法の特に好ましい実施形態では、水性多成分系混合物は下水汚泥である。
【００３７】
水性多成分系混合物は、無機成分、例えば、金属および重金属または金属イオン、金属塩、金属酸化物、重金属イオン、重金属塩、重金属酸化物、リン、リン酸化物、リン酸塩、窒素、窒素酸化物、アンモニウムなどを含んでいてもよい。
【００３８】
本発明の意味における有価物質は、各多成分系混合物に含まれる全有機および無機成分であり、例えば、リン酸塩などの形態のリン、アンモニウムなどの形態の窒素、金属イオン塩などの形態の金属、重金属イオン塩などの形態の重金属、砂などの形態のケイ素、二酸化炭素やメタンなどの形態の炭素、エテン、プロペン、ブテンなどの低分子量炭化水素、炭化水素由来の水素、水などである。当該方法で得られる水は精製されるのが好ましい。その場合、精製された吐水可能な水が得られる。
【００３９】
本発明の主題は、汚泥、下水汚泥、有機廃棄物、生物ガスプラントからの廃棄物、水性有機廃棄物、産業廃棄物、都市廃棄物、動物廃棄物、農業廃棄物、庭園廃棄物、動物飼料、野菜廃棄物、搾りかす、フライアッシュ、下水汚泥フライアッシュ、食品産業廃棄物、掘削汚泥、肥料、液状肥料、廃水（例えば、工業廃水）などの有機多成分系混合物から排出可能な水を製造（回収）するための、本発明の使用である。実質的に全ての物質（有価物質）を水性多成分系混合物から分離することにより、更なる処理なしに水域に排出可能なほどに清浄な水が得られる。水域に直接排出可能なほどに清浄な水は「排出可能な水」と呼ばれる。本発明の方法は、汚泥、下水汚泥、有機廃棄物、生物ガスプラントからの廃棄物、水性有機廃棄物、産業廃棄物、都市廃棄物、動物廃棄物、農業廃棄物、庭園廃棄物、動物飼料、野菜廃棄物、搾りかす、フライアッシュ、下水汚泥フライアッシュ、食品産業廃棄物、掘削汚泥、肥料、液状肥料、および廃水（例えば、工業廃水）から排出可能な水を製造（回収）するのに使用できる。対応する方法は従来技術では知られていない。
【００４０】
本発明の機器は、汚泥、下水汚泥、有機廃棄物、生物ガスプラントからの廃棄物、水性有機廃棄物、産業廃棄物、都市廃棄物、動物廃棄物、農業廃棄物、庭園廃棄物、動物飼料、野菜廃棄物、搾りかす、フライアッシュ、下水汚泥フライアッシュ、食品産業廃棄物、掘削汚泥、肥料、液状肥料、および廃水（例えば、工業廃水）から排出可能な水を製造（回収）するのに使用できる。
【００４１】
本発明の方法は完全に有価物質を提供するものであり、処分対象の残留物は一切残らない。供給原料として使用される水性多成分系混合物は有価物質に変換されるか、あるいは多成分系混合物から有価物質として分離されるものであり、処分対象の残留物は一切残らない。
【００４２】
有価物質分画の分離並びに水性多成分系混合物からの有価物質の変換および分離は超臨界条件下で行われ、酸素および／または触媒の添加は行われないのが、本発明の方法の特別な特徴である。斯かる目的のため、本発明の方法で供給原料３１として使用される水性多成分系混合物はラインシステムに導入される。ラインシステムは本発明の方法を実施するための機器の一部である。ラインシステムは供給原料ライン１２および製品ライン１３を含み、貯蔵タンク１を有していてもよい。貯蔵タンク１は強化装置を含んでいてもよい。水性多成分系混合物は供給原料ライン１２を通してポンプ３で２５〜３５ＭＰａに圧縮され、例えば、図１、図２、および図３に示されるように、機器の閉鎖回路内で個々の方法工程が実行される。水性多成分系混合物は、本方法の実施中、超臨界条件下で圧縮され、「圧縮された水性多成分系混合物」と呼ばれる。この点に関して言えば、２５〜３５ＭＰａの初期圧力が調整される。機器内において、例えば本方法が実行される図１、図２、または図３の機器内において、圧力は機器内の圧力損失の故に減少するが、超臨界条件の範囲内に収まっている。
【００４３】
本方法の特に好ましい実施形態において、圧縮された水性多成分系混合物は、第一、第二、および第三の有価分画４１、４２、４３の分離後、反応器８内で最高摂氏７００度まで加熱される。反応器内の加熱は、超臨界圧の下、酸素不在の状態で行われる。反応器８内の圧縮された水性多成分系混合物は、少なくとも６００度まで加熱されるのが好ましく、最高摂氏６８０度まで加熱されるのが更に好ましい。
【００４４】
本発明の主題は、供給原料３１／水性多成分系混合物から有価物質を分留分離する方法であり、当該方法は、供給原料３１、特に水性多成分系混合物を貯蔵タンク１から供給原料ライン１２へ導入する工程と、供給原料３１／水性多成分系混合物を任意に供給原料／水性多成分系混合物の成分を例えば切断装置２で粉砕する工程と、例えばポンプ３、特に高圧ポンプで２５〜３５ＭＰａまで圧縮する工程と、供給原料ライン１２を熱交換器４まで導いて圧縮された供給原料３１／水性多成分系混合物を摂氏２００〜３００度まで加熱し、例えば分離器５によって単離された第一有価物質分画４１を分離する工程と、供給原料ライン１２を第二熱交換器４まで導いて圧縮された供給原料３１／圧縮された水性多成分系混合物を摂氏３００〜４００度まで加熱し、例えば第二分離器５によって分離された第二有価物質分画４２を分離する工程と、供給原料ライン１２を第三熱交換器４まで導いて圧縮された供給原料３１／圧縮された水性多成分系混合物を摂氏４００〜５５０度まで加熱し、例えば第三分離器５によって分離された第三有価物質分画４３を分離する工程と、供給原料ライン１２を反応器８へ導く工程、好ましくは過熱器７を通して供給原料ライン１２を反応器８へ導く工程とを有するものである。過熱器７により、圧縮された供給原料３１／圧縮された水性多成分系混合物は最高摂氏７００度（好ましくは摂氏６００〜６８０度）に加熱される。
【００４５】
本発明の主題は、本発明の方法を実施するための機器であって、供給原料３１（圧縮された水性多成分系混合物）を導入するための貯蔵タンク１と、酸素が存在しない状態で供給原料３１（圧縮された水性多成分系混合物）を移送するため、貯蔵タンク１に接続されている供給原料ライン１２と、任意に、供給原料３１（圧縮された水性多成分系混合物）内の成分を粉砕するため、供給原料ライン１２に接続されている切断装置２と、供給原料３１（圧縮された水性多成分系混合物）を２５〜３５ＭＰａに圧縮するため、特に高圧により、供給原料ライン１２を通して切断装置２（存在するならば）に接続されているポンプ３とを有しており、圧縮された供給原料３１（圧縮された水性多成分系混合物）を摂氏２００〜３００度に加熱するため、熱交換器４を通して供給原料ライン１２を導き、その後、単離された第一有価物質分画４１（この分画中、固体が強化される）を分離するため、分離器５を通して供給原料ライン１２を導き、圧縮された供給原料３１（圧縮された水性多成分系混合物）を摂氏３００〜４００度に加熱するため、第二熱交換器４を通して供給原料ライン１２を導き、その後、単離された第二有価物質分画４２（この分画中、金属塩が強化される）を分離するため、第二分離器５を通して供給原料ライン１２を導き、圧縮された供給原料３１（圧縮された水性多成分系混合物）を摂氏４００〜５５０度に加熱するため、第三熱交換器４を通して供給原料ライン１２を導き、その後、単離された第三有価物質分画４３（この分画中、リン酸塩およびアンモニウムが強化される）を分離するため、第三分離器５を通して供給原料ライン１２を導き、供給原料ライン１２を反応器８へ導くものである機器、好ましくは、供給原料３１（圧縮された水性多成分系混合物）を最高摂氏７００度（好ましくは、摂氏６００〜６８０度）に加熱するため、過熱器７を通して供給原料ライン１２を反応器８へ導くものである機器である。
【００４６】
本発明の特に好ましい実施形態において、圧縮された水性多成分系混合物は、選択された温度で、１〜５分間、好ましくは２〜３分間、特に好ましくは３０秒、４０秒、５０秒、６０秒、７０秒、８０秒、または９０秒、反応器８内に留まる。圧縮された水性多成分系混合物は、酸素のない状態で２５〜３０ＭＰａにおいて第一、第二、および第三有価物質分画４１、４２、４３を分離した後、少なくとも摂氏６００度まで（最高摂氏７００度）加熱されるのが好ましい。摂氏６００〜７００度の温度における圧縮された水性多成分系混合物は２５〜３０ＭＰａの圧力を有している。本発明の方法は、反応器８内にある水性多成分系混合が超臨界条件下にあることを特徴としている。反応器８内において、熱水ガス化（熱化学ガス化）は斯かる条件下で行われ、その結果、水性多成分系混合物からの更なる成分は有価物質へ変換され、反応生成物として取得される。圧縮された水性多成分系混合物は、第一、第二、および第三有価物質分画４１、４２、４３を分離した後、２５〜３０ＭＰａにおいて少なくとも摂氏６００度まで（最高摂氏７００度）加熱され、その後冷却されるのが好ましい。
【００４７】
反応器８内において、合成ガス４５および水４６を有する反応生成物は超臨界条件下で形成される。反応生成物は、超臨界条件下（すなわち、２５ＭＰａ以上の圧力および高温）で、反応器８内に存在する。
【００４８】
形成された反応生成物は種々の方法で冷却できるが、反応生成物のエネルギーは活用されるのが好ましい。例えば、超臨界条件下で反応器８内に存在する反応生成物は、新しい供給原料３１（すなわち、新しい水性多成分系混合物）を加熱するのに利用できる。本発明によれば、回収用の対応する循環システムおよび反応エネルギーの利用が好ましい。斯かる目的のため、反応生成物は製品ライン１３へ導かれる。製品ライン１３は１つ以上、好ましくは３つの熱交換器を通過する。熱交換器４において、反応生成物の熱エネルギーは圧縮された供給原料３１、好ましくは圧縮された水性多成分系混合物へ移され、そこで段階的に加熱される。
【００４９】
本発明の主題は、供給原料３１、好ましくは水性多成分系混合物から有価物質を分留分離する方法であり、当該方法は、供給原料３１、好ましくは水性多成分系混合物を貯蔵タンク１から供給原料ライン１２へ導入する工程と、任意に水性多成分系混合物の成分を例えば切断装置２で粉砕する工程と、例えばポンプ３、特に高圧ポンプで２５〜３５ＭＰａまで圧縮する工程と、供給原料ライン１２を熱交換器４まで導いて水性多成分系混合物を摂氏２００〜３００度まで加熱し、例えば分離器５によって単離された第一有価物質分画４１を分離する工程と、供給原料ライン１２を第二熱交換器４まで導いて圧縮された水性多成分系混合物を摂氏３００〜４００度まで加熱し、例えば第二分離器５によって分離された第二有価物質分画４２を分離する工程と、供給原料ライン１２を第三熱交換器４まで導いて圧縮された水性多成分系混合物を摂氏４００〜５５０度まで加熱し、例えば第三分離器５によって分離された第三有価物質分画４３を分離する工程と、供給原料ライン１２を反応器８へ導く工程、好ましくは過熱器７を通して供給原料ライン１２を反応器８へ導く工程であって、過熱器７内の圧縮された水性多成分系混合物を最高摂氏７００度（好ましくは摂氏６００〜６８０度）に加熱する工程と、反応生成物を第三熱交換器４を通過させ製品ライン１３を通して導き、圧縮された水性多成分系混合物を摂氏４００〜５５０度に加熱する工程と、反応生成物を第二熱交換器４を通過させ製品ライン１３を通して導き、圧縮された水性多成分系混合物を摂氏３００〜４００度に加熱する工程と、反応生成物を第一熱交換器４を通過させ製品ライン１３を通して導き、圧縮された水性多成分系混合物を摂氏２００〜３００度に加熱する工程と、反応生成物を摂氏１００度未満、好ましくは摂氏５０度未満、特に好ましくは室温まで冷却するため、任意に１つ以上の冷却器１を通して反応生成物を導く工程と、弁６を通して任意に膨張させる工程とを有するものである。
【００５０】
本発明の主題は、本発明の方法を実施するための機器であって、貯蔵タンク１と、酸素が存在しない状態で供給原料３１（圧縮された水性多成分系混合物）を移送するため、貯蔵タンク１に接続されている供給原料ライン１２と、任意に、供給原料３１（圧縮された水性多成分系混合物）内の成分を粉砕するため、供給原料ライン１２に接続されている切断装置２と、供給原料３１（圧縮された水性多成分系混合物）を２５〜３５ＭＰａに圧縮するため、特に高圧により、供給原料ライン１２を通して切断装置２（存在するならば）に接続されているポンプ３とを有しており、圧縮された供給原料３１（圧縮された水性多成分系混合物）を摂氏２００〜３００度に加熱するため、熱交換器４を通して供給原料ライン１２を導き、その後、単離された第一有価物質分画４１（この分画中、固体が強化される）を分離するため、分離器５を通して供給原料ライン１２を導き、圧縮された供給原料３１（圧縮された水性多成分系混合物）を摂氏３００〜４００度に加熱するため、第二熱交換器４を通して供給原料ライン１２を導き、その後、単離された第二有価物質分画４２（この分画中、金属塩が強化される）を分離するため、第二分離器５を通して供給原料ライン１２を導き、圧縮された供給原料３１（圧縮された水性多成分系混合物）を摂氏４００〜５５０度に加熱するため、第三熱交換器４を通して供給原料ライン１２を導き、その後、単離された第三有価物質分画４３（この分画中、リン酸塩およびアンモニウムが強化される）を分離するため、第三分離器５を通して供給原料ライン１２を導き、供給原料ライン１２を反応器８へ導き、好ましくは、供給原料３１（圧縮された水性多成分系混合物）を最高摂氏７００度（好ましくは、摂氏６００〜６８０度）に加熱するため、過熱器７を通して供給原料ライン１２を反応器８へ導き、供給原料３１（圧縮された水性多成分系混合物）を摂氏４００〜５５０度に加熱するため、第三熱交換器４を通して反応生成物を導くための製品ライン１３を更に有し、任意に、供給原料３１（圧縮された水性多成分系混合物）を摂氏３００〜４００度に加熱するため、製品ライン１３を第二熱交換器４を通して導き、任意に、供給原料３１（圧縮された水性多成分系混合物）を摂氏２００〜３００度に加熱するため、製品ライン１３を第一熱交換器４を通して導き、任意に、反応生成物を摂氏１００度未満、好ましくは摂氏５０度未満、特に好ましくは室温まで冷却するため、１つ以上の冷却器１４と、任意に、冷却された反応生成物を膨張させるための弁６とを更に有するものである機器である。
【００５１】
反応器８内の反応生成物に含まれるエネルギーも利用可能である、あるいは別の方法で貯蔵可能である。
【００５２】
反応生成物の冷却および膨張により、合成ガス４５が反応生成物から放出される。
【００５３】
Ｈ２、ＣＨ４、ＣＯ２は合成ガス４５内で強化される。合成ガス４５はアルカンを含んでもよい。好ましい実施形態では、合成ガス４５は、少なくとも９０％、好ましくは少なくとも９５％、特に好ましくは９５％、あるいはそれ以上のＨ２、ＣＨ４、ＣＯ２から成る。反応器８内の超臨界条件下において、合成ガス４５は水４６に溶解する。合成ガス４５は冷却により放出され、水または水性残渣から分離できる。本発明の１つの主題は本発明による方法で取得可能な合成ガス４５である。本発明の１つの主題は本発明による方法で取得可能な合成ガス４５の使用である。
【００５４】
反応生成物は合成ガス４５および水４６を含む。好ましくは、反応生成物は主に合成ガス４５および水４６から成り、好ましくは少なくとも９９重量％または９８重量％、特に好ましくは９７重量％またはそれ未満の合成ガス４５および水４６から成る。合成ガス４５および／または水４６は残渣を含んでいてもよい。反応生成物は主に合成ガス４５および水４６を含んでおり、残渣は１重量％未満である。好ましい実施形態においては、反応生成物は少なくとも９０％、好ましくは９５％、特に好ましくは９８％またはそれ以上のＨ２、ＣＨ４、ＣＯ２および水から成る。本発明の１つの主題は本発明による方法で取得可能な反応生成物である。本発明の１つの主題は本発明による方法で取得可能な反応生成物の使用である。この時点で得られる水は排出可能な水である。本方法は、上述のように、排出可能水を製造するのに使用できる。本発明の機器は、上述のように、排出可能水を製造（回収）するのに使用できる。
【００５５】
本発明の主題は、水性多成分系混合物から有価物質を分留分離する方法であり、当該方法は、供給原料３１、好ましくは水性多成分系混合物を貯蔵タンク１から供給原料ライン１２へ導入する工程と、任意に水性多成分系混合物の成分を例えば切断装置２で粉砕する工程と、例えばポンプ３、特に高圧ポンプで２５〜３５ＭＰａまで圧縮する工程と、供給原料ライン１２を熱交換器４まで導いて水性多成分系混合物を摂氏２００〜３００度まで加熱し、例えば分離器５によって単離された第一有価物質分画４１を分離する工程と、供給原料ライン１２を第二熱交換器４まで導いて圧縮された水性多成分系混合物を摂氏３００〜４００度まで加熱し、例えば第二分離器５によって分離された第二有価物質分画４２を分離する工程と、供給原料ライン１２を第三熱交換器４まで導いて圧縮された水性多成分系混合物を摂氏４００〜５５０度まで加熱し、例えば第三分離器５によって分離された第三有価物質分画４３を分離する工程と、供給原料ライン１２を反応器８へ導く工程とを有する。圧縮された水性多成分系混合物は、過熱器７により、最高摂氏７００度、好ましくは摂氏６００〜６８０度に加熱され、圧縮された水性多成分系混合物を摂氏４００〜５５０度に加熱するため、反応生成物は第三熱交換器４を通過して製品ライン１３を通して導かれ、次に、圧縮された水性多成分系混合物を摂氏３００〜４００度に加熱するため、反応生成物は第二熱交換器４を通過して製品ライン１３を通して導かれ、次に、圧縮された水性多成分系混合物を摂氏２００〜３００度に加熱するため、反応生成物は第一熱交換器４を通過して製品ライン１３を通して導かれ、次に、反応生成物を摂氏１００度未満、好ましくは摂氏５０度未満、特に好ましくは室温まで冷却するため、反応生成物は任意に１つ以上の冷却器１４を通して導かれ、次に、弁６を通して膨張させ、分離のために、合成ガス４５および水性残渣または水４６が分離容器１０に導入される。
【００５６】
上述の機器は、斯かる目的のため、分離容器１０を有していてもよい。機器は、合成ガスを分離するため、デミスター９を更に有していてもよい。機器は、ガス貯蔵増値１５を更に有していてもよい。対応する機器は、図１、図２、および図３に示される。
【００５７】
上記方法は更に以下の工程、すなわち、合成ガス４５および水性残渣または水４６を分離するため、反応生成物を分離容器１０に導入する工程を含んでもよい。
【００５８】
合成ガス４５は好ましくはデミスター９を通して分離される。まず、合成ガス４５はガス貯蔵タンク１５に移してもよい。まず、合成ガス４５はガス貯蔵タンク１５に移してもよい。この点に関連して言えば、合成ガス４５は１５０〜２００バール以上の高圧下に回収されるのであるから、ガス貯蔵タンク１５はエネルギー貯蔵庫でもある。このようにして得られる合成ガス４５は、ガス貯蔵タンク１５へ移してから、またはその前に、以下の方法で使用してもよい。
ａ）合成ガス４５は発電用に使用可能である（例えば、熱電併給プラントへ供給されてもよい）。
ｂ）水素はガス処理プラントで合成ガス４５から分離し、例えば携帯用または産業アプリケーション用として使用してもよく、主にＣＯ２、ＣＨ４、およびアルカンから成る残りの合成ガスは発電用に使用されてもよい。
ｃ）合成ガスはメタノールなどの化学製品の製造に使用できる。
ｄ）合成ガス４５および本方法によって生じる廃熱は、蒸気などの有益熱の発生に使用できる。
【００５９】
上記方法は更に以下の工程、すなわち、合成ガス４５および水性残渣または水４６を分離するため、反応生成物を分離容器１０に導入する工程を含んでもよい。水４６は、本発明の方法によって水噴射の形で回収されるのが好ましい。水４６および水噴射は高圧下（例えば、１５０〜２００バール）でも得られる。一般的に、水４６／水噴射の圧力は、合成ガス４５の圧力よりも最高２％、好ましくは最高１．８％小さい。水性残渣または水４６は、例えば以下のように処理されてもよい。
ａ）更に直接使用に供給される、あるいは排出される。
ｂ）Ｍｇ２＋、Ｃａ２＋、またはＫ＋などの沈殿剤と混合する。リン酸塩および／またはアンモニウムは好ましくは分離器５を通して分離してもよい。
ｃ）濾過し、更なる使用に供給される。
ｄ）新しい供給原料３１を希釈するのに使用できる。
【００６０】
水の一部は新しい供給原料３１を希釈するのに使用されるのが好ましい。斯かる目的のため、水４６または水性残渣は循環水ライン１６を通して再利用される。本発明の方法で得られる水４６は排出できるように精製される。本方法の好ましい実施形態では、９９％超、好ましくは９９．５％超、特に好ましくは９９．９容積％Ｈ２Ｏの純度の水４６が得られる。本方法の特に好ましい実施形態では、９９．９９９容積％Ｈ２Ｏの純度の水が得られる。好ましくは、このようにして得られる水４６のほとんどは排出される、あるいは精製水として排出される。水４６は高純度の故に排出可能である。
【００６１】
本発明の方法は、優香物質が、超臨界条件下において、水性多成分系混合物から分離可能な少なくとも３つ、好ましくは少なくとも４つの有価物質分画に変換されるものとして特徴付けられる。本発明によれば、合成ガス４５および水４６を有する反応生成物も有価物質分画である。
【００６２】
水性多成分系混合物の有機成分は超臨界条件下において分離され、熱化学ガス化により合成ガス４５に変換される。有価物質の分離および単離の全方法工程は、少なくとも熱化学ガス化の方法工程までは超臨界条件下で反応器８内のみで行われるのが好ましい。この点に関して言えば、多成分系混合物の有機成分は、水の臨界点を超える圧力および温度（２２．１ＭＰａおよび摂氏３７４度）で超臨界水と共にガス化される。斯かる条件下では、超臨界水は容易に有機物質を溶解し、それと同時に無機塩が沈殿する。水の密度が２００ｋｇ／ｃｍ３の値を下回れば、斯かる効果は強化される。上記値はいわゆる仮臨界温度の少し上の温度で生じる。本方法は、水性多成分系混合物が少なくとも２５ＭＰａの圧力で加熱されることを特徴とする。多成分系混合物に含有される成分の異なる溶解度、例えば金属イオンや有機成分の溶解度が、超臨界条件での加熱中に有価物質分留を分離するのに利用される。
【００６３】
第一有価物質分画４１は、少なくとも２５ＭＰａ、好ましくは最高３５ＭＰａ並びに摂氏２００〜３００度の温度で水性多成分系混合物から分離され、または沈殿し、その後、例えば分離器５および弁６を用いて単離できる。第一有価物質分画４１において、固形物、例えば金属、固形ミネラル、砂、例えばカルシウム、例えば酸化物の形のケイ素などが強化される。第一有価物質分画４１の有価物質は、例えば、カルシウム、ケイ素およびその酸化物、金属、および砂である。本発明の１つの主題は本発明による方法で取得可能な第一有価物質分画４１である。本発明の１つの主題は本発明による方法で取得可能な第一有価物質分画４１の使用である。
【００６４】
第二有価物質分画４２は、少なくとも２５ＭＰａ並びに摂氏３００〜４００度の温度で水性多成分系混合物から分離され、または沈殿し、その後、例えば第二分離器５および第二弁６を用いて単離できる。第二有価物質分画４２において、金属塩、好ましくは固形または液体金属塩、例えば、鉄、アルミニウム、ニッケル、亜鉛、カドミウム、鉛、またはマンガンを含む金属塩が強化される。第二有価物質分画４２の有価物質は、例えば、塩形態の鉄、アルミニウム、ニッケル、亜鉛、カドミウム、鉛、マンガンである。本発明の１つの主題は本発明による方法で取得可能な第二有価物質分画４２である。本発明の１つの主題は本発明による方法で取得可能な第二有価物質分画４２の使用である。
【００６５】
第三有価物質分画４３は、少なくとも２５ＭＰａ並びに摂氏４００〜４５０度の温度で水性多成分系混合物から分離される、または沈殿する。第三有価物質分画４３中の有価物質であるリン酸塩およびアンモニウムを完全に分離するには、Ｍｇ２＋、Ｃａ２＋、Ｋ＋、Ｍｇ２＋およびＣａ２＋、Ｍｇ２＋およびＫ＋、Ｃａ２＋およびＫ＋、並びにＭｇ２＋、Ｃａ２＋、およびＫ＋などの沈殿剤３２が添加されるものであり、それにより、第三有価物質分画４３中のリン酸塩およびアンモニウムが完全に分離および単離される。この点に関して言えば、Ｍｇ２＋、Ｃａ２＋、Ｋ＋、Ｍｇ２＋およびＣａ２＋、Ｍｇ２＋およびＫ＋、Ｃａ２＋およびＫ＋、並びにＭｇ２＋、Ｃａ２＋、およびＫ＋は、リン酸塩および／またはアンモニウムを分離するための沈殿剤３２として機能する。沈殿剤３２は、沈殿剤を有するライン１８を通して、供給原料ライン１２に含まれる圧縮された水性多成分系混合物へ添加される（図２）。例えば、圧縮された水性多成分系混合物は分離器５に導入されてもよいし、沈殿剤３２も分離器５へ導入されてもよい。本発明の１つの主題は、第三有価物質分画４３に沈殿剤を添加することによる、本発明による方法で取得可能な第三有価物質分画４３である。本発明の１つの主題は、第三有価物質分画４３に沈殿剤を添加することによる、本発明による方法で取得可能な第三有価物質分画４３の使用である。
【００６６】
あるいは、沈殿剤３２（例えば、Ｍｇ２＋、Ｃａ２＋、Ｋ＋）を添加することなく、第三有価物質分画４３中のリン酸塩およびアンモニウムの僅か一部が分離および単離され、リン酸塩およびアンモニウムのいくらかは溶液中に残ったままで、本方法の別の場所で分離されてもよい（図１および図３）。本発明の１つの主題は、第三有価物質分画４３に沈殿剤を添加することのない、本発明による方法で取得可能な第三有価物質分画４３である。本発明の１つの主題は、第三有価物質分画４３に沈殿剤を添加することのない、本発明による方法で取得可能な第三有価物質分画４３の使用である。リン酸塩および／またはアンモニウムの完全な分離は、第三有価物質分画に沈殿剤３２を添加することにより実行されるか、あるいは反応生成物または取得された水性残渣または水４６から実施される。
【００６７】
合成ガス４５および水４６を含む第四有価物質分画において、リン酸塩および／またはアンモニウムは沈殿剤３２の添加によって分離してもよい。例えば、反応生成物の冷却および減圧後、並びに合成ガス４５の分離後、沈殿剤３２が水溶液または水に添加される。あるいは、沈殿剤３２は例えば反応器８へ添加してもよい（図３）。リン酸塩およびアンモニウムは、例えば、合成ガス４５の分離後、Ｍｇ２＋、Ｃａ２＋、Ｋ＋、Ｍｇ２＋およびＣａ２＋、Ｍｇ２＋およびＫ＋、Ｃａ２＋およびＫ＋、並びにＭｇ２＋、Ｃａ２＋、およびＫ＋を添加することにより分離してもよい。第四有価物質分画中またはその直前（すなわち、熱化学ガス化後、並びに任意に合成ガス４５の分離後）のリン酸塩およびアンモニウムの分離は、冷却および減圧後に（すなわち室圧および室温で）行ってもよい。本発明によれば、リン酸塩および／またはアンモニウムの分離は、本方法の種々の箇所で行ってもよい。リン酸塩および／またはアンモニウムの分離は沈殿剤３２の添加を特徴とする。本発明によれば、リン酸塩およびアンモニウムの分離は、反応生成物の冷却および減圧後、好ましくは合成ガス４５の単離後行うのが好ましい。
【００６８】
斯かる目的のため、上述の機器は、沈殿剤３２を添加するためのライン１８を有していてもよい。
【００６９】
好ましくは、マグネシウム、カルシウム、およびカリウムが沈殿剤３２として適切である。マグネシウム、および／またはカルシウム、および／またはカリウムを使用する場合、植物が利用できるリン酸アンモニウム（例えば、ＭＡＰ）が直接得られ、それは肥料として直接使用可能である。本発明の１つの主題は本発明による方法で取得可能な植物が利用できる肥料（例えば、ＭＡＰ）である。
【００７０】
本発明の１つの主題は本発明による方法で取得可能な植物が利用できる肥料（例えば、ＭＡＰ）の使用である。
【００７１】
沈殿剤３２としてのマグネシウムは、例えば、ＭｇＯまたはＭｇＣｌ２の形で添加できる。この点に関して言えば、温度は、例えば、最高摂氏６００度、好ましくは最高摂氏５５０度、特に好ましくは最高摂氏５００度または摂氏４００度、あるいはそれ未満（例えば、室温）であってよい。この場合、選択される温度は、Ｍｇ２＋の添加が第三有価物質分画の分離前に行われるか、それとも冷却および反応生成物の膨張後に行われるかに依存する。Ｍｇ２＋が第三有価物質分画の分離前に行われる場合、その後の添加は省いてもよい。同様に、リン酸塩およびアンモニウムの分離にはＣａ２＋およびＫ＋を添加できる。分離には、Ｍｇ２＋、Ｃａ２＋、およびＫ＋の異なる組成の混合物を使用してもよい。Ｍｇ２＋および／またはＣａ２＋および／またはＫ＋は、化学量論的な量を添加する、あるいは少し過剰に添加するのが好ましい。
【００７２】
本発明の特に好ましい実施形態においては、リン酸アンモニウムマグネシウム（略して、「ＭＡＰ」、またはストルバイトと呼ばれる）は有価物質分画で分離される。本発明の特に好ましい実施形態においては、植物が利用可能なＭＡＰ（ＭｇＮＨ４ＰＯ４ｘ６Ｈ２Ｏ）は第三有価物質分画および潜在的に第四有価物質分画で強化される（例えば、ＭｇＮＨ４ＰＯ４ｘ６Ｈ２Ｏ（９．９％Ｍｇ、７．３％ＮＨ４、３９．０％ＰＯ４、４３．８％Ｈ２Ｏ））。この点に関して言えば、得られるＭＡＰは化学的に純度の高い製品ではない。ＭＡＰの組成は、とりわけ、使用される供給原料および水性多成分系混合物の組成に依存する。有価物質分画において、１つ以上の化合物が、ＭＡＰ、リン酸二水素カリウムＫＨ２ＰＯ４、リン酸水素二アンモニウム（ＮＨ４）２ＨＰＯ４、Ｐ２Ｏ５、過リン酸塩、リン酸二水素カルシウム（Ｃａ３（Ｈ２ＰＯ４）２）、硫酸カルシウム２〔ＣａＳＯ４ｘ２Ｈ２Ｏ〕、二重過リン酸石灰、リン酸二水素カルシウム（Ｃａ３（Ｈ２ＰＯ４）２）、三重過リン酸石灰、リン酸水素二アンモニウム（ＮＨ４）２ＨＰＯ４、リン酸二アンモニウム（リン酸二アンモニウム、ＤＡＰ、１８−４６−０、約１８％Ｎ、４６％Ｐ２Ｏ５、０％Ｋ２Ｏ）、Ｃａ５Ｓｉ６Ｏ１６（ＯＨ）２ｘ４Ｈ２Ｏから選択できる。有価物質素材分画（複数も可）で分離されるリン酸塩およびアンモニウムは水溶性で植物に容易に利用可能であるのが好ましい。ＭＡＰおよび他のリン酸塩アンモニウム化合物は、本方法により高い収率で得られる。斯かる化合物に含まれる有害物質は僅かであり、植物による利用可能性が良好なので、肥料および肥料製造の原料として理想的なほどに適している。本発明の１つの主題は本発明による方法で取得可能なリン酸塩およびアンモニウム化合物である。本発明の１つの主題は本発明による方法で取得可能なリン酸塩およびアンモニウム化合物の使用である。
【００７３】
本発明による方法で取得可能なリン酸塩およびアンモニウム化合物の使用も、本明細書に記載されている。
【００７４】
特に下水汚泥の使用に関する更に厳しい規制の故に、農業目的で今後使用される下水汚泥は大幅に減少することは極めて明らかになりつつある。廃水および究極的には下水汚泥に含まれる栄養素（特にリン）は、他の方法により、定性的に高品質の形態で農業へ返還されるべきである。大量のリンがリン回収プログラムにより廃水から回収可能である。本方法は、植物により容易に利用可能な製品として、並びに少なくとも８０％、好ましくは少なくとも８５％以上の高い効率で、リン酸アンモニウムマグネシウムおよび他のリン酸塩アンモニウム化合物を提供するものである。
【００７５】
本発明の主題は、リン酸塩の分離、単離、および回収用の、または下水汚泥などの水性多成分系混合物から肥料を製造するための、本発明の方法の使用または本発明の機器の使用である。本発明の主題は、リン酸アンモニウムマグネシウム、リン酸アンモニウムカルシウム、リン酸アンモニウムカリウムを製造するための、本発明の方法の使用または本発明の機器の使用である。本方法は、水性多成分系混合物として廃水および／または下水汚泥から３つおよび／または４つの有価分画として取得される肥料、特に高品質のミネラル肥料、栄養素が植物によって容易に吸収される特に長期使用可能な肥料の製造に適している。本発明の主題は、肥料を製造するための、本発明の方法の使用または本発明の機器の使用である。
【００７６】
栄養素が植物によって容易に吸収される肥料は「植物が利用可能な肥料」と呼ばれる。「植物が利用可能な肥料」とは、少なくとも５０重量％、好ましくは少なくとも６０重量％、特に好ましくは少なくとも７０重量％またはそれ以上の含有リン酸塩を植物が吸収可能な肥料を意味する。
【００７７】
本発明の主題は、本発明の方法または本発明の機器によって製造可能な肥料、特に植物が利用可能な肥料、例えば少なくとも５０重量％のＭＡＰを含む肥料である。本発明の主題は、ＭＡＰ、ＫＨ２ＰＯ４、（ＮＨ４）２ＨＰＯ４、Ｐ２Ｏ５、過リン酸塩、（Ｃａ３（Ｈ２ＰＯ４）２）、２〔ＣａＳＯ４ｘ２Ｈ２Ｏ〕、二重過リン酸石灰、（Ｃａ３（Ｈ２ＰＯ４）２）、三重過リン酸石灰、（（ＮＨ４）２ＨＰＯ４）、Ｃａ５Ｓｉ６Ｏ１６（ＯＨ）２ｘ４Ｈ２Ｏから選択される１つ以上の化合物を有し、本発明の方法により、好ましくは本発明の機器を用いて製造可能な肥料である。
【００７８】
本発明の方法は、下水汚泥を調整する既知の方法と比較すると、とりわけ、植物が利用可能なリン酸塩化合物が強化された有価物質分画が得られると言う意味で異なっている。第三および／または第四有価物質分画も栄養分画と呼ばれＭｇ２＋ＭＡＰの添加により強化されているが、特に重金属は含まないし、有毒な有機化合物や医薬的または生物学的に有害な物質は含まないので、例えば直接肥料として使用できると言う事実により特徴付けられる。
【００７９】
有価物質分画または合成ガス内の「強化」と言う用語は、有価物質分画または合成ガスが実質的に１つ以上の有価物質から成ることを意味する。例えば、１つ以上の有価物質が、少なくとも５０重量％または６０重量％、好ましくは少なくとも７０重量％または８０重量％、特に好ましくは少なくとも９０重量％、あるいは９５重量％以上存在することを意味する。
【００８０】
有価物質は、例えば、金属、重金属、金属イオン、金属塩、金属酸化物、重金属イオン、重金属塩、重金属酸化物、例えば、鉄、鉄塩、アンモニウム、アンモニウム塩、ニッケル、ニッケル塩、亜鉛、亜鉛塩、カドミウム、カドミウム塩、鉛、鉛塩、チタン、チタン塩、水銀、水銀塩、錫、錫塩、マンガン、マンガン塩、モリブデン、モリブデン塩、コバルト、コバルト塩、リン、リン酸化物、リン酸塩、窒素、窒素酸化物、アンモニウム、砂などの形態のケイ素、砂などの形態のカルシウム、二酸化炭素およびメタンなどの形態の炭素、水素などである。本発明の主題は、本発明の方法によって製造可能な有価物質である。本発明の主題は、本発明の方法により製造可能な有価物質の使用である。
【００８１】
本発明の主題は、鉄、アンモニウム、ニッケル、亜鉛、カドミウム、鉛、チタン、水銀、錫、マンガン、モリブデン、コバルト、金属合金、砂などの形態のケイ素、砂などの形態のカルシウムから選択される１つ以上の物質を有する第一有価物質分画４１であり、第一有価物質分画が本発明の方法で製造できることを特徴としている。
【００８２】
本発明の主題は、金属イオン、金属塩、金属酸化物、重金属イオン、重金属塩、重金属酸化物、例えば、鉄塩、アンモニウム塩、ニッケル塩、亜鉛塩、カドミウム塩、鉛塩、チタン塩、錫塩、マンガン塩、モリブデン塩、コバルト、コバルト塩から選択される１つ以上の物質を有する第二有価物質分画４２であり、第二有価物質分画４２が本発明の方法で製造できることを特徴としている。
【００８３】
本発明の主題は、リン、リン酸化物、リン酸塩、窒素、窒素酸化物、アンモニウム、リン酸アンモニウムマグネシウム、リン酸アンモニウムカルシウム、リン酸アンモニウムカリウム、ＫＨ２ＰＯ４、（ＮＨ４）２ＨＰＯ４、Ｐ２Ｏ５、過リン酸塩、（Ｃａ３（Ｈ２ＰＯ４）２）、２〔ＣａＳＯ４ｘ２Ｈ２Ｏ〕、二重過リン酸石灰、（Ｃａ３（Ｈ２ＰＯ４）２）、三重過リン酸石灰、（（ＮＨ４）２ＨＰＯ４）、Ｃａ５Ｓｉ６Ｏ１６（ＯＨ）２ｘ４Ｈ２Ｏから選択される１つ以上の物質を有する第三有価物質分画４３であり、第三有価物質分画４３が本発明の方法で製造できることを特徴としている。
【００８４】
本発明の主題は、リン、リン酸化物、リン酸塩、窒素、窒素酸化物、アンモニウム、リン酸アンモニウムマグネシウム、リン酸アンモニウムカルシウム、リン酸アンモニウムカリウム、ＭＡＰ、ＫＨ２ＰＯ４、（ＮＨ４）２ＨＰＯ４、Ｐ２Ｏ５、過リン酸塩、（Ｃａ３（Ｈ２ＰＯ４）２）、２〔ＣａＳＯ４ｘ２Ｈ２Ｏ〕、二重過リン酸石灰、（Ｃａ３（Ｈ２ＰＯ４）２）、三重過リン酸石灰、（（ＮＨ４）２ＨＰＯ４）、Ｃａ５Ｓｉ６Ｏ１６（ＯＨ）２ｘ４Ｈ２Ｏから選択される１つ以上の物質を有する第四有価物質分画４３であり、第四有価物質分画４４が本発明の方法で製造できることを特徴としている。
【００８５】
本発明の方法により、水性多成分系混合物に含有される有価物質は、４つ以上の有価物質分画に分離できる（換言すると、４つ以上の有価物質分画が反応器８における熱化学ガス化の処理工程を占める）。これは、有価物質がより小さい有価物質分画に分離および単離されることを意味している。斯かる目的のため、温度は小刻みな段階（例えば、５０度の温度段階）で、最高摂氏６００度、好ましくは最高摂氏５５０度へ上げられ、熱化学ガス化の方法工程までの４つ以上の有価物質分画が、それに対応して分離され、任意に単離され得る。斯かる方法により、それぞれの溶解度に応じ、有価物質分画中の異なる有価物質が、超臨界条件下で摂氏２００〜５５０度へ温度を上昇させることにより得られる請求項１記載の３つの有価物質分画と比較して少ない数だけ取得される。
【００８６】
本方法の対応する調整は、当業者であれば容易に実行できる。
【００８７】
本発明の主題は、生成される反応生成物、特に合成ガス４５である。本発明の主題は、少なくとも８０容積％、好ましくは少なくとも９０容積％の二酸化炭素、メタン、および水素から成り、本発明の方法で製造可能な合成ガス４５である。
【００８８】
本発明の方法は、超臨界条件下で実行、その後、触媒を添加せず、酸素の存在しない状態で熱化学ガス化が行われると言う意味で既知の方法とは異なっている。斯かる反応条件により、反応生成物、特に合成ガス４５および有価物質分画（これは既知の反応生成物とは異なっている）が得られる。
【００８９】
本発明の方法では、閉鎖加熱サイクルの使用が好ましい。超臨界条件下（２５〜３０ＭＰａおよび摂氏６００〜７００度）において熱化学ガス化により反応器８内で形成される反応生成物は、大きい熱エネルギーを有している。反応生成物の熱エネルギーは新しい供給原料３１の加熱に使用されるのが好ましい。例えば、反応生成物は熱交換器４へ導かれ、圧縮された水性多成分系混合物の加熱に使用される。本方法の好ましい実施形態では、反応生成物は、反応器から製品ライン１３を通って少なくとも１つ、好ましくは少なくとも２つまたは３つの熱交換器４へ導かれ、圧縮された水性多成分系混合物の加熱に使用される。２つ、または３つ、あるいはそれ以上の熱交換器４が相互に縦方向に配列されているのが好ましく、反応生成物がそれを通して連続的に導かれ、熱エネルギーを放出し、その結果冷却される。反応生成物は、摂氏３００〜４００度の圧縮された水性多成分系混合物を摂氏４００〜５５０に加熱するため第一熱交換器４に導かれ、次に、摂氏２００〜３００度の圧縮された水性多成分系混合物を摂氏３００〜４００に加熱するため第二熱交換器に導かれ、次に、最初の温度から摂氏２００〜３００度へ圧縮された水性多成分系混合物を加熱するため、第三熱交換器へ導かれるのが特に好ましい。供給原料１２内の圧縮された水性多成分系混合物の初期温度は摂氏０〜５０度、好ましくは摂氏１５〜３０度、特に好ましくは摂氏約２５度である。
【００９０】
本発明の方法は、反応生成物を摂氏５０度未満に冷却する工程を有する。反応生成物は、その後または同時に、１ＭＰａ未満、好ましくは０．５ＭＰａ未満に減圧（膨張）される。合成ガス４５は、例えば反応器８内にある状態で、超臨界条件の下、水４６に溶解している。水４６および合成ガス４５は、摂氏６００度と７００度との間の温度並びに２５ＭＰａ超の圧力で１つの相を形成する。合成ガス４５および水４６は冷却および膨張により分離される。合成ガス４５は更に分離および使用が可能である。例えば、本発明の方法は、合成ガス４５から水素を分離する工程を有してもよい。例えば、本発明の方法は、合成ガス４５から二酸化炭素を分離する工程を有してもよい。例えば、本発明の方法は、合成ガス４５から水素を分離する工程を有してもよい。合成ガス４５は、例えば、熱電併給プラント（ＣＨＰ）で使用してもよい。得られた合成ガス４５は、予めガス貯蔵タンク１５へ移すことにより、あるいは斯かる工程を経ずに、例えば以下のような方法で使用可能である。合成ガス４５は、例えば、発電して、電気を熱電併給プラント（ＣＨＰ）へ供給するのに使用できる。水素をガス処理プラントで合成ガス４５から分離し、例えば、携帯用または産業アプリケーション用に使用してもよいし、あるいは主にＣＯ２、ＣＨ４，およびアルカンから成る残りの合成ガスを発電用として任意に使用してもよい。メタノールなどの化学製品を製造するのに合成ガスを使用してもよい。合成ガス４５および本方法からの廃熱を有益熱（例えば、蒸気）を生成するのに使用してもよい。水性残渣、水４６、または水噴射は、例えば、更なる直接使用に供給されたり、排出されたりしてもよいし、Ｍｇ２＋、Ｃａ２＋、Ｋ＋などの沈殿剤と混合し、分離したリン酸塩および／またはアンモニウムを好ましくは分離器を通して単離し、濾過して更なる使用に供給したり、排出したりしてもよいし、新しい供給原料３１の希釈に使用してもよい。
【００９１】
本発明の１つの主題は、ポンプ３と、熱交換器４と、過熱器７を有する反応器８と、分離器５とを有する機器において、水性多成分系混合物から有価物質の分留分離を行う方法であり、その方法において、水性多成分系混合物はポンプによって当該機器へ送られ、２５〜３５ＭＰａに圧縮され、圧縮された水性多成分系混合物は摂氏２００〜３００度に加熱され、固形物が強化された第一有価物質分画４１が分離され、圧縮された水性多成分系混合物は更に摂氏３００〜４００度に加熱され、金属塩が強化されている第二有価物質分画４２が分離され、圧縮された水性多成分系混合物は更に摂氏４００〜５５０度に加熱され、リン酸塩およびアンモニウムが強化された第三有価物質分画４３が分離され、反応器８内の圧縮された水性多成分系混合物は最高摂氏７００度に加熱され、この温度および２５〜３０ＭＰａの圧力が反応器８内で１〜５分、好ましくは２〜３分維持され、形成された反応生成物は１つ以上の熱交換器４を通過させることにより冷却し、摂氏５０度未満、好ましくは摂氏３０度未満の温度で、冷却された反応生成物を１ＭＰａ未満、好ましくは０．５ＭＰａ未満に減圧して、反応生成物を合成ガス４５および水４６に分離し、合成ガス４５および水４６は別々に集められ、次に、沈殿剤３２が、水並びにリン酸塩およびアンモニウムが強化された第四有価物質分画に任意に添加され、分離器４によって分離される。
【００９２】
本方法において、形成された反応生成物は、圧縮された水性多成分系混合物を摂氏４００〜５５０度に加熱するため、製品ライン１３によって熱交換器４を通して導かれ、圧縮された水性多成分系混合物を摂氏３００〜４００度に加熱するため、製品ライン１３を通して第二熱交換器４に導かれ、圧縮された水性多成分系混合物を摂氏２００〜３００度に加熱するため、製品ライン１４を通して更なる熱交換器４に導かれ、その結果、反応生成物が冷却されるのが好ましい。
【００９３】
ポンプ３の閉塞を防止するため、水性多成分系混合物内の成分は、２５〜３０ＭＰａに圧縮される前に、平均直径５ｍｍ未満、好ましくは３ｍｍ未満、特に好ましくは２ｍｍ未満、あるいは１ｍｍを有する粒子に粉砕される。斯かる目的のためには、切断装置２が使用できる。
【００９４】
本発明の主題は、本発明の方法を実施するための機器でもある。本発明の主題は、貯蔵タンク１と、切断装置２と、ポンプ３と、少なくとも３つの熱交換器４と、有価物質分画を分離するための分離器５と、弁６と、過熱器７を有する少なくとも１つの反応器８と、デミスター９と、分離容器１０と、合成ガスライン１１と、供給原料ライン１２と、製品ライン１３と、冷却器１４と、ガス貯蔵装置１５と、循環水ライン１６と、発電装置１７と、沈殿剤用のライン１８とを有する機器である。本発明の主題は、本発明の方法を実施するための機器でもある。本発明の主題は、貯蔵タンク１と、切断装置２と、ポンプ３と、少なくとも３つの熱交換器４と、有価物質分画を分離するための分離器５と、弁６と、過熱器７を有する少なくとも１つの反応器８と、デミスター９と、分離容器１０と、合成ガスライン１１と、供給原料ライン１２と、製品ライン１３と、冷却器１４と、ガス貯蔵装置１５と、循環水ライン１６と、発電装置１７と、沈殿剤用のライン１８とを有しており、圧縮された水性多成分系混合物を反応器８内で最高摂氏７００度に加熱することにより形成される反応生成物が、製品ライン１３に戻され、圧縮された水性多成分系混合物を摂氏４００〜５５０度に加熱するため、熱交換器４を通して導かれ、圧縮された水性多成分系混合物を摂氏３００〜４００度に加熱するため、製品ライン１３内を第二熱交換器４に導かれ、圧縮された水性多成分系混合物を摂氏２００〜３００度に加熱するため、製品ライン１４を通して更なる熱交換器４に導かれることを特徴としている。
【００９５】
本発明の主題は、図１、図２、および図３に記載されるような、機器の実施形態である。
【００９６】
本発明の主題は、水性多成分系混合物を受け取るための貯蔵タンク１と、水性多成分系混合物を供給するための供給原料ライン１２と、水性多成分系混合物を粉砕するための切断装置２と、水性多成分系混合物を圧縮するためのポンプ３と、水性多成分系混合物を最高摂氏５５０度に加熱するための少なくとも３つの熱交換器４と、第一から第三有価物質分画４１、４２、４３を分離するための少なくとも３つの分離器５と、有価物質分画を分離するための弁６と、ポンプ３と、沈殿剤３２を第三分離器５へ添加するための沈殿剤用のライン１８とを有する機器である。
【００９７】
本機器は、反応生成物を製造するための過熱器７を有する少なくとも１つの反応器８と、反応生成物を供給するための製品ライン１３と、任意に、反応生成物を摂氏５０度まで冷却するための冷却器１４と、反応生成物を膨張させるための少なくとも１つの弁６と、合成ガス４５を分離するためのデミスター９を有する少なくとも１つの分離容器１０と、更なる使用のために合成ガス４５を移送するための合成ガスライン１１と、任意に、合成ガス４５を一時的に貯蔵するためのガス貯蔵装置１５とを更に有していてもよい。
【００９８】
本機器は、第四分離器５と、少なくとも１つのポンプ３と、第四有価物質分画４４を分離するために、第四分離器５へ沈殿剤１８を導入するための沈殿剤用ライン１８と、任意に、第四有価分画４４を分離するための更なる分離器５と、任意に、循環水ライン１６と、任意に、発電装置１７とを更に有していてもよい。
【００９９】
例えば、ピストンポンプが本機器のポンプ３として適している。例えば、サイクロンが本機器の分離器４として適している。圧縮された水性多成分系混合物を急速に加熱するには、熱交換器４が使用されるであろう。
【０１００】
本発明の方法における水性多成分系混合物の超臨界状態は、２２．１ＭＰａ超の圧力および摂氏３７４度超の温度で生じる。本方法において、少なくとも２５ＭＰａの圧力が使用される。この点に関して言えば、システムの圧力は同レベルに維持されるのが好ましい。これは弁６、特に圧力補償弁によって保証される。圧力補償弁は機器の１つ以上の箇所に配置されてもよく、それによって圧力の均等化が調整され、圧力レベルの維持が達成される。新しい供給原料３１（水性多成分系混合物）が供給され、反応生成物（水４６および合成ガス４５）が形成され、更に有価物質分画４１、４２、および４３が排出される。
【０１０１】
超臨界条件下において、イオン溶解度は温度に依存して変化し、同時に、水は極性溶媒から非極性溶媒へ変化する。斯かる超臨界水の特性は、水性多成分系混合物から有価物質の分留分離を行うのに使用される。その結果、下水汚泥や水性有機廃棄物などの水性多成分混合物は完全に有価物質成分に分解され、分離された分画は、有価物質循環で更に使用されるために移送される。
【０１０２】
本発明の方法において、水性多成分系混合物はより小さい有価物質分画への分割が可能である。有価物質分画の強化が４つ以上の段階で実行され、本方法では、少なくとも２５ＭＰａの圧力においてより小さい温度間隔が選択されるので、強化された有価物質がより小さい分画に分離される。例えば、温度は摂氏２００度から開始され、５０度毎に上昇させてもよい。従って、より少ない数の異なる有価合物質を含有するより多くの有価物質分画が得られる。限定された例においては、個々の有価物質が相互に別々に強化されるように、小さい温度間隔が選択される。
【０１０３】
本発明は以下の図面でより詳細に記載される。しかし、図面は本発明を斯かる実施形態に制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明の方法を実施するための機器を示す図である。
【図２】本発明の方法を実施するための機器を示す図である。
【図３】本発明の方法を実施するための機器を示す図である。
【０１０５】
図１は、貯蔵タンク１と、切断装置２と、ポンプ３と、供給原料ライン１２と、熱交換器４と、分離器５と、弁６と、過熱器７を有する反応器８と、製品ライン１３と、冷却器／乾燥器１４と、ガス貯蔵装置１５と、循環水ライン１６と、発電装置１７（例えば、ガスタービン）と、熱電併給プラントと、沈殿剤を有するライン１８とを有する、本発明の方法を実施するための機器を示している。貯蔵タンク１は供給原料３１で充填される。第一有価分画４１、第二有価分画４２、第三有価分画４３、および第四有価分画４４は弁を通して回収される。水４６は排出されてもよいし、循環水ライン１６へ供給されてもよい。合成ガス４５はガス貯蔵装置１５で集められ、発電装置１７を通して電流４７に変換される。第四有価物質分画４４において合成ガス４５を反応生成物から分離した後、ポンプ３および沈殿剤を有するライン１８を通して沈殿剤３２の添加が行われる。
【０１０６】
図２は、貯蔵タンク１と、切断装置２と、ポンプ３と、供給原料ライン１２と、熱交換器４と、分離器５と、弁６と、過熱器７を有する反応器８と、製品ライン１３と、冷却器／乾燥器１４と、ガス貯蔵装置１５と、循環水ライン１６と、発電装置１７（例えば、ガスタービン）と、熱電併給プラントと、沈殿剤を有するライン１８とを有する、本発明の方法を実施するための機器を示している。貯蔵タンク１は供給原料３１で充填される。第一有価分画４１、第二有価分画４２、第三有価分画４３、および第四有価分画４４は弁を通して回収される。水４６は排出されてもよいし、循環水ライン１６へ供給されてもよい。合成ガス４５はガス貯蔵装置１５で集められ、発電装置１７を通して電流４７に変換される。第三分離器５内で圧縮された供給原料３１に沈殿剤を添加することにより、第三有価物質分画において、ポンプ３および沈殿剤を有するライン１８を通して沈殿剤３２の添加が行われる。
【０１０７】
図３は、貯蔵タンク１と、切断装置２と、ポンプ３と、供給原料ライン１２と、熱交換器４と、分離器５と、弁６と、過熱器７を有する反応器８と、製品ライン１３と、冷却器／乾燥器１４と、ガス貯蔵装置１５と、循環水ライン１６と、発電装置１７（例えば、ガスタービン）と、熱電併給プラントと、沈殿剤を有するライン１８とを有する、本発明の方法を実施するための機器を示している。貯蔵タンク１は供給原料３１で充填される。第一有価分画４１、第二有価分画４２、第三有価分画４３、および第四有価分画４４は弁を通して回収される。水４６は排出されてもよいし、循環水ライン１６へ供給されてもよい。合成ガス４５はガス貯蔵装置１５で集められ、発電装置１７を通して電流４７に変換される。反応器８において、ポンプ３および沈殿剤１８を有するライン１８を通して沈殿剤３２の添加が行われ、弁６を通して第四有価物質分画４４の分離が行われる。
【０１０８】
本明細書の記載において、同一部分および等価部分には同一の参照番号が使用されている。
【０１０９】
上述の構成部分はそれ自体個別に考慮されてもよいし、任意の組み合わせで考慮されてもよく、特に図面に記載されている詳細は本発明にとって重要なものとして特許請求されているものであることは、この段階で強調しておくべき点である。それら構成部分の変形物は当業者には馴染みのあるものである。
【符号の説明】
【０１１０】
本方法を実行するための機器
１．貯蔵タンク
２．切断装置
３．ポンプ
４．熱交換器
５．分離器
６．弁
７．加熱器
８．反応器
９．デミスター（液滴分離器）
１０．分離容器
１１．合成ガスライン
１２．供給原料ライン
１３．製品ライン
１４．冷却器／乾燥器
１５．ガス貯蔵装置
１５．循環水ライン
１６．電流発生器（ガスタービン／熱電併給プラント）
１８．沈殿剤用ライン
供給原料
３１．供給原料、特に水性多成分系混合物
３２．沈殿剤
有価物質
４１．第一有価物質分画
４２．第二有価物質分画
４３．第三有価物質分画
４４．第四有価物質分画
４５．合成ガス
４６．水
４７．電流
【図１】
2020528353.tif 000003
【図２】
2020528353.tif 000004
【図３】
2020528353.tif 000005
【国際調査報告】
2020528353.tif 000006
2020528353.tif 000007
2020528353.tif 000008
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