由廢料生產(chǎn)有用產(chǎn)物的方法以及步驟的制作方法
【專利說明】
[00011 本申請是申請日為2011年2月21日，申請?zhí)枮?01180018918.3,發(fā)明名稱為"由廢 料生產(chǎn)有用產(chǎn)物的方法以及步驟"的發(fā)明專利申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002 ]本發(fā)明涉及廢料處理的領(lǐng)域。本發(fā)明進(jìn)一步涉及由廢料來生產(chǎn)有用產(chǎn)物。
【背景技術(shù)】
[0003] 固體廢料，尤其是源于消費中心、工業(yè)和林業(yè)部門以及其他部門的廢料的處理產(chǎn) 生了許多環(huán)境和健康問題。與固體廢料處理相關(guān)的問題包括廢料日益累積、消除廢料的高 費用以及不可能性。大部分固體有機和無機廢料以專門針對該目的設(shè)計的填埋方式進(jìn)行處 理。由使用這些填埋法作為固體廢料的最終目的地而產(chǎn)生的主要不便之處是由它們占用的 表面積以及由于污染或由于它們分解而排放和釋放氣體所產(chǎn)生的環(huán)境和社會問題。此外， 由于土地成本以及上述問題，填埋場位置遠(yuǎn)離消費中心，這會增加例如運輸成本。
[0004] 最近幾年來已經(jīng)開發(fā)了用于處理固體廢料的其他技術(shù)，例如高溫焚燒利用熱量來 產(chǎn)生電能。然而，這種技術(shù)產(chǎn)生高污染排放。此外，在應(yīng)用高溫焚燒期間，會產(chǎn)生難以消除并 且必須以填埋方式進(jìn)行儲存的灰分。
[0005] 通過開發(fā)多種技術(shù)例如氣化、厭氧消化、煮沸或干燥固體廢料以及微波輻射固體 廢料以代替在焚燒爐中燃燒固體廢料，已經(jīng)針對能量回收以及轉(zhuǎn)化不同來源的固體廢料作 出了許多努力。使用這些技術(shù)，可以得到例如蒸汽或電力。然而，這些技術(shù)需要使用化石燃 料或仍然導(dǎo)致大量的殘余廢料。其他方法包括生物消化器，該生物消化器將有機物質(zhì)轉(zhuǎn)化 成液體肥料以及處于生物氣體形式的能量。在這些過程中，釋放出多種氨基酸，如胱氨酸、 半胱氨酸、賴氨酸、甲硫氨酸以及鳥氨酸。這些氨基酸是硫的供體，它們可以被轉(zhuǎn)化成腐胺 (尸胺），留下十六硫醇(C 16H33SH)作為殘余物。十六硫醇包含!125,硫化氫，它是有毒的，因為 它以類似于氰化物的阻塞效應(yīng)阻斷血紅蛋白中的中心鐵原子。此外，當(dāng)燃燒H 2S時，可以形 成水和三氧化硫(S03)，隨后導(dǎo)致產(chǎn)生硫酸(H2S0 4)(當(dāng)釋放到環(huán)境中時硫酸是有毒的）。
[0006] 通過對有機廢料進(jìn)行內(nèi)部加熱（由施加微波所導(dǎo)致的內(nèi)部摩擦而引起的）可以將 有機廢料的微波輻射用于消毒過程。該過程不允許循環(huán)有機處理的物質(zhì)，而僅消毒以及減 小它的體積。得到的物質(zhì)，雖然具有減小的體積，仍然需要例如以填埋方式進(jìn)行處理。
[0007] 其他方式是熱解的不同方法，其中通過將熱能施加到有待熱解的物質(zhì)上來進(jìn)行分 解。以三種方式(傳導(dǎo)、對流以及輻射)來施加這種熱能。使用的熱源是例如燃燒爐的熱量。 而且在熱解期間，會產(chǎn)生釋放到環(huán)境中的氣體。
[0008] 因此，對于處理和轉(zhuǎn)化固體廢料的改善方法存在不斷的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的一個目的是提供由廢料，優(yōu)選固體廢料，優(yōu)選有機廢料，更優(yōu)選固體有機 廢料來生產(chǎn)有用產(chǎn)物的裝置和方法。
[0010] 本發(fā)明提供了由廢料生產(chǎn)有用產(chǎn)物的方法，該方法包括：
[0011] a)提供廢料；
[0012] b)用波長為700nm至1mm的低頻長波(macro wave)福射廢料，由此使溫度在205°C 至900°C之間并且使壓力在1.0巴至19.0巴之間，從而生產(chǎn)炭；
[0013] c)可選地，在標(biāo)識為DPP B102的固體金屬存在下，對來自步驟b)的氣態(tài)殘余物進(jìn) 行物理化學(xué)反應(yīng)，由此使溫度在180°C至500°C之間并且使壓力在0.98巴至5.5巴之間，從而 生產(chǎn)瀝青；
[0014] d)可選地，對來自步驟b)或c)的氣態(tài)殘余物進(jìn)行物理化學(xué)反應(yīng)和/或冷凝，由此使 溫度在150°C至750°C之間并且使壓力在0.96巴至200巴之間，從而生產(chǎn)液態(tài)烴；
[0015] e)可選地，在標(biāo)識為DPP D102的固體金屬存在下，對來自步驟b)、c)或d)的氣態(tài)殘 余物進(jìn)行物理化學(xué)反應(yīng)，由此使溫度在50°C至150°C之間并且使壓力在0.95巴至1.5巴之 間，從而生產(chǎn)有機酸；
[0016] f)可選地，對來自步驟b)、c)、d)或e)的氣態(tài)殘余物進(jìn)行吸收劑洗滌并且在室溫下 冷卻，從而生產(chǎn)甲烷氣體和氫氣，
[0017] 其中所述廢料具有基于所述廢料干重的以下組成:碳含量9-85%，氫含量1-15% 以及氧含量0-65%。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的方法在本文中還稱作"RM0方法"或"RM0工藝"。用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明 方法的裝置在本文中還稱作"RM0"或"RM0裝置"。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明方法的第一主要創(chuàng)新是使用光子輻射波的碰撞效率和效能的概念。在 本發(fā)明方法期間，熱傳導(dǎo)和熱對流是不適用的，因為反應(yīng)容器并不直接接觸熱源。這種輻射 是在紅外范圍以及在燃燒或加熱熱能源周邊時產(chǎn)生的更高頻率內(nèi)。
[0020] 這種輻射會傳送較大的光子流，這些光子流有效地集中于在圓柱形或球形反應(yīng)容 器中提供的廢料物質(zhì)中。光子撞擊產(chǎn)生引起廢料分子裂解或碎片化的強度的電磁沖擊波。 其結(jié)果是，引起廢料的氣化。當(dāng)與熱傳導(dǎo)相比較時，可以實現(xiàn)磁感應(yīng)的更大的均勻性。
[0021] 因此，負(fù)責(zé)斷裂廢料分子中化學(xué)鍵的機理是光子能量。該方法在本文中還稱作光 子革巴向分子碎片化福角軍（photon targeted molecular fragmentation radiolysis)。
[0022] 本發(fā)明的第二方面在于在同一個過程中方便地對輻解材料進(jìn)行轉(zhuǎn)分子化作用(分 子轉(zhuǎn)化作用，transmolecularized)。氣態(tài)物質(zhì)可以更加容易以及安全地進(jìn)行反應(yīng)并且化學(xué) 結(jié)合成固態(tài)或液態(tài)。然后在冊〇工藝中以冷凝的氣態(tài)形式對所有物質(zhì)進(jìn)行適當(dāng)?shù)靥幚?，接?進(jìn)行選擇性沉淀從而由否則將成為污染物的物質(zhì)來得到有用的產(chǎn)物。
[0023] 如本文中所使用的廢料至少部分地是包含碳化合物的有機物，通常地源自動物和 植物材料。如在本文中所使用的，"廢料"定義為這樣的物質(zhì)，它基于所述物質(zhì)的干重，包含 9-85%的碳、1-15%的氫以及0-65%的氧，并且，它基于所述物質(zhì)的干重，具有0-50%的硫 含量、0-50%的氯含量、0-50%的磷含量、0-50%的溴含量、0-10%的硼含量、0-50%的重金 屬含量，并且用其他物質(zhì)補充到100%。
[0024]優(yōu)選地，廢料包含基于所述廢料的干重，10-80%的碳，更優(yōu)選10-75%的碳。
[0025]優(yōu)選地，廢料包含基于所述廢料的干重，2-12 %的氫，更優(yōu)選3-10 %的氫。
[0026]優(yōu)選地，廢料包含基于所述廢料的干重，0-50%的氧，更優(yōu)選0-40%的氧。
[0027]優(yōu)選地，廢料具有基于所述廢料的干重，0-25 %的硫含量，更優(yōu)選0-15 %，甚至更 優(yōu)選o-l ο %，甚至更優(yōu)選0-5 %。
[0028]優(yōu)選地，廢料包含基于所述廢料的干重，0-25 %的氯含量，更優(yōu)選0-15 %，甚至更 優(yōu)選0-10 %，甚至更優(yōu)選0-5 %。
[0029]優(yōu)選地，廢料包含基于所述廢料的干重，磷含量為0-25%，0_15%，甚至更優(yōu)選0-10%，甚至更優(yōu)選0-5 %。
[0030]優(yōu)選地，廢料包含基于所述廢料的干重，溴含量為0-25%，0-15%，甚至更優(yōu)選0-10%，甚至更優(yōu)選0-5 %。
[0031 ]優(yōu)選地，廢料包含基于所述廢料的干重，硼含量為0-5 %，0-3 %，甚至更優(yōu)選0- 2%〇
[0032]優(yōu)選地，廢料包含基于所述廢料的干重，重金屬含量為0-25 %，0-15%，甚至更優(yōu) 選0-10 %，甚至更優(yōu)選0-5 %。
[0033] 批量大小優(yōu)選為至少200kg廢料，更優(yōu)選至少500kg，更優(yōu)選至少1500kg。
[0034] 廢料優(yōu)選地包含至少50 %的有機物質(zhì)，優(yōu)選至少60%有機物質(zhì)，更優(yōu)選至少70% 有機物質(zhì)。"有機物質(zhì)"在本文中定義為源自活有機體的物質(zhì)，例如動物、植物或細(xì)菌。
[0035] 廢料的有機成分的實例包括，但不限于植物葉子和枝條，果皮，油，谷物以及油料 種子的外殼和殼，食物剩余物，大戟，麻瘋樹植物和甘蔗渣，植物廢物，例如煙草、棉花、鋸 末、刨花這些植物廢物，以及來自木材加工業(yè)的所有廢料;來自農(nóng)工業(yè)廢料的所有其他有機 廢料，剪枝廢料，雜草以及所有類型的植物剩余部分;動物來源的固體廢料，例如骨、糞便、 來自肉類加工業(yè)的固體廢料，以及任何其他類型的動物來源的廢料。在本發(fā)明的一個優(yōu)選 實施方式中，廢料是有機廢料。
[0036] 廢料可以包含無機成分例如硫、氯、磷、溴、硼，和/或重金屬，如砷、鎘、鈷、銅、汞、 錳、鎳、鉛、錫以及鉈?；趶U料的干重，廢料中硫含量優(yōu)選為0-50%，更優(yōu)選0-25%，甚至更 優(yōu)選0-15%?；趶U料的干重，廢料中氯含量優(yōu)選為0-50%，更優(yōu)選0-25%，甚至更優(yōu)選Ο-? 5 % 。 基于廢料的干重， 廢料中 磷含量優(yōu)選為 0-50 % ， 更優(yōu)選 0-25 % ， 甚至更優(yōu)選 0-15 % 。 基 于廢料的干重，廢料中溴含量優(yōu)選為0-50 %，更優(yōu)選0-25%，甚至更優(yōu)選0-15%。基于廢料 的干重，廢料中硼含量優(yōu)選為0-10 %，更優(yōu)選0-5 %，甚至更優(yōu)選0-3 %?；趶U料的干重，廢 料中重金屬含量優(yōu)選為0-50%，更優(yōu)選0-25%，甚至更優(yōu)選0-15%。
[0037] 包含無機成分的廢料的組分的實例包括，但不限于塑料、紙張、橡膠、輪胎、天然和 合成的織物、膠乳、尿布和一次性毛巾、處置藥品（disposed medicine)、毒素和農(nóng)業(yè)化學(xué) 品、輪胎、利樂包裝(tetra pack)容器和/或電鍍的(鍍鋅的，galvanized)金屬。根據(jù)本發(fā)明 的方法特別適用于處理有害物質(zhì)。
[0038] 廢料優(yōu)選為固體，然而，還可以使用本發(fā)明的方法來處理廢液。可以用根據(jù)本發(fā)明 的方法來處理基本上所有的有機物質(zhì)。可選地，由于該過程的快速性和均勻性，在根據(jù)本發(fā) 明的方法開始之前，可以減小廢料的體積或可以將廢料切碎。在切碎之后，廢料的尺寸優(yōu)選 為10-50cm 3,更優(yōu)選10-40cm3,甚至更優(yōu)選15-20cm3。此外，優(yōu)選地對廢料進(jìn)行預(yù)干燥從而將 水分含量降低至最大值為35 %，優(yōu)選最大值為30 %，更優(yōu)選最大值為25 %，更優(yōu)選最大值為 20 %，更優(yōu)選最大值為15 %。
[0039] 在一個優(yōu)選實施方式中，將在執(zhí)行本發(fā)明方法期間加工成有用產(chǎn)物的廢料與在執(zhí) 行本發(fā)明方法期間并未加工成有用產(chǎn)物但典型地僅被消毒的廢料分開。優(yōu)選地不同時地對 這兩種類型的廢料進(jìn)行根據(jù)本發(fā)明方法的處理。
[0040] 如在本文中所使用的，"有用的產(chǎn)物"優(yōu)選地是炭、瀝青、液態(tài)烴、有機酸、甲烷氣體 和/或氫氣。
[0041] 根據(jù)本發(fā)明的方法在步驟b)期間，產(chǎn)生205°C至900°C之間的溫度、以及1巴至19巴 之間的壓力。在步驟b)期間廢料的溫度優(yōu)選在205°C至850°C之間。在一個優(yōu)選實施方式中， 在纖維素或纖維素衍生物(試劑DDP A101)、和/或碳化合物(試劑DPP A102)、和/或水(試劑 DDP A103)存在下進(jìn)行根據(jù)本發(fā)明方法的步驟b)。
[0042] 試劑DDP A101是選自由纖維素和纖維素衍生物組成的組中的化合物。"纖維素衍 生物"在本文中定義為通過化學(xué)過程由纖維素衍生的化合物。纖維素衍生物的優(yōu)選實例包 括，但不限于纖維素酯，如乙酸纖維素和三乙酸纖維素，纖維素醚，如甲基纖維素、乙基纖維 素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、羥乙基甲基纖維素、羥乙基甲基纖維素和羧甲基纖維素。 DPP A101能夠以1:100至1:10000之間的濃度進(jìn)行使用(kg試劑:提供給根據(jù)本發(fā)明方法的 步驟b)的廢料的kg干重）。優(yōu)