JPH09507386A - 工業用エタノールの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 廃棄物を処理する方法に関し、都市固形廃棄物は分離されて処理され、再利用可能なゴム、金属、プラスチック、ガラスが取り出され、廃棄物における残りの有機部分がエタノール及びその他の化学製品を作るために利用される。ある一つのプロセスでは前処理工程において希硫酸を用いて、都市固形廃棄物から得られる糖の発酵を阻害する重金属を廃棄物のセルロース成分から減少する。別のプロセスでは、都市固形廃棄物のセルロース成分中にある重金属は、硫酸を用いた加水分解後に、イオン交換プロセスにより除去される。経済的で、エネルギー効率よく都市固形廃棄物からエタノールを製造するプロセスもまた開示されている。

Description

【発明の詳細な説明】 工業用エタノールの製造方法 発明の背景 本発明は、都市の固形廃棄物、廃棄物スラッジ、及びスクラップタイヤから利 用可能な材料を取り出して再生するための自動処理の方法と装置、及び工業用エ タノールを製造する方法と装置に関する。また、本発明は、都市の固形廃棄物に 含まれるセルロース成分の重金属を除去する方法に関する。 関連技術 一般に、固形廃棄物や廃棄物スラッジは埋立処分及び／又は焼却処分される。 埋立や焼却に対する環境制限から、固形廃棄物の代替処分が必要とされている。 焼却により発生する汚染に関する公衆の反対により、多くの焼却設備の建設プロ ジェクトが中止に追い込まれている。埋立に対する問題への対応として、自然環 境を保護するために廃棄物の再利用を要請し、固形廃棄物を埋立地に持ち込むこ とを禁止している。 固形廃棄物から再生可能な材料を回収して燃料を生成すると共に、工業的に利 用可能なアルコールやガスを製造するために多数の技術が開発されている。 例えば、米国特許５，１９８，０７４号には、竹からエタノールを製造する方 法が開示されている。この方法は、竹を薄切りし、粉砕し、洗浄し、そして加圧 して水分を除去するものである。続いて、セルロースは蒸気を用いて予備加水分 解して分解糖とし、さらに発酵してエタノールとされる。 米国特許５，１８４，７８０号には、固形廃棄物を処理して段ボール紙、鉄金 属、プラスチック製品、紙、ガラスのような再利用可能な材料を再生するために 、一以上の処理ラインを備えた固形物処理装置が開示されている。 米国特許５，１３５，８６１号には、発酵反応又は柑橘類から自然に発生する 有機酸を触媒として用いて加水分解される生物資源からエタノールを生成するこ とが開示されている。 米国特許５，１０４，４１９号には、固形廃棄物（例えば都市の固形廃棄物） からメタノールを製造する方法が開示されている。この方法では、固形廃棄物を 部分的に酸化し燃焼し、上記固形廃棄物を介して燃焼ガス、酸素、二酸化炭素を 導き、揮発性成分から上記ガスの低揮発性成分を分離し、そして上記揮発性成分 を二酸化炭素と反応してメタノールを生成する。 米国特許５，０６０，８７１号には、粒子の大きさ、密度、及び／又は導電率 の違いを利用して合金粒子を分離する方法が開示されている。 米国特許５，０３６，００５号には、糖分から燃料程度のエタノールを連続的 に発酵生成する方法が開示されており、そこでは発酵微生物に対して毒性の無い 溶剤を入れた溶媒抽出塔の中でエタノールが取り出される。 米国特許５，００９，６７２号には、高圧の圧縮工程、スクリーニング工程、 及び磁気的分離工程により都市の固形廃棄物成分を再生して取り出す方法が開示 されている。取り出された腐敗しやすい有機成分は次に嫌気性生物発酵処理され て電力の生成に直接利用できる生物学的ガスが得られる。 米国特許４，９７４，７８１号には、紙を再パルプ化するために蒸気と熱を材 料に作用させる紙とプラスチックの分離プロセスが開示されている。再パルプ化 された材料は次にパルプ化できない材料から分離された後、再利用されるか、焼 却されるか、又は化学処理の供給用在庫として再利用される。 米国特許４，９５２，５０３号には、イーストを除去するために遠心分離工程 を用いたエタノールの連続製造プロセスが開示されている。 米国特許４，８７４，１３４号には、段ボール紙、鉄金属、非鉄金属、プラス チック製品、紙や金属の容器、及び堆肥に処理される生物学的に品質改良可能な 廃棄物のような再生可能な材料を取り出すために固形廃棄物を処理する方法が開 示されている。大型の高価なもの、処理不能な材料、及び回収できる材料は最初 に取り出され、第一鉄金属の破片は次に磁気的に分離され、その後廃棄物は粉砕 され、第二鉄金属の破片は次に磁気的に分離され、その後紙の破片が空気作用に より分離されて堆肥にできる生物学的に品質改良可能な破片が得られる。 米国特許４，６９２，１６７号には、粉砕、磁気的な鉄金属の分離、スクリー ニング、乾燥、重力分離、回転分離、スクリーニング、及び圧縮粒子化により粒 状固形物を製造する廃棄物処理装置が開示されている。 米国特許４，６５０，６８９号には、セルロース材料を圧力下でＨＣＩのよう な高濃縮無機酸化ガスにさらしてセルロース材料からエタノールを分離するプロ セス、及び高温水を用いて発酵可能な糖分を含む麦芽汁とする処理プロセスが開 示されている。 米国特許４，６１２，２８６号には、反流動拡散処理構造の中で発酵可能な材 料を有する生物資源の酸加水分解の方法が開示されている。好ましくは、酸は体 積で２から１０％の硫酸を含む。 米国特許４，５５３，９７７号には、アルミニウムの缶を分離して再生可能な 繊維製品を分離する有機物の豊富な破片を得る回転ふるいスクリーンで固形廃棄 物を分離する方法が開示されている。有機物は、紙パルプを取り出すためにパル ピングを行って、又はそのようなパルピングを行うことなく分離され、燃料とし て利用される。 米国特許４，５４１，５３０号には、廃棄物を均質化し磁気的に処理すること により処理済の固形廃棄物の非金属粒子から金属粒子を分離し、金属濃縮物（例 えばアルミニウム濃縮物）を得る方法が開示されている。 米国特許４，３８４，８９７号には、２段階の加水分解処理により生物資源材 料を処理する方法が開示されている。この方法の第１段階では、容易に加水分解 される多糖類が解重合される。次に、第２段階では、解重合の容易でない多糖類 が加水分解される。上記生物資源は第１と第２の加水分解過程の間に分子酸素と の接触により感作される。上記酸はカルシウムカーボネート又は水酸化物のよう な基材により中和されて、エタノールを得る発酵に適した溶剤が得られる。 米国特許４，３４１，３５３号には、ディスクスクリーンと空気分級器を用い て廃材から燃料や再生利用可能なものを取り出す方法が開示されている。 米国特許４，２８８，５５０号には、加水分解処理することなく澱粉をエタノ ールに直接変換するために、イーストを作るエタノールの存在下で嫌気性生物発 酵物により台所くずを消化し、その後当該生成物を嫌気性発酵物を作るメタンに さらしてメタンを得る方法が開示されている。 米国特許４，０６９，１４５号には、電磁渦電流式分離装置の中で高導電性の 粒子を低導電性の粒子を分離する方法が開示されている。 米国特許４，０６３，９０３号には、無機成分を取り除いて有機成分を燃料又 は燃料補充物に変換する固形廃棄物処理装置が開示されている。粉砕された材料 は酸で処理され、加熱されて乾燥され、粉砕されて細かく分類された燃料物とな る。 発明の概要 本発明の目的は、都市廃棄物を処理するための自動で効率的な方法を提供する と共に再生可能な材料を取り出すこと、及び利用可能な工業用エタノールを製造 することである。 本発明の他の目的は、現在の埋立の改善し、それにより古い埋立地による将来 的な環境への影響を排除することである。 本発明のその他の目的は、事実上、いかなる有害な環境問題も生じることがな い処理設備を提供することである。 都市の固形廃棄物材料を連続的かつ自動に処理して利用可能な材料を取り出し て再生すると共に工業用エタノールを製造するプロセスは以下の工程を含むもの である。 （ａ）都市の固形廃棄物を大量に処理設備に搬送する工程 （ｂ）タイヤ、大型の鉄金属と非鉄金属、プラスチック、及びガラスを上記廃棄 物から除去してセルロース成分を得る工程 （ｃ）工程（ｂ）で得られたセルロース成分を粉砕する工程 （ｄ）希硫酸（約１から１０％）を用いて、粉砕したセルロース成分を約４０か ら１００℃の温度で約０．２５時間から４時間処理して残っている重金属をほぼ 溶解して可溶性成分と非可溶性成分を得る工程 （ｅ）工程（ｄ）で得た可溶性成分を非可溶性成分から取り除く工程 （ｆ）工程（ｅ）で得た非可溶性成分を乾燥する工程 （ｇ）非可溶成分に対して重量で約１：１の濃硫酸（約７０％）を用いて工程（ ｆ）で得た乾燥非可溶成分を処理して部分的に水解した混合物をとする工程 （ｈ）約８０℃から１００℃の温度で工程（ｇ）で得た部分的に水解した混合物 を希釈して、例えば部分的に水解した材料が約１重量部に対して約４から６重量 部の水を含む水溶液とする工程 （ｉ）工程（ｈ）で得た希釈混合物を約８０℃から１００℃の温度で約１から４ 時間かきまぜて消化材料とする工程 （ｊ）工程（ｉ）で得た消化材料から固形分を取り出して濾液を得る工程 （ｋ）濾液を酸を含む溶液と糖分を含む溶液に分離する工程 （ｌ）糖分を含む溶液を糖分約１２−１４％に濃縮する工程 （ｍ）工程（ｌ）で得た濃縮糖分を含む溶液のｐＨを約６に調節する工程 （ｎ）工程（ｍ）で得た溶液をイーストを用いて約２５℃から約３６℃で発酵さ せて麦芽を得る工程 （ｏ）麦芽からエタノールを取り出す工程 本発明はまた、都市の固形廃棄物のセルロース成分から微量の重金属と塩化物 を除去する方法に関し、以下の工程を有するものである。 （ａ）都市の固形廃棄物のセルロース成分を粉砕する工程 （ｂ）粉砕したセルロース成分を、希硫酸（約１から１０％）で約０．２５から ４時間、約４０から１００℃の温度で処理して重金属を溶解し、可溶成分と非可 溶成分を得る工程 （ｃ）工程（ｂ）で得た可溶成分を非可溶成分から取り出し、実質的に重金属の 無い非可溶成分を得る工程 本発明はさらに、エタノールを製造し、都市の固形廃棄物（ＭＳＷ）のセルロ ース成分から実質的にすべての重金属と塩化物を取り出す方法に関し、以下の工 程を有するものである。 （ａ）都市の固形廃棄物のセルロース成分を粉砕する工程 （ｂ）工程（ａ）で得た粉砕した成分を、固形成分に対して約１：１の濃硫酸（ 約７０％）で、約３０から８０℃の温度で処理して部分的に水解した混合物を得 る工程 （ｃ）工程（ｂ）で得た部分的に水解した混合物を、約８０から１００℃の温度 の水で希釈して、固形：液体の比率が約５：１、硫酸濃度を約１２％とする工程 （ｄ）工程（ｃ）で得た希釈混合物を約１から４時間、約８０から１００℃の温 度でかきまぜて消化材料とする工程 （ｅ）工程（ｄ）で得た可溶成分から実質的にすべての重金属を含む非可溶成分 を取り除く工程 （ｆ）可溶成分をプレスしてエタノールを製造する工程 驚くことに、上述したプロセスによれば、都市の固形廃棄物から極めて効率的 にかつ安価にエタノールを製造することができる。 図面の簡単な説明 本発明の特徴を含む廃棄物再生方法は、この説明の一部を構成する添付図面に 示されおり、図１は都市の固形廃棄物の処理に関する全体プロセスを詳述したフ ローチャートである。 符号 装置説明 1Ａ/1Ｂ 生原料貯蔵サイロ ２ 計量容器 ３ 前処理室 ４ 希硫酸貯蔵容器 ５Ａ 第１のスクリュウプレス ５Ｂ 第２のスクリュウプレス ６ 乾燥機 ７ 処理済み原料貯蔵容器 ８ 希硫酸中和容器 ９ 石灰収容器 １０ 石膏ベルトプレス １１ 中和水貯蔵容器 １２ 加水分解装置 １３ 加熱容器 １４ 保持容器＃１ １５ フィルタープレス １６ 酸回収貯蔵容器 １７ 酸回収装置 １８ 蒸発器 １９ 収容器＃２ ２０ 逆浸透フィルター ２１ アンモニア及びｐＨのバランス装置 ２２ イースト注入装置 ２３ 収容器＃３ ２４ 発酵容器 ２５ イースト濾過及び蒸留収容器 ２６ 蒸留塔 ２７ 冷却コイル ２８ エタノール貯蔵容器 ２９ 水貯蔵容器 ３０ 濃硫酸貯蔵容器 ３１ 廃水貯蔵容器（オプション） ３２ 水加熱機 Ａ リグニン収容器 Ｂ ボイラー原料貯蔵容器 Ｃ ボイラー 好適な実施例の説明 本発明の実施例において、固形廃棄物材料は街から直接入手されることもある し、以前に埋立され後に再生される都市固形廃棄物であることもある。固形廃棄 物材料は完全に自動化された受け取りステーションから設備に持ち込まれる。廃 棄物材料は次に大型コンベア上に落とされる。貴重な大型品目、鉄金属、アルミ ニウムのような非鉄金属、ガラス、プラスチック、及びゴム等の再利用できる材 料は取り出される。そのような品目を取り出す方法は、例えば米国特許５，１８ ４，７８０号、５，１０４，４１９号、５，０６０，８７１号、５，００９，６ ７２号、４，９７４，７８１号、４８７４，１３４号、４，６９２，１６７号、 ４，５５３，９７７号、４，５４１，５３０号、４，３４１，３５３号、４，０ ６９，１４５号、及び４，０６３，９０３号で知られており開示されており、そ れぞれの内容は完全に参照番号を用いて組み込まれている。 好適には、廃材タイヤは別の大型コンベア上に分離する。このコンベアは、廃 材タイヤ処理及びゴム再生利用システムに繋がっており、そこで廃材タイヤは粉 砕され、ゴム、鋼材、及び繊維が除去される。 特大で大型の鉄材料を固形廃棄物コンベアから除去するために遠隔操作式の磁 石クレーンが用いられる。これらの大型材料は裁断機で処理され、材料は処理可 能な大きさにされる。材料は続いて梱包を待つために再生貯蔵所（再生ビン）に 送られる。 大型材料を除去した後に残る廃棄物材料は次に、袋を引き裂くと共に２つの処 理の流れを形成するトロンメル（回転ふるい）又はその他のスクリーニング機構 を用いて分類される。適当な分類により、一つの流れは主として粒子サイズのセ ルロースと金属の産物を含み、他方の流れはゴム、ガラス、及び大部分の有機物 を含む。 廃棄物材料は複数の磁石分離を通じて処理され、鉄金属が除去される。廃棄物 は次に渦電流分離器を通り、非鉄金属が除去される。鉄金属と非鉄金属は共に梱 包を待つために容器（ビン）に送られる。廃棄物は続いてエタノール製造装置で ずたずたにされて処理される。この装置は廃棄物材料を受け取り、工業的に販売 されるエタノールを得るべく該廃棄物材料を処理する。エタノールプロセスから の副産物の一部は工業的に販売されるし、又は設備の操業を補助する複合発電に 利用される。 例えば、ＭＳＷにおけるセルロース成分の加水分解後に得られる非可溶材料は 、主に、すべての脈管植物に見られる木質素、つまり自然芳香族有機ポリマーか らなる。ボイラー燃料として木質素を使用することで、ここで説明されているよ うに処理設備を操業するエネルギーコストが著しく減少する。上述したエネルギ ーの節約に基づいて、１ガロン当たりのエタノール製造コストが、穀物からエタ ノールを製造するコストよりも約１５から２０％減少することが見いだされた。 また、これをきれいな燃焼、つまりＭＳＷにおける塩素処理されていないプラス チック成分と組み合わせることにより、乾燥した木質素１ポンド当たり６，００ ０−８，０００ＢＴＵが増加する。塩素処理されていないプラスチック成分を塩 素処理されたプラスチック（例えばＰＶＣ）−Ｖｉｎｙｌ Ｃｙｃｌｅ（ビニー ル・サイクル）（商標）として知られているプラスチック−から分離する技術は 、テネシー州ナッシュビルのナショナル・リカバリ・テクノロジによって工業的 に利用可能となっている。ビニール・サイクル技術は米国特許５，２６０，５７ ６号に開示されており、その内容は完全に組み込まれている。木質素とプラスチ ックの複合物はまたボイラーの燃料として燃焼可能で、これにより開示されたエ タノール製造プロセスのエネルギーコストがさらに減少する。 上述したスクリーニング処理後に残る非有機材料はペレット化されて、建設材 料用の添加物として工業的に利用される。 本発明は完全に自動化されており、処理の各切替終了時に日常的なメンテナン スを必要とするだけである。完全に自動化されたスクリーニング技術により、不 衛生な手動分類が不要となる。 本発明によれば、完全に排出物の無い設備が可能となる。すべての建物は完全 に囲われる。すべての空気と水の汚染物質が捕獲されて処理される。設備に入る すべての材料は処理されて工業的に加工可能な材料に変換される。 これら及びその他の適用や利点は、以下の説明と設計仕様から明らかになるで あろう。 表１は、環境保護機関により算出された、乾燥した都市固形廃棄物（ＭＳＷ） の組成を示す。 本発明は、表１に示す固形廃棄物、及び埋立地から取り出した都市固形廃棄物 （これは僅かに異なる組成を有するかもしれない。）を受け入れるように設計さ れている。システムを通じて処理される固形廃棄物の割合は、本発明が用いられ る地域の大きさに大きく依存する。本システムは１時間当たり２５トンから１２ ５トン、又はそれ以上の廃棄物を扱う。 処理できない材料は、危険廃棄物、爆薬、及び感染廃棄物である。本システム は、冷蔵庫、洗濯機、乾燥機、レンジ、自動車スクラップ金属、大型材料、小型 産業廃棄物、及び標準的な都市固形廃棄物を処理できる。本システムは、プラス チック、非鉄金属、及び鉄金属を固形廃棄物から取り出すように設計されている 。 Ｅ＆Ｈシステムから得られるような、最初のシュレッダ建物を横断する大型コ ンベア上に、トラックが都市固形廃棄物を排出する。遠隔操作式の磁石クレーン が大型金属物体を取り除くために利用される。これらの除去された物体は、それ を小さくするために自動予備シュレッダに入れられる。細かくされると、その廃 棄物は再びシステムに導入されて、標準的な梱包機上で梱包するために収容ビン に入れられる。 マックカナハン・コーポレーションのような所から一般に入手できるトロンメ ル・スクリーンを用いて、自動的に袋を開き、小さな不純物を取り除き、ガラス 材料が粉砕される。 エタノールを製造する流れにおける材料は一連の５つの磁石分離器を通じて搬 送され、実質的にすべての鉄金属が除去される。すなわち、主として金属やセル ロース成分からなる廃棄物の流れはトロンメルから一連の傾斜したコンベアに送 られる。それぞれのコンベアは、当業者において公知のドラム式又はベルト式の 磁石分離装置を備えている。各コンベアの出口端部は後続後続の入口よりも高さ 的に上に支持されているので、磁石スクリーンを通過する材料はあるコンベアか ら次のコンベアに移るときに重力的にかきまぜられ、これにより後続の磁石分離 器における残留鉄金属の磁石除去効率を高めることができる。コンベアは、完全 に自動化された鉄金属の抽出が集中化された領域で行われるように設計されてい る。このようにコンベアを設計することで、材料の混合物から全鉄金属の９８％ が除去されることを保証できる。取り出された鉄金属は垂直シュートに落下し、 設備から再生用収容ビンに送られる。 残りの材料は次に、エリーズ式鉄金属分離器のような渦電流分離器に搬送され る。渦電流分離器は、電池を含む非鉄金属材料の自動除去に利用される。 渦電流分離器は、鉄金属が該渦電流分離装置を損傷することがないように、磁 石分離器の後に配置されている。何らかの鉄金属材料が渦電流分離器中又はその 上に存在していると、渦電流分離器は深刻で高価な損害を被る。残りの廃棄物材 料はコンベアでハンマーミル型シュレッダに送られ、これにより材料は約３イン チから４インチ以下の大きさにされる。材料の大きさを小さくすることはエタノ ール製造プロセスのためになる。 ハンマーミル型シュレッダは、爆発に関連した埃を除去するために、爆発に耐 える覆いを備えている。 材料の流れは２つの別々の通路（エタノール製造プロセスと腐植土製造通路） に別れる。これら２つのシステムへの廃棄物の分配は、設備に入ってくる廃棄物 の量による。 本発明に用いられるプロセスは、図１を参照して以下に総合的に説明する。 プロセス図の概要 ＭＳＷのセルロース成分に見られる重金属の量は、廃棄物の源によって大きく 変化する。例えば、都市又は高度に工業化された地域からのＭＳＷサンプルのセ ルロース成分から作られた加水分解物は、後のイースト発酵プロセスを妨げる程 度まで重金属で汚染されていることが示されている。したがって、これらのＭＳ Ｗサンプルは、発酵アルコールの汚染を防止するために、加水分解前に重金属の 内容物を減少すべく処理してもよい。他方、汚染の低いサンプルから重金属を除 去することはセルロース原料の加水分解後の効果的な鉄交換プロセスを通じて行 えることが発見されている。 ＭＳＷのセルロース成分に含まれる重金属内容物を減少するために利用可能な ２つのプロセスを以下に説明する。一つは加水分解前に、他方は加水分解後に重 金属成分を除去するものである。いずれのプロセスを使用するかは、ＭＳＷ原料 に見られる重金属汚染の程度によって決定できる。 Ａ．ＭＳＷの自動処理プロセス 第１段階：予備処理 符号１Ａ／１Ｂ−１１ 目的： 予備処理プロセスの目的は、ＭＳＷの加水分解されたセルロース成分の発酵を 妨げるかもしれない重金属を、細かく砕かれたセルロース成分と希硫酸とを混合 して分離することである。固形分は次にプレスされ、液体が石灰を用いて処理さ れ、副産物の石膏が作られる。次に石膏が除去され、残りの固形分はハイドロシ ス・システムの中で糖に分解されるべく準備される。 多くの情報から得たデータ（これらのデータは、「イーストの科学及び生物学 」、Ａ．Ｈ．Ｃｏｏｋ，ｅｄ．，Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ，ＮＹ．ｐｐ． ２９６−３０３（１９５８年）に要約されている。）によれば、ある種の重金属 は発酵に必要であるが、高濃度になるとイーストによるグルコースとキシロース の発酵が抑制される。影響が表２に示してある。 上述のように、あるＭＳＷは、イースト発酵を中程度に抑制する程度のカドニ ウムと鉄と、イースト発酵を高程度に（厳しく）抑制する程度の鉛、亜鉛、銅を 有する。したがって、ＭＳＷにおける重金属を減少することは、ＭＳＷのような ものから得られる糖の効率的な発酵を達成するためには重要である。実質的に痕 跡金属の無い予備処理プロセスにしたがって処理されたサンプルは、それらの金 属が少なくとも約７０％減少したものであった。 説明： 生原料サイロ（符号１Ａと１Ｂ）は、２インチ（５／８インチ×２インチ）に 予め細かく分解された状態の純粋有機材料を約８５％−９０％含む原料を受け入 れる。それぞれのサイロは、概ね２日半の原料に相当する約２５トンの材料を保 持する。重金属が検出されなかった材料は予備処理が不要であるから、サイロ１ Ｂに別途貯蔵される。 材料は大型コンベアでサイロ１Ａから計量サイロ（符号２）に搬送される。計 量サイロは未処理原料を予備処理室（符号３）に分配されると共に、希硫酸（約 １から１０重量％）が温度約４０から１００℃で原料に混合される。これにより 、原料から重金属と塩化物（金属塩化物と有機塩化物）が分解される。この原料 は次にスクリュウコンベアでスクリュウプレス（符号５Ａと５Ｂ）に搬送される 。このスクリュウプレスは水分の約６０から８０％を除去できる。その結果、溶 解成分が非溶解成分から除去される。痕跡酸を除去するために二次洗浄が必要で ある（符号５Ｂ）。次に、スクリュウプレスからの固形分は、一時間当たり３． ２５トンの供給率をもってコンベア乾燥機（符号６）に搬送される。コンベア乾 燥機は原料の水分を約５から１０％に減少する。乾燥した非可溶成分は軽く柔ら かなコンシステンシーを有し、空気作用で供給プロセス貯蔵サイロ（符号７）に 送られる。 スクリュウプレスからの液体は、再利用のために希硫酸貯蔵容器（符号４）に パイプ輸送される。また、酸回収システム（符号１７）からの希釈された希釈酸 貯蔵容器にパイプ輸送される。上記貯蔵容器からの重金属と沈殿物は中和タンク （符号８）に排泄される。中和タンクの液体は石灰と混合されてベルトプレス（ 符号１０）にポンプ輸送され、そこで石膏が除去される。残りの中和された液体 はＨ₂Ｏと微粒子からなり、微粒子フィルタを介して送られ、システム内で再利 用するために水収容器（符号１１）に返送される。 以下に説明するように、重金属を主に除去する別のイオン交換機が以下に説明 する加水分解工程を実行し、水−非可溶リグニンを再生するために設けてある。 本質的にすべての重金属はリグニンに拘束されることが明らかになっている。 第２段階：加水分解 符号１２−１６、３１、Ａ、Ｂ、Ｃ 目的： 加水分解プロセスの目的は、材料と濃硫酸（約６５から９３％、好ましくは約 ７０％）とを混合することにより、原料の分子構造を糖に分解することである。 糖／酸／水からなる溶液は、固形分が除去された後に所定時間加熱される。溶液 は分離用の酸回復システムに送られる。 説明： 予備処理された原料は貯蔵サイロ（符号７又は符号１Ｂ）から加水分解装置（ 符号１２）に送られ、そこに約７０％の濃硫酸が自動的に約１：１の比率で導入 される。指示された場合を除いて、ここで用いているすべての比率及び％の内容 は重量：重量の比率である。約１：１の比率には、重量混合で６０：４０から４ ０：６０までを含む。予備処理された原料に対する濃硫酸の比率は重量で約４５ ：５５から５５：４５が好ましい。 材料は約２から１５分間（好ましくは約１０分）混合され、加熱容器（１３） に水と共に供給され、約８８℃まで昇温される。この溶液は約２：１の比率（水 約２重量部に対して加水分解された材料が約１重量部）を有する。この材料は、 約９６℃の一定温度に保ちながら、約１から４時間ゆっくりと混ぜられる。この 条件では、セルロースとセミセルロースはグルコースとキシロースにそれぞれ変 換される。この時間の終了時点で、加熱容器は空にされて保持容器（符号１４） に送られ、これにより再び加熱容器に材料が装填できる。保持容器は材料温度を 安定させ、フィルタプレス（符号１５）への流れを規制する。 保持容器からの材料は次に、例えばフィルタプレス（符号１５）にポンプ輸送 することで濾過され、これにより停止した固形分が取り出されて濾過される。固 形分は粉砕され、洗浄され、ボイラの燃料として利用するために乾燥機（符号６ ）に返送される。濾過物は次にフィルタプレスから酸再生貯蔵容器（符号１６） にポンプ輸送される。 注：廃液貯蔵容器（符号３１）からの都市廃水は加水分解システム（符号１２） における新鮮な水の代わりとして利用してもよい。廃水中のすべての病原は加水 分解システムで除去される。廃水の窒素含有量が高度に保たれ、アンモニア（発 酵プロセスで有効なイースト栄養物）など窒素含有化合物をさらに追加する必要 はない。 第３段階：酸再生 符号１６−１９ 目的： 酸再生プロセスの目的は、糖／酸／水の溶液から硫酸を再生して酸含有溶液と 糖含有溶液を得ることである。濃硫酸と水はその後システムで再利用される。糖 と水が溶液から除去されると、発酵タンクにパイプ輸送され、発酵されてエタノ ールになる。 水の流れから硫酸を再生するために多数の公知方法があるが、発明を実施する ためにいずれを使用してもよい。例えば、水流は糖を保持するために活性炭フィ ルタを搬送され、残留酸をリンスするために水で洗浄される。吸収された糖は加 熱されたアルコールで洗浄して除かれる。エム・アール・モーレとジェイ・ダブ リュー・バリエーの「セルロース残留物と作物からのエタノール」、年間報告、 ＤＯＥ／ＳＥＲＩ、コントラクト番号ＤＫ−６−０６１０３−１、テネシー・バ レー・オーソリティ、マッスル・ショールズ、アラバマ州、１９８７年１０月、 ｐｐ２７−４９。その内容はここで言及することによって組み込まれている。し かし、硫酸を糖から分離する当該方法は好適ではないけれども、アルコールは発 酵前に糖溶液から蒸発するから、エネルギー入力を必要とする別の工程を付加し ている。また、吸着と脱着との間の酸の繰り越しの問題があり、これはサイクル とサイクルとの間で窒素サージを用いることで改善することができる。また、７ ０℃で飽和しない流出アルコール（エタノール）の問題があり、これは糖容量の 低下を招来する。エタノールの流出率を減少し、脱着サイクルタイムを大きくす れば、糖の脱着が高まり、糖で９５から１００％が飽和した排水流が得られる。 酸と糖を酸を含む流れと糖を含む流れに分離するためにイオン交換樹脂を使用 するのが好ましい。このような樹脂には、アルドリッチ・ケミカル・カンパニー から商業的に入手可能な、「ゲル」タイプのアンベーライト（商品名）強酸性陽 イオン交換樹脂、例えばＩＲ１２０ＰＬＵＳで硫酸に機能性を有するものが含ま れる。糖は再生可能な強酸性樹脂に吸着する。吸着した糖は、純水で樹脂を除去 して再生される。エム・アール・モーレとジェイ・ダブリュー・バリエーの「セ ルロース残留物と作物からのエタノール」、年間報告、ＤＯＥ／ＳＥＲＩ、コン トラクト番号ＤＫ−６−０６１０３−１、テネシー・バレー・オーソリティ、マ ッスル・ショールズ、アラバマ州、１９８７年１０月、ｐｐ３０−３９参照。酸 を含む流れと糖を含む流れの連続分離を可能にする装置は、アドバンスト・セパ レーション・テクノロジーズ・インコーポレイティド、レイクランド、フロリダ 州（型 ＩＳＥＰ ＬＣ２０００）から商業的に入手可能であり、それは強酸性 イオン交換樹脂（ＦｉｎｅｘＣＳ１６Ｇ，３１０ミクロン平均サイズ）を採用し ている。このような装置は、例えば米国特許４，５２２，７２６号と４，７６４ ，２７６号で開示されており、その内容はここで引用することにより完全に組み 込まれれている。 溶剤を用いて酸と糖を分離することも可能で、そこでは糖の水溶液から選択的 に酸を抽出して除去する。エム・アール・モーレとジェイ・ダブリュー・バリエ ーの「セルロース残留物と作物からのエタノール」、年間報告、ＤＯＥ／ＳＥＲ Ｉ、コントラクト番号ＤＫ−６−０６１０３−１、テネシー・バレー・オーソリ ティ、マッスル・ショールズ、アラバマ州、１９８７年１０月、ｐｐ３９−４９ 参照。その内容はここで引用することにより組み込まれている。分離はカール（ Ｋａｒｒ）往復板抽出コラム上で実行できる。コラムは端部に溶剤と加水分解分 離用に受け取り容器を備えている。混合は、モータに連結されたテフロン板によ り行われる。酸−糖の溶液はコラムの頂上部から追加され、それはコラムを降下 し、そこで水溶液が溶剤と十分混合される。溶剤はコラムの底部に追加される。 糖を含む水溶液はコラムの底部から取り出され、酸を含む溶剤は頂上部から取り 出される。次に、酸は、例えば、溶剤の蒸留又は蒸留水で溶剤を洗浄することで 、溶剤から再生される。水性の糖溶液から酸の連続分離用の装置と溶剤は、例え ばグ リッチ．インコーポレイティド、パーシパイィ、ＮＪから入手可能である。 これらの分離プロセスから得られた糖の流れは残留酸を含むことが期待される 。残留酸は石灰又はアンモニアでｐＨ約６に中和するのが好ましい。 説明： 約１０％の糖と、約１０％の酸と、約８０％の水を含む液体が、酸再生貯蔵容 器（符号１６）から酸再生装置（符号１７）にポンプ輸送され、この酸再生装置 は液体を酸／水の溶液と糖／水の溶液に分離する。糖／水の溶液は保持容器（符 号１９）にポンプ輸送され、再生された酸／水の溶液は蒸発器（符号１８）にポ ンプ輸送され、そこで水はこれを蒸発し水貯蔵容器（符号２９Ａ）に返送するこ とで酸から除去される。水を除去することで酸の濃度がそのもともとの約７０％ 程度になる。これにより、システムで再利用するために、酸を蒸発器から濃縮酸 貯蔵容器（符号３０）に返送できる。 第４段階：発酵 符号１９−２４ 目的： 発酵プロセスの目的は、エタノール／水の溶液を製造するために、糖の溶液を 濃縮してイーストと混合することである。糖の溶液は蒸発により（例えば熱及び ／又は真空を加えることにより）、又は逆浸透性フィルタを用いて、約１２から １４％に濃縮してもよい。 発酵後、エタノールが再生される。イーストはエタノールの再生前に又は再生 後に取り除いてもよい。以下に説明するように、エタノールは蒸留により再生し てもよいし、又は別の方法として、発酵微生物に対して毒性のない溶剤を用いた 溶剤抽出により再生してもよい。米国特許５，０３６，００５号を参照。その内 容はここで言及することで完全に組み込まれている。イーストは遠心分離により 取り除いてもよい。米国特許４，９５２，５０３号参照。その内容はここで言及 することで完全に組み込まれている。残留イーストはまず除去され、発酵した液 体がエタノールを抽出する蒸留コラムにポンプ輸送される。 加水分解されたセルロース材料から得られるヘキソースとペントースを発酵し てエタノールを再生する方法は周知であり、例えば米国特許５，１９８，０７４ 号、５，１３５，８６１号、５，０３６，００５号、４，９５２，５０３号、４ ，６５０，６８９号、４，３８４，８９７号、４，２８８，５５０号に教示され ており、その内容は完全にここで言及することにより組み込まれている。 説明： 保持容器（符号１９）から、糖、水、及び微量の酸（約０．１％）が逆浸透フ ィルタ（符号２０）を介してポンプ輸送され、溶液中のある程度の水が除去され 、糖の濃度が約１２％から１４％とされる。アンモニアを添加して、最適な発酵 のために必要なｐＨバランスを約６に保つためにｐＨが注意深く監視される。こ の時点、イーストが追加され（符号２２）、混合され、保持容器（符号２３）、 続く発酵タンク（符号２４）にポンプ輸送される。混合状態は約４８時間保たれ る。冷却コイル（符号２７）により発酵に必要な温度約３６℃に保たれる。４８ 時間後、発酵した液体はフィルタ及び保持容器（符号２５）に送られ、そこでイ ーストが除去されてイースト保存容器にパイプ輸送される。残留液は保持容器（ 符号２５）に送られ、その後蒸留コラム（符号２６）に送られる。 第５段階：エタノール再生プロセス 符号２５−２６ 目的： エタノール再生の目的は、蒸発と凝縮によりエタノール／水の溶液からエタノ ールを分離することである。これにより純粋なエタノールと副産物の蒸留残渣が 製造される。 説明： 発酵原料は蒸留コラム（符号２６）に送られる。もともとの原料に応じて、製 造量は、投入原料１トン当たり、６０から１２０ガロン（エタノール標準強度１ ８０−１９０）の範囲で変化する。蒸留コラムから得られるエタノールはエタノ ール貯蔵容器（符号２８）にポンプ輸送される。エタノール貯蔵容器（符号２８ ） は、１２，０００ガロンのエタノールを貯蔵する能力を有し、概ねプロセスで製 造されるエタノールの１２から１４日の供給量に相当する。 蒸留プロセスの副産物は蒸留残渣である。この蒸留残渣は澱粉質の残留物で、 これは家畜飼料として販売される。 Ｂ．ＭＳＷから重金属を除去するイオン交換プロセス ＭＳＷにおいて通常見られる重金属汚染の程度は十分に低く、セルロース成分 の酸加水分解後に得られる非可溶性の破片に対応して残留することが知られてい る。したがって、加水分解物に残留している可溶重金属の濃度は、発酵の妨げと なるレベルよりも十分に低いものである。このような発見に基づき、本発明はさ らに、ＭＳＷのセルロース成分から重金属を加水分解後に除去する効果的なプロ セスに関する。 ＭＳＷを処理する工程は、予め細かく砕かれた原料からの重金属を除去が加水 分解工程後まで遅延される点を除いて、上述したものと同一である。そのように することで、希硫酸を用いてセルロース材料の前処理を含む工程が不要となり、 そのために二次的な洗浄が不要になるし、時間がかかり、大きなエネルギーを必 要とする予備加熱された原料の乾燥が不要になる。したがって、希硫酸で予め粉 砕された原料を予備加熱することなく、原料は直接加水分解装置に送ることがで き、そこでは約７０％濃硫酸が自動的に約１：１（酸／サンプル）の割合で導入 される。この懸濁質は次に約３０−８０℃で好ましくは約２−２０分間（又はさ らに好ましくは約２−１５分間）混合された後、加熱容器に送られる。この加熱 容器では、懸濁質は約８０から１００℃の温度の水で液体−固体比率が５：１、 硫酸濃度が約１２％になるまで希釈される。この材料は、約８０から１００℃の 一定温度に保ちながら約１から４時間かきまぜられる。このような条件では、セ ルロースとセミセルロースは、８７から１００％グルコースとキシロースに変換 される。 加水分解が完了すると、加熱容器は空にされて原料は保持容器に入れられる。 これにより、加熱容器に原料を再充填できる。保持容器は加水分解物の温度を安 定させると共にその流れをフィルタプレスに向ける。このフィルタプレスでは、 固形分が除去されて濾過物が得られる。この濾過物は酸を含む溶液と糖を含む溶 液に分離され、糖を含む溶液が処理されてエタノールが製造される。 非可溶成分はフィルタプレスから回収されて乾燥され、随時ＭＳＷの非塩化プ ラスチック成分と混合され、例えば複合発電用のエネルギを作るためのボイラ燃 料として利用され、発電された電気は販売されるか又は蒸留プロセスのような処 理設備の操業に利用される。必要ならば、非可溶成分に係る重金属のレベルは、 燃焼前に、水によるリンスに続く１−１０％塩水を用いた処理により減少するこ とができる。本発明を概略説明したが、本発明は以下の例を参照することにより 理解することができる。これらの例は説明のためのものであって、発明はそれに 限定されるものではない。上述した出願、特許、及び刊行物の完全なテキストは それらの全部を引用することで組み込まれている。 例 例１ 希硫酸を用いた前処理によるＭＳＷから重金属の除去 都市固形廃棄物（あらゆる固形分を含む）のサンプルの重金属含有量を分析し た。結果は以下の通りである（表３）。 ２００ｇの２％硫酸水に入れたＭＳＷのサンプル２０ｇを２時間加熱して還流 した。固形分を濾過し、洗浄し、分析した（表４）。 これらのデータは、単に希釈し熱い酸で洗浄することにより、発酵によるエタ ノールの製造を妨げる、ＭＳＷ中の重金属のレベルが減少することを示す。 例２ イオン交換プロセスによるＭＳＷからの重金属の除去 複数のＭＳＷのサンプルを混ぜて複合サンプルを作った。４つのサンプルを複 合サンプルから取り出し、以下の方法により、セルロース、リグニン、及び灰の 量を分析した。 復合ＭＳＷのサンプルはマイクロウェーブ・オーブン中で水分１％以下まで乾 燥され、２０メッシュスクリーンを通過するまで粉砕した。そのサンプルは次に 同等量（重量）の１０％硫酸と共に混合され、約１００℃の温度で２時間加熱し た。加熱後、液体を濾過で取り除き、固形分を回収し、洗浄し、乾燥し、計量し た。１０％硫酸を用いた処理による重量ロスはＭＳＷサンプル中のセミセルロー ス成分の含有量を示している。回収された固形分は次に７０％硫酸と混合し、固 形分１部に対して水５部有する反応装置に入れ、マイクロウェーブ・オーブン中 で約３時間、温度１００℃で加熱した。固形分は続いてスラリーから濾過され、 グルコースの量を求めた。濾過された固形分を次に乾燥し、約６００℃の温度で 加熱し、そして灰の量を求めた。各サンプルにおけるリグニンの量は、サンプル に含まれる灰の重量とサンプルの全体重量との差から求めた。 結果は表５に示してあり、複合サンプルは、セルロース、リグニン、灰、及び 半セルロースに関して均質であった。 ＭＳＷの１００ｇサンプルと７０％硫酸の１００ｇ（酸：サンプルの比率が１ ：１）を、黒色ペーストが形成されるまで完全に混合した。２０分の混合時間中 、温度は約３０℃に維持した。反応混合物は次に約８８℃に予熱した水に加え、 水対固形分が５：１で硫酸濃度約１２％とする。このスラリーは次に約１００℃ で約２〜３時間加熱され、加水分解プロセスを終了する。これが終了すると、加 水分解物の液体と残留固形分を分離し、炭水化物と重金属を分析した。 加水分解物残留固形分の分析 加水分解プロセスから得た残留固形分を、上述した手順を用いて、セルロース 、リグニン、及び灰について分析した。結果を表６に示す。 これらの結果から、本発明の加水分解条件はセルロースＭＳＷのセルロース含 有量を著しく減少するために十分なものであることがはっきりと示された。 加水分解液の分析 加水分解液は公知量の水酸化ナトリウムで中和される。中和されたサンプルは 次に、ＹＳＩモデル２０グルコース分析器を用いてグルコース含有量を分析した 。この処理の結果から、加水分解物には約１０％の糖を含むことが明らかになっ た。糖の理論製造量は１０．４％である。その差は、分析誤差とグルコースの一 部が分解することによるものである。 重金属に対する加水分解物と非可溶成分の分析 オリジナルの複合ＭＳＷサンプル、水解物の残留固形分、水解物液（水解物の 重金属は乾燥重量に依存する）を分析して、銅、亜鉛、クロム、ニッケル、及び 鉄の量を求めた。これらの重金属は以前に分析した予備加水分解ＭＳＷサンプル 中で認められ、それは発酵を妨げるレベルであった。この分析の結果を表７に示 す。 オリジナルの予備加水分解ＭＳＷ原料はほぼ予想通りの重金属を含んでいた。 しかし、驚くことに、加水分解工程後の非可溶性残留物は予備処理実験から予想 していた以上に高濃度の重金属を含んでいた。発明者は特定の理論に拘束される ことを望まないが、重金属を拘束する低級イオン交換樹脂に変換する加水分解反 応の際に、残留固形分が部分的に酸化したのかもしれない。残留物は９０％以上 の銅、５５％のクロム、及び２０−３０％の亜鉛、ニッケル、及び鉄を含んでい た。発酵を妨げる２つの重金属は銅とクロムである。非可溶性残留物と共に重金 属が残ったことにより、水解物における重金属の濃度は、多くの場合、発酵を妨 げるレベル以下である。また、水解物中の重金属の多くは、酸／糖の分離中に酸 の流れと共に進み、それによりさらに重金属の含有量が減少することが期待され る。水解物から本来は重金属の全部を除去する本イオン交換プロセスにより処理 されたサンプルは、約９０％の銅、約５５％のクロム、及び２０−３０％の亜鉛 、ニッケル、及び鉄を非可溶成分中に有するものである。 例３ 重金属が加水分解及び発酵に及ぼす影響 再生された酸に含まれるＣｕ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、及びＦｅの増加がセルロー スＭＳＷの加水分解に影響を及ぼすか否か判断するために以下の手法を用いた。 重金属を全く含まないセルロース材料であるコットンリントを、表７に示すデー タに基づいて期待した２０倍濃度で、７０％酸にＣｕ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、及び Ｆｅの硫酸塩を加えるという点を除いて、上述した手法を用いて加水分解した。 セルロースからグルコースへの変換を測定し、重金属（コントロール）を加えず に得た変換と比較した。二つの反応が行われ、重金属を含むサンプルについてセ ルロースとグルコースの変換率は、コントロールに対する８６％と８７％に比べ て８５％と８７％であった。これらの実験結果から、ＭＳＷ水解物水溶液中に予 想されるレベルの２０倍までの重金属濃度は著しく加水分解に影響を及ぼすもの でないことが明らかになった。 純粋グルコースの発酵に対する重金属の影響もまた、以下の手法を用いて試験 した。適当な栄養物（例えば、アンモニア硫酸塩）を含む２つの５％グルコース 水溶液を用意し、そのｐＨを５．５に調節した。水溶液は次に通常のイーストを 用いて７２時間発酵し、残ったグルコースを測定した。発酵後に水溶液中に残存 するグルコースにより、約９４％−９６％のグルコースが発酵中にイーストによ り消費された。 ＭＳＷ中に通常見られる重金属の硫酸塩を、表７において水解物について示し た濃度の１０及び２０倍加えた点を除いて、発酵試験を繰り返した。このような 条件では、消費されたグルコースの量は、水解物に関して表７に示す重金属濃度 の１０及び２０倍を含む発酵水溶液についてそれぞれ９２％−９３％及び６１％ −６５％であった。 加水分解に対する影響と同様に、発酵試験とともに得られた結果は、ＭＳＷの 水解物において予想されたものの１０倍までの重金属濃度はグルコース発酵の率 や程度に著しく影響を与えるものでないことを示している。また、発酵率は、重 金属のレベルがＭＳＷの水解物において予想される濃度の２０倍に達するまでは 減少しない。 これらの結果から、ＭＳＷから重金属を除去する予備処理工程は、発酵や加水 分解における問題を防止するために必ずしも必要ではないことが明らかである。 その理由は、殆どのＭＳＷに通常見られる重金属は加水分解工程の最中に製造さ れる固形残留物と共に除去されるからである。重金属は固形残留物と関係してい るので、液体の水解物の量は、加水分解反応や発酵工程に悪影響を及ぼす濃度よ りも十分低い。しかし、多量に重金属を有するＭＳＷサンプルの場合、以下に説 明するように、発酵前にセルロース原料や水解物を予備加熱する必要があるかも しれない。 例４ 発酵前の水解物からの重金属除去 上述のように、水解物中に重金属が大量に存在すると、グルコースの発酵が妨 害される。したがって、水解物中に大量の重金属が検出された場合には、以下の 手法がその除去に用いられる。 ｐＨが約１０．５−１１になるまで、水解物に石灰を加えた。石膏と過剰な石 灰をスラリーから除去し、水解物の重金属濃度を測定した。水解物における重金 属は表８の結果に示すように減少した。 石灰を加えた後の水解物中の重金属濃度は低く、発酵プロセスを妨げることが ない。なお、発酵に最も影響を及ぼす重金属すなわち銅とクロムは石灰を加える ことで８０％−９０％除去される。したがって、表８に示すように、発酵を著し く妨害するのに十分な重金属濃度の水解物が得られた場合、石灰を加えることに よりこのような問題を解消できる。 例５ 加水分解後に得られる残留物からの重金属除去 必要ならば、加水分解後に得られた非可溶成分に関連した重金属量は以下の手 法により燃焼前に減少することができる。非可溶成分は回収されて室温で１％Ｎ ａＣｌで洗浄した。一旦洗浄すると、非可溶成分をＮａＣｌ水溶液から分離し、 重金属の量を測定した。非可溶成分の重金属は表９に示す結果にしたがって減少 した。 これらの結果は、加水分解後に得られた非可溶成分の重金属量は、燃料として 燃焼する前に、塩洗浄により減少できることを示している。 例６ 硫酸から糖の分離 以下の例において、４．５％の糖と４．２％の酸（重量比）を含む硫酸から糖 を分離するために、アドバンスト・セパレーション・テクノロジー・インコーポ レイティド、レイクランド エフエルの、Ｆｉｎｅｘ ＣＳ１６Ｇ樹脂（３１０ ミクロンの平均サイズ）を用いたＩＳＥＰ ＬＣ２００を利用した。 樹脂の量は１．２２ｆｔ³であった。糖／酸の溶液の供給は０．０８２ＢＶ（ ベッド・ボリューム）／時間であった。樹脂は供給量１ガロンに対して１。６５ ガロンの水で洗浄した。結果は以下の通りであった。 このように、ＩＳＥＰ装置は効果的に糖を硫酸から分離でき、これにより硫酸 をプロセス中で再利用することができる。 例７ ＭＳＷからのエタノール製造 本発明の全体プロセスは以下の例の中でさらに詳細に説明する。 生原料貯蔵サイロ（符号１Ａ／１Ｂ） 説明： これらの場所は、８５％−９０％の純有機材料からなる原料を受け入れる。原 料として利用される材料には、処理された綿廃棄物、小枝の草、紙パルプ、テキ スタイル・バッグ・ハウス残留物、農業廃棄物、テンサイ糖廃棄物、カンショ糖 廃棄物、都市固形廃棄物（ＭＳＷ）のセルロース成分、及び所望の有機物含有量 を有するその他のあらゆる類似原料が利用できる。ＭＳＷのセルロース成分又は 大きな粒子からなるその他の原料は２インチ又は粒子サイズ（５／８インチ×２ インチ）まで粉砕される。原料によっても異なるが、各サイロには約２５トンの 材料が貯蔵され、これは２日と半日（２−１／２）の供給量に等しい。希硫酸プ ロセスの前処理で処理されなければならない材料は符号１Ａのサイロに貯蔵され 、前処理の必要でない材料は符号１Ｂのサイロに貯蔵される。 投入： 必要に応じて補給される。エタノール製造システムは、一日に原料１０トンを 処理するように設計されている。サイロはバッチシステムで材料を受け入れ、平 均的に、搬送量は４１．７ｌｂｓ／分（８時間／日、５日／週）である。 排出： 計量容器へ送るの材料は４１．７ｌｂｓ／分（８時間／日、５日／週）である 。 仕様： 生原料貯蔵サイロは１０フィートを基本高さとして建設されている。この基本 単位は、鋼材を溶接した１２ゲージのシートで建設されており、種々の容積条件 に応じてボルト止めされる。 各サイロは約２日と半日分の貯蔵領域（１５ｌｂｓ／ｆｔ³）を有する。貯蔵 能力はサイロに存在する原料に応じて変化する。 計量容器（符号２） 説明： 生原料貯蔵サイロ（符号１Ａ）からの材料は、１分当たり４１．７ポンドの割 合で計量されて、可変速度予想装置による前処理室（符号３）に運ばれる（貯蔵 サイロ１Ｂからの材料は前処理されず）。この計量容器により、前処理室（符号 ３）に搬送される原料の量が正確に制御できる。 投入： 生原料貯蔵サイロ１Ａからの材料：４１．７ｌｂｓ／分（８時間／日、５日／ 週）。 排出： 前処理室への材料：４１．７ｌｂｓ／分（８時間／日、５日／週）。 仕様： 計量容器は鋼材を溶接した１２ゲージのシートからなり、スクリュウ搬送装置 を有する供給ホッパを有し、これにより前処理室（符号３）に一定量送ることが できる。 計量容器は適当な能力：６７０ｆｔ³（標準密度１５ｌｂｓ／ｆｔ³として半日 分）を有する。 貯蔵能力はサイロに存在する原料に応じて変化する。 前処理室（符号３） 説明： 生原料は計量されて１分間に４１．７ポンドの割合で前処理室に送られる。希 硫酸（１％−２％濃度）が４０から１００℃の温度で希硫酸貯蔵容器（符号４） から毎分２５０ポンドの割合で前処理室に注入され、原料と混合される。混合率 は約４：１から６：１（原料１ポンドに対して１％−２％濃度の硫酸が４から６ ポンドの割合）である。連続供給処理の間、混合室では１０分の滞留時間が維持 され、これにより重金属を生原料から分離できる。処理された原料は連続的に計 量されて第１のスクリュウプレス（符号５Ａ）に毎分２９１．７ポンドの割合で 送られる。 投入： 原料：４１．７ｌｂｓ／分（８時間／日、５日／週） 希釈酸（１％−２％）：２５０ｌｂｓ／分（８時間／日、５日／週） 排出： 第１スクリュウプレス（符号５Ａ）への材料：２９１．７（８時間／日、５日 ／週） 仕様： 前処理室は、耐漏洩用のトラフを有するスクリュウコンベアからなる。その室 は耐酸性材料と耐腐食性シールで作られている。搬送される材料は前処理室に１ ０分の滞留し、約２０フィートの長さとされる。 前処理室は適当な容積すなわち６６．７ｆｔ³（５００ガロン）を有し、その 容積はサイロ内の原料に応じて変化する。 希硫酸貯蔵容器（符号４） 説明： 希硫酸（１％−２％濃度）の貯蔵。希硫酸は前処理室（符号３）に毎分２５０ ポンドの割合でパイプ輸送される。第１のスクリュウプレス（符号５Ａ）（水分 の７５％が除去される）から再生利用された再生希硫酸は毎分１８７．５ポンド の割合で返送される。希硫酸貯蔵容器は、溶液の一部を除去すると共に希硫酸中 和容器（符号８）に１分当たり２７．４ポンド／分の割合でパイプ輸送するため に、空気抜き弁を備えている。希硫酸貯蔵容器は約８０００ガロン収容できるよ うに設計されている。 投入： 再生された希酸：１８７．５ポンド／分（８時間／日、５日／週） メイクアップ用希酸：３６．０ポンド／分（８時間／日、５日／週） メイクアップ用水：５４．０ポンド／分（８時間／日、５日／週） 排出： 前処理室（符号３）への液体：２５０ポンド／分（８時間／日、５日／週） 希硫酸／石灰中和容器（符号８）：２７．４ポンド／分（８時間／日、５日／ 週） 仕様： 希硫酸貯蔵容器は耐酸性の高級樹脂で作られており、頂上部と側部、及びエポ キシで被覆したかごの無いはしごを備えている。 希硫酸容器は１，０７０ｆｔ³（８，０００ガロン）の容積を有する。 第１のスクリュウプレス（符号５Ａ） 説明： 中和された原料は、前処理室（符号３）から毎分２９１．７ポンドの割合で第 １のスクリュウプレスに排出される。圧縮率が制御されているので、毎分約１８ ７．５ポンドの割合で希硫酸の６０％−８０％が除去される（７５％の水分除去 率）。希硫酸は次に再生のために希硫酸貯蔵容器（符号４）に返送される。スク リュウプレスの作用により固形分が圧縮され、それは粉砕されて、水の引き入れ 口を有する混合式スクリュウコンベアにより第２のスクリュウプレスに搬送され 、これにより第２のスクリュウプレス（符号５Ｂ）に搬送されながら材料が洗浄 される。 投入： ２９１．７ポンド／分（８時間／日、５日／週） 排出： 希硫酸貯蔵容器への液体：１８７．５ポンド／分（８時間／日、５日／週） 第２のスクリュウプレスへの固形分：１０４ポンド／分（８時間／日、５日／ 週） 仕様： 第１のスクリュウプレスは耐腐食性材料で構成され、約１０分の滞留時間を有 するものでなければならない。最低でも６０％の液体を抽出するものが要求され る。 第２のスクリュウプレス（符号５Ｂ） 説明： 中和された原料は第１のスクリュウプレス（符号５Ａ）から第２のスクリュウ プレスに毎分１０４ポンドの割合で搬送される。水は水収容器（２９Ｂ）からス クリュウコンベアに毎分１８７．５ポンドの割合でパイプ輸送され、第１のスク リュウプレス（５Ａ）からの固形分と混合される。固形分と水が混合されること により、硫酸の痕跡が固形材料から除去される。第２のスクリュウプレスは混合 物を圧縮し、これにより毎分約１８７．５ポンドの割合で６０％−８０％の水が 取り除かれる。水は次に水収容器（符号２９Ｂ）に返送される。第２のスクリュ ウプレスの作用により固形分が圧縮され、これは続いて粉砕され、乾燥機（符号 ６）に搬送される。 投入： 第１のスクリュウプレス（符号５Ａ）からの固形分：１０４ポンド／分（８時 間／日、５日／週） 水収容器（符号２９Ｂ）からの水：１８７．５ポンド／分（８時間／日、５日 ／週） 排出： 乾燥機（符号６）への固形分：１０４ポンド／分（８時間／日、５日／週） 水収容器（符号２９Ｂ）への水：１８７．５ポンド／分（８時間／日、５日／ 週） 仕様： 第２のスクリュウプレスは耐腐食材料で構成され、約１０分の滞留時間を有す るものでなければならない。最低でも６０％の液体を抽出するものが要求される 。 乾燥機（符号６） 説明： 材料は、約３０％−５０％の水分含有量をもって第２のスクリュウプレス（符 号５Ｂ）から毎分約１０４ポンドの割合で受け入れられる。乾燥機は毎時間４． ００トンの処理能力を有し、水分含有量が約５％−１０％の製品を製造する。乾 燥した材料は軽く毛羽程度のコンシステンシーを有する。乾燥された材料は次に 空気で処理済み原料貯蔵容器（符号７）に搬送される。 投入： 第２のスクリュウプレス（符号５Ｂ）からの固形分：１０４ポンド／分（８時 間／日、５日／週） 排出： 処理済み原料貯蔵サイロ（符号７）への固形分：４５．０ポンド／分（８時間 ／日、５日／週） 乾燥プロセスの液体損失：５９．１ポンド／分（８時間／日、５日／週） 仕様： 原料処理量 ４．００ ＴＰＨ 適正な乾燥と冷却制限のために、空気、温度、及び滞留時間の設計条件と可変 とする。 複数のファン、空気ロック、及び内部のダクト作用により入ってくる空気を制 御する。 製造混合物に適した編成されるか溝付きの板状エプロン 標準構造（食料品程度の構造は必要でない） 製品を均等に乾燥し混合すると共に熱損を制御するために完全に制御された領 域を揺する２つの通路設計 処理済み原料貯蔵容器（符号７） 説明： 処理済み原料は乾燥機（符号６）から貯蔵容器に毎分４５ポンドの割合で空気 輸送される。容器は２５トン（約２日半の供給量）の原料を収容するように設計 されている。材料は計量されて加水分解装置（符号１２）に毎分２７．８ポンド の割合で正確に送られる。 希硫酸中和容器（符号８） 説明： 重金属や微粒子が希硫酸貯蔵容器（符号４）の底部に沈殿する。汚染物質を含 む希硫酸（１％ないし２％濃度）は、希硫酸貯蔵容器（符号４）の底部から希硫 酸中和容器へ毎分２７．５ポンドの割合でパイプにより送られる。週に１度、汚 染された酸性溶液は１０２０ポンドの石灰で処理される。石灰は酸性物と反応し 、重金属を捕えて石膏を形成する。その液体は、石膏ベルトプレス（符号１０） へ毎分１４２．８ポンドの割合でパイプにより送られる。 投入： 希硫酸貯蔵容器（符号６）からの溶液：２７．５ポンド／分（８時間／日、５ 日／週）。 石灰保持容器（符号９）からの石灰：１，０２０ポンドの石灰が週に１度その 容器に入手により加えられる。１，０２０ポンド全部が同時に加えられるとき、 石灰は平均で毎分２．１ポンド加えられる（８時間／日、週末の１日）。 排出： 石膏ベルトプレス（符号１０）への溶液：１４２．８ポンド／分（８時間／日 、週末の１日）。 仕様： プレミアム／イソ樹脂製、最上部と側部のマンウェイ、エポキシコートしたは しご（ケージなし）、容量８００ガロン、公称で内径１０フィート４インチ×高 さ１６フィート７インチ、４つの固定用取っ手および引き上げ脚を最小限備えた 平坦な底部。 石灰保持容器（符号９） 説明： この容器は、希硫酸の定期的な中和および重金属の回収のための石灰を保持す る。液体または乾燥状態のいずれかの石灰が、希硫酸中和容器（符号８）へ毎分 ２．１ポンド（１，０２０ポンド／週）のおおよその割合で入手で加えられる。 投入： 石灰：必要に応じて入れ替える。 排出： 希硫酸中和容器（符号８）への石灰：乾燥石灰１，０２０ポンドが希硫酸中和 容器（符号８）へ週に１度入手で加えられる。１，０２０ポンド全部が同時に加 えられるとき、石灰は平均で毎分２．１３ポンド加えられる（８時間／日、週末 の１日）。 仕様： 石灰がばら荷で購入されれば、容器は荷おろしシュートを用いて乾燥状態の石 灰１，５００ポンドを収容する。袋入りで購入されれば、その容器は必要なく、 乾燥石灰の袋はパッレト上に積まれる。 石膏ベルトプレス（符号１０） 説明： 液体は希硫酸中和容器（符号８）から石膏ベルトプレスへ毎分１４２．８ポン ドの割合でポンプにより送られる。石膏は中和された液体から分離され、保持容 器へ毎分３．９１ポンドの割合で搬送される。中和された液体は中和水保持容器 （符号１１）へ毎分１３６．６ポンドの割合でパイプにより送られる。 投入： 希硫酸中和容器（符号８）からの溶液：１４２．８ポンド／分（８時間／日、 週末の１日）。 排出： 石膏：３．９ポンド／分（８時間／日、週末の１日）。 中和水貯蔵容器（符号１１）への水：１３８．９ポンド／分（８時間／日、週 末の１日）。 仕様： 中和された混合物を脱水して石膏から水を分離するためのニップローラを備え た高圧ベルトプレス。水分含有量が約５０％の生産物が得られる。 中和水保持容器（符号１１） 説明： 水貯蔵容器（符号２９Ａ）および石膏ベルトプレス（符号１０）からの濾過さ れた液体は、前処理工程で要求される希硫酸の平衡を保つために必要なときに中 和水保持容器へ分配される。中和水保持容器は３０００ガロンの容量を有する。 投入： 石膏ベルトプレス（符号１０）からの水：１３６．６ポンド／分（８時間／日 、週末の１日）。 水貯蔵容器（符号２９Ａ）からの水：２６．６ポンド／分（８時間／日、５日 ／週）。 排出： 希硫酸貯蔵容器（符号４）への水：５４．０ポンド／分（８時間／日、５日／ 週）。 仕様： イソフタル樹脂製、最上部と側部のマンウェイ、エポキシコートしたはしご（ ケージなし）、８０００ガロンを収容する大きさに形成され、内径７フィート６ イ ンチ×高さ１０フィートの公称サイズ。４つの固定用取っ手および引き上げ脚を 最小限備えた平坦な底部。 加水分解装置（加水分解器）（符号１２） 説明： 加水分解装置の目的は、固形物をセルロースおよびヘミセルロースへ分解する ことにある。原料はいずれかの貯蔵容器（符号７または１Ｂ）から毎分２７．８ ポンドの割合で供給される。濃硫酸（７０％濃度）は濃硫酸貯蔵容器（符号３０ ）から毎分２７．８ポンドの割合で加水分解器へ自動注入される。連続供給装置 では、原料と酸性物が約１０分間連続的に混合される。２つの材料は、加水分解 器から蒸解容器（符号１３）へ毎分５５．６ポンドの割合で排出されるゲルを形 成する。加水分解器は、装置を清掃して残留物を蒸解容器へ運ぶために８８℃の 温水が自動的にかけられる。加水分解装置によって原料が供給され、装置を清掃 し、かつ蒸解容器（符号１３）を満たすのに約１時間要する。加水分解装置は１ 時間稼働して１つの蒸解容器を満たす。それから装置は、２つめの蒸解容器を満 たすためにその工程を再開するまで１時間休止する。 投入： 貯蔵容器（符号７または１Ｂ）からの原料：２７．８ポンド／分（２４時間／ 日、５日／週、１時間稼働して１時間休止する動作を交互に行う）。 濃硫酸貯蔵容器（符号３０）からの濃縮された硫酸：２７．８ポンド／分（２ ４時間／日、５日／週、１時間稼働して１時間休止する動作を交互に行う）。 排出： 蒸解容器（符号１３）へのゲル：５５．６ポンド／分（２４時間／日、５日／ 週、１時間稼働して１時間休止する動作を交互に行う）。 仕様： 加水分解装置は、漏れ防止トラフを備えたスクリューコンベヤからなる。その チャンバは、耐酸性材料と腐食防止シールで構成される。搬送される材料には加 水分解装置において１０分の滞留時間があり、それに応じた大きさ（約１５フィ ートの長さ）に形成される。 加水分解装置は、約５５．６ポンド／分の処理能力を有する。 蒸解容器（２個）（符号１３） 説明： 各蒸解容器は独立して稼働され、ポリエチレン樹脂で構成され、それぞれ１２ ５０ガロンの大きさ（直径約６フィートで高さ６フィート８インチ）に形成され ている。各タンクは、反応に要求される約９５℃−９９℃の温度に維持するため に、アジテータと温度追跡部を備える。各タンクは、熱損失をできるだけ小さく するために、厚さ２インチのポリウレタン断熱材で覆われている。加水分解され た材料は、８８℃の水、７９０ガロンに入れられる。その水は、毎分１１１ポン ド（毎分１３．３ガロン）の割合で、水加熱器（符号３２）から蒸解容器に流れ 込む。蒸解容器内における生成物の割合は、２から４部の水、一部の７０％濃度 硫酸、および一部の原料である。蒸解容器での滞留時間は２時間で、加えて、１ 時間の注入時間と１時間の排出時間がある。２時間の滞留時間の目的は、原材料 をさらに分解して、セルロースを糖に変えるためである。２時間の滞留時間帯の 最後には、毎分１６６．７ポンドの割合でその容器から保持容器＃１（符号１４ ）へ移される。移されて空になった後、その容器は加水分解装置（符号１２）か ら生成物を受け取るために備える。 投入： 加水分解装置（符号１２）からのゲル：５５．６ポンド／分（２４時間／日、 ５日／週、１時間作動して１時間休止する動作を交互に行う）。 水加熱器（符号３２）からの水：１１１ポンド／分（２４時間／日、５日／週 、１時間作動して１時間休止する動作を交互に行う）。 排出： 保持容器♯１（符号１４）への液体生成物：１６６．７ポンド／分（２４時間 ／日、５日／週、１時間作動して１時間休止する動作を交互に行う）。 仕様： 内径６インチ×高さ８０インチ、イソフタル樹脂製、凹状底部、２フィートの 間隔のための鋼製脚、ボルト締めカバーが付いたフランジ付き最上部、１８イン チＱＡマンウェイ、鋼製アジテータ支持アセンブリ、８８℃に維持するための温 度追跡部、および厚さ２インチのポリウレタン断熱材。 保持容器♯１（符号１４） 説明： 各蒸解容器（符号１３）からこのタンクに１時間の間に毎分１６６．７ポンド の割合で排出する。蒸解容器（符号１３）内での２時間の滞留時間のために、保 持容器♯１への充填と充填の間には１時間の時間差がある。保持容器は原料を冷 却するとともに、蒸解容器に新たな原料を充填するのを可能にする。そのタンク は、６００ガロンの容量があり、ポリエチレンで構成され、断熱材は有していな い。そのタンクは、フィルタープレス（符号１５）へ毎分８３．３３３ポンドの 安定した流動量で排出するようにその大きさが形成されている。 投入： 蒸解容器（符号１３）からの液体：１６６．７ポンド／分（２４時間／日、５ 日／週、１時間作動して１時間休止する動作を交互に行う）。 排出： フィルタープレス（符号１５）への液体：８３ポンド／分（２４時間／日、５ 日／週）。 仕様： 内径４２インチ×高さ８２インチ、イソフタル樹脂製、３０°コーン状底部、 ２フィートの間隔のための鋼製脚、１８インチＱＡマンウェイ付きドーム状（閉 じた）最上部、４つの固定用取っ手と引き上げ脚を最小限有する平坦な底部。 フィルタープレス（符号１５） 説明： 保持容器♯１（符号１４）からの原料は、毎分８３ポンドの割合でフィルター プレスにパイプで送られる。薄膜のフィルタープレスは、液体混合物から浮遊固 形物を除去するために使用する。除去された固形物は、約３０ないし５０％の水 分含有量を有し、洗浄を待つためにリグニン保持容器（符号Ａ）に毎分５．２ポ ンドの割合で入れられる。そのプレスからの液体原料は、酸回収貯蔵容器（符号 １６）へ毎分７８ポンドの割合でパイプにより送られる。 投入： 保持容器♯１（符号１４）からの液体：８３ポンド／分（２４時間／日、５日 ／週）。 排出： リグニン保持容器（符号Ａ）への固形物：５．２ポンド／分（２４時間／日、 ５日／週）。 酸回収貯蔵容器（符号１６）への液体：７８ポンド／分（２４時間／日、５日 ／週）。 仕様： 毎分８３ポンドの液体を受け取る薄膜フィルタープレス。プレスフレーム一式 、ＰＬＣコントロールシステム、ドリップトレイ、マニホールドを有するメンブ エン・プレート・パック−パネル、配線等を含む自動制御装置。 酸回収貯蔵容器（符号１６） 説明： フィルタープレス（符号１５）からの液体は、毎分７８ポンドの割合で酸回収 貯蔵容器にポンプで送られる。酸回収貯蔵容器は、酸回収装置（符号１７）が１ 日２４時間、週７日稼働することを可能にする。酸回収貯蔵容器は、酸回収装置 （符号１７）用に液体生成物１９，０００ガロン（２日分）を収容するように設 計されている。この大きさの貯蔵容器は、酸回収装置（符号１７）の週末の稼働 を容易に可能にする。液体生成物は、毎分５５．８ポンドの割合で酸回収装置（ 符号１７）にパイプで送られる。 投入： フィルタープレス（符号１５）からの液体：７８ポンド／分（２４時間／日、 ５日／週）。 排出： 酸回収装置（符号１７）への液体：５５．８ポンド／分（２４時間／日、５日 ／週）。 仕様： 内径１１フィート９インチ×高さ２４フィート２インチ、イソフタル樹脂製、 最上部と側部のマンウェイ、エポキシコートしたはしご（ケージなし）。４つの 固定用取っ手と引き上げ脚を最小限有する平坦な底部 酸回収装置（符号１７） 説明： 酸回収貯蔵容器（符号１６）からの液体は、毎分５５．８ポンドの流動量で酸 回収装置にポンプで送られる。水もまた、毎分１１８ポンドの割合で水貯蔵容器 （符号２９Ａ）からパイプで送られる。酸回収装置内では、硫酸の約９６ないし ９９％および糖の約９２ないし９９％が回収され、２つの異なった生成物の流れ に分けられる。硫酸溶液（この段階で５％硫酸に濃縮されている。）は、蒸発器 （符号１８）に毎分１１６．２ポンドの割合でポンプで送られる。前処理工程が 稼働していれば、その酸性溶液は、毎分３６ポンドの割合で希硫酸貯蔵容器（符 号４）に、および、毎分８０ポンドの割合で蒸発器にパイプで送られる。糖溶液 （９ないし１２％の糖に濃縮されている。）は、逆浸透性フィルタ（符号２０） への後の投入のために、保持容器♯２（符号１９）に毎分５８．１ポンドの割合 でポンプで送られる。 投入： 酸回収貯蔵容器（符号１６）からの液体：５５．８ポンド／分（２４時間／日 、７日／週）。 水貯蔵容器（符号２９Ａ）からの水：１１８．５／分（２４時間／日、７日／ 週）。 排出： 保持容器♯２（符号１９）への糖溶液：５８．１０ポンド／分（２４時間／日 、７日／週）。 蒸発器（符号１８）への酸性溶液：１１６．２ポンド／分（８時間から２４時 間、かつ５日／週で、週末は１日２４時間）。 前処理工程稼働中の８時間の間： 投入： 酸回収貯蔵容器（符号１６）からの液体：５５．８ポンド／分（２４時間／日 、７日／週）。 水貯蔵容器（符号２９Ａ）からの水：１１８．５ポンド／分（２４時間／日、 ７日／週）。 排出： 保持容器♯２（符号１９）への糖溶液：５８．１ポンド／分（２４時間／日、 ７日／週）。 蒸発器（符号１８）への酸性溶液：８０ポンド／分（０時間から８時間で、５ 日／週）。 希釈酸貯蔵溶液（符号４）への酸性溶液：３６ポンド／分（０時間から８時間 で、５日／週）。 仕様： １日２４時間、週７日間、糖／酸／水の溶液を処理するように設計されたイオ ン交換装置は、フロリダのレイクランドにあるアドバンス・セパレーション・テ クノロジ社のもの（型番号ＩＳＥＰ ＬＣ２０００）を利用できる。アドバンス ・セパレーション・テクノロジ社の強酸性のイオン交換樹脂（Ｆｉｎｅｘ ＳＣ １６Ｇ、３１０ミクロンサイズ）が使用される。 蒸発器（符号１８） 説明： 酸性溶液は、酸回収装置（符号１７）から毎分１１６．２ポンドの割合でポン プにより送られる。水が硫酸から蒸発して酸性濃縮度が７０％（最初の状態）に 戻ることができる。濃縮された酸は、再利用のために濃硫酸貯蔵容器（符号３０ ）に毎分８．３ポンドの割合でポンプにより送られる。蒸発した水は、蒸発器に よって回収されて液化され、再利用のために水貯蔵容器（符号２９）に毎分１０ ７．９ポンドの割合でパイプで送られる。前処理工程が稼働している８時間の間 、この領域での量は次のようになる：１）酸性溶液投入：８０ポンド／分、２） 濃縮酸性物排出：５．７ポンド／分、３）水排出：７４．５ポンド／分。 投入： 酸回収装置（符号１７）からの酸性溶液：１１６．２ポンド／分（８時間から ２４時間、５日／週で、週末は１日２４時間）。 排出： 濃硫酸貯蔵容器（符号３０）への濃縮酸性溶液：：８．３０ポンド／分（８時 間から２４時間、５日／週で、週末は１日２４時間）。 水貯蔵容器（符号３０）への水：１０７．９ポンド／分（８時間から２４時間 、５日／週で、週末は１日２４時間）。 前処理工程稼働中の８時間の間： 投入： 酸回収装置（符号１７）からの酸性溶液：８０ポンド／分（０時間から８時間 、５日／週）。 排出： 濃硫酸貯蔵容器（符号３０）への濃縮酸性溶液：５．７ポンド／分（０時間か ら８時間、５日／週）。 水貯蔵容器（符号３０）への水：７４．５ポンド／分（０時間から８時間、５ 日／週）。 仕様： Ｈ₂ＳＯ₄を最小限７０％の濃度に戻している液体流において酸性物から水を除 去するためのプレート蒸発器または同等のもの。 保持容器♯２（符号１９） 説明： 糖溶液が、酸回収装置（符号１７）から保持容器♯２へ毎分５８．１ポンド／ 分の割合でパイプにより送られる。その容器は酸回収装置（符号１７）から糖／ 水の溶液を受け取るように設計され、逆浸透性フィルタ（符号２０）への溶液の 連続的な流れのための供給源となる。糖溶液は、保持容器（容量６００ガロン） から逆浸透性フィルタへ毎分５８．１ポンドの割合でパイプにより送られる。 投入： 酸回収装置（符号１７）からの糖溶液：５８．１ポンド／分（２４時間／日、 ７日／週）。 排出： 逆浸透性フィルタ（符号２０）への糖溶液：５８．１ポンド／分（２４時間／ 日、７日／週）。 仕様： 内径４８インチ×高さ８０インチ、イソフタル樹脂製、平坦な底部、１８イン チのＱＡマンウェイ付きの閉じた最上部。４つの固定用取っ手および引き上げ脚 を最小限備えた平坦な底部。 逆浸透性フィルタ（符号２０） 説明： 糖溶液が保持容器♯２（符号１９）から逆浸透性フィルタへ毎分５８．１ポン ドの割合でパイプにより送られる。逆浸透性フィルタの目的は、溶液中の糖濃縮 度を高めることにある。フィルタは糖濃縮度を９％から約１５％（発酵のための 最適糖濃縮度）に増加させる。それから糖溶液は、アンモニアおよびｐＨ均衡装 置へ毎分３４．１ポンドの割合でパイプにより送られる。抽出された水は、水貯 蔵容器（符号２９Ａ）へ毎分２４．０ポンドの割合でポンプにより送られる。 投入： 保持容器♯２（符号１９）からの糖溶液：５８．１ポンド／分（２４時間／日 、 ７日／週）。 排出： アンモニアおよびｐＨ均衡装置（符号２１）への糖溶液：３４ポンド／分（２ ４時間／日、７日／週）。 水貯蔵容器(符号２９Ａ)への水：２４ポンド／分（２４時間／日、７日／週） 。 仕様： 糖／水の溶液を濃縮するために特別に設計された極小（nano）濾過装置。 投入： 乾燥機（符号６）からの固形分：４５ポンド／分（８時間／日、５日／週） 排出： 加水分解装置（符号１２）への固形分：２７．８ポンド／分（２４時間／日、５ 日／週、１時間操業し１時間休憩する） 仕様： 処理済み原料貯蔵容器は鋼材を溶接した耐腐食性を有する１２ゲージのシート で構成され、約２日半の収容能力（標準的に１５ポンド／ｆｔ³を使用）を有す る。 貯蔵能力はサイロにある原料の密度に依存する。サイロは原料に必要な５％− １０％の水分を維持する。 アンモニアおよびｐ均衡装置（符号２１） 説明： アンモニアおよびｐＨ均衡装置は、アンモニア貯蔵容器と、糖溶液へのアンモ ニア注入のためのインラインインジェクタとからなる。糖溶液は、逆浸透性フィ ルタ（符号２０）からアンモニアおよびｐＨ均衡装置へ毎分３４ポンドの割合で パイプにより送られる。ｐＨバランスが厳重に監視されている間は、正確な量の アンモニアが毎分約０．００４７ポンドの割合で溶液に自動的に注入される。ア ンモニアは、ｐＨバランスをおおよそ６に安定させ、イーストが反応するのに理 想的な環境をつくる。この全体の工程が、イースト注入装置（符号２２）への毎 分３４ポンドの流量の溶液の流れとして行われる。 投入： 逆浸透性フィルタ（符号２０）からの糖溶液：３４ポンド／分（２４時間／日 、７日／週）。 アンモニア貯蔵容器からのアンモニア：０．１ポンド／分（２４時間／日、７ 日／週）。 必要とされる補給アンモニア：４８４ポンド／週。 排出： イースト注入装置（符号２２）への糖／アンモニアの溶液：３４ポンド／分（ ２４時間／日、７日／週）。 仕様： 糖、水、および微量酸性物の流れに正確な量のアンモニアを注入する値制御ユ ニット。ユニットは、ｐＨバランスを監視してその流れに適量のアンモニアを加 えるようにコントロールインジェクタに指示するｐＨバランスセンサを含む。 イースト注入装置（符号２２） 説明： イースト注入装置は、アンモニアおよびｐＨ均衡装置と同様にオンライン装置 である。イースト注入装置は、イースト貯蔵容器と、糖／アンモニアの溶液にイ ースト注入のためのインラインインジェクタとからなる。糖溶液は、アンモニア およびｐＨ均衡装置（符号２１）からイースト注入装置へ毎分３４ポンドの割合 でパイプにより送られる。正確な量のイーストが、毎分０．８５３ポンドのおお よその割合でその溶液に自動的に注入される。この全体のイースト注入工程が、 保持容器♯３（符号２３）への毎分３５ポンドの流量の溶液の流れとして行われ る。 投入： アンモニアおよびｐＨ均衡装置（符号２１）からの糖／アンモニアの溶液：３ ４ポンド／分（２４時間／日、７日／週）。 イースト貯蔵容器からのイースト：０．８５３ポンド／分（２４時間／日、７ 日／週）。 必要とされる補給イースト：今のところ未定である。すべてのイーストを回収 できれば、ごく少量の補給イーストで足りることになる。 排出： 保持容器♯３（符号２３）への糖／アンモニア／イーストの溶液：３５ポンド ／分（２４時間／日、７日／週）。 仕様： 発酵のために糖および水の流れに正確な量のイーストを注入する値制御ユニッ ト。容量１０００ガロン、内径６フィート×高さ５フィート６インチ、イソフタ ル樹脂製、平坦な底部、閉じられた最上部、エポキシコートされたはしご（ケー ジなし）。 保持容器♯３（符号２３） 説明： 糖／アンモニア／イーストの溶液は、イースト注入装置（符号２２）から保持 容器♯３へ毎分３５ポンドの割合でパイプにより送られる。保持容器の大きさは 、１２時間のうちにまる１日分の溶液で発酵容器（符号２４）を満たせるように してある。溶液は、保持容器♯３から発酵容器（符号２４）へ、１２時間の間に 毎分７０ポンドの割合でパイプにより送られる。 投入： イースト注入装置（符号２２）からの糖／アンモニア／イーストの溶液：３５ ポンド／分（２４時間／日、７日／週）。 排出： 発酵容器（符号２４）への糖／アンモニア／イーストの溶液：７０ポンド／分 （１２時間／日、７日／週）。 仕様： 容量３，０００ガロン、内径７フィート６インチ×高さ１０フィート１インチ 、 ネキサスベール（Nexus veil）をもったプレミアム／イソ樹脂製、側部と最上部 の２４インチマンウェイを含む、およびエポキシコートしたはしご(ケージなし) 。 発酵容器（３個）（符号２４） 説明： 糖／アンモニア／イーストの溶液は、保持容器♯３（符号２３）から発酵容器 へ毎分７０ポンドの割合でパイプにより送られる。発酵容器は６５００ガロンの 容量を有する。発酵容器が満たされたとき、混合物は発酵反応が始まる３３ない し３６℃に加熱される。発酵工程の間に、イースト菌によって糖がエタノールに 換えられる。一旦反応が始まると、その反応によって熱が発生する。混合物の温 度を約３３ないし３６℃に保つために冷却コイル（符号２７）が使用され、それ により温度上昇を防止する。発酵容器での約４８時間の滞留時間ののち、発酵ビ ール溶液は、約２時間の間に毎分４１９．８ポンドの割合でイーストフィルタお よび蒸留液保持容器（符号２５）へパイプで送られる。それから、発酵容器はス チーム洗浄され、次回分に備える。 投入： 保持容器♯３（符号２３）からの糖／アンモニア／イーストの溶液：７０ポン ド／分（１２時間／日、７日／週）。 排出： イーストフィルタおよび蒸留液保持容器（符号２５）への発酵ビール溶液：４ １９．８ポンド／分（２時間／日、７日／週）。 仕様： 容量６，５００ガロン、内径１０フィート４インチ×高さ１１フィート、イソ フタル樹脂製、平坦な底部、閉じた最上部、側部と最上部の２４インチマンウェ イ、およびエポキシコートしたはしご（ケージなし）。 イーストフィルタおよび蒸留液保持容器（符号２５） 説明： イーストフィルタおよび蒸留液保持容器は、イーストを捕らえてイースト注入 装置（符号２２）に戻すためのトラップフィルタと、流れを蒸留塔（符号２６） に向けて調節するとともに発酵容器（符号２４）に短い排出時間（約２時間）を 与えるための蒸留液保持容器とからなる。発酵ビール溶液は、保持容器（符号２ ４）からイーストフィルタへ毎分４１４９．８ポンドの割合でパイプにより送ら れる。トラップフィルタは発酵ビールからイーストを回収し、イースト注入装置 へ毎分１０．２ポンドの割合でポンプにより送る。残りの発酵ビール溶液は蒸留 液保持容器へ毎分４０９．６ポンドの割合でパイプにより送られる。イーストフ ィルタおよび蒸留液保持容器は、毎分３４ポンドの割合で発酵ビール溶液の流れ を蒸留塔（符号２６）に向けて調節する。 投入： 発酵容器（符号２３）からの発酵ビール：４１９．８ポンド／分（２時間／日 、７日／週）。 排出： イースト注入装置（符号２２）へのイースト：１０．２ポンド／分（時間／日 、７日／週）。 蒸留液塔（符号２６）への発酵ビール：３４ポンド／分（２１時間／日、７日 ／週）。 仕様： 容量６，５００ガロン、内径１０フィート４インチ×高さ１１フィート、イソ フタル樹脂製、平坦な底部、閉じた最上部、側部と最上部の２４インチマンウェ イ、およびエポキシコートしたはしご（ケージなし）。 蒸留塔（符号２６） 説明： 発酵ビールは、イーストフィルタおよび蒸留液保持容器から蒸留塔へ毎分３４ ．１ポンドの割合でパイプにより送られる。蒸留塔は発酵ビールを１２％ないし １ ４％エタノール（容積比）で受け取り、それを９９．７％エタノール（容積比） に濃縮する。蒸留工程の第１ステップで、エタノールを約９４％（容積比）に濃 縮する。第２ステップで、残りの水のほぼ全部を乾燥剤ともに除去する。 通常の蒸留方法が、脱水塔の第１ステップで使用されている。蒸留工程からの ９４％エタノール／６％水の蒸気は、分子ふるい塔を通過し、そこで水が分子ふ るい材料の表面に吸着される。分子ふるい材料に水が十分にしみ込んだら、高温 窒素によって乾燥させて再生する。 蒸留塔は、ビール蒸留器、脱水塔、および添加溶剤回収塔からなる。この特有 の適用によって、脱水塔は必要熱量の６０％をビール蒸留器に与える。この装置 は、ビール蒸留器と脱水塔とを独立して稼働できるように設計されている。エタ ノールは蒸留塔からエタノール貯蔵容器（符号２８）へ毎分４．６ポンド（乾燥 原料１トン当たりの標準産出量１００ガロンに基づく。）の割合でパイプにより 送られる。産出流量は、使用される原料の質によって、乾燥原料１トンあたり６ ０ないし１２０ガロンに変化することになる。蒸留塔からの残りの蒸留残渣は、 牛のえさとして売却を待つ待機場所へ毎分１．５ポンドの割合でポンプにより送 られる。溶液中の水は毎分２８ポンドの割合で蒸発する。将来的には、蒸発した 水は、再利用のために回収して液化してもよい。 投入： イーストフィルタおよび蒸留液保持容器（符号２５）からの発酵ビール：３４ ポンド／分（２４時間／日、７日／週）。 排出： エタノール貯蔵容器（符号２８）へのエタノール：４．６ポンド／分（２４時 間／日、７日／週）。 待機場所への蒸留残渣：１．５ポンド／分（２４時間／日、７日／週）。 蒸発による水の損失：２８ポンド／分（２４時間／日、７日／週）。 仕様： 蒸留塔はつぎの装置からなる：ガス除去コンデンサ、ガス除去リボイラ、フィ ードプレヒータ、ビール蒸留器、脱水塔、コンデンサ／リボイラ、ファイナルコ ンデンサ、コンデンサ、デカンタ、排気口コンデンサ、添加溶剤、回収塔、リボ イラ、およびエタノールクーラ。 最大投入量は毎分９ガロンである。 大きさ：１６インチ回収塔および整留塔。 燃料として使用されるエタノールは０．５％以下の水分量を有する。 スチーム必要量は１０００ポンド／時間である。 冷却コイル（符号２７） 説明： 冷却コイルは、発酵容器（符号２４）の加熱および冷却のための基本的な熱交 換器である。コイルは、発酵反応を始めさせるために、ボイラからのスチームの 熱を利用する。反応が始まったのち、発酵容器から熱を奪うためにため池からの 冷却水を利用する。冷却コイルは、発酵容器（符号２１）の温度を３６℃に維持 する。 投入： ため池からの水：必要に応じて（２４時間／日、７日／週）。 ボイラからのスチーム：必要に応じて５０ポンドpsig（ポンド−力／平方イン チゲージ）。 排出： ため池への水：必要に応じて（２４時間／日、７日／週）。 ボイラへのスチーム：必要に応じて５０ポンドpsig。 仕様： 冷却コイルのための水は必要に応じて投入される。 冷却コイルのためのボイラスチームは必要に応じて供給される。 エタノール貯蔵容器（符号２８） 説明： 蒸留塔（符号２６）からのエタノールは、エタノール貯蔵容器へ毎分４．６ポ ンド（乾燥原料１トン当たり１００ガロンを標準とした場合）の割合でパイプに より送られる。エタノール貯蔵容器は、毎週タンカートラックによって毎分３４ ０ポンドの割合で空にされる。すべての貯蔵タンクは、米国機械学会（ＡＳＭＥ ）公認のものであるとともに、環境保護庁（ＥＰＡ）や他のすべての環境関連官 庁だけでなく、州または地方の法令および産業規制のどれにも適合する。収容さ れる原料のために、原料のいかなるこぼれやもれを無くすための法令や規制に明 記されている１１０％容量の防護壁が設けてある。 投入： 蒸留塔（符号２６）からのエタノール：４．６ポンド／分（２４時間／日、７ 日／週）。 排出： タンカートラックへのエタノール：３４０ポンド／分（２時間／日、週１回） 。 仕様： 内径１０フィート４インチ×高さ１３フィート５インチ、プレミアム４７０樹 脂／イソフタル、平坦な底部、閉じた最上部、側部と最上部のマンウェイ、エポ キシコートしたはしご。４つの固定用取っ手および引き上げ脚を最小限備えた平 坦な底部。 水貯蔵容器（符号２９Ａ） 説明： エタノール生産工程、前処理工程、および設備内で使用されるきれいな水は、 水貯蔵容器に貯蔵されている。水は必要に応じていろいろな場所にパイプで送ら れることになる。おおよその水の流れは以下に記載の通りである： 投入： 逆浸透性フィルタ（符号２０）からの水：２４ポンド／分（２４時間／日、７ 日／週）。 蒸発器（符号１８）からの水：７４．５ポンド／分（０時間ないし８時間の間 、週５日）。 蒸発器（符号１８）からの水：１０７．９ポンド／分（８時間ないし２４時間 の間で、週末）。 補給水：４０８，０００ポンド／週。 排出： 中和水貯蔵容器（符号１１）への水：２６．６ポンド／分（８時間／日、５日 ／週）。 ウォータヒータ（符号３２）への水：１１１ポンド／分（２４時間／日、５日 ／週、１時間稼働して１時間休止する動作を交互に行う）。 酸回収装置（符号１７）への水：１１８ポンド／分(２４時間／日、７日／週) 。 仕様： 内径１１フィート９インチ×高さ３１フィート７インチ、イソフタル樹脂製、 最上部と側部の２４インチマンウェイ、エポキシコートしたはしごおよびケージ 。４つの固定用取っ手および引き上げ脚を最小限備えた平坦な底部。容器のおお よその容量は２５，６００ガロンである。 水貯蔵容器（符号２９Ｂ） 説明： 前処理工程において循環する水は、水貯蔵容器（符号２９Ｂ）に貯蔵されてい る。水は前処理工程で回収された微量の重金属や酸性物を除去するために使用さ れる。水は第２スクリュープレス（符号５Ｂ）へ毎分１８７．５ポンドの割合で パイプにより送られる。それから水は、第２スクリュープレスから毎分１８７． ５ポンドの割合で戻される。定期的に、約２０ポンドの石灰を用いて水を中和し てもよい。検査が中和から中和までの間の正確な日数を決めることになる。 投入： 第２スクリュープレス（符号５Ｂ）からの水：１８７．５ポンド／分（８時間 ／日、５日／週）。 排出： 第２スクリュープレス（符号５Ｂ）への水：１８７．５ポンド／分（８時間／ 日、５日／週）。 仕様： 容量３０００ガロン、内径７フィート６インチ×高さ１０フィート１インチ、 ネキサスベールをもつプレミアム／イソフタル樹脂製、側部と最上部の２４イン チマンウェイ、およびエポキシコートしたはしご（ケージなし）。４つの固定用 取っ手および引き上げ脚を最小限備えた平坦な底部。 濃硫酸貯蔵容器（符号３０） 説明： 濃硫酸容器は、工程において用いられる７０％濃硫酸の貯蔵容器として使用で きる。容器は蒸発器（符号１８）から濃縮酸性物を、前処理工程の稼働中の８時 間の間は毎分５．７ポンドの割合で、また、残り１６時間の稼働中および週末に は毎分８．３０ポンドの割合で受け取る。濃硫酸は、濃硫酸貯蔵容器から加水分 解装置へ、１時間はポンプで送り１時間は休止するという動作を交互に行いなが ら、毎分２７．８ポンドの割合で送られる。濃縮酸性物貯蔵容器は、米国機械学 会公認のものであるとともに、環境保護庁や他のすべての環境関連官庁だけでな く、州または地方の法令および産業規制のどれにも適合する。収容される原料の ために、原料のいかなるこぼれやもれを無くすための法令や規制に明記されてい る１１０％容量の防護壁が設けてある。 投入： 蒸発器（符号１８）からの濃硫酸：５．７ポンド／分（０時間ないし８時間で ５日／週） 蒸発器（符号１８）からの濃硫酸：８．３０ポンド／分（８時間ないし２４時 間で、５日／週および週末）。 必要となる補給硫酸：２２，５００ポンド／週。 排出： 加水分解装置（符号３０）への濃硫酸：２７．８ポンド／分（２４時間／日、 ５日／週、１時間稼働して１時間休止する動作を交互に行う）。 仕様： 内径１０フィート４インチ×高さ１６フィート７インチ、プレミアム／イソフ タル樹脂製、最上部と側部のマンウェイ、エポキシコートしたはしごおよびケー ジ。４つの固定用取っ手および引き上げ脚を最小限備える平坦な底部。容器のお およその容量は１０，４００ガロンである。 廃水貯蔵容器（オプション）（符号３０） 説明： 都市の廃水または下水を蒸解容器（符号１３）に加える水の代用として使用す ることができる。すべてのバクテリアや病原菌は、硫酸や９３℃以上の温度によ って殺される。廃水中にある固形物はわずかであり、リグニンのＢＴＵ（基本伝 送単位または英国熱量単位）能力を減少させることはない。廃水の高い窒素含有 量がイーストの肥料として作用するだけでなく、適度な発酵に必要とされるアン モニア（窒素の出所）の量を減少させる。（仮に用いた場合）廃水は、ウォータ ヒータ（符号３２）に毎分１１１ポンドの割合でパイプにより送られる。 投入： 水源からの廃水：必要に応じて大量に配水される。廃水が専らきれいでない水 とともに補給水として使用される場合、必要量は４００，０００ポンド／週にな る。平均で、配水の割合は５５．６ポンド／分（２４時間／日、５日／週）。 排出： ウォータヒータ（符号３２）への廃水：１１１ポンド／分（２４時間／日、５ 日／週、１時間ポンプで送り１時間休止する動作を交互に行う）。 仕様： 内径１０フィート４インチ×高さ１６フィート７インチ、イソフタル樹脂製、 最上部と側部の２４インチマンウェイ、エポキシコートしたはしご(ケージなし) 。４つの固定用取っ手および引き上げ脚を最小限備えた平坦な底部。容器のおお よその容量は１０，４００ガロンである。 ウォータヒータ（符号３２） 説明： 水貯蔵容器（符号２９Ａ）からのきれいな水は、ウォータヒータへ毎分１１１ ポンドの割合でパイプにより送られる（廃水を使用した場合、その液体は廃水貯 蔵容器（符号３１）から同じ割合で送られることになる）。水は約８８℃に加熱 され、１時間ポンプで送られ１時間休止しながら蒸解容器（符号１３）へ毎分１ １１ポンドの割合でパイプにより送られる。 投入： 水貯蔵容器（符号２９Ａ）または廃水貯蔵容器（符号３１）からの水：１１１ ポンド／分（２４時間／日、５日／週、１時間ポンプで送り１時間休止する動作 を交互に行う）。 排出： 蒸解容器（符号１２）への水：１１１ポンド／分（２４時間／日、５日／週、 １時間ポンプで送り１時間休止する動作を交互に行う）。 仕様： 間接加熱式温水貯蔵ヒータ、直径３６インチ×長さ５２インチ、銅コート内側 ライニングとジャケット付き断熱材を有する１２５ＰＳＩＧ用に設計された縦型 ＡＳＭＥタンク。タンク容量は２００ガロンである。 この装置には、Ｐ＆Ｔリリーフ弁、圧力と温度のゲージ、非鉄チューブシート 付き単一壁タンクヒータ、自動スチームコントロールバルブ、インレットスチー ム濾過器、ドリップトラップ、およびＦ＆Ｔトラップが設けてある。容量は、１ ００ＰＳＩＧスチームで、１０００ＧＰＨ（ガロン／時間）１６℃ないし８８℃ である。この装置は、使用状態にないときには、１０００ＧＰＨの連続負荷と２ ００ガロンの貯蔵容量を与える。 リグニン保持容器（符号Ａ） 説明： 材料が洗浄および中和領域へ手動で移送されるまで微粉砕されたリグニンが貯 蔵されている簡単な保持容器。リグニンは、フィルタープレス（符号１５）から 毎分５．２ポンドの割合で除去される。リグニンは第２スクリュープレス（符号 ５Ｂ）へ入手で充填され、そこで毎分１５．６ポンドのおおよその割合で洗浄さ れてからドライヤ（符号６）によって乾燥される。乾燥後、リグニンは１ポンド あたり６，０００ないし８，０００ＢＴＵを運び、ボイラー原料貯蔵容器（符号 Ｂ）に送られる。 投入： フィルタープレス（符号１５）からのリグニン：５．２ポンド／分（２４時間 ／日、５日／週、入手作業）。 排出： 第２スクリュープレス（符号５Ｂ）へのリグニン：１５．６ポンド／分（８な いし１６時間、５日／週）。 仕様： 移動可能な貯蔵ホッパ、大きさ約６フィート×６フィート×５フィートで貯蔵 容量が約１８０立法フィート。 ボイラー原料貯蔵容器（符号Ｂ） 説明： 微粉砕されたリグニンならびに木片、および／または非塩素系プラスティック の簡単な貯蔵容器。その混合物がボイラー燃料として使用される。リグニンはボ イラー原料貯蔵容器へ毎分１５．６ポンドの割合で搬送される。ボイラー燃料が 燃やされる割合は、時間当たり３８００ポンドのスチーム産出状態で毎分約１５ ．８ポンドになる。 投入： ドライヤ（符号６）からのリグニン：１５．６ポンド／分（８時間／日、５日 ／週）。 木片および非塩素系プラスティック：必要に応じて（リグニン産出量による） 。 排出： ボイラ（符号Ｃ）へのボイラー燃料：１５．８ポンド／分（２４時間／日、７ 日／週）。 仕様： ボイラー原料貯蔵ホッパ、大きさ１０フィート×１０フィート×１６フィート で貯蔵容量が約１６００立法フィート。 ボイラ（符号Ｃ） 説明： パッケージボイラは装置用のスチームおよび温水を発生させるために使用され る。スチームおよび温水を必要とする装置の構成要素は、蒸解容器（符号１３） 、酸回収装置（符号１７）；発酵容器（符号２４）および蒸留塔（符号２６）で ある。スチーム発生装置は、１２５ＰＳＩＧで送られる約３８００ポンド／時間 のスチームを産出するために、最大９５０ポンド／時間のリグニン／木片の燃料 を燃焼するように設計されている。 投入： ボイラー原料貯蔵容器（符号Ｂ）からのボイラー燃料：１５．８３３ポンド／ 分（２４時間／日、７日／週）。 排出： スチーム：３８００ポンド／時間（２４時間／日、７日／週）。 仕様： ボイラー装置は、燃料供給装置、接線方向燃焼装置、ＨＲＴボイラー圧力容器 、機械式集塵機、誘引ファンと煙突、復水回収およびボイラー供給装置、ボイラ ー供給ポンプと制御装置、制御パネルと薬液注入装置および軟水器を含む。 固形廃棄物処理装置の要約 固形廃棄物、廃棄汚泥、スクラップタイヤおよび生産される使用に適した商品 の処理工程は、排出物のない装置である。この装置は十分に密閉され、臭気制御 がなされている。すべての水は使用後に濾過されて浄化されており、すべてのに おいとほこりが集められて除去されている。本実施例では１０トン／日の工程を 説明したが、本実施例は１日当たり５０ないし１，０００トンの工程に容易にス ケールアップできる。変わる点は、工程が稼働する際の１日当たりの流量および ／または時間数である。 本発明は十分に説明されているので、本発明またはそのすべての実施例の範囲 に影響しない別のパラメータだけでなく、実施の形態に均等な広い範囲内におい て実施できることが通常の当業者によって理解されるであろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ)，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｎ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，Ｎ Ｌ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 都市固形廃棄物からエタノールを製造する方法であって以下の工程を含む ものである。 （ａ）都市固形廃棄物を得る工程 （ｂ）タイヤ、大きな鉄金属と非鉄金属、プラスチック、ガラス及びゴムを廃棄 物から除去してセルロース成分を得る工程 （ｃ）工程（ｂ）で得たセルロース成分を粉砕する工程 （ｄ）粉砕したセルロース成分を、希硫酸を用い、４０から１００℃の温度で処 理して残っている重金属をほぼ溶解して可溶性成分と非可溶性成分を得る工程 （ｅ）工程（ｄ）で得た可溶性成分を非可溶性成分から取り除く工程 （ｆ）工程（ｅ）で得た非可溶性成分を乾燥する工程 （ｇ）工程（ｆ）で得た乾燥非可溶成分を、非可溶成分に対して重量で約１：１ の濃硫酸を用いて処理し、部分的に水解した混合物を得る工程 （ｈ）約８０℃から１００℃の温度の水で工程（ｇ）で得た部分的に水解した混 合物を希釈する工程 （ｉ）工程（ｈ）で得た希釈混合物を約１００℃の温度でかきまぜて消化材料と する工程 （ｊ）工程（ｉ）で得た消化材料から固形分を除いて濾液を得る工程 （ｋ）濾液を酸を含む溶液と糖を含む溶液に分離する工程 （ｌ）糖を含む溶液を糖分約１２−１４％に濃縮する工程 （ｍ）工程（ｌ）で得た濃縮された糖を含む溶液のｐＨを約６に調節する工程 （ｎ）工程（ｍ）で得た溶液をイーストで発酵させてビールを得る工程 （ｏ）ビールからエタノールを取り出す工程 ２．工程（ｅ）において、可溶成分が非可溶成分からスクリュウプレス内で分離 される請求項１の方法。 ３．工程（ｈ）において、水は廃水又は有機窒素を含む汚水である請求項１の方 法。 ４．工程（ｊ）において、消化された混合物はフィルタプレスで濾過される請求 項１の方法。 ５．工程（ｋ）において、濾液は連続イオン排除クロマトグラフィにより酸を含 む溶液と糖を含む溶液に分離される請求項１の方法。 ６．工程（ｋ）において、濾液は連続反流排除クロマトグラフィにより酸を含む 溶液と糖を含む溶液に分離される請求項１の方法。 ７．工程（ｌ）において、糖を含む溶液は逆浸透フィルタを用いて約１２−１４ ％の糖に濃縮される請求項１の方法。 ８．工程（ｍ）において、工程（ｌ）で得た濃縮された糖を含む溶液のｐＨがア ンモニアを加えることにより約６に調節される請求項１の方法。 ９．工程（ｏ）において、イーストがアルコールの再生前に濾過によりビールか ら除去される請求項１の方法。 １０．工程（ｏ）において、エタノールが蒸留によりビールから再生される請求 項１の方法。 １１．工程（ｇ）で得た部分的に水解した材料を約８０から１００℃の水で希釈 して、重量で約１部の部分的に水解した材料に対して約４から６部の水を含む溶 液を得る請求項１の方法。 １２．都市固形廃棄物からエタノールを製造する方法であって以下の工程を含む ものである。 （ａ）都市固形廃棄物を得る工程 （ｂ）タイヤ、大きな鉄金属と非鉄金属、プラスチック、ゴム及びガラスを廃棄 物から除去してセルロース成分を得る工程 （ｃ）工程（ｂ）で得たセルロース成分を粉砕する工程 （ｄ）粉砕したセルロース成分を約０．２５から４時間、約４０から１００℃の 温度で、約１から１０％の希硫酸を用いて処理し、残っている重金属をほぼ溶解 して可溶性成分と非可溶性成分を得る工程 （ｅ）工程（ｄ）で得た可溶性成分を非可溶性成分からスクリュウプレスで取り 除く工程 （ｆ）工程（ｅ）で得た非可溶性成分を乾燥する工程 （ｇ）工程（ｆ）で得た乾燥非可溶成分を、非可溶成分に対して約１：１の濃硫 酸で、約１０分間、約３０から８０℃の温度で処理し、部分的に水解した混合物 を得る工程 （ｈ）工程（ｇ）で得た部分的に水解した混合物を、約８０℃から１００℃の温 度の水を用いて希釈し、重量で約１部の部分的に水解した材料に対して約４から ６部の水を含む溶液を得る工程 （ｉ）工程（ｈ）で得た希釈混合物を、約１から４時間、約１００℃の温度でか きまぜて消化材料を得る工程 （ｊ）工程（ｉ）で得た消化材料をフィルタプレスで濾過して濾液を得る工程 （ｋ）連続イオン排除クロマトグラフィにより、濾液を酸を含む溶液と糖分を含 む溶液に分離する工程 （ｌ）逆浸透フィルタを用いて、糖を含む溶液を糖分約１２−１４％に濃縮する 工程 （ｍ）工程（ｌ）で得た濃縮された糖を含む溶液のｐＨを約６に調節する、 （ｎ）工程（ｍ）で得た溶液をイーストを用いて、約２５から約３６℃の温度で 発酵してビールを得る工程 （ｏ）工程（ｎ）で得たビールからイーストを濾過する工程 （ｐ）工程（ｏ）で得た濾過されたビールからエタノールを蒸留する工程 １３．都市固形廃棄物からエタノールを製造する方法であって以下の工程を含む ものである。 （ａ）都市固形廃棄物を得る工程 （ｂ）タイヤ、大きな鉄金属と非鉄金属、プラスチック、ガラス及びゴムを廃棄 物から除去してセルロース成分を得る工程 （ｃ）工程（ｂ）で得たセルロース成分を粉砕する工程 （ｄ）工程（ｃ）で得た粉砕したセルロース成分を、固形分に対して重量で約１ ：１の濃硫酸を用いて、部分的に水解した混合物を得る工程 （ｅ）工程（ｄ）で得た部分的に水解した混合物を、約８０から１００℃の温度 の水で希釈する工程 （ｆ）工程（ｅ）で得た希釈混合物を約１００℃の温度でかき混ぜて消化材料を 得る工程 （ｇ）工程（ｆ）で得た消化混合物から固形分とほぼすべての重金属を取り除く 工程 （ｈ）濾液を酸を含む溶液と糖を含む溶液とに分離する工程 （ｉ）糖を含む溶液を糖分約１２−１４％に濃縮する工程 （ｊ）工程（ｉ）で得た濃縮された糖を含む溶液のｐＨを約６に調節する工程 （ｋ）イーストを用いて工程（ｊ）で得た溶液を発酵してビールを得る工程 （ｌ）工程（ｋ）で得たビールからエタノールを取り出す工程 １４．工程（ｅ）において、工程（ｄ）で得た部分的に水解した材料を約８０か ら１００℃の水で希釈して、重量で約１部の部分的に水解した材料に対して約４ から６部の水を含む溶液を得る請求項１３の方法。 １５．都市固形廃棄物のセルロース成分から重金属を除去すると共にグルコース を製造する方法であって、以下の工程を含み、これらの工程によりグルコースの 酸溶液を得るものである。 （ａ）都市固形廃棄物を得る工程 （ｂ）タイヤ、大きな鉄金属と非鉄金属、プラスチック、ガラス及びゴムを廃棄 物から除去してセルロース成分を得る工程 （ｃ）工程（ｂ）で得たセルロース成分を粉砕する工程 （ｄ）固定（ｃ）で得た粉砕した成分を、固形分に対して約１：１の濃硫酸を用 いて、約３０から８０℃の温度を用いて、部分的に水解した混合物を得る工程 （ｅ）工程（ｄ）で得た部分的に水解した混合物を、約８０から１００℃の温度 の水で希釈する工程 （ｆ）工程（ｅ）で得た希釈混合物を約１００℃の温度でかき混ぜて消化材料を 得る工程 （ｇ）工程（ｆ）で得た可溶成分から実質的にすべての重金属を含む非可溶成分 を分離する工程 １６．工程（ｇ）で得た非可溶成分が以下の工程によりさらに処理される請求項 １５の方法。 （ａ）非可溶成分を、約１から１０％の塩を用いて処理し、重金属を溶解する工 程 （ｂ）塩水を可溶成分から分離する工程 （ｃ）工程（ｂ）で得た塩水を、石灰を用いて処理し、重金属を沈殿させる工程 １７．都市固形廃棄物のセルロース成分からエタノールを製造する方法であって 、以下の工程を有するものである。 （ａ）都市固形廃棄物のセルロース成分を粉砕する工程 （ｂ）工程（ａ）で得たセルロース成分を酸で加水分解し、可溶成分と非可溶成 分とを得る工程 （ｃ）工程（ｂ）で得た可溶成分と非可溶成分とを分離する工程 （ｄ）工程（ｃ）で得た可溶成分を、連続イオン排除クロマトグラフィにより、 酸を含む溶液と糖を含む溶液に分離する工程 （ｅ）逆浸透フィルターを用いて、糖を含む溶液を糖分約１２−１４％に濃縮す る工程 （ｆ）アンモニアを用いて、工程（ｅ）で得た濃縮した糖を含む溶液のｐＨを約 ６に調整する工程 （ｇ）工程（ｆ）で得た溶液を、イーストを用いて、約２５から３６℃の温度で 発酵し、ビールを得る工程 （ｈ）工程（ｇ）で得たビールからイーストを除去する工程 （ｉ）工程（ｈ）で得たビールからエタノールを蒸留する工程 （ｊ）工程（ｃ）で得た非可溶成分を乾燥する工程 （ｋ）工程（ｊ）で得た乾燥非可溶成分を燃料として燃焼し、工程（ｈ）で得た 濾過ビールからの工程（ｉ）におけるエタノール蒸溜のために熱を提供する工程 １８．工程（ｊ）で得た乾燥非可溶成分を、工程（ｋ）における燃焼前に、塩素 処理されていないプラスチックと共に混合する、請求項１７のプロセス。 １９．酸の加水分解工程後に得られた非可溶成分が乾燥されてボイラー燃料とし て燃焼される請求項１、１２、又は１３の方法。