CZ286315B6

CZ286315B6 - Způsob rozkladu toxických a halogenovaných organických sloučenin

Info

Publication number: CZ286315B6
Application number: CZ19942363A
Authority: CZ
Inventors: Vlastimil Doc. Ing. Drsc. Brožek; Václav Ing. Březina; Jiří Ing. Duspiva; Milan Rndr. Csc. Hrabovský; Vladimír Rndr. Drsc. Kopecký; Tomáš Ing. Csc. Lokajíček
Original assignee: Elmes S. R. O.; Ústav Fyziky Plazmatu Av Čr
Priority date: 1994-09-27
Filing date: 1994-09-27
Publication date: 2000-03-15
Also published as: CZ236394A3

Abstract

Při způsobu rozkladu toxických a halogenovaných organických sloučenin se toxické a halogenované organické sloučeniny, zejména polychlorované aromatické sloučeniny, přivádějí do proudu plazmatu, generovaného vodou stabilizovaným plazmovým hořákem, kde se nechají reagovat při teplotách 1400 až 10 000 K.ŕ

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu rozkladu toxických a halogenovaných organických sloučenin.

Dosavadní stav techniky

Všeobecně je známo, že neregulovaným nakládáním s odpadními organickými sloučeninami, obsahujícími halogeny, dochází k poškozování životního prostředí a vzniká nebezpečí z hygienického hlediska. Polychlorované bifenyly, trichlorfenoxyoctová kyselina, dichlordifenyltrichloretan apod. byly velmi používanými sloučeninami, ale po poznání, že v důsledku jejich toxicity a dlouhodobého hromadění jde o látky poškozující životní prostředí, se dospělo k potřebě jejich bezpečného a účinného zpracování. Vazba uhlík-halogen v organických halogenových sloučeninách je vysoce stabilní, je velmi odolná vůči rozkladu mikroorganismy a navíc obvyklý chemický rozklad neprobíhá v praxi účinně. Dosud známými postupy, jako je katalytická hydrogenační dehalogenace, reakce s roztavenými solemi, redukce alkalickými kovy nebo nadkritická hydrogenace, dochází obvykle pouze k částečné dehalogenaci. Tyto postupy vyžadují drahé chemikálie, rozsáhlou regulaci teploty, inertní atmosféru a složité zařízení a navíc mají vysokou spotřebu energie.

Za nej efektivnější se v současné době považuje postup likvidace tepelným rozkladem, ale nedokonale rozložené uhlovodíky nebo jejich fragmenty, které při tom vznikají, v reaktoru následně reagují s chloridy, kyslíkem aj. na jedovatý dioxin nebo jiné škodlivé meziprodukty, např. 2,3,7,8-tetrachlorodibenzofuran, čímž mohou způsobit sekundární škody.

Podstata vynálezu

Cílem vynálezu je zneškodňování toxických a halogenovaných, zejména polychlorovaných organických sloučenin.

Předmětem vynálezu je způsob rozkladu toxických a halogenovaných organických sloučenin, kteiý spočívá podle vynálezu v tom, že se toxické a halogenované organické sloučeniny, zejména polychlorované aromatické sloučeniny, přivádějí do proudu plazmatu, generovaného vodou stabilizovaným plazmovým hořákem, kde se nechají reagovat při teplotách 1400 až 10 000 K.

Toxické a halogenované organické sloučeniny se do proudu plazmatu, vytvořeného ionizací vodní páry, mohou rozprašovat, případně spolu s rozpouštědlem. V případech, kdy je rozprášení obtížné, je možno stejného efektu dosáhnout podáváním sloučenin v práškové formě nebo absorbovaných na pevném nosiči.

Produkty rozkladu toxických a halogenovaných organických sloučenin se s výhodou mohou nechat v plazmatu, vytvořeném ionizací vodní páry, reagovat s dalším přidávaným kyslíkem, přičemž se dehalogenační reakcí rozkládají za vzniku halogenu, který je dále disproporciován a neutralizován v alkalickém absorbéru. Uhlíkaté sloučeniny pak jsou při reakci převáděny na oxid uhličitý.

Plazmatron s vodní stabilizací je možno provozovat při výkonech několikanásobně vyšších (až 160 kW) než u běžných, plynem stabilizovaných plazmatronů, přičemž se generuje proud plazmatu, ve kterém je dosahováno podstatně vyšší teploty, až 30 000 K.

- 1 CZ 286315 B6

Vyšší teplota plazmatu a vyšší výkon vedou k podstatnému zkrácení doby potřebné k rozkladné reakci a ke zvýšení zpracovatelského výkonu.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Do reaktorové spalovací komory bylo přiváděno plazma, generované plazmovým hořákem svodní stabilizací PAL 160 o výkonu 160 kW. Výstupní teplota proudu plazmatu byla cca 30 000 K. Do plazmatu s touto teplotou byla podávána spalovaná směs freonů (výrobek zn. Arclone, ICI) v množství 0,5 1/min. Rychlost průtoku reakčních spalin plazmovým reaktorem byla 8 m/s, takže od místa vstupu s teplotou 30 000 K do místa výstupu z reaktoru s teplotou 1400 K byly rozkladné produkty v této teplotní zóně zdrženy 0,3 s. Poté byly produkty plazmochemického rozkladu ochlazeny v trubkovém chladiči na 60 °C a absorbovány ve 30%-ním roztoku hydroxidu sodného. V alkalickém absorbéru byly detekovány chloridy, fluoridy a uhličitany, což svědčí o rozkladu a následném spálení štěpných fragmentů halogenovaných uhlovodíků. Na výstupu z alkalické pračky byla zařazena chromatografická absorpční kolona s náplní TM COPOI, CHN 150 (výroba Tessek Ltd. Praha, Cat. No.000515), kterou procházely neabsorbované plynné zplodiny. Analýzou absorbentu bylo zjištěno, že po 20-ti násobném spalovacím cyklu, tzn. po spálení 1000 g zkušebního vzorku, byla v sorbentu zjištěna výchozí látka v množství 2 pg. Termodynamický výpočet rovnovážného složení halogenovaných toxických uhlovodíků, fosgenu a kyanovodíku potvrzuje rovnovážné molámí koncentrace řádu 10'⁸ až 10'⁹ mol na 1 mol vstupu. Tato množství jsou již na hranici nebo pod mezí detekce GLC aMS-analýzy. Provedenou GLC-MS analýzou na přístroji FISONS MD 800 (Anglie), jehož limitní citlivost je specifikována jako 2 pg absolutního množství hexachlorbenzenu, nebyly již žádné stopové látky zjištěny.

Příklad 2

Do plazmochemického reaktoru byla dávkovacím čerpadlem podávána modelová látka - chlorbenzen v množství 100 ml/min. Plazmochemický spalovací reaktor s hořákem PAL 160 s výkonem 160 kW byl zařazen do uzavřeného okruhu, který se skládal z alkalického absorbentu, chromatografické absorpční kolony a měřicí sondy TESTOTHERM pro analýzu spalin. V místě vstupu podávané látky byl též přiváděn plynný kyslík ve stechiometrickém množství vzhledem k obsahu uhlíku, tj. v množství 0,157 až 0,2Nm³min''. Po skončení uzavřeného spalovacího cyklu byly v alkalickém absorbéru indikovány pouze chloridy, chlorečnany a uhličitany.

V analyzovaných spalinách, odebraných za alkalickou pračkou, nebyl zjištěn oxid uhelnatý. Při GLC-analýze eluátu chromatografické kolony, zařazené na výstupu z pračky stejně jako v příkladu 1, nebyly detekovány žádné organické sloučeniny.

Příklad 3

V identickém experimentálním uspořádání jako v příkladu 2 byl spalován chlorid uhličitý (tetrachlormethan) v množství lOOg/min. Chemická aGLC-analýza spalin před vstupem do alkalické pračky prokázala přítomnost chloru, oxidu chloričitého, oxidu uhličitého a oxidu uhelnatého, analýza za alkalickou pračkou potvrdila pouze přítomnost oxidu uhelnatého. Při zvýšení přebytku kyslíku na vstupu do reaktoru na 0,3Nm³min^l nebyl již obsah oxidu uhelnatého zjištěn.

-2CZ 286315 B6

Průmyslová využitelnost

Způsob podle vynálezu lze využít v chemickém průmyslu a v ekologické oblasti při likvidaci perzistentních organických materiálů.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims

1. Způsob rozkladu toxických a halogenovaných organických sloučenin, vyznačený tím, že se toxické a halogenované organické sloučeniny, zejména polychlorované aromatické sloučeniny, přivádějí do proudu plazmatu, generovaného vodou stabilizovaným plazmovým hořákem, kde se nechají reagovat při teplotách 1400 až 10 000 K.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že se toxické a halogenované organické sloučeniny přivádějí do proudu plazmatu spolu s rozpouštědlem.

3. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že se toxické a halogenované organické sloučeniny přivádějí do proudu plazmatu ve formě prášku nebo kapek kapaliny.

4. Způsob podle nároků laž3, vyznačený tím, že se do proudu plazmatu s produkty rozkladu zpracovávané látky přivádí kyslík.