DE3313889A1

DE3313889A1 - Verfahren und vorrichtung zur beseitigung von gift- und sondermuell

Info

Publication number: DE3313889A1
Application number: DE19833313889
Authority: DE
Inventors: Martina Von Ahn
Original assignee: Individual
Current assignee: Euro-Inventeur Sa Wickrange Lu
Priority date: 1983-04-16
Filing date: 1983-04-16
Publication date: 1984-10-18
Also published as: DE3313889C2

Description

A T E N T A "N W A U T * D R*. - Ϊ N G. EDUARD BAUR'

" **"** 14.04,1983

5 KÖLN 1, Dr.B./D/str

Werderstraße 3 Telefon (0221) 524208-9

An 101

Reg.-Nr. bitte angeben

Patentanmeldung

von

Frau Martina von Ahn, Höring 121, 2179 Steinau

Verfahren und Vorrichtung zur Beseitigung von Gift- und SondermUn.

Gift- und Sondermüll, insbesondere halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie z. B. CCl₄, CHCl₃, C₂H₂Cl₄, C₂HCl, polychlorierte Biphenyle, bekannt unter der Abkürzung PCB usw. ,Sulfonate, Sulfone, Phosphorsäureester ,wie beispielsweise Parathion und andere Insektizide und Pestizide, werden üblicherweise dadurch beseitigt, daß sie in Hochtemperaturöfen unter Energiezufuhr mit einem Überschuß an Luft verbrannt werden.

Der Energiebedarf ist erheblich, da nicht nur die zu beseitigenden Stoffe verdampft und auf die erforderliche Zersetzungstemperatur erhitzt, sondern auch enorme Luftmengen aufgeheizt werden müssen.

Zusätzlich wird wie bei der Verbrennung auf hoher See, eine nicht zu unterschätzende Verschmutzung der Atmosphäre und die Gefahr sauren Regens in Kauf genommen. Auch werden umfangreiche und äußerst kostspie_lige Anlagen zur Abluftreinigung benötigt.

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Die vorliegende Erfindung geht von der Aufgabe aus, mit einfachen Mitteln Gift- und Sondermüll ohne Beeinflussung der Umwelt durch Umwandlung in andere unschädliche und industriell verwertbare Produkte zu beseitigen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Beseitigung von Gift- und Sondermüll, insbesondere mit oder in Gestalt substituierter oder halogenierter Kohlenwasserstoffe, wie z. B. CCl₄₅ CHCl₃, C₂H₂Cl₄, C₂HCl, polychlorierte Bi phenyle,bekannt unter der Abkürzung PCB usw., Sulfonate, Sulfone, Phosphorsäureester ,wie beispielsweise Parathion und andere Insektizide und Pestizide durch thermische Zersetzung in einem Hochtemperaturofen erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das zu beseitigende Gift und / oder der zu beseitigende Sondermüll mit einem elektrisch leitenden Stoff, insbesondere in Gestalt von Eisenpulver und / oder Koks vermischt in einem Induktionsofen auf die Zersetzungstemperatur des zu beseitigenden Giftes und / oder Sondermülls gebracht wird;

Mit der erfindungsgemäßen Lösung lassen sich auch biologische Abfälle beseitigen.

Durch die erfindungsgemäße Lösung, den zu beseitigenden Gift- und Sondermüll durch Zugabe elektrisch leitender Stoffe durch induktive Erhitzung zu zersetzen, wird erreicht, daß die notwendige Erhitzung nicht durch eine Verbrennung mit einer dazu notwendigen großen Luftmenge und entsprechenden in die freie Atmosphäre abzuführenden, teilweise die schädlichen Stoffe oder umgewandelte andere schädliche Stoffe enthaltenden

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Abgasen zu erfolgen braucht.

Da das erfindungsgemäße Verfahren keine Verbrennungsstoffe und entsprechend keine Verbrennungsluft zur Erhitzung benötigt, entstehen auch keine entsprechenden Abgase. Dadurch kann das erfindungsgemäße Verfahren in eine geschlossenen Kreislauf stattfinden.

Die erfindungsgemäße Lösung gibt auch die Grundlage dafür, die gefährlichen Bestandteile des Gift- und Sondermlills in ungefährliche industriell nutzbare Stoffe umzuwandeln. So werden die in dem Gift- und Sondermüll enthaltenen Halogene, SuIfo-, Phosphatylgruppen usw. zu anorganischen Halogeniden, beispielsweise MgCl_?, TiCl₄ etc. zu Sulfaten wie CaSO₄ oder Phosphaten wie Ca₀(POJp etc. umgesetzt, die als Baustoffe oder Düngemittel Verwendung finden können oder aber eine wichtige Vorstufe für die Gewinnung seltener Metalle bilden.

In weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, daß das zu beseitigende Gift und / oder der zu beseitigende Sondermüll mit dem elektrisch leitenden Stoff zu einer förderfähigen Masse angeteigt und mit einer Fördervorrichtung in einen induktiv erhitzten Röhrenofen gefördert und in diesem das Gift oder der Sondermüll zersetzt wird. Als elektrisch leitende Stoffe finden beispielsweise Eisenpulver, Koks etc. Anwendung.

Die entstandene Paste wird vorteilhaft mit Hilfe einer Schneckenpumpe · · in den induktiv beheizten Röhrenofen befördert, in dem sich der elektrisch leitende Stoff, der die angeführten Verbindungen aufgenommen, adsorbiert oder sich mit ihnen vermischt hat, in Abhängigkeit von der zugeführten Energie mehr oder weniger stark erhitzt. Die Energiezufuhr wird dabei

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so gesteuert, daß die Zersetzungstemperatur des zu beseitigenden Stoffes erreicht bzw. überschritten wird.

Die erforderliche Energie ist als die Summe der Adsorpbtions-, Verdampfungs- und Bildungsenthalpie der betreffenden Substanz aufzufassen. Bei den halogenieren Kohlenwasserstoffen schließt sich als n.ächster Verfahrensschritt die Reduktion der in Freiheit gesetzten Halogne zu den entsprechenden Halogenwasserstoffsäuren an.

Hierbei wird beispielsweise das elementare Chlor, Clp> durch ein Aktivkohlefilter geleitet, das-im Gegenstrom mit Wasser beaufschlagt wird. Das Chlor setzt sich dabei zu Salzsäure um nach der Reaktionsgleichung:

1. 2 Cl₂ + C + 2 H₂O ^=^ 4 HCl + CO₂ Die zugehörige Energiegleichung lautet:

2. 0 + 0 + 2 χ (-285,9) = 4 (-92,3) + (-393,5) + ^H

Ah = - 190,9 KJ

Die entstandenen Halogenwasserstoffsäuren werden mit Erdalkalimetalloxiden oder -hydroxiden zu den entsprechenden Halogeniden umgesetzt:

3. 4 HCl + 2 MgO ^=A 2 MgCl₂ + 2 H₂O

Aus den zugehörigen Bildungsenthälpien der beteiligten Reaktionspartner ergibt sich folgende Energiebilanz:

4. -369,2 + (-1202,4) = - 1282,2 + (-548,8) +Δ Η

ÄH = 282,4 KJ

Aus den in den Formeln 1 und 3 dargestellten Reaktionen wird folglich, ein Energiegewinn von etwa 473 KJ entsprechend ca. 113 Kcal oder 0,13 KWh erzielt.

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-^a

Die entstandenen Erdalkaiimetal!halogenide werden zusammen mit nicht umgesetzten Oxiden entwässert, getrocknet und, falls erforderlich, für die weitere Verarbeitung mit zusätzlichen Oxiden versetzt.

Ein Gemisch aus Magnesiumchlorid und Magnesiumoxid kann mit Holzmehl oder Holzspänen zu einem Baustoff verpreßt werden.

Das anfallende Kohlendioxid kann nach Reinigung, Trocknung und Komprimierung ebenfalls technisch nutzbar gemacht werden.

Die in den Gleichungen 1 und 3 dargestellten Verfahrensschritte lassen sich zu einer Reaktion zusammenfassen, wenn man die zu zersetzender substituierten Kohlenwasserstoffe zusammen mit Metal!oxiden oder -hydroxiden in einem Rohr aus leitfähigem Material oder in Gegenwart elektrisch leitender Materialien induktiv auf die Zersetzungstemperatisr erwärmt. Dadurch entfällt beispielsweise die Notwendigkeit, die elementaren Halogene zu Halogeniden bzw. Halogenwasserstoffsäuren zu reduzieren und diese in einem weiteren Verfahrensschritt mit Oxiden bzw. Hydroxiden umzusetzen.

Die Reaktion erfolgt dann-beispielsweise nach der Formel:

5. CCl₄ + 2 MgO ,=^ 2 MgCl₂ + CO₂ Die zugehörige Energiegleichung lautet:

6. -106,7 + 2 (-601,2) = 2 (-641,1) + (-393,5) + 4 H

AH= 366,6 KJ

Bei Umsetzung von einem Kilogramm Tetrachlorkohlenstoff CCl*, kann also in grober Annäherung eine Energiemenge von ca. 0,6 KWh in Form

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-Jo-

von Wärme gewonnen werden.

Diese Energie reicht bei richtiger Verfahrensführung aus, den kontinuierlichen Ablauf der Reaktion ohne weitere Energiezufuhr zu gewährleisten. Im Anschluß an die o.a. Reaktion wird das elektrisch leitende Material vom Reaktionsprodukt getrennt und erneut in den Verfahrensablauf eingespeist.

Analoge Reaktionen treten auch bei der Zersetzung der angeführten SuIfo- und Phosphatylverbindungen auf, wobei in diesen Fällen zweckmäßigerweise mit einem überstöchiometrisehen Zusatz an Metalloxiden oder -hydroxiden gearbeitet wird, damit neben den entsprechenden Sulfaten und Phosphaten Karbonate bzw. CCL entstehen können und eine Reduktion der Sulfo- bzw. Phosphatylgruppe vermieden wird.

Sofern zur Zersetzung und/oder chemischen Umwandlung die Zufuhr von Sauerstoff notwendig ist, dann' soll dieser dem Induktionsofen im Überschuß zugeführt werden/

Bei der Beseitigung biologischer Rückstände wird zweckmäßigerweise an Stelle von MgO Natriumhydroxid angewendet. Dabei entsteht aus den Bausteinen der Zellulose, der Glucose, bei Temperaturen von mehr als 400" C zunächst Kohlenstoff, der zusammen mit NaOH, NatHumhydrid und CO bildet

NaOH + C ψ=*- NaH + CO.

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Q 1 Q Q χ

O i w W U

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielhaft dargestellt. Das im Dosierbehälter 1 enthaltene Metalloxid oder -hydroxid wird in einer Misch- und Förderschnecke 4 mit pulverisiertem Metall, Koks oder Graphit aus dem Dosierbehälter 2 vermischt und dem Rührbehälter 5 zugeführt, in den aus dem Dosierbehälter 3 der substituierte Kohlenwasserstoff eintritt. Nach sorgfältiger Mischung in Behälter 5 fördert eine Misch- und Förderschnecke 6 das zu einer Paste angeteigte Gemisch in den Rühr- und Vorratsbehälter 7, von wo es übsr eine Förderschnecke 8 in einen induktiv beheizten Röhrenofen 9 eintritt, dort zersetzt wird und die in den entsprechenden Gleichungen dargestellte Umwandlung erfährt. Der Induktionsofen kann ein Eisenkerninduktionsofen sein der grundsätzlichen Ausbildung, wie er zum Schmelzen und Raffinieren von Metallen bekannt ist.

Die Erhitzung des Gift- und Sondermülls in der !Mischung mit elektrisch 'leitenden Stoffen erfolgt nach dem System dor induktiven Erhitzung, wonach in einem elektromagnetischen Wechsel feld von einigen 1000 Hz ein elektrisch leitender Körper durch die darin erzeugten Wirbel ströme erhitzt wird.

In dem Gefäß 10 findet eine Trennung zwischen Gas und Feststoff statt. Während der Feststoff Über die Leitung 11 der weiteren Verarbeitung zugeführt wird, gelangt das Gas über die Leitung 18 in den Wärmeaustauscher 12 mit den Kühlmittel!eitungen 13 in den mit Koks oder Aktivkohle gefüllten Behälter 15, in dem es mit Wasser aus Leitung gewaschen wird und in dem eventuell noch vorhandene nicht erwünschte Gasreste adsorbiert oder reduziert oder nur ausgewaschen werden.

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Die dabei entstehenden Rückstände fließen durch die Leitung 17 ab und werden mit Chemikalien umgesetzt, die eine sinnvolle Verwendung der Reaktionsprodukte ermöglichen.

Das im Behälter 15 nicht reagierende Kohlendioxid tritt durch die Leitung 16 aus und kann für andere Zwecke verwendet werden.

- Ansprüche -

Claims

Ansprüche

1. Verfahren zur Beseitigung von Gift- und Sondermüll, insbesondere mit oder in Gestalt substituierter oder halogenierter Kohlenwasserstoffe, wie z. B. CCL·, CHCl-, C₉H₉Cl,, C₉HCl, polychlorierte Biphenyle, bekannt unter der Abkürzung PCB usw.,Sulfonate, Sulfone, Phosphorsäureest wie beispielsweise Parathion und andere Insektizide und Pestizide, durch thermische Versetzung in einem Hochteinperaturofen, dadurch gekennzeichnet, daß das zu beseitigende Gift und / oder'der zu beseitigende Sondermüll mit einem elektrisch leitenden Stoff, insbesondere in Gestalt von Eisenpulver und / oder Koks vermischt in einem Induktionsofen auf die Zersetzungstemperatur des zu beseitigenden Giftes und / oder Sondermülls gebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zu beseitigende Gift und / oder der zu beseitigende Sondermüll mit einem elektrisch leitenden Stoff zu einer förderfähigen Masse angeteigt und mit einer Fördervorrichtung in einen induktiv erhitzten Röhrenofen gefördert und in diesem das Gift oder der Sondermüll zersetzt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Induktionsofen Sauerstoff in Überschuß zugeleitet wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, gegebenenfalls 3, dadurch g ekennzeichnet, daß nach der Zersetzung des Giftes oder Sondermülls in Gestalt halogenierter Kohlenwasserstoffe im Induktionsofen die Reaktion der in Freiheit gesetzten Halogene

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zu den entsprechenden Halogenwasserstoffsäuren durchgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, d adurch gekennzeichnet, daß die entstandenen Halogenwasserstoffsäuren mit Erdalkalimetall oxiden oder -hydroxiden zu den entsprechenden Halogeniden umgesetzt werden.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die substituierten oder halogenieren Kohlenwasserstoffe zusammen mit Metal!oxiden oder -hydroxiden " in einem Rohr aus leitfähigem Material oder in Gegenwart elektrisch leitender Materialien induktiv auf die Zersetzungstemperatur erhitzt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2bis6, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Reaktion im Induktionsofen das elektrisch leitende Material vom Reaktionsprodukt getrennt und erneut in den Verfahrensablauf eingebracht wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche

bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die entstandenen Erdalkal'imetallhalogenide zusammen mit nicht umgesetzten Oxiden entwässert und getrocknet werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dd('> die Erdalkalimetallhalogenide mit zusätzlichen Oxiden versetzt werden.

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10. Verfahren nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß entstandenes Magnesiumchlorid und Magnesiumoxid mit Holzmehl oder Holzspänen vermischt und zu einem Baustoff verpreßt wird.

11. Verfahren nach Anspruch Γ und" einem oder mehreren der Ansprüche 2bis9, dadurch gekennzeichnet, daß das anfallende Kohlendioxid gereinigt, getrocknet und komprimiert wird.

12. Verfahren nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei Beseitigung biologischer Rückstände diesen Natriumhydroxid zugegeben wird.

13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 12 gekennzeichnet durch einen Dosierbehälter (1) für Metalloxid oder -hydroxid und einen weiteren Dosierbehälter (2) für einen elektrisch leitenden Stoff und beide Dosierbehälter in einen Mischer (4) mit Förderschnecke münden, an dem ein weiterer Mischer (5) angeschlossen ist, in den der Auslaß des Behälters (3) für das Gift oder den Sondermüll mündet, an den Mischbehälter (5) ein induktiv beheizter Röhrenofen (9) angeschlossen ist, an dem

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Röhrenofen ein Gefäß (10) zur Trennung der gasförmigen Bestandteile und der Feststoffe angeschlossen ist, an dieses Gefäß (10) ein Wärmetauscher (12) angeschlossen ist und daran anschließend ein mit Koks oder Aktivkohle befüllter Behälter (15), in den eine Wasserleitung (14) mündet, weiterhin der Behälter (15) einen unteren Auslaß (17) zur Abfuhr der Rückstände und eine obere Abflußleitung (16) für Kohlendioxid hat.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß an dem ersten, die drei Bestandteile mischenden Behälter (5) eine Förderschnecke (6) und an die Förderschnecke (6) ein weiterer Mischer (7) angeschlossen ist und anschließend an diesen Mischer (7) eine Förderschnecke (8) vorhanden ist, die in den induktiv beheizten Röhrenofen mündet.

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