DE3513731C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vernichtung von Chlor­ kohlenwasserstoff enthaltenden Abfallsubstanzen durch deren Vermischen mit einem Sauerstoff enthaltenden Plasmastrom in einer Reaktionskammer, in der die Abfallsubstanzen bei min­ destens 1200°C unter Sauerstoffmangel teilweise verbrannt werden.

Die Ansammlung gefährlicher Abfälle bildet ein ständig wach­ sendes Problem in den industrialisierten Ländern der Welt. Meistens werden diese Stoffe an irgendwie geeigneten Stellen abgekippt oder in verschiedenen Arten von Öfen verbrannt.

Beispiele nicht zersetzbarer Verbindungen, welche eine schwer­ wiegende Bedrohung der Umwelt bilden, sind PCB, d. h. poly­ chlorinierte Biphenyle. Diese Substanz wird häufig als di­ elektrische Flüssigkeit in Kondensatoren und Transformatoren verwendet und findet sich auch in Abfallöfen sowie in Insek­ tiziden, Herbeziden usw.

Wenn diese Stoffe einfach abgekippt werden, bilden sie eine Bedrohung für die Umwelt, da sie durch natürliche Zersetzung nicht unschädlich gemacht werden können. Eine Verbrennung durch übliche Verfahren ist unvollständig und bei niedrigen Temperaturen entstehen neue giftige Substanzen, welche manch­ mal sogar noch giftiger sind als der ursprüngliche Abfall.

Bei einem bekannten Verfahren der eingangs beschriebenen Gat­ tung (DE-OS 32 24 328 bzw. FR-OS 25 20 091) wird die Verbren­ nung der Chlorkohlenwasserstoff enthaltenden Abfallsubstanzen in einem Koksschachtofen durchgeführt. Dabei wird mit Sauer­ stoffüberschuß gearbeitet. Die chemische Umsetzung bei Sauerstoffüberschuß erfolgt in Anwesenheit einer heißen Koks­ schicht. Die Reaktionszeiten bewegen sich in der Größenord­ nung von Millisekunden. Im Koksschachtofen laufen außerdem die üblichen Vergasungsreaktionen unter Bildung von CO ab. Die Verweilzeit im Koksschachtofen beträgt zwischen 1 und 5 sec. Das alles ist nicht frei von Nachteilen. So tritt eine Verunreinigung der Abgase durch Schwefel und Schwefelverbin­ dungen auf. Ferner ergibt sich aufgrund des Sauerstoffüber­ schusses ein erheblicher Koksverbrauch. Nachteilig ist aber auch, daß Chlorkohlenwasserstoff enthaltende Abfallsubstanzen auch in kokstechnologiefremden Industriezweigen, insbes. der chemischen Industrie, anfallen, z. B. in Form von Abfallölen oder in Form von Insektiziden, Herbiziden usw. Eine Verfah­ rensführung, die frei ist von der Kokstechnologie, ist daher wünschenswert.

Bei einem anderen bekannten Verfahren (DD-PS 1 58 128) werden organische Abfallsubstanzen, die einen für die Verbrennung nicht ausreichenden Heizwert aufweisen, zweistufig verbrannt. Die erste Verfahrensstufe arbeitet mit einem Plasmabrenner. Der Plasmabrenner ersetzt die übliche Unterfeuerung. Die hei­ ßen Verbrennungsprodukte aus der ersten Stufe werden dann ohne weitere Zwischenbehandlung in der zweiten Stufe zur Si­ cherung ihrer vollständigen schadstoffarmen Verbrennung in einer konventionellen Verbrennungsanlage weiterbehandelt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Vernichtung von Chlorkohlenwasserstoff enthaltenden Abfallsubstanzen an­ zugeben, das die Bildung störender Verbrennungsprodukte ver­ meidet und ohne Koksschachtofen durchgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß dem Plasmastrom eine Energie von wenigstens 8 kWh/m³ (Normzustand) aufgegeben wird, daß durch Steuerung des Verhältnisses der Menge der einge­ brachten Abfallsubstanzen zur zugeführten Sauerstoffmenge ein Verhältnis CO₂/(CO + CO₂) von weniger als 0,1 im die Reak­ tionskammer verlassenden Gas eingestellt wird und daß die Stoffströme mit einer Verweildauer von 0,5 bis 1 s durch die Reaktionskammer geführt werden. Vorzugsweise soll in der Re­ aktionskammer eine Verbrennungstemperatur von mehr als 1400°C eingestellt werden.

Dieses Verfahren arbeitet grundsätzlich ohne Aufkohlung. Das schließt nicht aus, daß eine Aufkohlungsstufe nachgeschaltet wird. Mit dem Verfahren wird einer erneuten Bildung giftiger Substanzen, welche für die Umwelt gefährlich sind, durch die hohe Temperatur, den Sauerstoffmangel und die kurze Verweil­ dauer entgegengewirkt. Das den Plasmastrom bildende, in einem Plasmagenerator auf Ionisierungstemperatur erhitzte Gas kann auch aus wenigstens einem Teil des der Reaktionskammer zuge­ führten Oxidationsmittels bestehen. Durch die das Gas bei Ionisierungstemperatur abgestrahlte UV-Strahlung werden effek­ tiv jegliche giftige Chlorverbindungen aufgebrochen.

Weitere Besonderheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnung; es zeigt

Fig. 1 ein einfaches Diagramm einer Einrichtung zur Durch­ führung des erfindungsgemäßen Verfahrens; und

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer mit einem Aufkohlungs­ schacht kombinierten Reaktionskammer.

Die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung besitzt eine Reaktions­ kammer 1, welche mit feuerfestem Material ausgekleidet ist. Der zu behandelnde Abfall wird durch wenigstens eine Lanze 2 eingeblasen. Erfindungsgemäß wird die erfor­ derliche Energie durch ein Gas zugeführt, welches in wenig­ stens einem Plasmagenerator 3 erhitzt wird. Das zu erhitzende Gas wird über eine Leitung 4 zugeführt. Dieses Gas kann zweck­ mäßigerweise aus wenigstens einem Teil des im Prozeß verwen­ deten Oxidationsmittels bestehen. Zusätzliches Oxidations­ mittel und/oder andere Reaktionspartner wird bzw. werden durch Lanzen 5 zugeführt.

Das Volumen der Reaktionskammer 1 ist weiteren Prozeßpara­ metern angepaßt, wie beispielsweise der Gasgeschwindigkeit, der Energiedichte im Plasmagas, der pro Zeiteinheit zugeführ­ ten Menge an Abfall usw., um sicherzustellen, daß die erfor­ derliche Verweildauer zur Durchführung der Reaktionen von 0,5-1 sec, eingehalten wer­ den kann.

Das Gas wird von der Reaktionskammer über eine Leitung 6 ei­ nem Wäscher 7 zugeleitet, in welchem es abgekühlt wird und alle Chlor enthaltenden Verbindungen entfernt werden.

Das gewaschene Gas wird dann über eine Leitung 8 einer End- Verbrennungskammer 9 zugeleitet, in welcher es mit durch eine Lanze 10 zugeführte Luft verbrannt wird.

Das Gas kann naturgemäß auch unmittelbar nach Verlassen des Wäschers 7 verwendet werden, falls seine Zusammensetzung und sein Energiegehalt für industrielle Verfahren oder derglei­ chen geeignet sind.

Fig. 2 zeigt eine mit einem Aufkohlungsschacht 12 verbundene Reaktionskammer 11. Die Reaktionskammer 11 ist mit einem Ein­ laß 13 für das zu vernichtende Material versehen. Ein Gas wird einem Plasmagenerator 14 zugeführt und in diesem auf Ionisierungstemperatur erhitzt. Das Gas wird in die Reaktions­ kammer 11 geleitet und strahlt dort Hitze an das Material ab und unterwirft es gleichzeitig einer Ultraviolett-Strah­ lung. Der physikalische Wärmegehalt des hier erzeugten Gases wird im nachgeschalteten Aufkohlunsschacht 12 ausgenutzt. Dieser besitzt Zufuhreinrichtungen 15 für Koks am oberen En­ de und einen Auslaß 16 am Boden für unverbrennbares Material. Das erzeugte Gas wird am Boden des Reaktors eingeleitet und durch einen oberen Gasauslaß 17 entnommen.

Die Koksfüllung im Reaktor wird durch den physikalischen Wär­ megehalt des Gases auf die Temperatur des Gases erhitzt und Sauerstoff, Kohlendioxid und Wasserdampf werden durch den Kohlenstoff im Koks in Kohlenmonoxid und Wasserstoffgas um­ gewandelt. Erforderlichenfalls kann Schwefel in herkömmlicher Weise dem Gas entzogen werden.

Nach eventuell erforderlicher Entschwefelung wird das Gas abgekühlt bzw. ihm Wärme entzogen, so daß es eine Temperatur von 350-700°C erhält, woraufhin es dann durch einen ge­ eigneten Akzeptor für Chlor und Salzsäure hindurchgeleitet wird. Ein geeigneter Chlorakzeptor besteht aus gelöschtem oder gebranntem Kalk und/oder Dolomit. Vorzugsweise wird hier ein senkrechter Reaktor verwendet, welcher mit dem Akzeptor gefüllt ist, und zweckmäßigerweise in der Art wie der Auf­ kohlungsschacht ausgebildet ist.

Claims (2)

1. Verfahren zur Vernichtung von Chlorkohlenwasserstoff ent­ haltenden Abfallsubstanzen durch deren Vermischen mit einem Sauerstoff enthaltenden Plasmastrom in einer Reaktionskammer, in der die Abfallsubstanzen bei mindestens 1200°C unter Sauerstoffmangel teilweise verbrannt werden, dadurch gekennzeichnet, daß dem Plasmastrom eine Energie von wenigstens 8 kWh/m³ (Normzustand) aufgegeben wird, daß durch Steuerung des Verhältnisses der Menge der eingebrachten Abfallsubstanzen zur zugeführten Sauerstoffmenge ein Verhält­ nis CO₂/(CO + CO₂) von weniger als 0,1 im die Reaktionskammer verlassenden Gas eingestellt wird und daß die Stoffströme mit einer Verweildauer von 0,5 bis 1 s durch die Rekationskam­ mer geführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Reaktionskammer eine Verbrennungstemperatur von mehr als 1400°C eingestellt wird.