DE3625782A1

DE3625782A1 - Giftmuellbeseitigungssystem

Info

Publication number: DE3625782A1
Application number: DE19863625782
Authority: DE
Inventors: Terry R Galloway
Original assignee: IN PROCESS Tech Inc
Current assignee: IN PROCESS Tech Inc
Priority date: 1985-07-31
Filing date: 1986-07-30
Publication date: 1987-08-20
Also published as: GB2182426A; DE3625782C2; FR2585805B1; GB2182426B; FR2585805A1; GB8618549D0; US4688495A

Description

Die Erfindung betrifft ein Giftmüllbeseitigungssystem gemäß dem Anspruch 1.

Bekannte Verfahren zur Lagerung von verbrauchten Lösungsmitteln, verbrauchter Aktivkohle, Schwermetallen und anderen gefährlichen Abfallprodukten bzw. anderem Giftmüll erfordern die Aufnahme und Beseitigung durch industrielle Mülltransportunternehmen, wobei ernste politische und Umweltprobleme sowohl für die chemische als auch die Elektronikindustrie auftreten. Grundwasserverschmutzung und Berufskrankheiten nehmen laufend zu. Weiter bestehen langzeitig gesetzliche Risiken für Giftmüllerzeuger aufgrund der Gesetzgebung, die von dem letztlichen Schicksal dieser Materialien abhängen, wobei die Gesetzgebung darauf abzielt, die Verantwortung der Erzeuger "von der Wiege bis zur Bahre" auszudehnen. Nur die großen Giftmüll erzeugenden Industrieunternehmen können sich die Kosten für große Verbrennungsöfen leisten, die in der Lage sind, diesen organischen Müll bis zu gesetzlich zulässigen Grenzen zu verbrennen. Es besteht daher ein Bedarf für eine neue Technologie, die besser an den Problembereich und das verfügbare Kapital angepaßt ist.

Es wurden weiter viele Systeme und/oder Reaktoren entwickelt, um den Müll aus der Welt zu schaffen. Derartige Systeme verarbeiten normalerweise den Müll und manche zersetzen den Müll, wobei allerdings chemische Substanzen entstehen, die für die menschliche Gesundheit schädlich sind. Die meisten Müllbeseitigungssysteme arbeiten mittels Verbrennung oder anderer Beseitigung allgemeiner Müllprodukte.

Hochtemperaturmüllreaktoren sind sehr groß und teuer und hinsichtlich der zu verarbeitenden Materialien begrenzt, wie zum Beispiel der in der US-PS 39 33 434 beschriebene. Andere Müllreaktoren sind auf eine besondere physikalische Form des Mülls abgestellt, wie z. B. der in der US-PS 44 99 833 beschriebene. Cyclonbrenner, wie z. B. der in der US-PS 38 55 951 beschriebene, sind nützlich zur Verbrennung von Reisig und Kraut oder ähnlichem, reichen jedoch nicht für eine vollständige Verbrennung von Giftmüll aus.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Giftmüllbeseitigungssystem der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei höheren Temperaturen arbeitet, um eine vollständige Zersetzung des Giftmülls zu erreichen, und das wirtschaftlich an der Stelle der Giftmüllproduktion errichtet werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen.

Die Anmeldung ist eine Folgeanmeldung der US- Patentanmeldung Ser. No. 7 81 225 mit dem Titel Giftmüllbeseitigungssystem.

Die vorliegende Erfindung umfaßt einen thermischen Zersetzungsreaktor für Giftmüll, in dem sehr hohe Temperaturen innerhalb einer Auskleidung erreicht werden, die sich nicht zersetzt, wenn sie Luft ausgesetzt wird, und nicht durch Feststoffe in einem Prozessgasstrom angerauht oder abgerieben wird und nicht mit dem zu verarbeitenden Giftmüll reagiert. Das System dient zur Verarbeitung von Flüssigkeiten, Gasen und Feststoffen und zur Steuerung der Verweilzeit innnerhalb der Verbrennungszone für die chemische Zersetzung des Mülls in dem Reaktor hauptsächlich zu Kohlendioxid und Wasser. Hochtemperaturmüllreaktoren werden oft als thermische Zerstörungsreaktoren bezeichnet, jedoch wird der Müll tatsächlich zersetzt und nicht nur zerstört und daher wird dieser Ausdruck im folgenden verwendet.

Es ist ein hohler Hochtemperaturkern vorgesehen, der elektrisch beheizt ist, und der von einem Trägergasstrom in Längsrichtung durchströmt wird. Giftmüll wird in fein verteilter oder gasförmiger Form in den Gasstrom eingebracht, wobei eine Steuerung der Verweilzeit des Mülls in der Reaktionszone oder eine Steuerung des Volumens vorgesehen ist.

Die in dem Kern anfallenden Reaktionsprodukte sind eine nicht auslaugbare Asche, die am Boden des Kerns anfällt und Abgase, die zur Trennung in nützliche Bestandteile und ungefährliches Kohlendioxid und Wasser verarbeitet werden können. Der Ascherückstand ist teilchenförmig, glasiert und ein nicht auslaugbarer Feststoff, der an üblichen städtischen Mülldeponien gelagert werden kann. Gefährliche Bestandteile des Festmülls sind in einer nicht auslaugbaren Form eingekapselt, so daß die strengsten Sicherheitsanforderungen und gesetzlichen Vorschriften erfüllt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht des Giftmüllbeseitigungssystems

Fig. 2 eine Schnittansicht des Reaktors;

Fig. 3 eine Schnittansicht längs der Linie 3-3 in Fig. 2

Fig. 4 eine vergrößerte Schnittansicht der Oberseite des Reaktors, und

Fig. 5 eine vergrößerte Schnittansicht des Reaktorbodens.

Der thermische Zersetzungsreaktor 12 umfaßt einen Kern 13, bestehend aus einem hohlen Zylinder, der ein inneres Reaktionsvolumen oder eine Reaktionszone 14 bildet. Der Kern kann beispielsweise aus Silicium, Carbid, Titanoxid oder Circonoxid bestehen. Ein zylindrischer wärmeisolierter Mantel 16 umgibt den Kern 13 und umfaßt geeignete, nicht dargestellte Endabdeckungen, die den Kern vollständig einschließen. Zwischen dem Kern 13 und dem Mantel 16 ist ein Ringraum 17 vorgesehen, der von der Reaktionszone 14 an der Oberseite abgedichtet ist. In die Oberseite dieses Ringraums wird, wie mit den Pfeilen 18 dargestellt, ein Trägergas eingebracht. Dieses Trägergas kann die verschiedensten gasförmigen Bestandteile, wie z. B. Luft oder nicht reagierende Gase, wie Stickstoff, Argon oder Kohlendioxid enthalten. Das Trägergas strömt durch den Ringraum 17 um den Kern 13 nach unten und dann durch die Reaktionszone 14 des Kerns, wie mittels der Pfeile in Fig. 1 dargestellt, nach oben, wobei Ventile 19 zur Steuerung der Strömung des Trägergases durch den Reaktor vorgesehen sind. Im Inneren des Kerns, auch insbesondere in der Reaktionszone 14 wird eine sehr hohe Temperatur in den Bereich von 815,5°C bis 1593°C oder mehr erreicht. Hierzu wird der Kern 13 mittels elektrischem Strom erwärmt, der von einer steuerbaren äußeren Energieversorgung 22 stammt.

Der Giftmüll kann gesteuert in die Reaktionszone 14 innerhalb des Kerns 13 eingebracht werden. Dies ist in der Zeichnung schematisch durch eine Leitung 31 dargestellt, die sich vertikal nach unten in die Mitte des Kerns erstreckt. Bei festem Giftmüll ist es erforderlich, daß er zuerst in einer Festmüllverarbeitungsanlage 33 verarbeitet wird, die den Giftmüll bei 34 aufnimmt und ihn auf eine bestimmte Partikelgröße zerkleinert. Der zerkleinerte Müll gelangt dann durch die Leitung 31 in die Reaktionszone 14, wie dies mittels des Pfeils 36 dargestellt ist.

Flüssiger und gasförmiger Giftmüll wird in den Reaktor durch Vermischen mit Trägergas eingebracht. Eine steuerbare Düse 32 ist vorgesehen, um das Trägergas und den flüssigen Müll durch eine Leitung 37 oder den gasförmigen Müll durch eine Leitung 38 aufzunehmen. Es soll darauf hingewiesen werden, daß der Festmüll mit einem inerten Additiv zur Erzeugung eines gasförmigen Zustands vermischt wird.

Die Reaktionszone 14 in dem Kern 13 ist von dem Ringraum 17 und dem Kern an der Oberseite des Reaktors physikalisch getrennt, und die durch die Reaktionszone 14 des Kerns nach oben strömenden Gase werden von der Oberseite des Reaktors abgezogen und beispielsweise einem Separator 46 zugeführt, wie dies mittels des Pfeils 47 dargestellt ist. Soweit die Abgase eine hohe Temperatur aufweisen, umfaßt der Separator 47 vorzugsweise einen Kühler, um die Gase direkt in die Atmosphäre abzuleiten, wie dies mittels des Pfeils 48 dargestellt ist, wobei keine Umweltverschmutzung entsteht. Wenn man es wünscht, kann der Separator 46 verwendet werden, um das Trägergas des Reaktors abzutrennen und selbiges wieder in das System des Reaktors 18 zurückzuführen, wie dies mittels gestrichelter Linien in der Zeichnung dargestellt ist. Die Einzelheiten einer derartigen Abtrennung bilden keinen Teil der vorliegenden Erfindung und werden somit hier auch nicht beschrieben.

Innerhalb der Reaktionszone 14 befindet sich erfindungsgemäß eine sich nach oben bewegende Trägergassäule, und der feste Giftmüll wird in fein verteilter Form von der Oberseite in die Reaktionszone eingebracht, so daß er durch die Reaktionszone fällt, wobei in der Reaktionszone eine sehr hohe Temperatur herrscht, die durch elektrisches Beheizen des Kerns erreicht wird. Der Giftmüll wird thermisch zersetzt und in Kohlendioxid und Wasser und möglicherweise ebenfalls in feste Asche umgewandelt, die glasiert ist, und nicht auslaugbar ist und mittels der Schwerkraft zum Boden der Reaktionszone fällt und dort von der Ummantelung 12 abgezogen wird, wie dies mittels des Pfeils 25 dargestellt ist. Die feste Asche, die von dem Reaktor abgeführt ist, ist vollständig sicher und kann auf üblichen Mülldeponien abgelagert werden.

Durch die Glasierung der Asche ergibt sich eine chemische Verbindung des Mülls und des Glases, wobei die Nichtauslaugbarkeit eine dauernde Einkapselung sicherstellt, so daß der Giftmüll nie wieder in die Umwelt gelangt.

Mit der Erfindung können gasförmige, flüssige und feste Giftmüllarten verarbeitet werden, wobei die unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften und die unterschiedlichen Zustände des Mülls verarbeitet werden können. Zuerst soll die Verarbeitung von gasförmigem Giftmüll beschrieben werden, wobei nur eine sehr geringe oder überhaupt gar keine Verarbeitung erforderlich ist. Der gasförmige Giftmüll kann in sehr geringen Mengen mit dem Gas oder den Luftströmen vermischt werden und durch eine Düse oder ähnlichem 32 in den Reaktor eingebracht werden. Gasförmiger Giftmüll muß nicht vor der Verarbeitung konzentriert werden, soweit keine niedrige Konzentrationsgrenze besteht. Es soll jedoch darauf hingewiesen werden, daß ein wirtschaftlicher Betrieb des Reaktors mit einem sehr verdünnten Strom möglich ist, und somit die niedrige Verdünnung ein Faktor sein kann, um bei der gewünschten Konzentration des eingegebenen Giftmülls eine Rolle zu spielen. Bei flüssigem Giftmüll, wie z. B. bei Lösungsmitteln, wird die Flüssigkeit mit dem Trägergas im Raum 17 verwirbelt, um dann vom Boden in die Reaktionszone 14 einzutreten und dort zur Hochtemperaturzersetzung nach oben zu strömen. Die Temperatur liegt in einem Bereich von 1593°C. Die Flüssigkeitseinspritzung 32 besteht vorzugsweise aus einer Ultraschalldüse, die mittels einer Steuerung 41 gesteuert wird, um eine gewünschte Größe der darin erzeugten Tröpfchen zu erreichen, die dann in den Reaktor gesprüht werden. Diese feinen Tröpfchen werden mit dem Trägergas vermischt und strömen so in die Reaktionszone 14, wobei die Tröpfchengröße zur Steuerung der Verweilzeit des flüssigen Giftmülls in der Reaktionszone 14 für die chemische Zersetzung gesteuert wird. Es wird darauf hingewiesen, daß eine Kombination einer nach oben gerichteten Strömung mit einer nach unten gerichteten Strömung verwendet werden kann, um eine vollständige thermische Zersetzung sicherzustellen. Die vorliegende Erfindung sorgt somit für eine Steuerung der Verweilzeit des fein verteilten Giftmülls innerhalb der Reaktionszone des Reaktors. Die Durchflußmenge des Trägergases kann als ein Teil dieser Steuerung der Verweilzeit für die Tröpfchen in der Reaktionszone verändert werden, um eine vollständige Zersetzung des Mülls zu erreichen.

Fester Giftmüll wird in dem Reaktor verarbeitet, wobei er zuerst in Teilchen im Bereich von Millimetern gemahlen und dann zur Zersetzung in den Reaktor geleitet wird. Die Verweilzeit derartiger Partikel wird durch das Mahlen des Mülls zu einer Teilchengröße im Bereich von 50 bis 1200 µ gesteuert, je nach der Dichte der festen Teilchen und der gewünschten Verweilzeit. Für den festen Giftmüll ist eine Verarbeitungseinrichtung 33 zum Zermahlen der Feststoffe in die gewünschte Partikelgröße vorgesehen, und im Falle, in dem die Partikelgrößen beim Durchgang durch die Reaktionszone abnehmen, kann eine nach unten gerichtete Strömung und eine nach oben gerichtete Strömung in der Reaktionszone ausgebildet werden, um eine vollständige thermische Zersetzung des Giftmülls sicherzustellen. Die von den Feststoffen gebildete feste Asche umfaßt einen glasierten, nicht auslaugbaren Feststoff, der auf üblichen Mülldeponien gelagert werden kann, wenn er aus dem Ausgang 25 des Reaktors austritt.

Das erfindungsgemäße Giftmüllbeseitigungssystem kann zusätzlich zu bestehenden Giftmüllbeseitigungssystemen verwendet werden. Wenn beispielsweise verunreinigtes Grundwasser, das Lösungsmittel oder organischen Giftmüll enthält, verarbeitet werden soll, kann die Verarbeitungsvorrichtung 33 ein sich kontinuierlich bewegendes Kohlebett zur Absorption aufweisen, das den Giftmüll in einen speziellen Verfahrensbehälter, der Kohlenstoffgranulat enthält, konzentriert. Dieses Granulat wird dann langsam dem Zersetzungsreaktor in der oben beschriebenen Weise zugeführt. Derartiges Kohlenstoffgranulat wird dann reaktiviert und wieder dem Absorptionsbett in der Verarbeitungsvorrichtung 33 zugeführt. Mit einem derartigen Verfahren kann man das Verschmutzungsniveau bis herunter auf ein Niveau von Teilen pro Milliardstel herunterbringen.

Die vorliegende Erfindung kann ebenfalls bei Feststoffen Anwendung finden, die mit Schwermetallen verunreinigt sind und als Giftmüll behandelt werden müssen. Da mit der Erfindung glasierte feste Asche erzeugt wird, werden die Schwermetalle in einer nicht auslaugbaren Form darin eingekapselt. Mit der Erfindung wird ein Produkt erzeugt, das nie wieder als Schwermetall in die Umwelt gelangt.

Die Erfindung kann an Stellen installiert werden, an denen Giftmüll erzeugt wird, wie z. B. bei Halbleiterproduktionsanlagen, chemischen Anlagen und ähnlichem. Der Reaktor ist verglichen mit üblichen Giftmüllverarbeitungsanlagen relativ klein und kann zusammen mit mechanischen und elektrischen Systemen der Produktionsanlagen eingesetzt werden. Weiter ist der Betrieb der vorliegenden Erfindung unkompliziert, so daß das Anlagenpersonal das System ohne weiteres betreiben kann. Es werden weiter keine problematischen giftigen oder schädlichen Produkte von dem Beseitigungssystem, wie z. B. NO_x oder saure Gase ausgegeben, so daß das System in einem weiten Anwendungsbereich sehr sicher ist.

In Fig. 2 bis 5 ist eine bevorzugte Ausführungsform des Reaktors dargestellt. Der Reaktor 51 umfaßt eine längliche zylindrische Außenhaut mit offenen Enden oder einen Behälter 52 aus rostfreiem Stahl oder einem anderen hochtemperaturbeständigen Material, das die entsprechende Festigkeit aufweist, wobei der Behälter 52 mit einer Wärmeisolierung 53 umgeben ist und an beiden Enden Flansche aufweist. In dem Zylinder oder Behälter 52 ist ein Zylinder 54 koaxial zum Zylinder 52 und im Abstand davon angeordnet, um einen Ringraum 56 auszubilden. Der Zylinder 54 besteht aus Hastalloy-C oder einem anderen hochtemperaturbeständigem Material. In dem Zylinder 54 ist konzentrisch dazu ein Rohr 61 angeordnet, das einen Ringraum 62 zwischen dem Rohr 61 und dem Zylinder 54 ausbildet. Das Rohr 61 besteht aus einem hochtemperaturbeständigen Material, wie z. B. Aluminiumoxid oder Mullit.

Der Zylinder 54 hat rings um die Oberseite einen sich nach außen erstreckenden Flansch, an dem eine obere Platte 66 befestigt ist, so daß sich der Zylinder von ihr nach unten erstreckt. Ein Bodenflansch 67 am Behälter 52 ist vom Boden des Zylinders 54 getrennt, so daß der Ringraum 56 zwischen dem Zylinder 54 und 61 abgeschlossen ist. Zwischen dem Bodenflansch 67 und dem unteren Ende des Zylinders 54 ist eine seitliche Öffnung 68 unter dem Zylinder 54 vorgesehen, um eine Verbindung zwischen den Nebenräumen 56 und 62 herzustellen. Das innere Rohr 61 ist am unteren Flansch 67 befestigt und keramisch damit verbunden und erstreckt sich von ihm bis kurz unterhalb der oberen Platte 66 nach oben, so daß eine Verbindung zwischen dem Ringraum und dem Inneren des Rohres 61 geschaffen wird.

Der Reaktor 51 ist weiter mit einem mittleren zylindrischen Kern 71 versehen, der konzentrisch innerhalb des Rohres 61 und seitlich davon beabstandet angeordnet ist, um einen Ringraum 72 um den Kern auszubilden. Dieser Kern ist an der oberen Kante 66 befestigt und erstreckt sich davon axial bis zu einem Abstand zum Bodenflansch 67. Der Kern 71 besteht aus einem hochtemperaturbeständigen elektrisch leitenden Keramikmaterial, wie z. B. Siliciumcarbid, Titanoxid oder Circonoxid. Der Kern 71 ist als länglicher hohler Zylinder ausgebildet, der ein Paar spiralförmiger Schlitze 73 und 74 aufweist, die sich durch ihn von oben an gegenüberliegenden Seiten des Kerns nach unten erstrecken, wobei die Schlitze spiralförmig um den Kern nach unten verlaufen und sich so abwechseln, daß zwei unabhängige elektrisch leitende Wege ausgebildet werden. Die Form der Schlitze 73 und 74 bilden ein Paar verschachtelter Schraubenlinien 76 und 77, die über den Großteil der Länge des Kerns miteinander verwunden sind und am Boden des Kerns zusammengeführt werden, wo die Schlitze kurz vor dem Boden enden. Die zwei Schraubenlinien 76 und 77 sind an der Oberseite des Kerns und über die gesamte Länge des Kerns getrennt und am Boden des Kerns miteinander verbunden. Hierdurch wird der Kern mittels der elektrischen Energie aufgeheizt, wenn ein Strom von der Oberseite der einen Schraubenlinie bis zum Boden und dann wieder durch die andere Schraubenlinie bis zur Oberseite des Kerns fließt. Ein Anschluß 81 ist schematisch an der Oberseite des Kerns in einer Verlängerung der oberen Seite 66 dargestellt, wobei Anschlüsse 82 damit verbunden sind, um eine geregelte Stromversorgung zum Erwärmen des Kerns zu ermöglichen.

Um ein Gas durch den Reaktor zu leiten, sind sich radial durch den Behälter 52 und die Isolierung 53 in der Nähe der Oberseite des Reaktors durch nach außen erstreckende Einlaßleitungen 86 und 87 vorgesehen. Um das Gas und die Reaktionsprodukte vom Boden des Reaktors abzuführen, ist ein Bodenflansch 67 mit einer mittleren Öffnung 88 vorgesehen. Diese Öffnung steht mit dem Inneren des Rohres 61 unterhalb des Bodens des Kerns 71 in Verbindung.

Unterhalb des Behälters 52 ist eine isolierte Auslaßkammer 91 angeordnet, die durch einen Zylinder 92 gebildet wird, der an den unteren Flansch 67 anschlägt und eine Bodenplatte 93 mit Öffnungen aufweist, die die Kammer abschließt. Diese Ausgabekammer steht mit dem Inneren des Reaktors durch die Öffnung 88 im unteren Flansch 67 des Reaktors in Verbindung und ist mit einer Auslaßleitung oder Leitungen 96 und einer Auslaßöffnung 97 für die Entfernung der im Reaktor gebildeten Asche versehen. Dieser Bodenabschnitt wird dem Reaktor hinzugefügt, wenn fester Giftmüll verarbeitet wird. Sonst wird er durch einen einfachen, 8 mm Leitungsanschluß aus rostfreiem Stahlrohr ersetzt.

Um den Wärmewirkungsgrad des Reaktors so groß wie möglich zu machen, ist eine Wärmeübertragungseinheit 102 außerhalb des Reaktors vorgesehen, durch den die Einlaßleitung 87 und die Auslaßleitung 96 verläuft. Alle Einlaßleitungen, wie z. B. die Leitungen 86 und 87 (siehe Fig. 2) sind mittels eines Verteilers verbunden und führen durch den Wärmetauscher 102 das einströmende Gas, um es durch die Abwärme des abströmenden Gases oder der Abgase in der Abgasleitung 96 zu erwärmen.

Bei der in den Fig. 2 bis 5 dargestellten bevorzugten Ausführungsform des Reaktors ist innerhalb des Behälters 52 ein Ringraum 56 vorgesehen, der ein Füllkörperschüttung oder ein Festbett aus einem 3,157 mm Katalysatorträger in Form von Aluminiumoxidkugeln oder ähnlichem enthält. Die Füllkörperschüttung 106 erstreckt sich von der Bodenplatte 67 bis ein wenig unterhalb der Einlaßleitungen 86 und 87 nach oben. Die Füllkörperschüttung 106 erstreckt sich weiter durch die Öffnung 68 im Ringraum 62 zwischen den Zylindern 54 und 61. Im Ringraum 62 ist somit eine weitere Füllkörperschüttung 107 vorgesehen, die sich von der Bodenplatte 67 bis zum gleichen Niveau des äußeren Bettes 106 bis unterhalb der Oberseite des Rohres 61 erstreckt. Die Füllkörperschüttungen 106 und 107 dienen zur Verbesserung der Wärmeübertragung, wie dies weiter unten beschrieben wird. Für Reaktoren, die keine Feststoffe im Kernraum 73 verarbeiten, ist die Bodenzone des Zylinders 61 ebenbfalls mit dem Katalysatorträger zum Wärmeaustausch der Abgaswärme zum zugeführten Gas, das in den Ringraum 62 eintritt, vorgesehen. Bei Reaktoren, die Feststoffe verarbeiten, fehlt diese Katalysatorschicht.

Der oben beschriebene Reaktor dient zur Zersetzung von Giftmüll in gasförmiger, flüssiger oder fester Form, wobei flüssiger oder fester Giftmüll vorzugsweise in die Mitte des Reaktors durch die Öffnung 23 an der Oberseite des Kerns 71 eingebracht wird. Geeignete, nicht dargestellte Einpritzmittel werden verwendet, um einen Strom fein verteilter fester Partikel oder feiner Tröpfchen in den Kern durch die Öffnung 73 einzubringen. Gasförmige Abfallprodukte werden in den Reaktor durch Vermischen mit dem am Einlaß 87 zugeführten Gasstrom eingebracht. Weiter sind Mittel vorgesehen, die verhindern, daß das Gas durch die Öffnung 73 austritt.

Der in den Fig. 2 bis 5 beschriebene Reaktor arbeitet bei der Beseitigung von gasförmigem Giftmüll, der direkt mit dem Luftstrom vermischt und der Einlaßleitung 87 zugeführt wird, wie folgt. Die Strömung der Luft und des Gases durch den Reaktor wird dadurch erreicht, daß beide einen bestimmten Druck aufweisen, wenn sie der Einlaßleitung 87 zugeführt werden, so daß man an der Auslaßleitung 96 ein Vakuum aufbringt. Der in die Leitung 87 eintretende Gas- und Luftstrom fließt zuerst durch den äußeren Wärmetauscher 102, um durch die Restwärme des Abgases vom Reaktor, das durch die Leitung 96 strömt, erwärmt zu werden. Der vorgewärmte Luftgasstrom gelangt dann in den Ringraum 56 zwischen dem Mantel 52 und dem Zylinder 54, wo er durch die Füllkörperschüttung 106 nach unten und dann durch die Öffnung 68 unterhalb des Zylinders 54 strömt und dann durch die Füllkörperschüttung 107 nach oben strömt. Der Kern 71 wird auf eine sehr hohe Temperatur in dem Bereich von 815,5°C bis 1593°C oder mehr erwärmt. Dies wird dadurch erreicht, daß ein Strom von oben durch eine Kernhälfte nach unten und am unteren Teil des Kerns durch die andere Hälfte wieder zurück nach oben fließt, wobei der Strom von einer veränderbaren Stromversorgung 83 stammt. Diese Stromversorgung sorgt für eine Steuerung der Spannung und des Stroms, um die Temperatur des Kerns zu steuern. Ein innen angeordnetes Thermoelement 108 ist im Inneren des Kerns benachbart zum Boden angeordnet und mit einer Temperaturanzeige 109 verbunden. Die Temperatur des Kerns wird je nach Wunsch durch Ändern der Spannung und des Stroms der Stromversorgung 83 eingestellt, um die gewünschte Temperatur zu erhalten, die am Anzeigegerät 109 angezeigt wird.

Die im Kern 71 erzeugte Wärme wird radial seitlich nach außen zur Erwärmung des Rohres 612 abgestrahlt und gelangt in die Füllkörperschüttung 107, den Zylinder 54 und die Füllkörperschüttung 106. Das durch die Füllkörperschüttungen 106 und 107 strömende Gas und die Luft werden somit auf eine sehr hohe Temperatur erwärmt, bevor diese Strömung der Luft und des Gases den Kern erreicht, wobei sie durch den Kern und ebenfalls durch die Schlitze 73 und 74 im Kern in das Innere des Kerns strömt. Diese Luft und das Gas fließen dann nach unten zum Boden des Reaktors, wobei sie einer sehr hohen Temperatur ausgesetzt werden, um die gewünschte Zersetzung des im Luftstrom getragenen gasförmigen Giftmülls in Kohlendioxid und Wasser zu erreichen. Bei der Verarbeitung von festem Giftmüll wird eine Temperatur erreicht, die ausreicht, um den Giftmüll zu einer nicht auslaugbaren Asche zu glasifizieren, die mittels des Luftstroms in die Kammer 91 unterhalb des Reaktors getragen wird und dort mittels eines sehr feinen Siebs zurückgehalten wird, so daß der Luftstrom aus dem Rohr 96 für ein folgendes Verfahren, wie oben beschrieben, abgeführt werden kann. Der beschriebene Reaktor wird verwendet, um die verschiedensten Chemikalien zu zersetzen, die in der folgenden Tabelle dargestellt sind, die das Ergebnis verschiedener Reaktorläufe ist.

TDR-Zersetzungsergebnisse bei Laborversuchen

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben wurde, ist es für den Fachmann verständlich, daß verschiedene Änderungen und Abänderungen innerhalb des Erfindungsgedankens der Erfindung möglich sind, so daß die Erfindung nicht auf das Ausführungsbeispiel und die Einzelheiten der Darstellung begrenzt ist.

Claims

1. Giftmüllbeseitigungssystem gekennzeichnet durch

- einen eine mittlere Reaktionszone (14) bildenden hohlen, zylindrischen Hochtemperaturkern (13),
- einen um den Kern (13) angeordneten Mantel (16) zur Ausbildung eines Ringraums (17) um den Kern (13), der mit dem Inneren der Reaktionszone (14) in Verbindung steht,
- Mittel (31) zum Erhitzen des Kerns (13) auf eine sehr hohe Temperatur von etwa 1650°C,
- Mittel (18) zur Erzeugung einer Trägergasströmung durch den Ringraum (17) und die Reaktionszone (14),
- Mittel (36, 37, 38) zum Einbringen des Giftmülls in die Reaktionszone (14) in einer feinverteilten oder gasförmigen Form zur Erzeugung von Kohlendioxid und Wasser und eines sicheren, festen, teilchenförmigen Reaktionsprodukts aus dem festen Müll und
- Mittel (25) zum Entfernen des festen Reaktionsprodukts vom Boden der Reaktionszone (14).

2. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel (81, 82, 82) zur Leitung eines elektrischen Stroms durch den Kern zum Anheben der Temperatur des Kerns in den Bereich von 815,5°C bis 1593°C.

3. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

- eine Festmüllverarbeitungsvorrichtung (33) zur Aufnahme des festen Giftmülls und zur Bearbeitung desselben zur Verminderung des Giftmülls auf Teilchen kontrollierbarer Größe in einem Bereich von 50 µ bis 1200 µ, und
- Einbringmittel zum Einbringen der Teilchen in die Oberseite des Kerns (13) und zum Durchwandern der Reaktionszone (14) nach unten im Gegenstrom zum Trägergas zur Steuerung der Verweilzeit der Teilchen in der Zone (14).

4. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

- Mittel zum gesteuerten Einbringen von flüssigem oder gasförmigen Giftmüll in den Strom des Trägergases mit einer steuerbaren Düse (32) zur Ausbildung der Größe der Flüssigkeitstropfen und zur Steuerung der Verweilzeit in der Reaktionszone (14).

5. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

- einen Gasaustritt (46, 47) mit einem Kühler zur Aufnahme des von der Oberseite des Kerns (13) fließenden Trägergases zur Verminderung der Gastemperatur und zur Ausgabe des abgekühlten Gases in die Atmosphäre.

6. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (13) aus einem hochtemperaturbeständigemMaterial hergestellt ist, daß in der Gegenwart von Sauerstoff nicht reagiert, wodurch der Giftmüll, der chemisch gebundenen Sauerstoff enthält, bei hohen Temperaturen zur Zersetzung direkt verarbeitet werden kann.

7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (13) aus einem Material besteht, ausgewählt aus der Gruppe von Siliciumcarbid und Circonoxid oder Titanoxid.

8. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen innerhalb des Mantels (52) um den Kern (71) angeordneten Zylinder (54) zur Ausbildung eines Ringraums (56) zwischen dem Mantel (52) und dem Zylinder (54), und durch eine in dem Ringraum (56) angeordnete Füllkörperschüttung (106) zur Übertragung der Wärme auf das Trägergas beim Durchströmen der Füllkörperschüttung (106).

9. System nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch

- ein konzentrisch in den Zylinder (54) und von im beabstandet angeordnetes Rohr (61) und eine sich durch eine Öffnung (68) in den Zylinder (54) in den Raum (62) zwischen dem Rohr (61) und dem Zylinder (54) erstreckende Füllkörperschüttung (107).

10. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (71) hohl durch ein Paar Schlitze (73, 74) in zwei Längshälften unterteilt ist, die sich von der Oberseite bis zu einem kurzen Abstand zum Boden hin erstrecken, wobei die Schlitze (73, 74) spiralförmig um den Kern (71) verlaufen, um einen verlängerten elektrischen Weg zwischen den zwei Hälften an der Oberseite des Kerns (71) zu bilden, daß eine veränderbare Energieversorgung (83) zwischen den beiden Hälften des Kerns (71) an seiner Oberseite verbunden ist, und daß eine obere Platte (66) sich über die Oberseite des Mantels (52) erstreckt und den davon sich nach unten erstreckenden Kern (71) befestigt.

11. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wärmetauscher (102) außerhalb des Mantels (52) angeordnet ist, durch den das Gas in den Reaktor und das Trägergas aus dem Reaktor zum Wärmeaustausch zwischen den beiden Gasen fließt.

12. Giftmüllbeseitigungssystem, gekennzeichnet durch

- einen Reaktor (51) mit einem mittleren, im wesentlichen vertikalen hohlen Kern (71) aus einem für Sauerstoff bei Temperaturen über 1093°C undurchlässigen Material, der eine axiale Reaktionszone (14) bildet, durch Mittel (86, 87) zur Ausbildung einer Trägergasströmung durch die Reaktionszone,
- Mittel (81, 82, 83) zur Erhitzung des Kerns (71) auf eine sehr hohe Temperatur,
- Mittel (36, 37, 38) zum Einbringen des Giftmülls in feinverteilter, fester oder gasförmiger Form in die Reaktionszone (14), durch die das Trägergas strömt,
- Mittel (41) zur Steuerung der Verweilzeit des Giftmülls in der Reaktionszone (14) zur Erzeugung von Kohlendioxid, Wasser und glasierten, nicht auslaugbaren festen Partikeln des Giftmülls als Reaktionsprodukt und
- Mittel (25) zur Entfernung des Reaktionsprodukts vom Boden der Reaktionszone (14) für eine übliche Müllbeseitigung.