DE3940567A1

DE3940567A1 - Verfahren zur thermischen zersetzung von organischen und anorganischen kampfstoffen

Info

Publication number: DE3940567A1
Application number: DE19893940567
Authority: DE
Inventors: Lothar Dipl Ing Hartung; Heinz Dipl Ing Langen
Original assignee: GSU SYSTEMTECHNIK GmbH
Current assignee: GSU SYSTEMTECHNIK GmbH
Priority date: 1989-12-08
Filing date: 1989-12-08
Publication date: 1991-06-13

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Zersetzung von anorganischen und organischen Kampfstoffen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Kampfstoffe oder auch eine Reihe von Produktionsresten der Pestizidherstellung, im folgenden nur Entsorgungsstoff genannt, die als sogenannte Altlasten anfallen, stellen eine ständige Gefahr für die Ökologie dar. Deren sachgemäße Beseitigung erlangt zunehmend Bedeutung. Die möglichst restlose Umwandlung in ungefährliche, von der Natur abbaubare Stoffe ist dabei die eine Problemstellung. Nicht minder von Bedeutung ist jedoch für Mensch und Umwelt die gefahrlose Aufbereitung der zu entsorgenden Stoffe. Hier ist ein Konzept gefragt, das ein hohes Maß an sogenannter Dauersicherheit gewährleistet. Ein solches Sicherheitskonzept muß auch bei vorhandenen Anlagen lückenlos erweiterbar sein, wenn neue wissenschaftliche Erkenntnisse dies erfordern. Zum Beispiel ist der heutige Stand der Wissenschaft und Technik, daß Kampfstoffe und Pestizidabfälle in Verbrennungsanlagen zu vernichten sind. Diese auf der Grundlage der Verbrennung konzipierten Anlagen gehen in der Regel nur von dem zu erreichenden Zersetzungsgrad aus. Dabei werden die schwer beherrschbaren Zwischenreaktionen des Verbrennungsprozesses nicht weiter betrachtet. Durch ständige Verbesserung der Analyseverfahren wurden jedoch in jüngster Zeit Ultraspurenprodukte in den Verbrennungsrückständen entdeckt, die selbst bei geringsten Konzentrationen eine extreme Toxität aufweisen. Hieraus läßt sich schließen, daß die reine Beurteilung des Zersetzungsgrades in der Regel nicht mehr ausreichen wird. Vielmehr sind die Verfahrensbedingungen so aufeinander abzustimmen, daß zu befürchtende Rekombinationen auszuschließen sind. D. h. zum Beispiel, daß Dioxine und Furane am besten zu vermeiden sind, wenn zumindest in der ersten Stufe der thermischen Zersetzung von Entsorgungsstoffen kein Sauerstoff anwesend ist. Dies gilt insbesondere für die thermische Zersetzung sogenannter Dioxinvorläufer.

Ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, dieses Verfahren so zu gestalten, daß aufgrund allgemein bekannter Gesetzmäßigkeiten (chemische Reaktionen) Gefahrenstoffe in einfach beherrschbare umweltneutrale Substanzen umgewandelt werden und vom Anlagenbetrieb selbst her ein Mindestmaß an bedeutsamen Störfällen sichergestellt wird. Weiterhin bestehende Anlagen sind aufgrund neuester Erkenntnisse der analytischen Chemie mit ihren Analyseverfahren ohne zeitlichen Verzug sicherheitstechnisch erweiterbar.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Verfahrensschritte a) bis d) gemäß dem Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1.

Die zu zersetzenden Stoffe werden in einer sauerstoffreien Atmosphäre in den gasförmigen Zustand übergeführt, und diese Prozeßgase werden in einem oder mehreren hintereinandergeschalteten Fluidbetten, die indirekt geheizt werden und deren Fluidgasgemische die Zersetzung und Absättigung in umweltneutrale Produkte begünstigen, thermisch zersetzt.

Die zersetzten Prozeßgase werden in einem weiteren Schritt aufoxidiert, wenn die Voraussetzung zur Vermeidung der Rekombinate erfüllt ist oder sie direkt der Naßwäsche zugeführt werden, um Halogenwasserstoffe oder sonstige Säuren von Restgasen zu trennen. Die Restgase können dann gefahrlos verbrannt oder anderweitig verwendet werden.

Eine Anlage zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert:
Behälter mit dem zu entsorgenden Kampfstoff, Pflanzenschutzmittel usw., im folgenden nur E-Behälter genannt, werden chargenweise auf eine Fördereinrichtung im Bereich einer Station 1 gelegt.

Eine Schleuse 2 öffnet sich, und die E-Behälter werden mittels der Fördereinrichtung nach einer Station 3 bewegt. Die Schleuse 2 schließt sich.

Eine Schleuse 4 öffnet sich, und die E-Behälter werden nach einer Station 5 bewegt. Die Schleuse 4 schließt sich. Die Luftatmosphäre einer Zelle 6 wird durch Aktivkohlefilter gereinigt.

Eine Schleuse 7 wird geöffnet, und die E-Behälter werden nach einer Station 8 bewegt. Die Schleuse 7 schließt sich. Die Stickstoff/Schadstoffatmosphäre in einer Zelle 9 wird durch eine zentrale Gasdekontaminierungsanlage in Form eines Fluidbettes 10 gereinigt, so daß nur noch Stickstoff mit geringen Schadstoffkonzentrationen in Zelle 9 vorhanden ist.

Ein Deckel eines Siedeofens 11 in einer Arbeitszelle 12 wird geöffnet. Ein an einer Kranschiene 13 hängender und von einer Steuerzentrale 14, die sich außerhalb der Arbeitszelle 12 befindet, bedienbarer Greifer 15 arretiert den ersten E-Behälter der Charge auf einer Zuführrutsche 16 des Siedeofens 11. Ein ebenfalls an der Kranschiene 13 hängendes und von der Steuerzentrale 14 bedienbares Schneidwerkzeug 17 öffnet den E-Behälter. Der Greifer 15 hebt oder schiebt den geöffneten E-Behälter in den Siedeofen 11. Der vorstehend beschriebene Vorgang mit Bezug auf die E-Behälter-Behandlung wiederholt sich, bis sich die komplette Charge im Siedeofen 11 befindet. Eine am Greifer 15 vorgesehene Spülvorrichtung 18 reinigt die Zuführrutsche 16 zum Siedeofen 11 in der Weise, daß der beim Aufschneiden der E-Behälter austretende Behälterinhalt in den Siedeofen 11 fließt. Anschließend wird der Siedeofen 11 geschlossen. Eine im Deckel integrierte Rühreinrichtung 20 bewegt die im Siedeofen befindlichen E-Behälter, so daß durch Verformung oder Lageänderung derselben die in den Behältern befindlichen Stoffe (fest, flüssig oder geleeartig) austreten.

Der Entsorgungsstoff wird unter ständiger Wärmezuführung - es handelt sich um einen indirekt beheizten Ofen - in die Gasphase überführt. Die entstehenden Gase werden direkt aus dem Ofen über eine Leitung 21 abgesaugt und dem Fluidbett 10 zugeführt.

Nachdem der im Siedeofen 11 befindliche Entsorgungsstoff größtenteils verdampft ist, wird der Ofen geöffnet, und die fast leeren Entsorgungsbehälter werden mittels der Greifer 15 aus dem Siedeofen gehoben und in einem Korb 22 einem Fluidbett 19 zugeführt. In diesem werden die E-Behälter ausreichend ausgeglüht. Anschließend wird der Korb 22 mit den E-Behältern in ein Abkühlbecken 23 getaucht.

Nach einem Trocknungsvorgang werden die ausgeglühten E- Behälter mit Hilfe des Greifers 15 im Bereich einer Station 24 auf die Fördereinrichtung gelegt. Zur Vemeidung einer Schadstoffkonzentration in der Stickstoffatmosphäre der Arbeitszelle 12 wird diese ständig abgesaugt 21 und dem Fluidbett 19 zugeführt. Aus diesem Grund wird zur Aufrechterhaltung der Druckverhältnisse in der Arbeitszelle 12 ein frisches Gemisch von Stickstoff/Wasserstoff zugeführt. Die Prozeßgase des Fluidbettes 19 werden ebenfalls dem Fluidbett 10 zugeführt.

Eine Schleuse 25 öffnet sich, und die leeren E-Behälter bewegen sich nach einer Station 26. Die Schleuse 25 schließt sich. Die Gasatmosphäre einer Zelle 27 wird von der zentralen Zelle 6 gereinigt, so daß nur noch Stickstoff mit geringen Schadstoffkonzentrationen vorhanden ist.

Eine Schleuse 28 öffnet sich, und die E-Behälter bewegen sich nach einer Station 29. Die Schleuse 28 schießt sich, und die Gasatmosphäre (Stickstoff) einer Zelle 30 wird im Umluftverfahren durch Aktivkohlenfilter gereinigt.

Eine Schleuse 31 öffnet sich, und die E-Behälter bewegen sich nach einer Station 38. Die Schleuse 31 schließt sich dann. In einer Zelle 33 erfolgt bei 34 eine Einschmelzung oder bei 35 eine Grundreinigung der E-Behälter. Nach erfolgter Einschmelzung oder Grundreinigung wird die Gasatmosphäre (Stickstoff) gereinigt.

Eine Schleuse 36 öffnet sich, und die E-Behälter bewegen sich nach einer Station 37. Die Schleuse 36 schließt sich dann. Anschließend werden die E-Behälter mittels eines Schadstoffspürgerätes 38 auf Schadstoffbestandteile untersucht. Für diesen Zweck ist in einer Zelle 39 ein von außen bedienbarer Greifer 40 installiert. Bei positivem Befund werden die E-Behälter auf die rückführende Fördereinrichtung gelegt. Die Schleuse 36 öffnet sich abermals, und die E- Behälter werden zwecks Nachreinigung zurückgeführt.

Bei negativem Befund wird die Zelle der Luftatmosphäre angeglichen, eine Schleuse 41 geöffnet, und die E-Behälter werden bei 42 freigegeben.

Prozeßgasentsorgung

Hiermit sind die vergasten Inhalte der E-Behälter gemeint, die im Prozeßverlauf durch den Siedeofen 11 und im Fluidbett 19 entstehen und gemeinsam dem Fluidbett 10 zugeführt werden. Das Fluidbett 10 wird mit einem aus Stickstoff und Wasserstoff bestehenden Gemisch bei einer Temperatur von 600°C bis 950°C fluidisiert. Die Prozeßgase in 43 werden bei dieser Temperatur in niedermolekulare Stoffe zersetzt. Diese werden dann einer thermischen Nachverbrennung in 44 zugeführt. Ziel ist die Aufoxidation, z. B. von Phosphor zu Phosphoroxid. Nach der thermischen oxydativen Behandlung werden die Prozeßgase durch eine Vorwäsche in 45 von den vorhandenen Säuren getrennt.

Die Restgase mit einer Temperatur unter 100°C werden über einen Schornstein an die Atmosphäre abgegeben, wobei über geeignete Detektoren laufend die Restgaszusammensetzung ermittelt wird. Die durch die Naßwäsche ausgeschiedenen Säuren in 46 werden in einem Neutralisierungsbecken 47 umweltverträglich aufbereitet.

Reparaturbetrieb der Arbeitszellenwerkzeuge

Da davon auszugehen ist, daß die Schneidwerkzeuge 17 und Greifer 15 einem sehr hohen Verschleiß ausgesetzt sind, befinden sich alle Werkzeuge beweglich an der Kranschiene 13, die sich unmittelbar unter der Decke der Arbeitszelle 12 und eines Reparaturraumes 48 befindet.

Die Arbeitszelle 12 ist vom Reparaturraum 48 durch eine doppelte Schleuse 49 getrennt. Im Arbeitsraum ist die Kranschiene 13 mit einer Weiche 50 versehen, die von außen bedienbar ist. Auf einer zweiten Schiene 51 sind Ersatzwerkzeuge 52 aufgehängt. Bei einer Störung kann das defekte Werkzeug über die Schleuse 49 gewechselt werden. Nach Auswechslung und Schließung der Schleuse 49 wird die Gasatmosphäre des Reparaturraumes 48 von der zentralen Dekontaminierungsanlage (Fluidbett 10) gereinigt. Das defekte Werkzeug kann über eine von außen bedienbare Dekontaminierungsdusche gereinigt werden. Die Restdekontaminierung wird mit Hilfe eines Schadstoffprüfgerätes bestimmt. Anschließend wird der Reparaturraum 48 geöffnet, das defekte Werkzeug von der Kranschiene 13 gelöst und außerhalb des Reparaturraumes 48 nachbehandelt und repariert.

Claims

1. Verfahren zur thermischen Zersetzung von anorganischen und organischen Kampfstoffen in einer oder mehreren Vorkammern mit mehreren hintereinander geschalteten indirekt beheizten Fluidbetten, in welchen Aluminiumoxidpartikeln für eine gute Wärmeverteilung und ausreichende Verweilzeiten für die zu zersetzenden Stoffe im Badbereich sichern, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Behälter (auch Granathülsen) in einer Vorkammer durch Zerschneideeinrichtungen geöffnet werden,
b) die Kampfstoffbehälter in einen verschließbaren Drahtkorb fallen und in ein mit Aluminiumoxidpartikeln gefülltes Fluidbett getaucht werden,
c) in das Fluidbett kontinuierlich oder diskontinuierlich geeignete Zusatzstoffe eingespritzt werden und
d) dem Fluidgasgemisch geeignete Reaktionsgase beigemischt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedlichen Behälter mit den Kampfstoffen auf mit einer Fördereinrichtung verbundene kraftschlüssige Klemmeinrichtungen befestigt werden oder chargenweise auf die Fördereinrichtung ohne Befestigung gestellt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung durch Schleusen geführt wird, in denen der Druck des Raumes bis zu einer Arbeitskammer stufenweise abnimmt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Arbeitskammer die auf der Fördereinrichtung befindlichen Behälter mit Schneideeinrichtungen, die von einem außerhalb der Arbeitskammer befindlichen Steuerpult bedient werden können, geöffnet werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die geöffneten Kampfstoffbehälter in einem Siedeofen grob entleert und anschließend in einen Korb gelegt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluidbett mit einer inneren und äußeren Absaugung versehen wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die abgesaugten Gasgemische in einem Fluidbett weiter zersetzt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die komplette Anlage druckgekapselt ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die im Prozeß befindliche Kampfstoffmenge im Störfall mit Spülmedium in einen Druckbehälter gepumpt werden kann.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß durch besondere Schleusen Personen mit Schutzgeräten die Kammern betreten können, um die Anlage zu dekontaminieren, und daß die Reinigungsmittel durch Bodenabläufe aufgefangen, zwischengelagert und nach Abschluß der Dekontaminierungsarbeiten einem Fluidbett zur thermischen Zersetzung zugeführt werden.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die leeren Kampfstoffbehälter von einer kraftschlüssigen Vorrichtung aus dem Korb außerhalb des ersten Fluidbettes gehoben und durch eine Dekontaminierungsschleuse aus dem Prozeß ausgeschieden werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in das Fluidbett selbst oder über das Fluidgasgemisch ggf. geeignete Reaktionsstoffe zugegeben werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Prozeß austretenden Prozeßgasgemische gewaschen und ggf. neutralisiert oder verbrannt werden.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß alle Kammern mit Dekontaminierungsduschen ausgestattet sind und die versprühten Dekontaminierungsmittel über Bodenabläufe einem Fluidbett zugeführt werden.

15. Verfahren nach einem der Anprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß in der Arbeitskammer von außen bedienbare Arbeitsgeräte installiert werden, die durch ein Sichtfenster in der Steuerwarte beobachtet und bedient werden können.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das nach Öffnen der Kampfgasbehälter bereits austretende Gasgemisch über eine Absaugung dem zweiten Fluidbett zugeführt wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsgeräte der Arbeitskammer durch eine Schleuse zu einer Reparaturzelle gewechselt werden können.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß in der stark kontaminierten Arbeitszelle ein Unterdruck sowohl gegenüber dem atmosphärischen Druck als auch in den Schleusenkammern aufrechterhalten wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß in den weniger kontaminierten Schleusenkammern der Raumdruck stufenweise erhöht wird, so daß in der letzten Schleusenkammer mit der dekontaminierten Atmosphäre nur noch der geringere Unterdruck herrscht.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß im Störfall alle Prozeßgase in innerhalb der druckgekapselten Anlage befindliche Auffangbehälter gepumpt werden.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das im Störfall eingesetzte Dekontaminierungsmittel ebenfalls in Behälter, die sich innerhalb der druckgekapselten Anlage befinden, gepumpt wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß nach Beendigung des Störfalls die zwischengespeicherten Prozeßgase und gebrauchten Dekontaminierungsmittel in den vorhandenen Fluidbettanlagen innerhalb der druckgekapselten Anlage in den weiteren Verfahrensablauf integriert werden.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Gesamtsystem mit einem ein- bzw. mehrwandigen Schutzgehäuse versehen wird.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß das mehrwandige Schutzgehäuse mit Inertgasen und/oder Flüssigkeiten gefüllt werden kann.