DE4406967A1 - Verfahren zur Vernichtung von Schadstoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vernichtung von Schadstoffen, insbesondere von halogenhaltigen Schadstoffen durch Verbrennung bei hohen Temperaturen, eine nachfolgende Bindung der Schadstoffe in anorga­ nischen Verbindungen sowie eine schockartige Abkühlung der entstandenen Reaktionsprodukte mittels Flüssig­ keitszufuhr. Ferner betrifft sie eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.

Ein Großteil der bekannten hochtoxischen oder ander­ weitig die Umwelt stark belastenden Schadstoffe weist als wesentlichen Bestandteil ein Halogen, in der Regel Chlor oder Fluor, auf. Typisch für das Vorkommen dieser Schadstoffe ist, daß sie häufig, auf dem Land oder in Gewässern, weiträumig verteilt vorliegen und/oder daß sie sich in einem für den Transport nicht geeigneten Zustand befinden. Typisch sind weiterhin starke Schwankungen in den jeweils anzutreffenden Mengen, das Auftreten von Gemischen oder Kombinationen diverser Schadstofftypen sowie die Verunreinigung durch Fremd­ stoffe in unterschiedlichen Konzentrationen.

Die thermische Vernichtung dieser Schadstoffe durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, bei dem diese Schadstoffe in mittels Verbrennung oder elektrischer Energie erzeugte Hochtemperaturzonen eingebracht werden, ist eine vergleichsweise sichere Methode zur Beseitigung dieser Stoffe. Allerdings bedarf es bei diesem Prozeß einer kontrollierten Reaktionsführung, um zu verhindern, daß sich durch eine Rekombination der Spaltprodukte weitere organische Schadstoffe, insbe­ sondere die 2,3,7,8-chlorierten Dibenzo-p-Dioxine (PCDD) und Furane (PCDF) bilden, die auch unter dem Sammelbegriff Dioxine zusammengefaßt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der ein­ gangs genannten Art anzugeben, das eine gefahrlose Vernichtung derartiger Schadstoffe ermöglicht und das sich insbesondere auch für eine Anwendung unmittelbar am Fund- oder Lagerort dieser Stoffe eignet. Weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens bereitzustellen, das eine kompakte Anordnung und damit eine Installation in einem Transportcontainer gewährleistet.

Die Erfindung löst die erste Aufgabe durch ein Ver­ fahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patent­ anspruches 1.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht dabei eine vergleichsweise problemlose Entsorgung auch stark dislozierter Schadstoffe, wie beispielsweise chlorierte Kohlenwasserstoffe oder chemische Kampfstoffe, für die aufgrund fehlender Transportierbarkeit kein anderes Entsorgungskonzept verfügbar ist. Die Lösung der weiteren Aufgabe erfolgt mit einer Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 7. Diese Vorrichtung weist den Vorteil auf, daß sie sich in einer kompakten transportablen Anlage realisieren läßt, die ohne großen Aufwand an den Fund- bzw. Lagerort der zu vernichtenden Schadstoffe verbracht werden kann.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Die Figur zeigt dabei in schema­ tischer Weise den Aufbau einer mobilen Anlage zum Abbau von Schadstoffen.

Die Anlage besteht aus einer Reaktionskammer 1, die mit einer keramischen Schutzschicht 2, im Fall des hier beschriebenen Ausführungsbeispiels auf der Basis eines Metallmischoxids, ausgekleidet ist. Zur Erzeugung und Aufrechterhaltung einer Hochtemperaturflamme 3 im Inneren der Reaktionskammer 1 ist diese mit reinem Sauerstoff sowie mit Propan beaufschlagbar, die aus separaten Vorratsbehältern 4 und 5 zugeführt werden. Aus einem weiteren Behälter 6 wird der zu vernichtende Schadstoff unmittelbar in den Bereich der Rochtempera­ turflamme 3 eingeleitet.

Stromabwärts, außerhalb des Bereiches der Hochtempera­ turflamme 3, befindet sich ein Einspritzelement 7 für die Zugabe einer Alkalihydroxidlösung, bei der es sich um Kali- oder Natronlauge (KOH oder NaOH) handelt, zu den entstandenen Reaktionsprodukten. Diese Lösung wird in einem weiteren Behälter 8 gelagert.

Die entstehenden Reaktionsprodukte werden in einen sich an die Reaktionskammer 1 stromabwärts anschließenden Auffangbehälter 9 geleitet, wo sie mittels eines über eine Speiseleitung 10 kontinuierlich zugeführten Wasserstromes auf die Umgebungstemperatur herunterge­ kühlt werden. Die sich im Auffangbehälter sammelnde Flüssigkeit 11 wird über eine durch ein Regelventil 12 absperrbare Leitung 13 in einem Sammelbehälter 14 ge­ leitet. Dieser ist mit einem Filtersystem 15, im hier beschriebenen Fall einem Filter aus Polyurethanschaum, mit nachgeschaltetem Katalysator 16 ausgestattet, das eine Abtrennung, Trocknung und Reinigung der gas­ förmigen Reaktionsprodukte gewährleistet und dem eine in der Figur nicht dargestellte Gasüberwachungseinrich­ tung nachgeschaltet ist.

Die Verwendung von Sauerstoff und Propangas dient dabei zunächst der Erzeugung einer Hochtemperaturzone im Ein­ laßbereich der zu beseitigenden Schadstoffe. In dieser Hochtemperaturflamme 3 werden die brennbaren Schad­ stoffkomponenten, im wesentlichen Kohlenstoff, Wasser­ stoff und gegebenenfalls Metalle, verbrannt, die übrigen im Schadstoff enthaltenen Elemente, vor allem die Halogene, werden freigesetzt. Indem die Anlage mit leichtem Sauerstoffüberschuß betrieben wird, wird das Auftreten von brennbaren Komponenten im Abgas, wie Methan und Kohlenmonoxid, weitestgehend unterdrückt.

Der Verbrennungsdruck wird über das Regelventil 12 in einem Bereich von etwa 20 bar gehalten. Dies gewähr­ leistet zum einen eine hohe Stabilität des Reaktionsab­ laufes, zum anderen läßt sich auf diese Weise eine äußerst kompakte Reaktionskammer realisieren, die dadurch besonders gut für den mobilen Einsatz geeignet ist. Die Auskleidung der Reaktionskammer 1 mit einer keramischen Schutzschicht 2, die im Fall des hier beschriebenen Ausführungsbeispiels auf Metall-misch­ oxiden basiert, ist dabei nicht nur äußerst preiswert zu realisieren, sondern trägt zugleich auf zweierlei Weise zur Prozeßoptimierung bei. Zum einen werden durch sie die Wärmeverluste an den Wänden der Reaktionskammer 1 minimiert, wodurch verhindert wird, daß sich die Reaktionsprodukte so weit abkühlen, daß Dioxine ent­ stehen können. Zum anderen reagiert diese Schutzschicht 2 mit einem Teil der freigesetzten Halogene und ent­ zieht diese damit einem möglichen Rekombinations- oder Neubildungsprozeß. Die Schutzschicht 2 wird dabei im Lauf der Zeit aufgezehrt und muß deshalb in regel­ mäßigen Abständen erneuert werden.

Durch die Zugabe der Alkalihydroxidlösung, Kali- oder Natronlauge, zu den Reaktionsprodukten wird eine voll­ ständige anorganische Bindung der Halogene erreicht.

Die kondensierten Reaktionsprodukte werden schließlich im Auffangbehälter 7 endgültig abgeschreckt und zu­ sammen mit dem zugeführten Wasser in den Sammelbehälter 15 geleitet.

Die flüchtigen Bestandteile dieser Reaktionsprodukte werden durch die nachgeschaltete Filteranlage mit Kata­ lysator nachgereinigt und erst nachdem die nachgeschal­ tete Überwachungseinrichtung ihre Unschädlichkeit bestätigt hat, in die Umgebung abgegeben.

Claims (7)

1. Verfahren zur Vernichtung von Schadstoffen, insbe­ sondere von halogenhaltigen Schadstoffen durch Ver­ brennung bei hohen Temperaturen, eine nachfolgende Bindung der Schadstoffe in anorganischen Verbin­ dungen sowie eine schockartige Abkühlung der ent­ standenen Reaktionsprodukte mittels Flüssigkeits­ zufuhr, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennung bei erhöhtem Druck und unter Verwendung einer selbstzehrenden Auskleidung (2) der Reaktionskammer (1) erfolgt, die am Umsetzungsprozeß der Schad­ stoffe beteiligt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebsdruck in der Reaktionskammer (1) im Bereich von 20 bar liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Reaktionskammer mit einem Gemisch aus Sauerstoff sowie einem Kohlenwasserstoff beauf­ schlagbar ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenwasserstoff aus Propan besteht.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verbrennung bei einem leichten Sauerstoffüberschuß erfolgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Alkalihydroxidlösung in der Reaktionskammer (1) eingespritzt wird.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bestehend aus einer Hochtemperatur-Verbrennungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionskammer (1) mit einer Schutzschicht (2) aus einer Metalloxid-Keramik ausgekleidet ist und einen Betriebsdruck von 20 bar aufweist.