DE4428418C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Inertisieren toxischer Gase oder toxischer vergasbarer Stoffe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Inertisieren toxischer Gase oder toxischer vergasbarer Stoffe, bei dem der toxische Stoff in Gasform mit einem Reaktionsgas vermischt wird, das Gasgemisch in eine Niederdruckplasma-Strecke eingeführt wird, auf der auf das Gasgemisch Mikrowellenenergie mindestens einer ersten wählbaren Frequenz und ausreichender Intensität aufgege­ ben wird, wodurch der toxische Stoff in kleinere chemische Ein­ heiten zerlegt wird, die Zerlegung durch Erfassen und Auswer­ ten der charakteristischen Lichtabstrahlung des Plasmas über­ wacht wird, wobei beim Austreten aus der Niederdruck­ plasma-Strecke die kleineren chemischen Einheiten zu festen oder gas­ förmigen Reaktionsprodukten reagieren, die festen Reaktionspro­ dukte abgeschieden und die gasförmigen Reaktionsprodukte abge­ saugt und gegebenenfalls weiterverarbeitet werden. Die Erfin­ dung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Inertisieren toxi­ scher Gase oder toxischer vergasbarer Stoffe zur Durchführung des Verfahrens.

Die Entsorgung von gefährlichen und hochgiftigen Stoffen hat sich in den letzten Jahren zu einem äußert brisanten Thema ent­ wickelt. Die Verbrennung in zentralen Hochtemperaturverbren­ nungsanlagen ist zunehmend in Frage gestellt, einmal durch auf­ wendige Genehmigungsverfahren, weiter durch fehlende Akzeptanz bei der Bevölkerung und nicht zuletzt durch Gefahren beim Transport. Es ist daher anzustreben, die Entsorgung dezentral durchzuführen, möglichst sogar vor Ort. Hierzu werden mobile, kompakte und insbesondere sichere Anlagen benötigt.

Die WO 89/10162 betrifft das Zerlegen von toxischen Abfallmate­ rialien mittels Zyklotronresonanz, das heißt, eine elektro­ magnetische Strahlung ausreichender Frequenz und Intensität wird auf eine in einer Reaktionskammer befindlichen Mischung aufgegeben, um ein Zyklotronresonanzplasma zu erzeugen. Diese elektromagnetische Strahlung liegt hauptsächlich im Bereich der Mikrowellen des Spektrums und wird beispielsweise mittels Hohl­ wellenleiter in die Reaktionskammer eingebracht. Die gesamte Anordnung ist auf niederem Druck gehalten. Ein Satz magneti­ scher Feldspulen umgibt die Kammer und wird angeregt, so daß ein Basismagnetfeld für die Zyklotronresonanz erzeugt wird, welches die Teilchen im Reaktionsraum hält. Die Überwachung des Plasmaprozesses geschieht beispielsweise durch ein optisches Spektrometer, einen Detektor für die optische Emission und der­ gleichen. Als Reaktionsgas werden Sauerstoff, Argon, Helium und Stickstoff vorgeschlagen.

Eine ähnliche Vorgehensweise ist in der WO 91/04104 vorgeschla­ gen. Auch hier wird ein Niederdruckplasma erzeugt, wobei eine Magnetanordnung vorgesehen ist, um das Plasma in einem defi­ nierten Bereich der Reaktionskammer zu halten. Weiter wird hier vorgeschlagen, eine Vielzahl von Plasmaerzeugern zu verwenden, die in Reihe geschaltet werden können, wobei jeder dieser Plas­ mageneratoren einzeln durch Einstellung der Frequenz auf bestimmte chemische Verbindungen abgestimmt werden können.

Unter einem Plasma versteht man die Aufspaltung eines Gases in Ionen und Elektronen. Je nach Gasart und Intensität der aufge­ gebenen Energie liegt das Gas in unterschiedlichem Maße zerlegt vor. Man unterscheidet Normal- oder Hochdruckplasmen, wie bei­ spielsweise Bogenentladungen, die für die Plasmapyrolyse von Abfall beispielsweise in der DE-C 34 24 710 beschrieben sind, von Niederdruckplasmen. Bei Normaldruckplasmen befinden sich die Ionen, Elektronen und die Gasmoleküle im thermodynamischen Gleichgewicht. Dies bedeutet, daß sehr hohe Leistungen benötigt werden, um die erforderliche Temperatur für chemische Reaktio­ nen zu erreichen. Im Gegensatz dazu besteht im Niederdruck­ plasma kein thermodynamisches Gleichgewicht zwischen den Elek­ tronen, die aber aufgrund der verdünnten Gasumgebung höhere Energien aufnehmen können, und den Ionen und neutralen Teil­ chen, die aufgrund ihrer höheren Masse und ihrer Stöße unter­ einander "kalt" bleiben. Die Elektronen heizen sich dabei auf eine Temperatur von einigen 10 000° auf, wodurch jede chemische Bindung durch Elektronenstoß lösbar wird. Auch komplexere chemische Verbindung werden bei hohem elektrischem Feld und ausreichender Länge der Entladung praktisch vollständig in die atomaren Bestandteile oder zumindest in sehr kleine Mole­ külbausteine zerlegt. Diese reagieren beim Austritt aus der Entladung zu einem Spektrum neuer chemischer Verbindungen. Als Endprodukte entstehen energetisch günstige und stabile Verbin­ dungen.

Bisher ist eine Beeinflussung der Entstehung und Reaktionsraten für die einzelnen Endprodukte nur dadurch versucht worden, daß Reaktionsgase vor dem eigentlichen Plasmareaktor eingemischt wurden.

Die DE-A 42 05 161 offenbart ein Verfahren, bei dem toxische Moleküle durch ein Plasma aufgebrochen werden, wobei vor­ gesehen ist, entweder mit einer diskreten Schwingungsfrequenz oder mit einem breitbandigen Schwingungsfrequenzspektrum zu behandeln. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, das breitbandige Schwingungsfrequenzspektrum entweder als Ganzes aufzugeben oder dieses zu durchfahren. Immer geschieht dies in einem einzigen Reaktionsraum.

Die DE 38 20 317 C2 offenbart ein Verfahren zum Behandeln von umweltbelastenden Bestandteilen, wobei das Medium in einem Einrohrreaktor mit einer hänge zwischen 50 und 700 m behandelt wird. Mit diesem Einrohrreaktor soll es möglich sein, die Trennung der einzelnen Bestandteile ganz gezielt vorzunehmen, auch "stufenweise", wobei aber offengelassen wird, was unter dem Begriff "stufenweise" zu verstehen ist.

Schließlich sieht die WO 91/04104 vor, eine Spule für eine Plasmaerzeugungskammer zu verwenden.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Intertisieren toxischer Gase oder toxischer vergasbarer Stoffe zur Verfügung zu stellen, bei dem bzw. bei der unproblematisch entsorgbare Endprodukte mit größerer Zuverlässigkeit als bisher eingestellt werden können.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, daß längs der Niederdruck­ plasma-Strecke räumlich aufeinanderfolgend Mikrowellenenergie der ersten wählbaren Frequenz und Mikrowellenenergie einer weiteren Frequenz aufgegeben wird, und daß beim Austreten aus der Niederdruckplasma-Strecke den kleineren chemischen Einheiten ein Quench-Gas oder Reaktivgas zugeführt wird.

Der Nachteil des Niederdruckprozesses gegenüber Normal- oder Hochdruckprozessen ist allein die niedrige Reaktionsrate und damit die längere Bearbeitungszeit für eine vorgegebene Menge an toxischem Material. Dies wird aber weit mehr als ausgegli­ chen dadurch, daß bei der Verwendung von Niederdruckanlagen bei einem Reaktorbruch oder bei Leckagen keine giftigen Stoffe ent­ weichen können.

Als Reaktionsgas werden in einer oxidativen Gasatmosphäre bevorzugt Sauerstoff oder eine Sauerstoff enthaltende Mischung eingesetzt oder in einer reduktiven Gasatmosphäre bevorzugt Wasserstoff oder eine Wasserstoff enthaltende Mischung. Weiter bevorzugt ist es, wenn die Niederdruckplasma-Strecke in ihren Umfangsbereichen gekühlt wird.

Auch kann aufeinanderfolgend mit verschiedenen Reaktionsgasen gearbeitet werden.

Eine Vorrichtung zum Inertisieren toxischer Gase oder toxischer vergasbarer Stoffe, mit einer Quelle für Reaktionsgas, einem Dosierblock zum Vermischen des toxischen Stoffes in Gasform mit dem Reaktionsgas, einer Niederdruckplasma-Strecke, auf der auf das Gasgemisch zum Zerlegen des toxischen Stoffes in kleinere chemische Einheiten Mikrowellenenergie mindestens einer ersten wählbaren Frequenz und ausreichender Intensität aufgebbar ist, einer Analysevorrichtung zum Erfassen und Auswerten der charakteristischen Lichtabstrahlung des Plasmas, einem Austrittsblock, in dem feste und gasförmige Reaktionsprodukte gebildet werden, einem Abscheider für die festen Reaktionspro­ dukte und einer Absaugeinrichtung für die gasförmigen Reak­ tionsprodukte, ist dadurch gekennzeichnet, daß ein die Niederdruckplasma-Strecke vollständig umgebendes, aus minde­ stens zwei räumlich getrennt geschalteten Stufen bestehendes Mirkowellen-Hohlleitersystem und eine mit dem Austrittsblock verbundene Quelle für Quench-Gas oder Reaktivgas vorgesehen ist.

Bevorzugt besteht der Reaktionsraum aus einem inneren Rohr, das beispielsweise ein Quarzrohr ist, und einem dieses mit radialem Abstand umgebenden äußeren Rohr, beispielsweise einem Metall­ rohr, wobei der lichte Raum zwischen dem inneren und dem äuße­ ren Rohr einen Kühlmitteldurchlaß bildet. Bei einer praktischen Ausführungsform wird dieses Reaktionsrohr mit Hilfe eines geschlossenen Druckluftkreislaufes gekühlt. Diese Anordnung kann verwendet werden, um Sicherheitsmaßnahmen einzuschalten. Wenn nämlich ein unter Druck stehendes Medium, wie Druckluft verwendet wird, kann ein plötzlicher Bruch des Reaktionsrohres dadurch erfaßt werden, daß der Druck im Zwischenraum zwischen innerem und äußerem Rohr plötzlich absinkt. Da der Druckluft­ kreislauf zudem geschlossen ist, kann das toxische Gas nur in diesen geschlossenen Kreislauf entweichen.

Weitere Sicherheitsmaßnahmen können vorgesehen werden, bei­ spielsweise kann der Druck im Reaktionsrohr ständig gemessen werden, so daß bei einem Druckanstieg infolge des Auftretens eines Lecks die Zufuhr des toxischen Gases sofort gestoppt wer­ den kann. Weiterhin kann verfahrenstechnisch gewährleistet wer­ den, daß das toxische Gas nur dann in den Reaktionsraum einge­ lassen werden kann, wenn dort bereits ein Plasma des Reaktions­ gases brennt.

Weiter ist als Absaugeinrichtung für die gasförmigen Reaktions­ produkte bevorzugt eine Trockenläufer-Pumpe einzusetzen. Damit werden die Schwierigkeiten vermieden, die sich eventuell im Zusammenhang mit zu verwendendem Pumpenöl ergeben könnten.

Ebenfalls stellt es eine bevorzugte Ausführungsform der vorlie­ genden Erfindung dar, daß stromabwärts des Austrittsblocks eine Rückführung zu einem Verdampfer für toxische Stoffe vorgesehen ist. Wie sich aus dem Nachfolgenden ergeben wird, kann dieser Verdampfer eine weitere derartige Vorrichtung mit toxischen Gasen speisen, es ist aber auch denkbar, zu dem entsprechenden Verdampfer der vorliegenden Vorrichtung zurückzuführen, um etwa unvollständig bearbeitete Produkte erneut der Plasmapyrolyse zu unterwerfen.

Nach einer ersten Ausgestaltung besteht das Mikrowellen-Hohl­ leitersystem aus mindestens zwei Stufen, wobei in wenigstens einer der nachfolgenden Stufen Mikrowellenenergie mit im wesentlichen derselben Frequenz wie der ersten Stufe aufgebbar ist. Eine solche Anordnung dient insbesondere der Prozeß­ sicherheit, da, sollte die erste Stufe fehlerhaft arbeiten oder gar ausfallen, die nachfolgenden Stufen ohne weiteres ihre Funktion übernehmen können.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, daß das Mikrowellen-Hohl­ leitersystem aus mindestens zwei Stufen besteht, wobei in den nachfolgenden Stufen Mikrowellenenergie mit einer Frequenz unterschiedlich von der der ersten Stufe aufgebbar ist. Somit läßt sich eine bessere Abstimmung für die Zerlegung unter­ schiedlicher toxischer Stoffe vornehmen. Es kann dabei gegebe­ nenfalls notwendig werden, in allen Stufen des Mikro­ wellen-Hohlleitersystems Mikrowellenenergie mit unterschiedlichen Fre­ quenzen aufzugeben.

Bei dieser Ausgestaltung ist es möglich, ein modulares Gerät zu schaffen, dessen Volumen einschließlich nötiger Zusatzgeräte, wie Verdampfer für toxisches Material und Vakuumpumpe sowie Gaswäscher und Gastrennanlagen, 0,5 m³ nicht überschreitet. Dabei bleibt der Stromverbrauch des Moduls kleiner als 10 kW. Solche Module sind zusammen mit einer entsprechenden Eingabe­ einheit für die zu entsorgenden toxischen Stoffe und für ihre Aufbereitung auf einem Lastkraftwagen unterzubringen und auch direkt von einem Stromgenerator zu versorgen. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung erfüllt neben den bereits geschilderten Vorteilen auch im Hinblick auf leichte Transportierbarkeit und hohe Mobilität die Forderungen, die an ein Gerät für die Ent­ sorgung toxischer Stoffe gestellt wird.

Die Module lassen sich auf einfache Weise verschalten, bei­ spielsweise indem ein System gebildet wird, bei dem die Vor­ richtungen mit einer gemeinsamen Eingabeeinheit für toxische Stoffe und einer gemeinsamen Ausgabeeinheit verbunden und zueinander parallel geschaltet sind. Hierdurch wird die Gesamt­ leistung bei der Entsorgung bzw. Inertisierung erhöht.

Als Alternative könnten die Vorrichtungen in Reihe geschaltet werden. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn in den ein­ zelnen Modulen bzw. Vorrichtungen unterschiedliche Plasmaat­ mosphären geschaffen werden müssen.

So existieren phosphororganische, toxische Stoffe, beispiels­ weise Nervenkampfstoffe, die die Elemente Kohlenstoff, Wasser­ stoff, Sauerstoff, Phosphor und Fluor enthalten. Im Plasma sollte zunächst mit einem deutlichen Sauerstoffüberschuß als Reaktionsgas der Phosphor möglichst vollständig in seine höchste Oxidationsstufe V überführt werden. Das entstehende Phosphoroxid P₄O₁₀ ist eine feste ungiftige Verbindung, die im Austrittsblock der Vorrichtung sublimiert und durch den Abscheider abgetrennt werden kann. Es entstehen jedoch auch weiterhin giftige Fluor-Sauerstoff-Verbindungen, die in einer zweiten modularen Vorrichtung wieder zu reduzieren sind. So wird in einem Wasserstoffplasma das Fluor in Fluorwasserstoff umgesetzt, welches in einem nachfolgenden Gaswäscher abgetrennt werden kann. Weiterhin besteht die Möglichkeit, das Fluor mit Ammoniak in der Nachreaktion zu Ammoniumfluorid reagieren zu lassen.

Es kann daher durchaus zweckmäßig sein, aufeinanderfolgende Vorrichtungen mit verschiedenen Reaktionsgasen zu beaufschla­ gen.

Im folgenden soll die Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden. Dabei zeigt

Fig. 1 ein schematisches Blockschaubild einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ein System mit drei in Reihe geschalteten Modulen, die wie eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut sind und

Fig. 3 ein System mit fünf parallel geschalteten Modulen, wieder entsprechend den Vorrichtungen der vorlie­ genden Erfindung aufgebaut.

Der prinzipielle Aufbau einer Vorrichtung gemäß der vorliegen­ den Erfindung ist in Fig. 1 dargestellt. Aus einer Quelle 10 für toxische Gase, die beispielsweise auch ein Verdampfer zum Überführen toxischer Stoffe in Gasform sein kann, wird über eine geheizte Leitung ein toxischer Stoff in Gasform in einen Dosierblock 12 eingeführt. Aus der Quelle 10 für Reaktionsgas wird ein geeignetes Reaktionsgas zugemischt, beispielsweise Sauerstoff, falls in oxidierender Atmosphäre gearbeitet werden soll, oder Wasserstoff, falls eine reduzierende Atmosphäre not­ wendig ist. Das Gasgemisch strömt in ein inneres Rohr 16 als Reaktionsrohr, das aus Quarz besteht und beispielsweise einen Durchmesser von 10 bis 30 mm haben kann. Es ist von einem äuße­ ren Rohr 18, das aus einem Metall besteht, umgeben, wobei mit Hilfe eines geschlossenen Druckluftkreislaufes, bei dem die Druckluft durch den Raum zwischen dem inneren Rohr 16 und dem äußeren Rohr 18 strömt, der Reaktionsbereich gekühlt wird. Das innere Rohr 16 bzw. das metallische Außenrohr 18 sind von einem Mikrowellen-Hohlleitersystem umschlossen, das hier aus drei Stufen besteht. Jede Stufe umfaßt einen Hohlleiter bzw. Resona­ tor 20, 30, 40, in den über ein Magnetron 22, 32, 42 Mikrowel­ lenenergie eingespeist wird. Mit Hilfe eines Kurz­ schlußschiebers 26, 36, 46 können die jeweils erforderlichen Resonanzbedingungen eingestellt werden. Weiterhin ist wie üblich im Hohlleiter eine Resonatorblende 24, 34, 44 vorgese­ hen. Die Mikrowellenentladung ist für äußerst hohe Ionisie­ rungsraten bekannt. Wenn eine Mikrowellenentladung in dem Reak­ tionsrohr 16 gezündet wird, wird sich ein Plasma bilden, bei dem der zu zerlegende toxische Stoff in kleinere chemische Ein­ heiten, bis hin zu Atomen oder kleinen Molekülen, aufgespalten werden kann. Vielfach kann eine einzige Stufe des Mikro­ wellen-Hohlleitersystems ausreichen, es können aber grundsätzlich beliebig viele weitere folgen, um eine vollständige Aufspaltung des toxischen Stoffes sicherzustellen. Außerdem wird bei Aus­ fall eines solchen Plasmagenerators die Prozeßsicherheit gewährleistet. Im gewählten Beispiel ist zwischen der zweiten Stufe 30 und der dritten Stufe 40 ein Analysegerät 50 zur Erfassung der optischen Emission der charakteristischen Lichtabstrahlung des Plasmas vorgesehen. Dieses Analysegerät besteht aus einem optischen Sensor oder einem optischen Emissionsspektrometer, welches durch einen Mikrocomputer unter­ stützt ist und bei Unregelmäßigkeiten eine Abschaltung der Vor­ richtung erzwingt. Aus der Niederdruckplasma-Strecke innerhalb des Reaktionsrohres 16 treten die kleinen chemischen Einheiten in einen Austrittsblock 60, in dem sie miteinander zu energe­ tisch günstigen und stabilen Verbindungen reagieren. In den Austrittsblock 60 integriert ist ein gekühlter Abscheider 62, an dem die Anteile der Reaktionsprodukte, die feste Verbindun­ gen bilden können, abgeschieden werden. Der Austrittsblock 60 ist mit einer Quelle 70 für ein Quench-Gas oder Reaktivgas ver­ bunden, das die Reaktionsprodukte abkühlt, verdünnt und auch eine Nachreaktion durchführbar macht. Entstehende gasförmige Reaktionsprodukte gelangen in eine Kühlfalle 80 und können, falls dies erforderlich ist, über eine Rückführleitung 88 zu einer zweiten Vorrichtung bzw. dem ihr zugeordneten Verdampfer oder der Quelle für toxische Gase für die weitere Bearbeitung zugeführt werden. Aus der Kühlfalle 80 werden die Gase über eine Trockenläufer-Pumpe 82, die auch als Vakuumpumpe dient, abgesaugt. Hierdurch wird vermieden, daß sich Stoffe im sonst erforderlichen Pumpenöl lösen könnten. Hinter der Pumpe 82 kön­ nen die gasförmigen Reaktionsprodukte in einer Vorrichtung 84 für die Gasaufbereitung/Gastrennung weiter bearbeitet werden. In dieser Vorrichtung 84 nicht erfaßte Stoffe werden in einem Gaswäscher oder Gasabsorber 86 gebunden. Diese letzteren beiden Komponenten sind nicht notwendigerweise Bestandteil der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung, sie können, insbesondere bei der Ver­ wendung mehrerer Vorrichtungen diesen nachgeschaltet werden, so daß eine gemeinsame Aufbereitungsanlage für die sich ergebenden gasförmigen Reaktionsprodukte benutzt wird. Schließlich wird über die Leitung 90 Abluft in die Atmosphäre entlassen.

Systeme, bei denen mehrere modular aufgebaute Vorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, sind in den Fig. 2 und 3 dargestellt.

In der Fig. 2 ist für drei modulare Vorrichtungen 100, die in Reihe geschaltet sind, eine gemeinsame Eintrageinrichtung 10, also eine Quelle für toxische Gase bzw. ein Verdampfer zum Überführen toxischer Stoffe in Gasform, vorgesehen. Diese toxi­ schen Stoffe in Gasform können in den einzelnen Vorrichtungen 100 Plasmen unterschiedlicher Zusammensetzung und unterschied­ licher Frequenzen ausgesetzt werden. Nach der letzten dieser Vorrichtungen ist eine gemeinsame Ausgabeeinheit vorgesehen, die sich insbesondere mit der Weiterbehandlung der gasförmigen Reaktionsprodukte, die aus dem Plasma austreten, befassen.

Fig. 3 stellt wieder eine gemeinsame Eingabeeinrichtung 10 wie im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben dar. Hier sind fünf der modular aufgebauten Vorrichtungen 100 dargestellt, die zueinan­ der parallel geschaltet sind, so daß sich ein System mit einer etwa fünffachen Leistung gegenüber einer Einzelvorrichtung ergibt. Wieder ist eine gemeinsame Ausgabeinheit 84, 86 vorge­ sehen.

Bei Betriebsende ist immer zuerst die Zufuhr des toxischen Gases und dann das Plasma abzuschalten. Bei einem Ausfall der Versorgungsspannung sollte im Austrittsblock ein stromlos abfallendes Ventil verhindern, daß nicht verbranntes Gas in die Vakuumpumpe 82 gelangt.

Die in der vorstehenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirkli­ chung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.

Bezugszeichenliste

10 Quelle für toxische Gase bzw. Verdampfer zum Überführen toxischer Stoffe in Gasform
12 Quelle für Reaktionsgas
14 Dosierblock
16 Reaktionsrohr
18 Mantelrohr
20 Hohlleiter (Resonator)
22 Magnetron
24 Resonatorblende
26 Kurzschlußschieber
30 Hohlleiter (Resonator)
32 Magnetron
34 Resonatorblende
36 Kurzschlußschieber
40 Hohlleiter (Resonator)
42 Magnetron
44 Resonatorblende
46 Kurzschlußschieber
50 Analysegerät zur Erfassung der optischen Emission
60 Austrittsblock (mit Abscheider für Feststoffe)
62 Abscheider
70 Quelle für Quench-Gas/Reaktivgas
80 Kühlfalle
82 Trockenläufer-Pumpe
84 Vorrichtung zur Gasaufbereitung/Gastrennung
86 Gaswäscher/Absorber
88 Rückführleitung zu 10
90 Abluftleitung

Claims (15)

1. Verfahren zum Inertisieren toxischer Gase oder toxi­ scher vergasbarer Stoffe, bei dem
der toxische Stoff in Gasform mit einem Reaktionsgas vermischt wird;
das Gasgemisch in eine Niederdruckplasma-Strecke eingeführt wird, auf der auf das Gasgemisch Mikrowellenenergie minde­ stens einer ersten wählbaren Frequenz und ausreichender Intensität aufgegeben wird, wodurch der toxische Stoff in kleinere chemische Einheiten zerlegt wird;
die Zerlegung durch Erfassen und Auswerten der charakte­ ristischen Lichtabstrahlung des Plasmas überwacht wird; wobei beim Austreten aus der Niederdruckplasma-Strecke die kleineren chemischen Einheiten zu festen oder gasförmigen Reaktionspro­ dukten reagieren, die festen Reaktionsprodukte abgeschieden und die gasförmigen Reaktionsprodukte abgesaugt und gegebenen­ falls weiterverarbeitet werden; dadurch gekennzeichnet, daß längs der Niederdruck­ plasma-Strecke räumlich aufeinanderfolgend Mikrowellenenergie der ersten wählbaren Frequenz und Mikrowellenenergie mindestens einer weiteren Frequenz aufgegeben wird und daß beim Austreten aus der Niederdruckplasma-Strecke den kleineren chemischen Einheiten ein Quench-Gas oder Reaktivgas zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Reaktionsgas in einer oxidativen Gasatmosphäre Sauerstoff (O₂) oder eine Sauerstoff enthaltende Mischung und in einer reduktiven Gasatmosphäre Wasserstoff (H₂) oder eine Wasser­ stoff enthaltende Mischung eingesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Niederdruckplasma-Strecke in ihren Umfangsberei­ chen gekühlt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß aufeinanderfolgend mit verschiedenen Reaktionsgasen gearbeitet wird.

5. Vorrichtung zum Inertisieren toxischer Gase oder toxischer vergasbarer Stoffe, zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit
einer Quelle (12) für Reaktionsgas,
einem Dosierblock (14) zum Vermischen des toxischen Stoffes in Gasform mit dem Reaktionsgas;
einer Niederdruckplasma-Strecke (16, 18), auf der auf das Gasgemisch zum Zerlegen des toxischen Stoffes in kleinere chemische Einheiten Mikrowellenenergie mindestens einer ersten wählbaren Frequenz und ausreichender Intensität aufgebar ist;
einer Analysevorrichtung zum Erfassen und Auswerten der charakteristischen Lichtabstrahlung des Plasmas;
einem Austrittsblock (60), in dem feste und gasförmige Reak­ tionsprodukte gebildet werden, einem Abscheider (62) für die festen Reaktionsprodukte und einer Absaugeinrichtung (82) für die gasförmigen Reaktionsprodukte; dadurch gekennzeichnet, daß ein die Niederdruckplasma-Strecke (16, 18) vollständig umgebendes, aus mindestens zwei räumlich getrennt geschalteten Stufen bestehendes Mikrowellen-Hohlleitersystem (20, 30, 40) und eine mit dem Austrittsblock (60) verbundene Quelle (70) für Quench-Gas oder Reaktivgas vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederdruckplasma-Strecke aus einem inneren Rohr (16) und einem dieses mit radialem Abstand umgebenden äußeren Rohr (18) besteht, wobei der lichte Raum zwischen dem inneren (16) und dem äußeren (18) Rohr einen Kühlmitteldurchlaß bildet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Rohr (16) ein Quarzrohr ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das äußere Rohr (18) ein Metallrohr ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des inneren Rohres (16) ein Drucksensor vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Kühlmitteldurchlaß ein Drucksensor vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugeinrichtung für die gasförmigen Reaktionsprodukte eine Trockenläufer-Pumpe (82) umfaßt.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß stromabwärts des Austrittsblocks (60) eine Rückführung zu einem Verdampfer für toxische Stoffe vorgesehen ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens einer der der ersten Stufe (20) nachfolgenden Stufen (30, 40) Mikrowellenenergie mit im wesentlichen derselben Frequenz wie der der ersten Stufe (20) aufgebbar ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in den der ersten Stufe (20) nachfolgenden Stufen (30, 40) Mikrowellenenergie mit einer Frequenz unter­ schiedlich von der der ersten Stufe (20) aufgebbar ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß in allen Stufen des Mikrowellen-Hohlleitersystem (20, 30, 40) Mikrowellenenergie mit unterschiedlichen Frequenzen aufgebbar ist.