DE69021584T2 - Behandlung von abgas. - Google Patents
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Description
- Zweck der Erfindung ist die Umwandlung gewisser gefährlicher gasförmiger Abfallprodukte durch chemische Reaktion in eine Form, die ihre anschließende Entfernung aus dem Gasstrom möglich macht. Die hier behandelten gefährlichen Gase sind entweder schwer mittels vorhandener Techniken aus dem Abgasstrom zu entfernen, oder die vorhandenen Techniken sind durch die anderen Bestandteile des Gasstroms beschränkt. Alternativ kann das zu zerstörende Material in konzentrierter Form vorliegen, das zum Zwecke der Beseitigung gesammelt worden ist.
- Die gasförmigen Abfallprodukte können Gase sein, die Chlorkohlenwasserstoffe und/oder Chlorfluorkohlenwasserstoffe (CFC) aus einer großen Vielfalt industrieller Prozesse enthalten, beispielsweise aus der Halbleiterverarbeitung, CFC- Reinigungsbädern, Füllen oder Entleeren von Feuerlöschgeräten, Aerosolabfüllung oder Entleeren von Kältemaschinen, Schaumstoffherstellung usw.. Die gasförmigen Abfallprodukte können auch aromatische Chlorverbindungen enthalten, die beispielsweise aus der Verbrennung von Materialien wie z.B. PVC und PCB usw. entstehen. Solche Abfallgasprodukte können in dem Abgasstrom zusammen mit Schwefeldioxyd, Salzsäuregas, Kohlendioxyd, Stickstoff, Sauerstoff und anderen Gasen vorhanden sein.
- Gemäß der Erfindung ist ein Verfahren zur Behandlung von Abfallgasprodukten aus einem industriellen Prozeß vorgesehen, bei welchem die Gase der Reihe nach unterzogen werden:
- einer ersten Reaktionsstufe, die ein Magnesium- oder Kalziummaterial enthält, das aus einem Oxyd, Karbonat oder Hydroxyd oder einem Gemisch hiervon besteht, und
- einer zweiten Reaktionsstufe, die ein Siliziummaterial in Form von Silizium oder einer siliziumreichen Legierung oder siliziumreichen Substanzen bei erhöhter Temperatur enthält.
- Insoweit umfaßt die Erfindung das Einführen einer Menge von Magnesiumoxyd oder Kalziumoxyd oder Magnesiumkarbonat oder Kalziumkarbonat oder Magnesiumhydroxyd oder Kalziumhydroxyd oder eines diese Materialien enthaltenden Materials in die Einlaßseite eines das Siliziummaterial enthaltenden Betts. Das Magnesiumoxyd- oder Kalziumoxydmaterial wird vorzugsweise auf eine Temperatur von 350 bis 800ºC und vorzugsweise von 450 bis 600ºC erhitzt. Dieses Magnesiumoxyd- oder Kalziumoxydmaterial reagiert mit vielen Säuren und wirkt als Filter gegen das Erreichen und Vergiften der Siliziumoberfläche durch Verunreinigungen.
- Ein weiterer Vorteil der Anwesenheit des auf erhöhter Temperatur gehaltenen Magnesiumoxyd- oder Kalziumoxydbetts ist die Dissoziation einiger Gasspezies auf heißen Grundmaterialien. Wasserstoffselenid, Silan und Dichlorsilan zersetzen sich auf Grundmaterialien, die auf erhöhten Temperaturen gehalten werden, während andere Hydride wie Arsin, Phosphin und Diboran sich auf der gleichen Oberfläche thermisch zersetzen.
- Die Erfindung umfaßt auch das nachfolgende Zusammenbringen der Abfallgasprodukte mit Silizium oder siliziumreichen Legierungen oder Substanzen, insbesondere, jedoch nicht ausschließlich mit Mangan-Silizium-Legierungen, Ferro-Silizium- Legierungen und handelsüblich reinem Silizium bei erhöhter Temperatur vorzugsweise von 300 bis 900ºC und mehr vorzugsweise von 450 bis 550 oder 650ºC.
- Die Wirkung des Durchgangs von C-Cl oder CFC oder Organochlorverbindungen (sowohl aromatisch wie auch aliphatisch) durch ein Bett aus heißem Silizium besteht darin, daß die Gase mit dem Silizium reagieren und Siliziumtetrahalide bilden. Die sich ergebenden Gasgemische sind reaktiver und durch nachfolgende chemische Reaktionstufen oder durch Reaktion mit Wasser in einem mit Wasser oder wäßriger Lösung arbeitenden Rieselturm viel leichter abscheidbar. Das aus der Siliziumstufe erhaltene Gasgemisch kann auch mit Magnesiumoxyd und Kalziumoxyd reagiert werden (WO-A-89/11905, veröffentlicht am 14.12.89).
- In unseren Experimenten haben wir gezeigt, daß, wenn Luft enthaltendes Chlorbenzol in signifikanter Menge durch ein Bett aus Silizium bei erhöhter Temperatur (bis zu 600ºC) hindurchgeleitet wird, das Chlorbenzol mit Silizium reagiert und die toxischen Produkte in einer nachfolgenden Stufe entfernt werden konnten. Die Siliziumoberfläche wurde nicht passiviert; es wurde kein nachweisbarer Kohlenstoff- bzw. Karbidfilm festgestellt. Wo es notwendig ist, Kohlenstoffhalid-Verbindungen in Abwesenheit von Luft über ein ähnliches Bett zu leiten, haben wir herausgefunden, daß Siliziumkarbid gebildet wird. Das Karbid ist auch bei der Reaktion mit den ankommenden Dämpfen wirksam, aber eine Verschmutzung kann möglicherweise die Wirksamkeit des Siliziumbetts verringern.
- Die Verwendung von Ferro-Silizium-Legierungen überwindet dieses Problem teilweise dadurch, daß das Eisen mit Kohlenstoff auf der Oberfläche des Ferro-Siliziums reagiert, wodurch die Geschwindigkeit der Oberflächenverschmutzung verringert wird. Das Vorhandensein von Sauerstoff beseitigt ebenfalls Kohlenstoffablagerungen, während die Oxyde von Silizium und Eisen bei diesem Temperaturen ausreichende Reaktivität behalten.
- Die behandelten Gase können dann weiter mit Hilfe von Naßreinigern oder anderen bekannten Techniken behandelt werden. Das Verfahren nach der Erfindung ist für Abfallgasprodukte besonders geeignet, die eines oder mehrere der Bestandteile Chlorkohlenwasserstoff, Chlorfluorcholenwasserstoff, Organo- Halogenverbindungen oder Organo-Schwefelverbindungen enthalten.
- Der Siliziumbehandlungsaspekt nach der Erfindung ist besonders bei Chlorfluorkohlenwasserstoffen, Organohalogenverbindungen und Organoschwefelverbindungen, z.B. Dichlorethylsulfid (Senfgas) wirksam. Im einzelnen reagiert der Dampf von Chlorkohlenwasserstoffen/Chlorfluorkohlenwasserstoffen, der über ein vorgeheiztes Bett aus Silizium oder einer siliziumreichen Legierung geleitet wird, wie oben angegeben, zur Bildung von Produkten, die weitgehend Dämpfe sind, die leicht in einer nachfolgenden Reaktionsstufe abgeschieden werden können. Organochlorverbindungen (aromatisch) können in ähnlicher Weise reagiert werden, ebenso Organochlorverbindungen aliphatisch).
- Die Einführung eines Magnesiumoxyd- oder Kalziumoxydbetts auf erhöhter Temperatur anschließend an die Magnesiumoxyd- oder Kalziumoxydstufe, um Hydridgase durch eine Kombination von thermischer und chemischer Reaktion zu zersetzen, hat sich ebenfalls als nützlich erwiesen.
Claims (10)
1. Verfahren zur Behandlung von Abfallgasprodukten aus einem
industriellen Prozeß, bei welchem die Gase der Reihe nach
zusammengebracht werden mit:
einer ersten Reaktionsstufe, die ein Magnesium- oder
Kalziummaterial enthält, das aus einem Oxyd, Karbonat oder Hydroxyd
oder einem Gemisch hiervon besteht, und
einer zweiten Reaktionsstufe, die ein Siliziummaterial in
Form von Silizium oder einer siliziumreichen Legierung oder
siliziumreichen Substanzen bei erhöhter Temperatur enthält.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Siliziummaterial eine
Ferro-Silizium-Legierung, eine Mangan-Silizium-Legierung oder
handelsüblich reines Silizium enthält oder daraus besteht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das
Magnesiumoder Kalziummaterial sich auf erhöhter Temperatur befindet.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Magnesium- oder
Kalziummaterial sich auf einer Temperatur im Bereich von 450
bis 600ºC befindet.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Siliziummaterial sich
auf einer Temperatur im Bereich von 300 bis 900ºC befindet.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei sich das Siliziummaterial
auf einer Temperatur im Bereich von 450 bis 550ºC befindet.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
die Gase in Anwesenheit von Sauerstoff mit dem
Siliziummaterial zusammengebracht werden.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
die Gase mit Magnesiumoxyd oder Kalziumoxyd reagiert werden,
nachdem sie mit dem Siliziummaterial zusammengebracht worden
sind.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
die Gase außerdem mittels eines Naßreinigers behandelt
werden.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
die Abfallgasprodukte eine oder mehrere der Substanzen
Chlorkohlenwasserstoffe, Chlorfluorkohlenwasserstoffe,
Organohalogen- oder Organoschwefelverbindungen enthalten.
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