FI86107C - Foerfarande foer destruktion av miljoefarligt avfall. - Google Patents

Description

1 86107

Menetelmä ympäristövaarallisten jätteiden hävittämiseksi

Keksintö koskee menetelmää ympäristövaarallisen jätteen hävittämiseksi, joka jäte sisältää luonnossa ha-5 joamattomia aineita kloorattujen hiilivetyjen ja vastaavien muodossa.

Ympäristövaarallisten jätteiden kertyminen aiheuttaa maailman teollistuneissa maissa alati pahenevan ongelman. Tällä hetkellä ei ole mitään tehokasta menetelmää 10 näiden materiaalien käsittelemiseksi ja jätehuolto toimiikin siten, että ongelmajätteet sijoitetaan kaatopaikalle tai poltetaan eri tyyppisissä uuneissa.

Esimerkki hajoamattomasta ympäristövaarallisesta jätteestä on PCB eli polyklooratut bifenyylit. Tämän tyyp-15 pisiä aineita käytetään usein eristenesteenä kondensaattoreissa ja muuntajissa ja lisäksi sitä löytyy jäteöljystä ja torjunta-aineista.

Sijoitettaessa näitä aineita kaatopaikalle saattaa ympäristö saastua, koska ei tapahdu luonnollista hajoamis-20 ta, joka tekisi materiaalin vaarattomaksi. Poltettaessa tavanomaisen tekniikan avulla palaminen on epätäydellistä ja matalammissa lämpötiloissa muodostuu uusia myrkkyjä ja jopa entistäkin myrkyllisempiä aineita.

Esillä olevan keksinnön avulla voidaan taata sta-25 hiilien, vaarattomien lopputuotteiden muodostuminen.

Keksintö koskee menetelmää ympäristövaarallisen jätteen hävittämiseksi, joka jäte sisältää luonnossa hajoamattomia aineita kloorattujen hiilivetyjen ja vastaavien muodossa, jolloin jäte sekoitetaan happea sisältävän 30 plasmavirran kanssa reaktiokammiossa, jossa jäteaineet poltetaan osittain happivajeessa lämpötilassa vähintään 1200°C. Menetelmälle on tunnusomaista, että plasmagene- *· : raattorissa oleva kaasu saatetaan energiatiheyteen vähin- • · « tään 8 kWh/m3(N) ja että ruiskutetun jätemateriaalin vir-. . : 35 tausmäärän ja syötetyn hapen virtausmäärän välinen suhde 2 86107 säädetään niin, että osamäärä C02/C0 + C02 on pienempi kuin 0,1 kaasussa, joka poistuu kammiosta, ja että materiaalivirrat johdetaan kammion läpi niin, että viipymisaika siinä on 0,5 - 1 s. Poltto suoritetaan lämpötilassa yli noin 5 1400°C. Hävitettäessä korkeassa lämpötilassa, ts. olennai sesti yli noin 1400°C, vajaamäärän hapetinta sisältävässä kaasukehässä, on etuna se, että prosessissa käytetty korkea lämpötila hajottaa jätemateriaalin nopeasti ja täysin sellaisiksi aineiksi kuin CO, C02, H2, H20, HC1 ja Cl2.

10 Sekä korkea lämpötila, vallitseva happivaje että lyhyt viipymisaika estävät tavanomaisissa prosesseissa ilmenevän myrkyllisten, ympäristölle erittäin haitallisten aineiden uudelleenmuodostumisen. Viipymisaika on suuruusluokkaa noin 0,5 - 1 s.

15 Tuomalla prosessissa tarvittava lämpöenergia plas- mageneraattorissa ionisoitumislämpötilaan kuumennetulla kaasulla varmistetaan prosessin käyttöolosuhteissa tarvittava korkea lämpötila. Plasmageneraattorissa sähköenergia muutetaan lämpöenergiaksi sopivassa kaasussa plasmagene-20 raattorin synnyttämässä valokaaressa. Kaasu voi esim. muodostua ainakin osasta reaktiokammioon syötetystä hapet-timesta. Lisäksi UV-säteily, jota ionisoitumislämpötilassa oleva kaasu emittoi, pilkkoo tehokkaasti kaasuun mahdollisesti jääneet myrkyllisten klooriyhdisteiden tähteet.

25 Hapettimena voi olla ilmapitoinen kaasu, happikaasu (02), hiilidioksidi (C02) ja/tai vesihöyry (H20), jotka voi-/·’: daan siis syöttää kokonaisuudessaan tai osaksi plasmagene- raattorin läpi. Reaktiokammio muodostuu suljetusta, lämpö-: eristetystä, sisäpuolelta tulenkestävästi vuoratusta säi- 30 liöstä, joka on varustettu llitännöillä yhtä tai useampaa plasmageneraattoria varten, suihkutussuuttimilla jätemate-riaalia ja hapetinta varten sekä poistolla generoitua kaa-'· ’· sua varten.

Keksinnön erään sopivan toteuttamismuodon mukaises-:/ 35 ti poistokaasut voidaan polttovaiheen jälkeen, johon ulkoa syötetään energiaa plasmageneraattorilla, syöttää hiilto- • · » 3 86107 vaiheeseen, jossa kaasun annetaan kulkea reaktorin läpi, joka on täytetty kiinteällä, kappalemaisella hiilikanta-jalla esim. koksilla, ja mahdollisesti reaktiviteettia parantavalla lisäaineella, esim. alkallyhdisteellä. Täl-5 löin kaasun fysikaalinen lämpö hyödynnetään koksin kuumentamiseksi kaasun lämpötilaan koksissa olevan hiilen reagoidessa kaasussa olevan hapen, hiilidioksidin ja vesihöyryn kanssa hiilidimonoksidiksi ja vetykaasuksi, mikä lisää kaasun lämpöarvoa.

10 Klooriyhdisteet voidaan tavanomaiseen tapaan pois taa kaasusta syöttämällä kaasu pesuriin, jossa kaasu jäähdytetään ja klooripitoiset yhdisteet poistetaan. Sitten kloorista puhdistettu kaasu voidaan johtaa loppupolttokam-mioon tai vaihtoehtoisesti käyttää suoraan teollisessa 15 prosessissa.

Jotta voitaisiin vieläkin vähentää myrkyllisten yhdisteiden uudelleenmuodostumisriskiä ja/tai uusien myrkyllisten klooriyhdisteiden muodostumisriskiä, voidaan keksinnön erään toteuttamismuodon mukaisesti liittää mukaan 20 lisäprosessivaihe siten, että puhdistetut poistokaasut johdetaan esim. lämmönvaihdolla 350 - 700°C:seen jäähdyttämisen jälkeen reaktoriin, joka on täytetty sopivalla akseptorilla kloorin ja/tai kloorivedyn poistamiseksi kaasusta ja kaasun mahdollisesti sisältämien metallihöyryjen 25 tiivistämiseksi. Akseptorina käytetään olennaisesti pol- tettua tai polttamatonta kalkkia ja/tai dolomiittia.

:**: Keksintöä kuvataan nyt tarkemmin oheisiin piirus- -:··· tuksiin viitaten, joissa: : kuviossa 1 nähdään yksinkertaisena kaavioesityksenä 30 laitos keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseksi, ja kuviossa 2 nähdään reaktiokammion toteuttamismuoto . . ja siihen yhdistetty hiiltokuilu.

Kuviossa 1 nähtävä laitos käsittää reaktiokammion 1, jonka sisäpuoli on vuorattu tulenkestävällä materiaa-35 lilla. Käsiteltävä jätemateriaali ruiskutetaan ainakin yhden suuttimen 2 kautta. Suositeltavan toteuttamismuodon 4 86107 mukaisesti tarvittava energia tuotetaan ainakin yhdessä plasmageneraattorissa 3 kuumennetulla kaasulla. Kuumennettava kaasu syötetään johdon 4 kautta. Mainittu kaasu voi sopivasti muodostua ainakin osasta prosessissa käytettävää 5 hapetinta. Lisähapettimet ja/tai muut reaktantit syötetään suuttimien 5 kautta.

Reaktiokammion tilavuus sovitetaan muiden prosessi-parametrien, kuten kaasun tiheyden, plasmakaasun energia-tiheyden, jätemateriaalin syötemäärän jne. mukaan siten, 10 että saavutetaan reaktioiden tapahtumiselle riittävä vii-pymisaika eli aika, joka on suuruusluokkaa 0,5 - 1 s.

Reaktiokammiosta kaasu syötetään johdon 6 kautta pesuriin 7, jossa kaasu jäähdytetään ja siitä poistetaan kaikki klooripitoiset yhdisteet.

15 Sitten pesty kaasu syötetään edelleen johdon 8 kautta loppupolttokammioon 9, jossa kaasu poltetaan ilmalla, joka syötetään suuttimen 10 kautta.

Kaasu voidaan tietenkin käyttää välittömästi pesun jälkeen, mikäli se koostumukseltaan ja energiasisällöltään 20 soveltuu teollisuusprosessiin tai vastaavaan.

Kuviossa 2 nähdään reaktiokammio 11 ja siihen liitetty hiiltokuilu 12. Kuviossa nähtävässä reaktiokammiossa on tulo 13 käsiteltävää materiaalia varten. Kaasua syötetään plasmageneraattoriin 14 ja kuumennetaan siinä ioni-25 soitumislämpötilaan. Kaasu syötetään reaktiokammioon, jol-: loin se luovuttaa lämpöä materiaalille, johon samalla koh- distuu ionisoitumislämpötilaan kuumennetun kaasun emit-toimaa UV-säteilyä. Tällä tavoin generoidun kaasun fysi-’ kaalinen lämpösisältö hyödynnetään seuraavassa hiiltokui- 30 lussa 12. Kuilun yläpäässä on koksinsyöttöväline 15 ja pohjassa palamattoman materiaalin poisto 16. Generoitu . : kaasu syötetään reaktoriin pohjan kautta ja poistetaan ylhäällä olevan kaasunpoiston 17 kautta.

Kaasun fysikaalinen lämpösisältö kuumentaa reakto-35 rin koksitäytteen kaasun lämpötilaan ja happi, hiilidi-oksidi ja vesihöyry reagoivat koksin hiilen kanssa hiili- » 5 86107 oksidiksi ja vetykaasuksi. Tämän jälkeen kaasusta voidaan tarvittaessa poistaa rikki tavalliseen tapaan.

Valinnaisen rikinpoiston jälkeen kaasu jäähdytetään tai lämpö vaihdetaan noin 350 - 700°C:seen ja johdetaan 5 kaasussa olevan kloorin Ja kloorivedyn sopivan akseptorin, sopivasti poltetun tai polttamattoman kalkin ja/tai dolomiitin läpi. Tällöin on edullista käyttää akseptorilla täytettyä pystyreaktoria, sopivasti samanlaista kuin hiil-tokuilussa.

10 • ·

Claims (6)

6 86107

1. Menetelmä ympäristövaarallisen jätteen hävittämiseksi, joka jäte sisältää luonnossa hajoamattomia ainei- 5 ta kloorattujen hiilivetyjen ja vastaavien muodossa, jolloin jäte sekoitetaan happea sisältävän plasmavirran kanssa reaktiokammiossa, jossa jäteaineet poltetaan osittain happivajeessa lämpötilassa vähintään 1200°C, tunnet-t u siitä, että plasmageneraattorissa oleva kaasu saate-10 taan energiatiheyteen vähintään 8 kWh/m3(N) ja että ruiskutetun jätemateriaalin virtausmäärän ja syötetyn hapen vir-tausmäärän välinen suhde säädetään niin, että osamäärä C02/C0 + C02 on pienempi kuin 0,1 kaasussa, joka poistuu kammiosta, ja että materiaalivirrat johdetaan kammion läpi 15 niin, että viipymisaika siinä on 0,5 - 1 s.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kammiosta poistuva kaasu saatetaan kulkemaan reaktorin läpi, joka on täytetty kappalemaisel-la, kiinteällä hiilikantajalla.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että reaktorin täyte lisäksi sisältää reaktiviteettia parantavaa lisäainetta, kuten alkaliyhdis-tettä.

4. Patenttivaatimuksen 2-3 mukainen menetelmä, • 25 tunnettu siitä, että kammiosta poistuvan kaasun .. . fysikaalinen lämpö käytetään hyväksi hiilikantajan kuumen tamiseksi kaasun lämpötilaan ja että hiili saatetaan reagoimaan kaasussa olevan hapen, hiilidioksidin ja vesihöy-' ryn kanssa muodostaen CO:a ja H2:a kaasun lämpöarvon paran- 30 tamiseksi.

5. Patenttivaatimusten 1-4 mukainen menetelmä, ·.: tunnettu siitä, että 350 - 700°C:seen suoritetun lämmönvaihdon jälkeen kaasujohdetaan klooriakseptorilla / . täytettyyn reaktoriin kloorin ja/tai kloorivedyn poistami- ../ 35 seksi kaasusta sekä siinä mahdollisesti olevien metalli-;·* höyryjen tiivistämiseksi. 7 86107

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että klooriakseptorina käytetään poltettua tai polttamatonta kalkkia ja/tai dolomiittia. 8 86107