JP2001096147A - 難分解物質の分解処理方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フロンガスとか有機化合物その他の産業廃棄
物等の難分解物質の分解を行う際の反応形態を一律にで
きるとともに有毒ガスとか可燃性ガスが生成せず、配管
の詰まりとか腐食が生じることがない難分解物質の分解
処理方法及びその装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 被分解処理物とともに酸素、又は酸素と
水、若しくは溶媒としての水のみを反応器４７に供給し
て、所定の温度に加熱された常圧の反応器４７内を所定
の反応時間経過させて通過させることにより、酸化分
解、加水酸化分解、加水分解の３種の分解原理のいずれ
か又はこれらの組合せに基づいて難分解物質を分解する
ようにした難分解物質の分解処理方法と装置を基本手段
とする。酸素に代えて空気を用いるケースもある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は環境汚染物質等の難
分解物質の分解処理方法及びその装置に関し、特にはフ
ロンガスとかポリエチレン，プラスチック，ベンゼン核
を持つ有機化合物及びその他の産業廃棄物等の環境汚染
物質を酸素、酸素と水もしくは溶媒としての水の蒸気の
雰囲気中で反応させることにより、酸化分解、加水酸化
分解、加水分解及びこれらの組合せによって分解するよ
うにした処理方法とその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から冷媒とかスプレー剤として使用
されているフロンガス及び消化剤として使用されている
ハロンガスは環境汚染物質であることが指摘されてお
り、これら物質の無害化処理が地球環境を守る観点から
全世界的な関心事となっていて各種の対処手段が提案さ
れている。例えばフロンガス処理方法に関しては、水熱
反応法，焼却法，爆発反応分解法，微生物分解法，超音
波分解法及びプラズマ反応法等が提案されている。

【０００３】これらの処理方法の中で、水熱反応法はフ
ロンガス等に限定することなく、トリクレン等有機溶
剤、廃油、ダイオキシン、ＰＣＢ、糞尿等の産業廃棄物
を主体とする被分解物質全般に対し汎用性のある処理方
法として注目されている。この水熱反応法では、例えば
フロンガスを塩化ナトリウム、二酸化炭素等の安全な物
質に分解することができる。

【０００４】水熱反応法を具体化するための装置に関し
ては、実験室においてオートクレーブを用いた処理実
験、例えば苛性ソーダ液，エタノール，フロン液の混合
比率、温度の設定値、圧力の設定値及び反応時間の設定
値についての実験が行われているが、通常水熱反応は３
００〜４５０℃で１００〜２５０(ｋｇ／ｃｍ²）という
高温高圧条件を維持して行われている。

【０００５】本願出願人は先に特願平８−１５５９９３
号により難分解物質を過熱蒸気の雰囲気の中で反応させ
ることにより、熱分解、加水分解、還元反応、酸化反応
及びこれらの組合せによって分解するようにした環境汚
染物質の処理方法と装置に関する提案を行った。その内
容を図２のフロン処理システムフローに基づいて簡単に
説明すると、被処理液タンク１内に被処理液としてフロ
ンを投入するとともに溶媒タンク２内に水、メタノール
等の溶媒を投入し、流体ポンプ３，４を起動することに
よってフロンと溶媒を配管を通して蒸気発生装置５に送
り込んで両者を適当な比率で混合する。蒸気発生装置５
に配備されたヒータ６を働かせて蒸気発生装置５の内部
を２００℃〜３００℃に加熱しておくことにより、蒸気
発生装置５内で１００℃以上の混合蒸気が生成する。

【０００６】混合蒸気が発生する際に比体積が大きくな
るため、蒸気発生装置５内の圧力が数（ｋｇ／ｃｍ²）
となり、この蒸気圧によって次段の過熱蒸気発生装置７
内に配置されたスパイラル状の配管８に混合蒸気が移送
される。過熱蒸気発生装置７はヒータ９，９を働かせて
内部を分解処理するために必要な過熱蒸気とするための
所定温度に加熱する。分解処理するために必要な過熱蒸
気の温度は被分解処理物によって異なるため、それぞれ
被分解処理物に応じて設定する。例えばフロンガスの場
合は５００℃以上、ポリエチレンで４００℃前後の過熱
蒸気とすることが適当である。被分解処理物がフロンガ
スの場合は蒸気発生装置５から圧力勾配によって移送さ
れた混合蒸気が５００℃前後に過熱されて過熱蒸気とな
り、圧力勾配によって反応装置１０に移送される。

【０００７】反応装置１０は予めヒータ１１，１１の駆
動によって過熱蒸気の温度を維持するように過熱されて
保持されている。この反応装置１０内を過熱蒸気が通過
する間に所定の反応時間が経過保持されて過熱蒸気中の
被分解処理物が分解処理され、次段の冷却装置１２内に
送り込まれる。この冷却装置１２では冷却水の入口１３
から冷却水を供給して同出口１４から流出させることに
より、反応装置１０と連通するスパイラル状の配管１５
内で分解処理された分解物のガスを冷却することにより
液化する。冷却装置内の温度は分解物のガスを液化でき
る温度であればよく、フロンガスの場合は略２５℃とす
る。排液は配管１６を通って排液タンク１７内に貯留さ
れる。

【０００８】更に本願出願人は特願平８−３４０５６０
号により、環境汚染物質の処理方法と装置に関する他の
提案を行った。その内容を図３のフロン処理システムフ
ローに基づいて簡単に説明すると、被分解物タンク２１
内にフロンを投入し、被分解物ポンプ２２と水ポンプ２
４を起動することによってフロンと溶媒としての水タン
ク２３内の水が配管を通して加熱器２５に送り込まれ、
適当な比率で混合される。予め加熱器２５に配置された
内部ヒータ２６と外部ヒータ２７を働かせて、加熱器２
５の内部を５００℃〜７５０℃に加熱しておくことによ
って過熱蒸気が発生する。

【０００９】加熱器２５内において鉄板２８，２８がほ
ぼ同温度に加熱されると、過熱蒸気が鉄板２８と接触し
てマグネタイトと水素を生成する。ここで生成した水素
は非常に還元力が強く、多くの物質と結合して被分解処
理物を分解する。反応器２９内も予め内部ヒータ３０，
３０及び外部ヒータ３１，３１の駆動によって過熱蒸気
の温度を維持するように加熱されて保持されており、反
応器２９内には同じ雰囲気中に過熱蒸気も存在している
ため、加水分解も併行して起こり、複合的な分解反応が
進行する。これに伴って被分解処理物の分解速度が速く
なるとともに分解率も向上する。

【００１０】反応器２９内は加熱器２５内と略同じ温度
に加熱しておくことが適当であり、反応器２９内を過熱
蒸気が通過する間に所定の反応時間が経過して、過熱蒸
気中の被分解処理物が分解処理され、次段の冷却装置３
２内に送り込まれる。冷却装置３２では冷却水の入口３
４から冷却水を供給して同出口３５から流出させること
により、反応器２９と連通する配管３３内で分解処理さ
れた分解物のガスが冷却されて液化する。冷却装置３２
内の温度は分解物のガスを液化できる温度であればよ
く、フロンガスの場合は略２５℃とする。排液は配管３
８を通って気液分離器３６に入り、気液が分離されて液
状物が中和装置３７に流入し、所定の中和処理が行われ
て排出口４０から排出され、図外の排液タンク内に貯留
される。

【００１１】上記の説明において、溶媒としての水のみ
を加熱器２５により過熱蒸気とし、反応器２９に連続し
て供給し、この溶媒の過熱蒸気の雰囲気中の反応器２９
内に被分解処理物を供給して所定の反応時間経過させる
こともできる。この構成は被分解処理物として流体状又
は気体状以外の固形状の被分解処理物、例えばＰＥ、プ
ラスチック、ゴム、木材、紙等を分解処理する場合に適
しており、固形状の被分解処理物を反応器２９に供給す
ると共に、反応器２９内にフィーダ等の被分解処理物の
移送手段を設けておくとよい。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】前記したように水熱反
応を利用した分解手段は、反応器内を高温高圧条件を維
持しなければならないので、反応器及び圧力調整弁等の
構造が複雑になるとともに機械的な強度、例えば引張応
力とか熱応力に耐えるための設計が難しく、使用する材
料が限定されるという難点がある。また、高温高圧下で
の固液混合液の圧送と排出を行う機構は複雑であって被
分解物質の種類によっても構造を変える必要があり、操
作上のコントロールが難しいという問題点がある上、高
圧に伴って運転中に配管の破損事故が生じることがあ
り、安全性確保の観点からも難点を残している。

【００１３】先に提案した特願平８−１５５９９３号及
び特願平８−３４０５６０号は、難分解物質を過熱蒸気
の雰囲気の中で反応させることによって熱分解、加水分
解、還元反応、酸化反応及びこれらの組合せによって分
解することができる点で有効であるが、以下に記すよう
な改善の必要性が残っている。例えば反応形態が一律で
なく、どの反応が起きるかが不明であること、鉄とか炭
素鋼等を反応助材として用いたことによって反応時間が
早くなるとともに低温で分解可能であるが、一酸化炭素
等の有毒ガスとか水素ガス、メタカンガス等の爆発性を
有する可燃性ガスが生成する問題があること、ＦｅＣｌ
₂，ＦｅＦ₂等が生成して反応器内に堆積し、配管の詰ま
る原因となること、更にフロンが蒸発器で水と混合して
から加熱されることにより、この蒸発器内で反応が開始
されて反応器に到る配管が腐食するという難点が生じ
る。特に一酸化炭素は排出基準が１００ｐｐｍ以下とＵ
ＮＥＰで定められており、そのまま大気中に放散するこ
とができない。

【００１４】そこで本発明は環境汚染物質であるフロン
ガスとかポリエチレン，プラスチック，木材，更にはベ
ンゼン核を持つ有機化合物及びその他の産業廃棄物等の
難分解物質の分解を行うシステムにおける上記問題点を
解消して、反応形態を一律にできるとともに反応助材を
用いないことにより有毒ガスとか爆発性を有する可燃性
ガスが生成せず、配管の詰まりとか腐食が生じることが
ない難分解物質の分解処理方法及びその装置を提供する
ことを目的とするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、被分解処理物とともに酸素、又は酸素と
水、若しくは溶媒としての水のみを供給して、所定の温
度に加熱された常圧の反応器内を所定の反応時間経過さ
せて通過させることにより、酸化分解、加水酸化分解、
加水分解の３種の分解原理のいずれか又はこれらの組合
せに基づいて難分解物質を分解するようにした難分解物
質の分解処理方法と装置を基本手段とする。酸素に代え
て空気を用いてもよい。また、反応器の途中から空気を
供給することにより、供給された空気中の酸素によって
酸化反応を促進するとともに、供給された空気中の窒素
によって反応器内の冷却を行なうようにしてもよい。

【００１６】分解処理の終了した被分解処理物の蒸気を
中和冷却器により冷却することにより液化して排出す
る。被分解物質がフロンであるときの過熱蒸気の制御温
度目標値を８５０℃〜９５０℃とする。また、上記反応
器に、被分解処理物の蒸気中の液体成分を分離する単数
又は複数個のシャワリング塔と、得られた液体成分を冷
却する中和冷却器と、該液体成分をシャワリング塔内に
噴霧する循環機構を付設する。

【００１７】かかる分解処理方法と装置によれば、フロ
ンガスとかベンゼン核を持つ有機化合物及びその他の産
業廃棄物等の難分解物質を、酸素、又は酸素と水、若し
くは溶媒としての水のみを供給して常圧で温度のみが上
昇した反応器内を所定の反応時間経過させて通過するこ
とにより、溶媒としての水の過熱蒸気により加水分解さ
れる形態と、酸素による酸化分解の形態及び水と酸素の
添加による加水酸化分解の何れかの形態により難分解物
質が分解処理される。その後に分解の終了した蒸気は無
害化されたガスとして放散されるか、冷却液化して排出
される。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下図面に基づいて本発明にかか
る難分解物質の分解処理方法及びその装置の具体的な実
施形態を説明する。本願発明者は種々の改良実験を試み
た結果、反応装置内にフロン等の被分解処理物とともに
酸素、又は酸素と水、若しくは溶媒としての水のみを供
給することにより、酸化分解、加水酸化分解、加水分解
の３種の分解原理のいずれか又はこれらの組合せに基づ
いて難分解物質を分解することができるという知見を得
た。反応時には反応器内を高圧状態とすることなく、水
を加えた場合には過熱蒸気の雰囲気を維持することによ
って過熱蒸気中の被分解処理物を分解処理することがで
きるとともに有毒ガスとか可燃性ガスが生成することが
ない。酸素に代えて単に空気を用いてもよい。以下に具
体的な実施形態を説明する。

【００１９】なお、酸素と空気はどちらを使用してもよ
いものであるが、酸素に代えて空気を使用すると、酸素
と同時に必要酸素量の４倍の窒素が供給されることとな
り、ガス量が増加することとなるが、反応器の冷却効果
がある。酸化分解においては酸化熱が発生し、この酸化
熱が反応器内の温度を上昇させることとなるが、反応器
のあまり高い温度上昇は装置の安全性の面から好ましく
ない。したがって、反応に全く関与しない窒素の存在に
よって反応器内の全体温度を下げることができる。

【００２０】本発明はフロンガス等の環境汚染物質を始
めとする難分解物質を常圧の状態で分解処理するもので
あり、対象とする難分解物質は有機化合物で安定なもの
をいうが、特に限定はなく、フロンガス、トリクレン等
有機溶剤、廃油、ダイオキシン、ＰＣＢ、糞尿等の産業
廃棄物、木材、紙、ゴム等あらゆるものを対象とし、そ
の状態は固体、液体、気体を問わず特に限定がない。な
お、主には有機化合物で有用ではあるが使用後の処理が
困難なものや有害なもの、例えばクロロベンゼン、フロ
ン（ハロゲン炭素化合物）、問題となっているダイオキ
シン等であり、又は有機化合物で有用であるが極めて安
定なものであって有害ではないが処理の困難なもの、例
えばＰＥ、プラスチック、ゴム等である。

【００２１】これらは石油を原料とする場合が多く、分
解すると殆ど油化できるから燃料として用いるか、リサ
イクルできるように分解処理することを目的とする。ま
た、ゴムの場合は有機化合物を無害化処理するか、リサ
イクルできるように分解処理をすることを目的とする。
更に紙や木材等の分解はセルロースを分解してグルコー
スに変えるものであり、利用価値が少ないものを有用な
ものに変換することを目的とする。

【００２２】本発明によればベンゼン環を開環すること
が可能であり、本発明が分解対象としているベンゼンは
芳香族炭化水素の基本的化合物であってＣ₆Ｈ₆で表わさ
れ、モノクロロベンゼンはＣ₆Ｈ₅Ｃｌで表わされる。ベ
ンゼン核を持つ有機化合物としてはフェノール類が挙げ
られる。このフェノール類はベンゼン核にＯＨ基が結合
した有機化合物の総称であり、Ｃ₆Ｈ₅ＯＨで表わされ
る。また、本発明によればベンゼン環を骨格構造とする
ダイオキシン、ＰＣＢなども分解して無害化することが
可能である。

【００２３】図１は本発明の一実施形態を概略的に示す
システム図であり、図中の４１はフロン等被分解物タン
ク、４２は流量調整弁、４３はエアコンプレッサ、４４
は流量調整弁、４５は溶媒としての水タンク、４６は定
量ポンプ、４７は反応器であり、流量調整弁４２，４４
と定量ポンプ４６から導出された配管４８，４９，５０
の他端部が反応器４７内に導入されている。各配管４
８，４９，５０には予備加熱ヒータ５１，５２，５３が
配備されている。また、反応器４７には３個の加熱ヒー
タ５４，５５，５６が配備されていて、反応器内の温度
分布Ｔ₁，Ｔ₂，Ｔ ₃が自在に得られるように制御され
る。反応器４７は被分解処理物と溶媒の水及び空気中の
酸素を所定の温度を保って反応させて分解処理するため
の装置である。６９は反応器４７に途中から空気を供給
するためのエアコンプレッサ、７０はその流量調整弁で
ある。

【００２４】５７，５８，５９はシャワリング塔、６０
は中和冷却器であり、各シャワリング塔５７，５８，５
９の下端部は中和冷却器６０の内部に挿通されている。
シャワリング塔５７，５８，５９内には反応ガスのみを
通過させるテラレット５７ａ，５８ａ，５９ａが配置さ
れている。６１はシャワリング用ポンプ、６２はヘッ
ダ、６３は冷却器、６４は吸引ブロワであり、冷却器６
３内には中和冷却器６０から導出された配管６０ａ，６
０ｂが連結されている。６３ａは冷却水の入口、６３ｂ
は同冷却水の出口である。反応器４７から導出された配
管６５がシャワリング塔５７の中間部に連結され、配管
６６，６７を介してシャワリング塔５８，５９内を流
れ、吸引ブロワ６４を通って外部に排気されるようにな
っている。

【００２５】シャワリング塔５７，５８，５９は被分解
処理物の蒸気中の液体成分を分離するための装置であ
り、図示した３個に限定されず、単数又は複数個のシャ
ワリング塔が配備されている。中和冷却器は得られた液
体成分を冷却し、シャワリング用ポンプ６１とヘッダ６
２は得られた液体成分をシャワリング塔５７，５８，５
９内に噴霧して液化を促進する循環機構を構成してい
る。

【００２６】反応器４７内は加圧されておらず、排出口
側を開放した常圧としている。つまり注入口側の配管の
圧力は管路による圧損のみの圧力勾配となっている。こ
のように反応器４７は従来の高圧の水熱反応装置と異な
って強制的に加圧をしない開放型の装置を使用して被分
解処理物質を分解処理できることが本発明の特徴のひと
つである。この反応器４７内は過熱蒸気によって僅かな
圧力が自然に発生し、圧力勾配となって被分解物を移送
する。本発明で常圧とはこのように従来の水熱反応装置
のように強制的に高圧に加圧することなく、排出口を開
放した状態であることを示している。

【００２７】かかる本実施形態の動作態様を説明する。
先ず環境汚染物質であるフロンガスを加水酸化分解によ
って分解処理する場合を例にとると、被分解物タンク４
１内にフロンを投入し、エアコンプレッサ４３と定量ポ
ンプ４６を起動することによってフロンと空気が流量調
整弁４２，４４と配管４９，４８を通って反応器４７に
送り込まれ、同時に溶媒としての水が配管５０を通して
反応器４７に一定量だけ送り込まれて適当な比率で混合
される。この時に各配管４８，４９，５０に配備された
予備加熱ヒータ５１，５２，５３を駆動して予備加熱を
行い、更に反応器４７に配備されている３個の加熱ヒー
タ５４，５５，５６を駆動することにより、反応器４７
内の温度分布Ｔ₁，Ｔ₂，Ｔ₃を制御する。

【００２８】このように予備加熱ヒータ５１，５２，５
３と加熱ヒータ５４，５５，５６を働かせて反応器の内
部を所定温度範囲に加熱しておくことによって過熱蒸気
が発生する。分解処理するために必要な過熱蒸気の温度
は被分解処理物によって異なるため、それぞれ被分解処
理物に応じて設定する。例えばフロンＣＦＣ−２２の場
合には、空気の投入量を１３０（ｌ／ｍｉｎ），水を３
（ｋｇ／ｈ），フロンＣＦＣ−２２を１０（ｋｇ／ｈ）
とし、反応器４７内の温度分布Ｔ₁，Ｔ₂，Ｔ₃をそれぞ
れ９５０℃，１０５０℃，１０８０℃に制御する。この
時に空気の投入量を１１０（ｌ／ｍｉｎ）に下げると、
各温度分布Ｔ₁，Ｔ₂，Ｔ₃はそれぞれ９８０℃，１１０
０℃，１１４０℃に変化する。また、空気の投入量を１
５０（ｌ／ｍｉｎ）に上げると、各温度分布Ｔ₁，Ｔ₂，
Ｔ₃はそれぞれ９５０℃，９８０℃，１０１０℃に変化
する。Ｔ₁の温度が９５０℃近辺で変化が少ないのは、
加熱ヒータ５４により目標温度の９５０℃に自動制御さ
れていることによる。

【００２９】反応器４７により被分解処理物であるフロ
ンＣＦＣ−２２と溶媒の水及び空気中の酸素とが所定の
温度を保って反応して加水酸化分解処理が行われる。
尚、被分解処理物によっては３００℃前後の過熱蒸気で
もよい場合もあって被分解処理物に応じて個々的に適し
た温度に設定するものであり、過熱蒸気とすることがで
きれば設定温度に限定はない。反応器４７内を過熱蒸気
が通過する間に所定の反応時間が経過して、過熱蒸気中
の被分解処理物が分解処理され、次段のシャワリング塔
５７内に送り込まれる。

【００３０】また、反応器４７の途中からエアコンプレ
ッサ６９及び流量調整弁７０を使用して反応器４７内に
空気を供給してもよい。このように反応器４７の途中か
ら空気を供給することにより、供給された空気中の酸素
によって酸化反応を促進するとともに、供給された空気
中の窒素によって反応器４７内を冷却することが同時に
できる。即ち、反応器４７内で不足した酸素を空気によ
って供給することにより酸素過剰な雰囲気を作り出し、
一酸化炭素を完全に炭酸ガスに代えることができる。同
時に空気中の窒素によって反応器４７内を効果的に冷却
することができる。

【００３１】シャワリング塔５７では被分解処理物中の
反応ガスのみがテラレット５７ａから配管６６，テラレ
ット５８ａ，配管６７，テラレット５９ａを経由して流
れ、吸引ブロワ６４を通って外部に排気される。被分解
処理物中の液体成分は各シャワリング塔５７，５８，５
９から中和冷却器６０に流入し、一部が配管６０ａから
冷却器６３に流入する。この冷却器６３の冷却水の入口
６３ａから冷却水を供給して同出口６３ｂから流出させ
ることにより、分解物のガス成分が冷却されて完全に液
化される。冷却器６３内の温度は分解物のガス成分を液
化できる温度であればよく、フロンガスの場合は略２５
℃とした。

【００３２】液化された分解物をシャワリング用ポンプ
６１からヘッダ６２に送り込み、各シャワリング塔５
７，５８，５９内に噴霧することによってガス成分が冷
却され、液化が促進される。このように分解物を急冷し
て液化することによって副生成物の発生が防止されると
ともに、ガス状のまま放出して大気中に飛散することに
よる２次汚染の心配もない。急冷するのは、高温から低
温にゆっくりと冷却するとダイオキシンなどの有害副生
成物ができるため、有害副生成物の生成を防ぐためであ
る。中和冷却器に貯留された分解物は定期的に配管６８
を介して排出され、図外の排液タンク内に送り込まれ
る。

【００３３】上記の説明において、加水分解を行う場合
には、エアコンプレッサ４３を起動せずに定量ポンプ４
６だけ起動して、被分解物と溶媒としての水を反応器４
７に供給して過熱蒸気とし、この溶媒の過熱蒸気の雰囲
気中で所定の反応時間経過させる。この方法は被分解処
理物として流体状又は気体状以外の固形状の被分解処理
物、例えばＰＥ、プラスチック、ゴム、木材、紙等を分
解処理する場合に適している。また、酸化分解を行う場
合には、定量ポンプ４６を起動せずにエアコンプレッサ
４３だけ起動して、被分解物と空気を反応器４７に供給
して酸素雰囲気中で所定の反応時間経過させることで分
解できるが、副生成物ができることが多いため、この場
合でも適量の過熱蒸気雰囲気で酸化分解をしたほうが、
副生成物ができずに二次汚染の問題がない。また、空気
に代えて別途に容易した酸素ガスを用いると分解効率が
向上する。

【００３４】被分解物がフロンＣＦＣ−１２の場合に
は、溶媒としての水のみを加えて反応させることによ
り、下記（１）式の加水分解が進行する。 ＣＣｌ₂Ｆ₂＋２Ｈ₂Ｏ → ＣＯ₂＋２ＨＣｌ＋２ＨＦ…………………（１）

【００３５】同様にフロンＣＦＣ−２２の加水分解は、
下記の（２）〜（４）式により行われる。 ＣＨＣｌＦ₂＋２Ｈ₂Ｏ → ＣＯ₂＋ＨＣｌ＋２ＨＦ＋Ｈ₂……………（２） ＣＨＣｌＦ₂＋Ｈ₂Ｏ → ＨＣｌ＋２ＨＦ＋ＣＯ………………………（３） ４ＣＨＣｌＦ₂＋６Ｈ₂Ｏ → ３ＣＯ₂＋８ＨＦ＋４ＨＣｌ＋ＣＨ₄…（４） （２）（３）（４）式によれば、Ｈ₂ガス，ＣＯガス，
ＣＨ₄ガスという有害もしくは可燃性ガスが生成する問
題がある。そこで水とともに空気もしくは酸素を加えて
加水酸化分解を行わせるると下記の（５）式が進行す
る。 ＣＨＣｌＦ₂＋２Ｈ₂Ｏ＋Ｏ₂ → ２ＣＯ₂＋２ＨＣｌ＋４ＨＦ………（５） 従って一酸化炭素ＣＯは ２ＣＯ＋Ｏ₂＝２ＣＯ₂ となり、水素ガスＨ₂は ２Ｈ₂＋Ｏ₂＝２Ｈ₂Ｏ となり、メタンガスＣＨ₄は ＣＨ₄＋３Ｏ₂＝ＣＯ₂＋２Ｈ₂Ｏ となる。従って有害もしくは可燃性ガスは二酸化炭素と
して無害化されるか水分に変換され、（５）式で示す結
果に帰結する。

【００３６】フロンＣＦＣ−１３４ａの加水分解は、下
記の（６）〜（８）式により行われる。 Ｃ₂Ｈ₂Ｆ₄＋２Ｈ₂Ｏ → ４ＨＦ＋２ＣＯ＋２Ｈ₂………………………（６） Ｃ₂Ｈ₂Ｆ₄＋４Ｈ₂Ｏ → ４ＨＦ＋２ＣＯ₂＋３Ｈ₂ ……………………（７） Ｃ₂Ｈ₂Ｆ₄＋３Ｈ₂Ｏ → ４ＨＦ＋ＣＯ＋２Ｈ₂＋ＣＯ₂ ………………（８） （６）（７）（８）式の場合でもＨ₂ガス，ＣＯガスと
いう有害もしくは可燃性ガスが生成するが、水とともに
空気もしくは酸素を加えて反応させると前記（５）式が
進行し、加水酸化分解が行われる。

【００３７】フロンＣＦＣ−１４１ｂの加水分解は、下
記の（９）〜（１０）式により行われる。 Ｃ₂Ｈ₃Ｃｌ₂Ｆ＋２Ｈ₂Ｏ → ２ＣＯ＋ＨＦ＋２ＨＣｌ＋２Ｈ₂………（９） Ｃ₂Ｈ₃Ｃｌ₂Ｆ＋４Ｈ₂Ｏ → ２ＣＯ₂＋ＨＦ＋２ＨＣｌ＋４Ｈ₂……（１０） （９）（１０）式は一酸化炭素，Ｈ₂ガスが生成するた
め不適である。そこで水とともに空気もしくは酸素を加
えて反応させると下記の（１１）（１２）式が進行し、
加水酸化分解が行われる。 Ｃ₂Ｈ₃Ｃｌ₂Ｆ＋３／２Ｏ₂＋Ｈ₂Ｏ → ２ＣＯ₂＋２ＨＣｌ＋ＨＦ＋Ｈ₂ ……（１１） ２Ｃ₂Ｈ₃Ｃｌ₂Ｆ＋Ｏ₂＋２Ｈ₂Ｏ → ４ＣＯ＋４ＨＣｌ＋２ＨＦ＋２Ｈ₂ ……（１２） この場合、水、酸素を加えると（１１）（１２）式のよ
うにＣＯ，Ｈ₂が発生して不適である。この場合酸素だ
けを加えた酸化分解の場合には下記の（１３）（１４）
式が進行する。 Ｃ₂Ｈ₃Ｃｌ₂Ｆ＋２Ｏ₂ → ２ＣＯ₂＋２ＨＣｌ＋ＨＦ ………………（１３） Ｃ₂Ｈ₃Ｃｌ₂Ｆ＋Ｏ₂ → ２ＣＯ＋２ＨＣｌ＋ＨＦ …………………（１４） この場合にも（１４）式に示されるようにＣＯガスが生
成されるが、実際には酸素過剰の状態で（１３）式が優
先して起きるため、酸素が十分に過剰な雰囲気を作り、
どの過程の分解が起きても最終的には（１３）式になる
ようにすることが可能となる。酸素だけを加えた場合に
は酸化分解が進行するが、予期できない副生成物ができ
ることがあるため、水を適量添加することによって生じ
る過熱蒸気の存在が重要となる。従って分解方法として
は加水酸化分解が最適である。

【００３８】被分解処理物としてフロンガスを用いた場
合には下記の生成物が確認された。先ず気体はＣＯ₂，
Ｈ₂，ＨＣｌ，ＨＦ，ＣＯ（微量）であり、焼却後は水
にＨＣｌ，ＨＦは溶けて強酸となる。

【００３９】下記の（１５）式に示したようにフロンの
濃度に応じて苛性ソーダＮａＯＨを加えて炭酸ガスを重
炭酸ソーダＮａＨＣＯ₃とし、（１６）式のように苛性
ソーダと塩酸の反応で食塩ＮａＣｌを生成して、更に
（１７）式のように苛性ソーダとフッ酸の反応でフッ化
ナトリウムＮａＦを生成して対処する場合もある。液化
後の強酸性液をＮａＯＨで中和する場合、（１６）（１
７）式が、又必ずＣＯ₂が発生するので（１５）式も起
きて炭酸ガスを放出しない方法も可能となる。 ＮａＯＨ＋ＣＯ₂ → ＮａＨＣＯ₃……………………………（１５） ＮａＯＨ＋ＨＣｌ → ＮａＣｌ＋Ｈ₂Ｏ………………………（１６） ＮａＯＨ＋ＨＦ → ＮａＦ＋Ｈ₂Ｏ…………………………（１７）

【００４０】以上説明した実施形態は、流体状或は気体
状の被分解処理物を分解処理するためのものであり、環
境汚染物質としてフロンガスの外にクロロベンゼン，ト
リクロロエタン等のハロゲン炭化化合物の液状物の分解
が可能である。本実施形態によるトリクロロエタン（Ｃ
Ｈ₃・ＣＣｌ₃）及びベンゼン核を持つ有機物であるクロ
ロベンゼン（Ｃ₆Ｈ₅Ｃｌ）の分解反応を説明する。

【００４１】先ずトリクロロエタン（ＣＨ₃・ＣＣｌ₃）
を分解する場合は以下のように反応が進行する。溶媒と
して水を使用した場合の加水分解は、 ＣＨ₃・ＣＣｌ₃＋Ｈ₂Ｏ → ３ＨＣｌ＋ＣＯ＋Ｃ＋Ｈ₂ …………（１８） ＣＨ₃・ＣＣｌ₃＋２Ｈ₂Ｏ → ３ＨＣｌ＋ＣＯ₂＋Ｃ＋２Ｈ₂……（１９） となる。過熱蒸気の存在により生成された水素によっ
て、 ＣＨ₃・ＣＣｌ₃＋３Ｈ₂ → ＣＨ₃・ＣＨ₃＋３ＨＣｌ……………（２０） となる水素による置換反応が認められ、更に ＣＨ₃・ＣＨ₃＋Ｈ₂ → ２ＣＨ₄ ……………………………………（２１） なる分解が進行し、メタンガスとして放出されるが、次
いで ＣＨ₄ → Ｃ＋２Ｈ₂ …………………………………………………（２２） となる場合もある。従って最終的にＣＯ₂，ＣＯ，Ｈ₂，
Ｃ，ＨＣｌに分解される。

【００４２】次にクロロベンゼン（Ｃ₆Ｈ₅Ｃｌ）を分解
する場合は、以下のように加水分解が進行する。 Ｃ₆Ｈ₅Ｃｌ＋Ｈ₂Ｏ → Ｃ₆Ｈ₅ＯＨ＋ＨＣｌ………………………（２３） 過熱蒸気の存在によって生成された水素による分解は、 Ｃ₆Ｈ₅Ｃｌ＋Ｈ₂ → Ｃ₆Ｈ₆＋ＨＣｌ………………………………（２４） となって、ベンゼンと塩酸が生成されるが、更にＨが付
加されて、 Ｃ₆Ｈ₆＋３Ｈ₂ → Ｃ₆Ｈ₁₂ …………………………………………（２５） となり、シクロヘキサン（Ｃ₆Ｈ₁₂）が生成され、更に
開環されてメタン、エタン等に分解される。 Ｃ₆Ｈ₁₂＋６Ｈ₂ → ６ＣＨ₄…………………………………………（２６） このメタンは ＣＨ₄ → Ｃ＋２Ｈ₂ …………………………………………………（２７） となってＣ（グラファイト）と塩酸と水素に分解され
る。

【００４３】（１８）〜（２７）式にＯ₂を加えること
で，ＣＯ→ＣＯ₂に、Ｈ₂→Ｈ₂Ｏに、Ｃ→ＣＯ₂に、ＣＨ
₄→ＣＯ₂＋Ｈ₂Ｏにと、すべてＣＯ₂，Ｈ₂Ｏの無害なも
のに分解される。勿論、ＨＣｌ，ＨＦなどはＮａＯＨで
中和した場合に、ＮａＣｌ，ＮａＦとＨ₂Ｏになる。従
って、その反応の形態を見て、加水分解、加水酸化分
解、酸化分解のどれかを主な反応に選ぶことで完全に無
害化することができる。

【００４４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
ればフロンガスとか有機化合物及びその他の産業廃棄物
等の難分解物質を、酸素、又は酸素と水、若しくは溶媒
としての水のみを供給して反応器内で所定の反応を行わ
せることにより、溶媒としての水の過熱蒸気により加水
分解される形態と、酸素による酸化分解の形態及び水と
酸素の添加による加水酸化分解の何れかの形態によって
難分解物質を分解処理することができる。特に本発明は
水熱反応を利用した分解手段のように反応器内を高温高
圧に維持する必要がないため、反応器及びその他の圧力
調整弁等を不要とし、操作上のコントロールも容易とな
る利点がある。

【００４５】また、反応形態は一律であって酸化分解、
加水酸化分解、加水分解の３種の分解形態が明らかであ
り、しかも鉄とか炭素鋼等の反応助材を用いていないた
め、一酸化炭素等の有毒ガスとか水素ガス等の爆発性を
有する可燃性ガスは生成しないか、生成しても直ちに無
害化処理することが可能となる。更に反応生成物に起因
する配管の詰まりとか、途中の配管内で反応が開始され
ることによる配管の腐食現象を防止することができる。

【００４６】分解の終了したガス成分を冷却することに
より液化して排出することができる。特に常圧下での加
熱が主工程となっているため、高圧ポンプは不要であ
り、排出弁とか配管が破損する懸念はない。更に反応は
全て反応器の中で起こるクローズドシステムであるので
二次汚染がないという効果が得られる。

【００４７】特に従来から知られている過熱蒸気と空気
雰囲気中において触媒の存在下で有機化合物を分解処理
する方法は、触媒の酸化等による劣化が生じる難点があ
るのに対して、本発明の場合には触媒を使用していない
ために上記の問題点はなく、しかもフロンのみならず他
の産業廃棄物とかベンゼン核を持つ有機物にも適用可能
である。

【００４８】更に本発明によれば、低圧で工程が進行す
るため所定の高温に耐えられる材質であれば材質は任意
に選択することが出来る上、機械的な強度及び引張応力
とか熱応力に耐えるための設計は要求されないという利
点があり、各種機器の破損に対する対策は容易であると
ともに装置自体の自動化も容易であり、安全性が高いと
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる難分解物質の分解処理方法と装
置の基本的実施形態を示すシステム図。

【図２】従来の難分解物質の分解処理方法の実施形態を
示すシステム図。

【図３】従来の他の難分解物質の分解処理方法の実施形
態を示すシステム図。

【符号の説明】

４１…被分解物タンク ４２，４４，７０…流量調整弁 ４３，６９…エアコンプレッサ ４５…水タンク ４６…定量ポンプ ４７…反応器 ５１，５２，５３…予備加熱ヒータ ５４，５５，５６…加熱ヒータ ５７，５８，５９…シャワリング塔 ６０…中和冷却器 ５７ａ，５８ａ，５９ａ…テラレット ６１…シャワリング用ポンプ ６２…ヘッダ ６３…冷却器 ６４…吸引ブロワ 整理番号 Ｐ２９９１

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被分解処理物とともに酸素、又は酸素と
   水、若しくは溶媒としての水のみを供給して、所定の温
   度に加熱された常圧の反応器内を所定の反応時間経過さ
   せて通過させることにより、酸化分解、加水酸化分解、
   加水分解の３種の分解原理のいずれか又はこれらの組合
   せに基づいて難分解物質を分解することを特徴とする難
   分解物質の分解処理方法。
2. 【請求項２】 前記酸素に代えて空気を用いたことを特
   徴とする請求項１に記載の難分解物質の分解処理方法。
3. 【請求項３】 反応器の途中から空気を供給することに
   より、供給された空気中の酸素によって酸化反応を促進
   するとともに、供給された空気中の窒素によって反応器
   内の冷却を行なうことを特徴とする請求項１又は２記載
   の難分解物質の分解処理方法。
4. 【請求項４】 分解処理の終了した被分解処理物の蒸気
   を中和冷却器により冷却することにより液化して排出す
   ることを特徴とする請求項１，２又は３に記載の難分解
   物質の分解処理方法。
5. 【請求項５】 被分解物質がフロンであるときの過熱蒸
   気の制御温度目標値を８５０℃〜９５０℃とした請求項
   １，２，３又は４に記載の難分解物質の分解処理方法。
6. 【請求項６】 被分解処理物とともに酸素、又は酸素と
   水、若しくは溶媒としての水を供給する機構と、該被分
   解処理物と酸素、又は酸素と水、若しくは溶媒としての
   水を所定の温度と反応時間だけ通過させることにより、
   酸化分解、加水酸化分解、加水分解の３種の分解原理の
   いずれか又はこれらの組合せに基づいて難分解物質を分
   解する反応器とよりなることを特徴とする難分解物質の
   分解処理装置。
7. 【請求項７】 反応器の途中に空気を供給する機構を有
   し、供給された空気中の酸素によって酸化反応を促進す
   るとともに、供給された空気中の窒素によって反応器内
   の冷却を行なうことを特徴とする請求項６記載の難分解
   物質の分解処理装置。
8. 【請求項８】 上記反応器に、被分解処理物の蒸気中の
   液体成分を分離する単数又は複数個のシャワリング塔
   と、得られた液体成分を冷却する中和冷却器と、該液体
   成分をシャワリング塔内に噴霧する循環機構を付設した
   ことを特徴とする請求項６又は７に記載の難分解物質の
   分解処理装置。