JP2002147734A

JP2002147734A - Ｐｃｂ廃油の処理装置および処理方法

Info

Publication number: JP2002147734A
Application number: JP2000347686A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Kobayashi; 義信小林
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-11-15
Filing date: 2000-11-15
Publication date: 2002-05-22

Abstract

(57)【要約】【課題】ダイオキシンの発生を防ぎながらＰＣＢ廃油を
効率よく処理する装置および方法を提供する。【解決手段】カーボンを含有するＰＣＢ廃油を供給する
ためのノズル４およびブラウンガスを供給するためのノ
ズル５を設けたＰＣＢ反応室２と、該ＰＣＢ反応室の天
井２ａに火格子９を介して連通した反応補助室３とから
なるＰＣＢ廃油の処理装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＰＣＢ廃油の処理
装置および処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニル）は、耐熱
・耐薬品性、絶縁性にすぐれるため、かつてコンデンサ
ーやトランスの絶縁体、熱処理用の熱媒体、ペンキや印
刷インクの添加剤などに広範囲に使用されていた。現在
は、その毒性が強いために製造中止されている。それで
も、上記特性ゆえに分解しにくく廃棄処理が極めて困難
な既存ＰＣＢ廃油の処分が問題となっている。そこで、
ＰＣＢの処理方法として、例えば特開平１１−２０７２
９０、特開兵１−３７４４０、特開平９−１１９６２３
および特開平７−９１６３８に、ＰＣＢを焼却処理する
方法が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ＰＣＢ廃油を
比較的低い温度で焼却処理すると、ＰＣＢと同じく環境
ホルモンの一種であるダイオキシン（ポリ塩化ジベンゾ
ダイオキシン）が副生してしまう。ダイオキシンは、発
ガン性、皮膚障害、内臓障害、急性及び慢性の毒性、催
奇形性が極めて強い。一方、ＰＣＢ廃油を高温度（一般
に１４００℃以上）で焼却処理すると、ダイオキシンの
副生は緩和するものの、高温度と室内で発生する塩素ガ
スとが炉材を傷める。したがって、本発明の目的は、ダ
イオキシンの発生を防ぎながらＰＣＢ廃油を効率よく処
理する装置および方法を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者は、上
記課題を解決するために、粉状、粉末状などのカーボン
を含有するＰＣＢ廃油を供給するためのノズルおよびブ
ラウンガスを供給するためのノズルを設けた反応室と、
該反応室の天井に火格子を介して連通した反応補助室と
からなるＰＣＢ廃油の処理装置を提供する。また、上記
装置を使用してＰＣＢ廃油を処理する方法をも提供す
る。それは、ＰＣＢ反応室内にブラウンガス供給ノズル
からブラウンガスを噴射させて火炎を形成し、該火炎中
にＰＣＢ供給ノズルから粉状、粉末状などのカーボンを
含有するＰＣＢ廃油を供給してＰＣＢ廃油を脱塩素化
し、生成ガスを反応補助室に通した後に排出することを
特徴とする。反応補助室から排出されたガスを再燃焼ガ
スとして利用することもできる。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。図１において、１は
ＰＣＢ廃油の処理装置本体であって、内部に反応室２と
反応補助室３とが形成されている。

【０００６】上記反応室２の底部中央には、ＰＣＢ廃油
の供給手段であるＰＣＢ供給ノズル４が設けられてい
る。ＰＣＢ廃油には予め塊状、粉末状または粒状のカー
ボンを分散、懸濁などして含有させておく。カーボンは
好ましくはススカーボンであり、特に好ましくは粒径が
約０．０１μ以下の超微粒子ススカーボンである。ＰＣ
Ｂ中のカーボン含有率は、ブラウンガス、すなわち、水
素と酸素の化学当量ガス（水素分子１モルに対して酸素
分子１／２モルの割合で混合されたガス）の燃焼により
生成される水蒸気（Ｈ_２Ｏ）をさらにカーボンが還元し
て生ずる水素の量が、ＰＣＢの水素化（脱塩素化）およ
び塩素ガスの水素化（ＨＣｌ）に充分な量となればよ
い。

【０００７】反応室２には、ブラウンガス供給ノズル５
が設けられている。ブラウンガス供給ノズル５は、図１
のように低部に設置されたＰＣＢ供給ノズル４の周囲
に、同心円状に複数、特に３個以上の羽口を設けること
が好ましい。さらには、複数の前記ブラウンガス供給ノ
ズルを斜め内方に向けて配向させ、これらからブラウン
ガスが噴出して発熱反応する噴炎５ａが、上記ＰＣＢ供
給ノズル４上にドーム状火炎を形成して、室内の中央部
に最高温度分布域を作る。

【０００８】反応室２は、室内での発熱反応に伴う高温
（通常、１０００〜１８００℃）から装置本体１を保護
するために、当該技術分野で周知の定型又は不定型耐火
物で内張りされる。炉材の寿命は、炉の使用温度が低い
ほど延び、１６００℃での炉材耐用期間を１とすると、
例えば１３５０℃ではその５倍、１０００℃でその１０
〜２０倍に延びる。上記反応室２の底部および下方側部
には、特に粗塊状（径２０〜２５ｍｍ）の耐火材６を充
填敷設することが好ましい。耐火材６には、溶融アルミ
ナ、電融ジルコニアなどの耐熱性粗塊が好ましい。使用
につれ劣化した耐火材６は、容易に新しいものと交換す
ることができる。７は、補助ノズルであって、必要に応
じてブラウンガスまたは酸素ガスが供給される。

【０００９】上記反応室２には、上記反応補助室３に通
じる上昇通路８を形成し、該上昇通路８に向けて、天井
２ａをドーム状に形成する。上記上昇通路８の上部には
火格子９が設けられる。火格子の材質は、通常、溶融ア
ルミナ、電融ジルコニアなどの高温耐火物である。該火
格子９を介して上記反応室２と上記反応補助室３とが連
通している。天井２ａの中央部に設けられた火格子９
は、上記反応補助室３の中央底部も構成する。該火格子
の下方周囲は摺鉢状底部１０となっている。

【００１０】反応補助室３は、反応補助室内での発熱反
応に伴う高温（通常、８０００〜１４００℃）から装置
本体１を保護するために、当該技術分野で周知の定型又
は不定型耐火物で内張りされる。特に、上記火格子９お
よび摺鉢状底部１０の上に、粗塊状（径２０〜２５ｍ
ｍ）の耐火緩衝材１１を充填敷設することが好ましい。
これにより、上記上昇通路８および火格子９を通り抜け
る高温気体の上昇流の勢いを弱めるとともに乱流を作
り、直通ガスを最小限に抑えて室内ガス分布が均一化さ
れる。耐火緩衝材１１には、溶融アルミナ、電融ジルコ
ニアなどの耐熱性粗塊が好ましい。使用につれ劣化した
耐火緩衝材１１は、容易に新しいものと交換することが
できる。１２は、排出パイプである。

【００１１】以下、上記実施例のＰＣＢ廃油の処理装置
による処理方法について説明する。まず、ブラウンガス
供給ノズル５からブラウンガスを反応室２内に噴出させ
燃焼させる。この燃焼は、純酸素による水素燃焼であ
る。この水素燃焼では、プロパン、アセチレンなどの炭
化水素系ガスの燃焼よりもはるかに高温度（１８００〜
５０００℃）の火炎が容易に得られる。また、本発明で
は、上記のように助燃ガス成分として、空気（Ｏ_２＋Ｎ
_２）の代わりにブラウンガス中の純酸素が使われるの
で、Ｎ_２の侵入する機会がなく、よってＮＯ_ｘの発生が
皆無かまたは最小限に抑えられる。また、純酸素（窒素
で希釈されていない）を使用することで、室内総ガス量
も最小にすることができる。室内ガス総量の削減は、Ｐ
ＣＢの反応室内滞在時間を延長させ、これは、ＰＣＢ分
解効率を上げ、炉をコンパクト化できる点で有利であ
る。ブラウンガス（Ｈ_２＋１/２Ｏ_２）は、燃焼後に再
び水（Ｈ_２Ｏ）となって、上記反応室２内で蒸発して水
蒸気となる。

【００１２】次に、前記水蒸気が存在する反応室２内
に、予めカーボンを混入分散しておいたＰＣＢ廃油を、
ＰＣＢ供給ノズル４から火炎に向けて噴射する。上記Ｐ
ＣＢ廃油中に分散しているカーボン（Ｃ）は、式
（１）：Ｃ＋Ｈ_２０ → ＣＯ＋Ｈ_２（１）の反応により、上記水蒸気（Ｈ_２０）と反応して、一酸
化炭素（ＣＯ）および水素（Ｈ_２）を生成する。上記反
応は、８００℃以上で容易に進み、９００〜１１００℃
以上で急激に進む。なお、上記反応の際に副生されるＣ
Ｏ２の分圧は、ＣＯ分圧に比べて非常に小さい。上記反
応で発生したＨ_２とＰＣＢ廃油（ＲＣｌ_ｘ）とが、高温
下で式（２）：ｘＨ_２＋２ＲＣｌ_ｘ → ２ＲＨ_ｘ＋ｘＣｌ_２（２）〔式中、Ｒはビフェニル環を表し、ｘは２〜１０の整数
を表す〕に従って反応する。こうして、ＰＣＢ中の塩素
が水素と置換されて無害化される。

【００１３】ＲＨ_ｘ（ビフェニル）の一部あるいは全部
は、その後、容易に熱分解してメタン、エタン、プロパ
ンなどの気体に変わる。

【００１４】一方、式（２）の反応で発生した塩素（Ｃ
ｌ_２）は、上記式（１）の反応で発生した水素（Ｈ_２）
との次の反応：Ｃｌ_２＋Ｈ_２ → ２ＨＣｌ（３）によって、速やかに安定な塩化水素（ＨＣｌ）に変わ
る。こうして塩素ガスによる炉材の腐食が防がれる。

【００１５】上記（１）〜（３）の反応が反応室内で同
時に生起されることで、ＰＣＢ廃油の分解が効率よく行
われる。上記（１）〜（３）の反応速度は、Ｃの添加
量、室内温度、ＰＣＢの投入速度により調整することが
できる。上記（１）および（３）の反応はともに、発熱
反応である。上記（1）〜（３）の反応は、温度が高い
ほど（例えば１６００〜１８００℃）、より顕著に進む
が、それより低い温度（例えば１０００〜１６００℃、
特に１２００〜１４００℃）でも進行可能である。この
温度範囲は、燃焼ガス成分に炭化水素ガス、助燃ガス成
分に空気を用いてＰＣＢ廃油を酸化燃焼する場合に必要
とされる温度（一般に１４００℃以上、好ましくは１６
００〜１８００℃）よりも低い。反応室２内に低温度を
採用することは、上記したように炉材の延命につなが
り、あるいは装置本体１を小型化できる点で工業上有利
である。

【００１６】反応室２内を出る混合気体は、水蒸気、水
素、一酸化炭素、塩化水素、ビフェニル、およびビフェ
ニルの熱分解により生じた炭化水素からなり、上昇流と
なって上昇通路８から反応補助室３に入る。該混合気体
は、反応補助室３の耐火緩衝材１１によりその上昇の勢
いが弱められる。反応補助室内では、上記（１）〜
（３）の反応が引き続き行われるほかに、ＲＨの熱分解
も行われる。

【００１７】排ガスが排出パイプ１２を介して処理装置
本体１から排出される。この排ガスには、水蒸気、塩化
水素、一酸化炭素、水素、メタン、エタン、プロパンな
どが含まれる。この排ガスを送風して燃焼ガスとして使
用してもよく、その場合には排ガス中にＣＯ_２も含有す
る。

【００１８】上記排ガスは、適当な熱交換手段(図示せ
ず）により冷却され、水蒸気成分は水に戻る。さらに、
冷却されたガスは、例えば水酸化ナトリウム、炭酸ナト
リウム、水酸化カルシウムなどの塩基性水溶液に通すこ
とで、ＨＣｌは塩（ＮａＣｌ，ＣａＣｌ_２）となって除
去される。また、該冷却ガスを水に通すことで、ＨＣｌ
を水に吸収させることも可能である。

【００１９】

【実施例】ブラウンガス（Ｈ_２＋１/２Ｏ_２の水素と酸
素との化学当量ガス）を、反応室２底部のＰＣＢ供給ノ
ズル４の周囲に同心円状に配置された３本のブラウンガ
ス供給ノズル５から反応室２内へ噴射し、室内中央部に
ドーム状火炎を形成した。そのドーム状火炎の最高温度
域は１８００℃以上に達したが、室内平均温度は１３０
０℃であった。次いで、粒径が０．０１μ以下の超微粒
子ススカーボンを、ブラウンガスから生成する水蒸気
（Ｈ_２Ｏ）に対して２０モル％になるようにＰＣＢ廃油
内に予め懸垂させたカーボン含有ＰＣＢ廃油を、ノズル
４から室内に一定速度で１時間圧送した。室内では、
（１）カーボンと水蒸気（ブラウンガス燃焼に基づく）
との反応による水素ガスの生成、（２）水素ガスとＰＣ
Ｂ廃油との反応による脱塩素化、（３）水素ガスと塩素
ガスとの反応が同時に生起された。上記（１）および
（３）の反応は発熱反応であるために、室内温度は上昇
した。反応室２出口での混合気体の温度は１５５０℃に
達し、反応補助室３出口での排ガス温度は１４００℃に
達した。反応補助室３の出口から排出される排ガスを、
ＮａＯＨ水溶液に通してＨＣｌを除去した。最終排ガス
の温度（ＣＯ＋Ｈ_２ガスの温度）は、７０℃となった。
最終排ガスには、ダイオキシンおよびＮＯ_ｘは含まれて
いなかった。このガスは、燃焼ガスとして再使用可能で
あった。

【００２０】

【発明の効果】本発明のＰＣＢ処理装置及びこれを用い
る処理方法によれば、ＰＣＢ廃油を完全に分解できる上
に、ダイオキシンおよびＮＯｘを副生しない。ブラウン
ガスの使用は、炉内総ガス量の削減、炉内滞留時間の延
長、炉のコンパクト化に寄与する。また、本発明によれ
ば、低温度も採用でき、従来の燃焼炉に比べて炉の延命
および小型化も可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す説明断面図である。

【符号の説明】

１処理装置本体２反応室２ａ天井３反応補助室４ＰＣＢ供給ノズル５ブラウンガス供給ノズル５ａ噴炎６耐火材７補助ノズル８上昇通路９火格子１０摺鉢状底部１１耐火緩衝材１２排出パイプ

【手続補正書】

【提出日】平成１２年１２月６日（２０００．１２．
６）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者は、上
記課題を解決するために、粉状、粉末状などのカーボン
を含有するＰＣＢ廃油を供給するためのノズルおよびブ
ラウンガスを供給するためのノズルを設けた反応室と、
該反応室に連通した反応補助室とからなるＰＣＢ廃油の
処理装置を提供する。また、上記装置を使用してＰＣＢ
廃油を処理する方法をも提供する。それは、ＰＣＢ反応
室内にブラウンガス供給ノズルからブラウンガスを噴射
させて火炎を形成し、該火炎中にＰＣＢ供給ノズルから
粉状、粉末状などのカーボンを含有するＰＣＢ廃油を供
給してＰＣＢ廃油を脱塩素化し、生成ガスを反応補助室
に通した後に排出することを特徴とする。反応補助室か
ら排出されたガスを再燃焼ガスとして利用することもで
きる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2E191 BA13 BC01 BD12 3K078 BA03 BA26 CA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カーボンを含有するＰＣＢ廃油を供給す
るためのノズルおよびブラウンガスを供給するためのノ
ズルを設けた反応室と、該反応室の天井に火格子を介し
て連通した反応補助室とからなるＰＣＢ廃油の処理装
置。
【請求項２】複数の前記ブラウンガス供給ノズルを斜
め内方に向けて配向させ、これらからブラウンガスが噴
出して発熱反応する噴炎が、上記ＰＣＢ供給ノズル上に
ドーム状火炎を形成するにようにした、請求項１に記載
のＰＣＢ廃油の処理装置。
【請求項３】前記反応補助室に溶融アルミナ塊などの
耐熱性粗塊を敷設する、請求項１または２に記載のＰＣ
Ｂ廃油の処理装置。
【請求項４】ＰＣＢ反応室内にブラウンガス供給ノズ
ルからブラウンガスを噴射させて火炎を形成し、該火炎
中にＰＣＢ供給ノズルからカーボンを含有するＰＣＢ廃
油を供給してＰＣＢ廃油を脱塩素化し、生成ガスを反応
補助室に通して排出することからなるＰＣＢ廃油の処理
方法。