JP2002355532A - Decomposition method of organic halogen compound and its equipment - Google Patents

Decomposition method of organic halogen compound and its equipment

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JP2002355532A
JP2002355532A JP2001161884A JP2001161884A JP2002355532A JP 2002355532 A JP2002355532 A JP 2002355532A JP 2001161884 A JP2001161884 A JP 2001161884A JP 2001161884 A JP2001161884 A JP 2001161884A JP 2002355532 A JP2002355532 A JP 2002355532A
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Japan
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organic halogen
plasma
halogen compound
decomposing
discharge tube
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Withdrawn
Application number
JP2001161884A
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Japanese (ja)
Inventor
Akihiro Sawada
明宏 澤田
Masazumi Taura
昌純 田浦
Minoru Danno
実 団野
Makoto Egashira
誠 江頭
Yasuhiro Shimizu
康博 清水
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a decomposition method of organic halogen compound by means of plasma which efficiently decomposes organic halogen compounds such as from and trichloromethane. SOLUTION: This decomposition equipment of organic halogen compound which decomposes the organic halogen compounds by means of plasma is characterized in that it contains a microwave cavity for generating plasma, a container which stores alkali liquid for making reaction products harmless, a reactor of which the lower end part is opened and is arranged so as to be immersed in the alkali liquid, an electrical discharge tube which is disposed in such a manner that the lower end part of the electrical discharge tube reaches the inside of the reactor and the upper end part of the same penetrates the inner part of the microwave cavity and a plasma inducer which is disposed on the inside surface of the electric discharge tube. This decomposition method of organic halogen compound is performed by using the decomposition equipment thereof.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はプラズマによる有機
ハロゲン化合物の分解方法及び装置に関し、特にフロ
ン、トリクロロメタン等の有機ハロゲン化合物を効率よ
く分解するプラズマによる有機ハロゲン化合物の分解方
法及び装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for decomposing an organic halogen compound by plasma, and more particularly to a method and an apparatus for decomposing an organic halogen compound by plasma for efficiently decomposing an organic halogen compound such as chlorofluorocarbon and trichloromethane.

【0002】[0002]

【従来の技術】分子内にフッ素、塩素、臭素等を含んだ
フロン、トリクロロメタン、ハロン等の有機ハロゲン化
合物は、冷媒、溶剤、消化剤等の幅広い用途に大量使用
されており、産業分野における重要度が極めて高い。し
かし、これら化合物は揮発性が高いため、多くは未処理
のまま、大気、土壌、水等の環境へ未処理のまま放出さ
れ、現在、発ガン性物質の生成、オゾン層破壊、地球温
暖化等、環境に対して大きな悪影響を及ぼすことが分か
り、環境保全の見地からこれら有機ハロゲン化合物の無
害化処理を行う必要がある。
2. Description of the Related Art Organic halogen compounds such as freon, trichloromethane, and halon containing fluorine, chlorine, and bromine in a molecule are widely used in a wide range of applications such as refrigerants, solvents, and digestives. Very important. However, due to their high volatility, many of these compounds are released untreated into the atmosphere, soil, water, and other environments without treatment, and currently produce carcinogens, deplete the ozone layer, and reduce global warming. It has been found that these compounds have a great adverse effect on the environment, and it is necessary to detoxify these organic halogen compounds from the viewpoint of environmental protection.

【0003】従来、有機ハロゲン化合物の処理方法とし
て報告されているものは、主に高温での分解反応を利用
したものである。この処理方法を大きく分類すると、焼
却法とプラズマ法がある。
[0003] Conventionally, methods reported for treating organic halogen compounds mainly utilize a decomposition reaction at a high temperature. This treatment method is roughly classified into an incineration method and a plasma method.

【0004】焼却法では、揮発性有機ハロゲン化合物は
樹脂等の通常の廃棄物と一緒に焼却される。廃棄物焼却
炉で燃焼させるには強酸で腐食性のある塩化水素対策と
して、耐腐食対策が必要となる。また、通常の樹脂類の
燃焼とは異なる燃焼温度の設定となるため、これら有機
ハロゲン化合物だけを別に燃焼させる必要がある。ま
た、焼却炉からの塩化水素、ダイオキシン等の排出量に
は厳しい基準があるため、燃焼温度が不安定になること
等の要因を回避するためには、むやみに処理量を上げる
ことはできない。
In the incineration method, volatile organic halogen compounds are incinerated together with ordinary wastes such as resins. In order to burn in a waste incinerator, anti-corrosion measures are required as measures against hydrogen chloride, which is corrosive with strong acids. Further, since the combustion temperature is set differently from the combustion of ordinary resins, it is necessary to separately burn only these organic halogen compounds. In addition, since there are strict standards for the amount of hydrogen chloride, dioxin, and the like discharged from the incinerator, the amount of treatment cannot be increased unnecessarily in order to avoid factors such as unstable combustion temperature.

【0005】プラズマ法では、フロン等の専用分解装置
として、揮発性有機ハロゲン化合物に水蒸気をプラズマ
中で反応させて二酸化炭素、塩化水素、フッ化水素に分
解する。プラズマを生成する方法としては、高周波放電
及びDCアーク放電が用いられている。以下に、従来の
高周波放電装置について説明する。
In the plasma method, a volatile organic halogen compound is allowed to react with water vapor in a plasma to decompose it into carbon dioxide, hydrogen chloride, and hydrogen fluoride as a dedicated decomposer for chlorofluorocarbon and the like. As a method for generating plasma, high-frequency discharge and DC arc discharge are used. Hereinafter, a conventional high-frequency discharge device will be described.

【0006】高周波放電では、電源から導かれる周波数
13.56MHzの電磁波を用いる。まず、容器から混
合ガスを反応器に導き、つづいて、反応器に巻いたコイ
ルに高周波電流を流し、反応器内のガスをプラズマ化さ
せる。プラズマ中で反応したガスは、アルカリ水容液で
中和、無害化され、排気ダクトから排出される。
[0006] In the high frequency discharge, an electromagnetic wave having a frequency of 13.56 MHz derived from a power supply is used. First, a mixed gas is guided from a container to a reactor, and then a high-frequency current is applied to a coil wound around the reactor to convert the gas in the reactor into plasma. The gas reacted in the plasma is neutralized and rendered harmless by an alkaline aqueous solution, and is discharged from an exhaust duct.

【0007】しかし、この方法では、装置の小型化が困
難であることとアルゴンガスを使用するために処理コス
トが高くなる欠点がある。また、長時間の連続した運転
が安定に維持できない等の問題がある。一方、アルゴン
を使用しない試みがなされているが、フロン分解の反応
圧力条件が大気圧の1/4程度にする必要がある等、設
備上の問題がある。
However, this method has disadvantages in that it is difficult to reduce the size of the apparatus and that the processing cost is increased because argon gas is used. In addition, there is a problem that long-time continuous operation cannot be stably maintained. On the other hand, attempts have been made not to use argon, but there is a problem in equipment such that the reaction pressure condition for the decomposition of chlorofluorocarbon needs to be about 1 / of the atmospheric pressure.

【0008】他の高周波放電装置として挙げられるDC
アーク放電の装置構成は、放電部が、柱状の陰極と、こ
の陰極を囲むように設けられた下部のみ開口したノズル
状の金属製の陽極と、陰極及び陽極に接続されたDC電
源とから構成されている。この装置の場合、上記高周波
放電方式の装置と比較して、減圧雰囲気を必要とせず、
比較的小型で分解能力の高いものが得られる。しかし、
放電を発生させるためのノズル状の陽極が金属であるこ
とから、フロン等の分解によって発生する腐食性ガスに
よる電極表面の腐食、浸食により、陽極、陰極ともに劣
化しやすく、長時間安定した分解反応が実現しにくいと
いう欠点がある。
[0008] DC as another high-frequency discharge device
The device configuration of the arc discharge is configured such that the discharge unit is composed of a columnar cathode, a nozzle-shaped metal anode provided only around the cathode, and a DC power supply connected to the cathode and the anode. Have been. In the case of this device, as compared with the above-described high-frequency discharge type device, a reduced pressure atmosphere is not required,
A relatively small one with a high decomposability can be obtained. But,
Since the nozzle-shaped anode for generating the discharge is made of metal, both the anode and the cathode are susceptible to deterioration due to corrosion and erosion of the electrode surface due to corrosive gas generated by decomposition of chlorofluorocarbons, and a stable decomposition reaction for a long time Is difficult to realize.

【0009】また、電極間にフロンを通さず、プラズマ
発生後にフロン等の被分解ガスを供給するためには、放
電維持のためにアルゴンや空気が必須となる。空気の使
用はアルゴンと比較してランニングコストは高くはなら
ないが、アーク放電のガス温度約6000゜K(Kelvi
n 温度目盛、以下単にKと記す)では、窒素と酸素等の
反応により窒素酸化物の発生が伴うことが自明である。
従って、これらの反応生成物の対策設備が必要となる欠
点がある。
In order to supply a gas to be decomposed such as chlorofluorocarbon after the generation of plasma without passing chlorofluorocarbon between the electrodes, argon or air is essential for maintaining the discharge. The use of air does not increase the running cost as compared with argon, but the gas temperature of the arc discharge is about 6000 K (Kelvi
On the n temperature scale (hereinafter simply referred to as K), it is obvious that a reaction between nitrogen and oxygen or the like causes generation of nitrogen oxides.
Therefore, there is a drawback in that a countermeasure for these reaction products is required.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】フロン、トリクロロメ
タンなどの揮発性有機ハロゲン化合物はもともと反応性
が非常に低いために、適切な分解処理方法がない。分解
処理方法として従来技術をそのまま使用できるものとし
て高温の燃焼技術がある。この方法では、大量の炭化水
素の燃料と一緒に有機ハロゲン化合物を燃焼させるた
め、エネルギー効率が悪く、装置を小型化できない。ま
た、有機ハロゲン化合物などを燃焼させるには、通常廃
棄物の燃焼よりも温度を高めに設定する必要があるが、
燃焼温度の設定及び立ち上げに時間を要する。被分解有
機ハロゲン化合物を回収分解処理することになるため、
低コストで効率的な分解処理ができない。
Since volatile organic halogen compounds such as chlorofluorocarbon and trichloromethane are originally very low in reactivity, there is no appropriate decomposition treatment method. A high-temperature combustion technique is one that can use the conventional technique as it is as a decomposition treatment method. In this method, since the organic halogen compound is burned together with a large amount of hydrocarbon fuel, the energy efficiency is low and the apparatus cannot be downsized. Also, in order to burn organic halogen compounds, etc., it is necessary to set the temperature higher than that of normal waste combustion,
It takes time to set and start the combustion temperature. Since the organic halogen compounds to be decomposed will be recovered and decomposed,
Low-cost and efficient decomposition cannot be performed.

【0011】一方、立ち上げ時間を短縮する従来技術と
して、高周波放電やアーク放電を利用したプラズマ法が
ある。高周波放電を利用した設備では、効果なアルゴン
ガスが必須であることや、アルゴンレスになったとして
も高分解率が減圧条件でしか得られず、真空ポンプなど
の付帯設備や密閉構造が必要となるなど、装置は小型化
できるが、腐食性ガスの発生により電極が劣化するため
に、放電を駆動させるガスとしてフロンなどの有機ハロ
ゲン化化合物が使えないことから、高価なアルゴンガス
や空気を使わざるを得ない。しかし、空気を駆動ガスに
使用した場合、アーク放電で約6000Kに昇温された
プラズマ中で窒素と酸素が反応して窒素性酸化物が生成
される。これにより新たな排ガスの除害処理をする必要
がある。
On the other hand, as a conventional technique for shortening the start-up time, there is a plasma method using high-frequency discharge or arc discharge. In equipment using high-frequency discharge, effective argon gas is essential, and even if it becomes argon-less, a high decomposition rate can be obtained only under reduced pressure, and additional equipment such as vacuum pumps and hermetic structures are required. However, the use of expensive argon gas or air is not possible because organic halogenated compounds such as chlorofluorocarbons cannot be used as the gas to drive the discharge because the electrodes deteriorate due to the generation of corrosive gas. I have no choice. However, when air is used as a driving gas, nitrogen and oxygen react with each other in plasma heated to about 6000 K by arc discharge to generate nitrogen oxides. Accordingly, it is necessary to perform a new exhaust gas removal treatment.

【0012】本発明者らは、上記問題点に鑑み、廃棄物
中に含まれている有機ハロゲン化合物等の廃棄気体を効
率良く分解して、有害成分を効率的に無害化する処理方
法、さらに装置全体の処理効率向上および運転効率の向
上を可能とする処理装置を開発すべく、鋭意検討した。
その結果、本発明者らは、特定のプラズマ誘起体を設置
した箇所にマイクロ波を照射することにより効果的にプ
ラズマを発生させ、このプラズマによって排ガス中の有
害物質を処理することによって、かかる課題が解決され
ることを見い出した。本発明は、かかる見地より完成さ
れたものである。
In view of the above problems, the present inventors have devised a treatment method for efficiently decomposing waste gas such as an organic halogen compound contained in waste to efficiently detoxify harmful components. We studied diligently to develop a processing device that can improve the processing efficiency and operation efficiency of the entire device.
As a result, the inventors of the present invention effectively generate plasma by irradiating a microwave to a place where a specific plasma inducer is installed, and treat the harmful substances in exhaust gas with the plasma to solve such a problem. Was found to be resolved. The present invention has been completed from such a viewpoint.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、プ
ラズマ誘起体が設置された流路に、有機ハロゲン化合物
を含んだガスを流通させ、該プラズマ誘起体にはマイク
ロ波を照射することによってプラズマを発生して、有機
ハロゲン化合物を分解することを特徴とする有機ハロゲ
ン化合物の分解方法を提供するものである。ここで、前
記有機ハロゲン化合物を含んだガスには、水蒸気が混合
されていてもよい。そして、前記プラズマ中に、水を噴
射すること、あるいは、アルカリ水を噴射することによ
って、一層効率的に有機ハロゲン化合物を分解、さらに
生成物を無害化することができる。また、有機ハロゲン
ガスのキャリアーガスとしては、空気を用いることがで
きるが、窒素酸化物が発生しないように酸素分圧を低下
させた酸素−窒素混合ガスを用いる方が、窒素酸化物の
対策設備が不要となり好適である。
That is, the present invention provides a method in which a gas containing an organic halogen compound is passed through a flow path in which a plasma inducer is provided, and the plasma inducer is irradiated with microwaves. An object of the present invention is to provide a method for decomposing an organic halogen compound, which comprises generating plasma and decomposing an organic halogen compound. Here, the gas containing the organic halogen compound may be mixed with water vapor. Then, by spraying water or alkaline water into the plasma, the organic halogen compound can be decomposed more efficiently, and the product can be rendered harmless. As the carrier gas for the organic halogen gas, air can be used, but it is better to use an oxygen-nitrogen mixed gas with a reduced oxygen partial pressure so as not to generate nitrogen oxides. Is unnecessary, which is preferable.

【0014】また、本発明は、有機ハロゲン化合物をプ
ラズマにより分解する有機ハロゲン化合物の分解装置で
あって、プラズマを生成するためのマイクロ波キャビテ
ィーと、反応生成物を無害化するためのアルカリ液を収
容した容器と、開口された下端部を有し、該下端部を前
記アルカリ液に浸漬して配置された反応器と、下端部が
前記反応器内に達するとともに上端部が前記マイクロ波
キャビティー内部を貫通するように設けられた放電管
と、前記放電管内面に備えられたプラズマ誘起体と、を
含むことを特徴とする有機ハロゲン化合物の分解装置を
提供するものである。ここで前記プラズマ誘起体につい
ては、前記マイクロ波キャビティー内部に少なくとも1
以上設けられている態様、前記反応器内に少なくとも1
以上設けられている態様、あるいは、前記放電管の内面
に少なくとも2以上設けられている態様などが挙げられ
る。プラズマ誘起体が2以上設けられている場合には、
マイクロ波キャビティー内部と反応器内とに、それぞれ
設置されている態様を好適に挙げることができる。
The present invention also relates to an organic halogen compound decomposing apparatus for decomposing an organic halogen compound by plasma, comprising a microwave cavity for generating plasma, and an alkali solution for detoxifying a reaction product. , A reactor having an open lower end, the lower end being immersed in the alkaline solution, and a reactor having a lower end reaching the inside of the reactor and an upper end having the microwave cabinet. An object of the present invention is to provide an apparatus for decomposing an organic halogen compound, comprising: a discharge tube provided so as to penetrate the inside of a tee; and a plasma inducer provided on the inner surface of the discharge tube. Here, the plasma inducer has at least one inside of the microwave cavity.
In the embodiment provided above, at least one
The embodiment provided above, or the embodiment provided at least two or more on the inner surface of the discharge tube. When two or more plasma inducers are provided,
A mode in which the inside of the microwave cavity and the inside of the reactor are respectively installed can be suitably mentioned.

【0015】本発明で用いられるプラズマ誘起体として
は例えばSiC材料を用いることができるが、SiC焼
結体の他、グラファイトブロック、粒状活性炭および導
電率の高いペロブスカイト型酸化物などが挙げられる。
誘起体の形状は特に限定されるものではないが、例えば
約2〜3 mm角程度のブロックの充填、10〜30 mmの気孔
を有する多孔体や約1〜10mm幅程度のリング状の形状
物を用いることができる。
As the plasma inducer used in the present invention, for example, an SiC material can be used. In addition to a SiC sintered body, a graphite block, granular activated carbon, a perovskite oxide having high conductivity and the like can be mentioned.
Although the shape of the inducer is not particularly limited, for example, a block of about 2 to 3 mm square is filled, a porous body having pores of 10 to 30 mm, or a ring-shaped body having a width of about 1 to 10 mm is used. Can be used.

【0016】上記プラズマ誘起体の近傍で発生するプラ
ズマ状態では、高いガス温度(2000〜6000K)
に加えて、電子のエネルギーも高いため、有機ハロゲン
化合物は容易に塩素原子、フッ素原子、水素原子を解離
しやすい状態にある。従って、本発明では、プラズマ誘
起体にマイクロ波を照射し、そこを流通する有機ハロゲ
ン化合物を含んだガスを効率的にプラズマ処理する。ま
た本発明では、有機ハロゲン化合物に水蒸気を添加した
ガスを流通させることにより、ガス全体をプラズマ化す
ることもできる。
In a plasma state generated near the above-mentioned plasma inducer, a high gas temperature (2000-6000 K)
In addition, since the energy of electrons is high, the organic halogen compound is in a state in which a chlorine atom, a fluorine atom, and a hydrogen atom are easily dissociated. Therefore, in the present invention, the plasma inducer is irradiated with microwaves, and the gas containing the organic halogen compound flowing therethrough is efficiently plasma-treated. In the present invention, the whole gas can be turned into plasma by flowing a gas in which water vapor is added to an organic halogen compound.

【0017】本発明では、アーク放電のように電極を必
要としないマイクロ波の使用による有機ハロゲン化合物
のプラズマ化によって、腐食性による放電部の損傷がな
い。分解反応機構は、代表的な例としてエアコン等の冷
媒に使用されているフロンR12(CCl22)につい
ては、 CCl22+2H2O → 2HCl+2HF+CO2 と考えられ、生成物の除害には次の反応を用いることが
できる。 2HCl+2HF+2Ca(OH)2 → CaCl2
CaF2 +4H2O また、塩素以外のハロゲン化合物であるフロン134a
(CF3CH2F)についても本発明は有効である。反応
例を次に示す。 CF3CH2F+2H2O → 4HF+CO2+C 炭素(C)は酸素等の存在下ではCO2に転化する。
In the present invention, there is no damage to the discharge part due to corrosiveness due to the conversion of the organic halogen compound into a plasma by the use of a microwave that does not require an electrode as in arc discharge. As a typical example, the decomposition reaction mechanism is considered to be CCl 2 F 2 + 2H 2 O → 2HCl + 2HF + CO 2 for Freon R12 (CCl 2 F 2 ) used as a refrigerant in an air conditioner or the like. The following reaction can be used. 2HCl + 2HF + 2Ca (OH) 2 → CaCl 2 +
CaF 2 + 4H 2 O Further, Freon 134a which is a halogen compound other than chlorine
The present invention is also effective for (CF 3 CH 2 F). An example of the reaction is shown below. CF 3 CH 2 F + 2H 2 O → 4HF + CO 2 + C Carbon (C) is converted to CO 2 in the presence of oxygen or the like.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る有機ハロゲン
化合物の分解方法について、添付図面を参照しながら、
その具体的な実施形態を説明する。図1は、本発明の方
法を実施するのに好適な分解装置の一例を、模式的に示
す構成図である。本実施の形態の装置は、有機ハロゲン
化合物をプラズマにより分解する有機ハロゲン化合物の
分解装置であり、プラズマを発生するためのマイクロ波
キャビティー25と、反応生成物を無害化するためのア
ルカリ液を収容した容器16と、開口された下端部を有
し、該下端部を前記アルカリ液に浸漬して配置された反
応器12と、下端部が前記反応器内に達するとともに上
端部が前記マイクロ波キャビティー内部を貫通するよう
に設けられた放電管11と、前記放電管11内面に備え
られたプラズマ誘起体1と、を具備している。本装置で
は、プラズマ誘起体1が設置された流路である放電管1
1内に、フロンガス18を含んだガスを流通させる。そ
して、マイクロ波発振器10から発信されるマイクロ波
によって、同軸導波管変換器14を介してキャビティー
15および放電管11内ではプラズマが発生して、流通
するガス中の有機ハロゲン化合物を分解する。マイクロ
波の波長としては、例えば2.45GHzを用いること
ができるが、効率的に放電を誘起する観点からは、この
波長に限定されるものではなく、誘起体に作用させて放
電を生じ得る波長を幅広く用いることできる。また、出
力も限定されるものではないが、例えば100〜200
0W程度の発振器を用いることができる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a method for decomposing an organic halogen compound according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
A specific embodiment will be described. FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing an example of a decomposition apparatus suitable for carrying out the method of the present invention. The apparatus of the present embodiment is an apparatus for decomposing an organic halogen compound which decomposes an organic halogen compound by plasma, and includes a microwave cavity 25 for generating plasma and an alkali liquid for detoxifying a reaction product. A container 16 containing the container, a reactor 12 having an open lower end, the lower end being immersed in the alkaline solution, and a lower end reaching the inside of the reactor and an upper end being the microwave; It has a discharge tube 11 provided to penetrate the inside of the cavity, and a plasma inducer 1 provided on the inner surface of the discharge tube 11. In this apparatus, the discharge tube 1 is a flow path in which the plasma inducer 1 is installed.
A gas containing Freon gas 18 is circulated in the inside 1. Then, a microwave generated from the microwave oscillator 10 generates plasma in the cavity 15 and the discharge tube 11 through the coaxial waveguide converter 14 to decompose the organic halogen compound in the flowing gas. . As the wavelength of the microwave, for example, 2.45 GHz can be used. However, from the viewpoint of inducing the discharge efficiently, the wavelength is not limited to this wavelength, and the wavelength at which the discharge can be generated by acting on the inducer. Can be widely used. Also, the output is not limited, for example, 100 to 200
An oscillator of about 0 W can be used.

【0019】また、図1のA部詳細図である図2(a)に
示されているように、本発明で用いる誘起体1が存在す
る中では、外部からマイクロ波をかけた場合にプラズマ
が誘起されて、通常の空気中に比べて極めて少ない電力
でも効果的に内部で放電が生じ、その内部で集中的・局
所的に放電が生じる。ここでの誘起体1としては、例え
ばグラファイトブロック、粒状活性炭、SiC焼結体お
よび導電率の高いペロブスカイトカイト型酸化物などが
用いられる。誘起体の形状は何ら限定されるものではな
く任意に定められるが、高コストのSiC材料等を用い
る場合に放電管11内で効果的にプラズマを誘起させる
観点からは、例えば約1〜10mm幅程度のリング状の形
状物を用いることができる。プラズマ誘電体1の作用と
しては、形状的に電界の集中が生じやすくなること、マ
イクロ波を吸収しやすいのでガス成分の電子が放出しや
すくなり、放電が持続的に起こること、等が挙げられ
る。
As shown in FIG. 2 (a), which is a detailed view of part A of FIG. 1, in the presence of the inducer 1 used in the present invention, when an external microwave is applied, plasma is generated. Is induced, and discharge is effectively generated inside even with extremely small electric power as compared with ordinary air, and discharge is intensively and locally generated inside the inside. As the inducer 1 here, for example, a graphite block, granular activated carbon, a SiC sintered body, a perovskite kite oxide having high conductivity, or the like is used. The shape of the inducer is not limited at all, and may be determined arbitrarily. From the viewpoint of effectively inducing plasma in the discharge tube 11 when a high-cost SiC material or the like is used, for example, a width of about 1 to 10 mm is used. A ring-shaped object having a degree can be used. Examples of the action of the plasma dielectric 1 include that an electric field is easily concentrated in shape, that electrons of a gas component are easily emitted because microwaves are easily absorbed, and that discharge is sustained. .

【0020】本発明の処理方法においては、水等の分解
助剤をプラズマ中に均一に導入することにより、プラズ
マを安定させて有機ハロゲン化合物を処理することがで
きる。具体的には、有機ハロゲン化合物を含んだガス
に、水蒸気を混合することや、水を噴射すること、等に
よって有機ハロゲン化合物を効果的に分解できる。ま
た、プラズマ中にアルカリ水を噴射することによって、
さらに生成物を無害化することもできる。
In the treatment method of the present invention, by uniformly introducing a decomposition aid such as water into the plasma, the plasma can be stabilized and the organic halogen compound can be treated. Specifically, the organic halogen compound can be effectively decomposed by mixing water vapor with the gas containing the organic halogen compound, spraying water, or the like. Also, by injecting alkaline water into the plasma,
Further, the product can be rendered harmless.

【0021】以下、本発明の実施例を説明するが、本発
明はこの実施例によって何ら限定されるものではない。
なお、本実施例では有機ハロゲン化合物の中でも比較的
分解しにくいフロン134a(CH2CF4)の分解実験
を例示する。マイクロ波は周波数2.45GHz、放電
には同軸導波管型のキャビティーを用いた例を示す。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described, but the present invention is not limited to the embodiments.
In this example, a decomposition experiment of Freon 134a (CH 2 CF 4 ), which is relatively difficult to decompose among organic halogen compounds, is exemplified. The microwave uses a frequency of 2.45 GHz, and the discharge uses a coaxial waveguide type cavity.

【0022】(実施例1)図1を参照する。図中の16
は、アルカリ水溶液(水酸化カルシウム)13を収容した
石英製の容器である。この容器16には、下端部が開口し
た反応器12が下端部を前記アルカリ水溶液13に浸漬した
状態で配置されている。前記反応器12の上部には、外径
12mm、内径11mmの石英製の放電管11が下端部が
反応器12内まで延出して立設されている。前記反応器12
の上方には、放電管11の上部側が貫通するマイクロ波同
軸導波管型キャビティー15が配置されている。このキャ
ビティー15は、外導体の内径40mm、内導体の外径1
0mmで、外導体と内導体のギャップ長さは10mmで
ある。前記放電管11の上端側は、前記キャビティー15内
の同軸導波管変換器14の内導体内部に貫通して取り付け
られている。前記キャビティー15の一端側には、マイク
ロ波発信器10が取り付けられている。前記放電管11に
は、フロンガス18を収容した容器、酸素−窒素の混合ガ
ス20を収容した容器が配管21を介して接続されている。
前記容器16の上部には排気ダクト22が接続されている。
(Embodiment 1) Referring to FIG. 16 in the figure
Is a quartz container containing an alkaline aqueous solution (calcium hydroxide) 13. In this vessel 16, a reactor 12 having an open lower end is disposed with its lower end immersed in the alkaline aqueous solution 13. Above the reactor 12, a quartz discharge tube 11 having an outer diameter of 12 mm and an inner diameter of 11 mm is erected with its lower end extending into the reactor 12. The reactor 12
A microwave coaxial waveguide type cavity 15 through which the upper side of the discharge tube 11 penetrates is disposed above. The cavity 15 has an inner diameter of the outer conductor of 40 mm and an outer diameter of the inner conductor of 1 mm.
At 0 mm, the gap length between the outer conductor and the inner conductor is 10 mm. The upper end side of the discharge tube 11 is penetrated and mounted inside the inner conductor of the coaxial waveguide converter 14 in the cavity 15. The microwave transmitter 10 is attached to one end of the cavity 15. The discharge tube 11 is connected via a pipe 21 to a container containing a chlorofluorocarbon gas 18 and a container containing a mixed gas 20 of oxygen and nitrogen.
An exhaust duct 22 is connected to an upper portion of the container 16.

【0023】このように、上記実施例1に係る有機ハロ
ゲン化合物の分解装置は、反応生成物を無害化するため
のアルカリ水溶液13を収容した石英製の容器16と、開口
した下端部を前記アルカリ水溶液13に浸漬した状態で配
置された反応器12と、プラズマを生成するためのマイク
ロ波同軸導波管型キャビティー15と、プラズマを保持す
る放電管11等とを具備した構成となっている。そして、
放電管11の内部にはプラズマ誘起体1が設置されてお
り、例えば図1のA部の詳細を示す図2(a)に表される
ように、放電管11内の上部であって、キャビティー15内
に設けられる。また、図1のB部の詳細を示す図2(b)
に表されるように、放電管11の下部であって、マイクロ
波反応器12内部に設けられていてもよい。さらに、2以
上のプラズマ誘起体1が放電管11の内部に設けられてい
てもよく、この場合、一方のプラズマ誘起体1は反応器
12内、他方のプラズマ誘起体1はマイクロ波キャビティ
ー15内に設置されている態様が好適に挙げられる。
As described above, the apparatus for decomposing an organic halogen compound according to the first embodiment includes a quartz container 16 containing an aqueous alkali solution 13 for detoxifying a reaction product, and It is configured to include a reactor 12 arranged in a state of being immersed in an aqueous solution 13, a microwave coaxial waveguide type cavity 15 for generating plasma, a discharge tube 11 for holding plasma, and the like. . And
The plasma inducer 1 is installed inside the discharge tube 11. For example, as shown in FIG. 2A showing details of a portion A in FIG. It is provided in the tee 15. FIG. 2 (b) showing details of a portion B in FIG.
May be provided below the discharge tube 11 and inside the microwave reactor 12. Further, two or more plasma inducers 1 may be provided inside the discharge tube 11, and in this case, one of the plasma inducers 1
A mode in which the plasma inducer 1 in 12 and the other is installed in the microwave cavity 15 is preferably mentioned.

【0024】上記構成からなる分解装置の作用は、次の
通りである。まず、キャビティー内部の放電管11にフロ
ン134aを大気圧、流量3.7(後述の1kg/hに合わせ
た)リットル(l)/minで供給する一方、マイクロ
波発信器10から2.45GHzのマイクロ波を同軸導波
管変換器14を経てキャビティー15内に導き、そこで形成
されたマイクロ波電界で放電させる。ここで、プラズマ
誘起体1がキャビティー15内に設けられている場合に
は、少ない電力でプラズマ発生させることが可能とな
る。また、図2に示すようにプラズマ誘起体1を放電管
11内部に設置することにより、プラズマ発生領域を一
層広範囲とすることが可能となる。
The operation of the disassembly device having the above configuration is as follows. First, Freon 134a is supplied to the discharge tube 11 in the cavity at atmospheric pressure and a flow rate of 3.7 liter (l) / min (adjusted to 1 kg / h to be described later) while the microwave transmitter 10 supplies 2.45 GHz. Is introduced into the cavity 15 through the coaxial waveguide converter 14, and is discharged by the microwave electric field formed there. Here, when the plasma inducer 1 is provided in the cavity 15, it is possible to generate plasma with a small power. Further, as shown in FIG. 2, the plasma generation region can be further widened by disposing the plasma inducer 1 inside the discharge tube 11.

【0025】次いで、フロンガス18は発生した放電プラ
ズマにより、放電管11あるいは反応器12内で分解された
後、アルカリ水溶液13中を通過し、除害処理され、炭酸
ガス等を含む残りのガスは排気ダクト22から排出した。
フロンの分解率は反応器12内のガスを一部採取し、プラ
ズマ有無のフロン濃度のガスクロ分析から算出した。フ
ロン供給量1kg/hでマイクロ波パワーをパラメータ
とした場合の分解率測定の実験結果は、分解処理エネル
ギー1kWh/kg-フロンにおいて分解率99.99%であ
った。この試験において、添加ガスとしてアルゴンや空
気等が混入しても、マイクロ波パワーを調節すれば、ほ
ぼ同程度の分解率が得られることがわかった。
Next, the fluorocarbon gas 18 is decomposed by the generated discharge plasma in the discharge tube 11 or the reactor 12, passes through the alkaline aqueous solution 13, is detoxified, and the remaining gas including carbon dioxide gas and the like is removed. It was discharged from the exhaust duct 22.
The decomposition rate of CFCs was calculated from a gas chromatographic analysis of the CFC concentration with and without plasma by partially sampling the gas in the reactor 12. The experimental result of the decomposition rate measurement when the supplied amount of chlorofluorocarbon was 1 kg / h and the microwave power was used as a parameter was 99.99% at a decomposition energy of 1 kWh / kg-fluorocarbon. In this test, it was found that almost the same decomposition rate could be obtained by adjusting the microwave power even when argon, air, or the like was mixed in as an additive gas.

【0026】(実施例2)次いで、トリクロロエタンガ
ス18は発生した放電プラズマにより、放電管11あるいは
反応器12内で分解された後、アルカリ水溶液13中を通過
し、除害処理され、炭酸ガス等を含む残りのガスは排気
ダクト22から排出した。トリクロロエタンの分解率は反
応器12内のガスを一部採取し、プラズマ有無のトリクロ
ロエタン濃度のガスクロ分析から算出した。トリクロロ
エタン供給量1kg/hでマイクロ波パワーをパラメー
タとした場合の分解率測定の実験結果は、分解処理エネ
ルギー1kWh/kg-トリクロロエタンにおいて分解
率99.99%であった。この試験において、添加ガスとし
てアルゴンや空気等が混入しても、マイクロ波パワーを
調節すれば、ほぼ同程度の分解率が得られることがわか
った。
(Embodiment 2) Next, the trichloroethane gas 18 is decomposed in the discharge tube 11 or the reactor 12 by the generated discharge plasma, passes through the alkaline aqueous solution 13 and is subjected to detoxification treatment, carbon dioxide gas and the like. The remaining gas including was discharged from the exhaust duct 22. The decomposition rate of trichloroethane was calculated from a gas chromatographic analysis of the trichloroethane concentration with and without plasma by partially collecting the gas in the reactor 12. An experimental result of the decomposition rate measurement when the supply amount of trichloroethane was 1 kg / h and the microwave power was used as a parameter was that the decomposition rate was 99.99% at a decomposition energy of 1 kWh / kg-trichloroethane. In this test, it was found that almost the same decomposition rate could be obtained by adjusting the microwave power even when argon, air, or the like was mixed in as an additive gas.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明によれば、廃棄物中あるいは排気
ガス中のフロンやトリクロロメタン等の有機ハロゲン化
合物を高い分解率(99.99%以上)で無害化処理で
きる。また、プラズマ誘起体の作用により、マイクロ波
は大きなエネルギーを効率よく有機ハロゲン化合物を含
んだガスに集中的に供給し、効率よくプラズマ化でき
る。さらに、電磁波として制御性に優れることや量産化
電源が使用可能の点から、装置の小型化や低コスト化が
図れる。
According to the present invention, it is possible to detoxify organic halogen compounds such as chlorofluorocarbons and trichloromethane in waste or exhaust gas at a high decomposition rate (99.99% or more). In addition, due to the action of the plasma inducer, the microwave can efficiently supply a large amount of energy to the gas containing the organic halogen compound efficiently, and can efficiently generate plasma. Furthermore, the size and cost of the device can be reduced because of its excellent controllability as an electromagnetic wave and the ability to use a mass-produced power supply.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の分解装置の概略構成を模式的に示す図
である。
FIG. 1 is a view schematically showing a schematic configuration of a decomposition apparatus of the present invention.

【図2】図1のA部およびB部を拡大した際の断面図で
ある。
FIG. 2 is an enlarged sectional view of a portion A and a portion B of FIG. 1;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 プラズマ誘起体 10 マイクロ波発振器 11 放電管 12 反応器 13 アルカリ水溶液 14 同軸導波管変換器 15 マイクロ波キャビティー 16 容器 17 有機ハロゲン(フロン等)容器 18 有機ハロゲン(フロン等)ガス 19 酸素−窒素の混合ガス容器 20 酸素−窒素の混合ガス 21 配管 22 排気ダクト DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Plasma inducer 10 Microwave oscillator 11 Discharge tube 12 Reactor 13 Alkaline aqueous solution 14 Coaxial waveguide converter 15 Microwave cavity 16 Container 17 Organic halogen (Freon etc.) container 18 Organic halogen (Freon etc.) gas 19 Oxygen- Nitrogen mixed gas container 20 Oxygen-nitrogen mixed gas 21 Piping 22 Exhaust duct

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C07B 37/06 H05H 1/46 ZABB C07C 19/05 G21F 9/02 Z 19/08 B01D 53/34 134E H05H 1/46 ZAB 134B // G21F 9/02 134D (72)発明者 団野 実 神奈川県横浜市金沢区幸浦一丁目8番地1 三菱重工業株式会社基盤技術研究所内 (72)発明者 江頭 誠 長崎県長崎市文教町1−14 長崎大学工学 部内 (72)発明者 清水 康博 長崎県長崎市文教町1−14 長崎大学工学 部内 Fターム(参考) 4D002 AA19 AA23 BA02 CA06 DA05 DA12 EA01 FA02 4G075 AA37 BA05 BD27 CA26 CA47 DA02 EB27 EB41 FB03 FB04 FB06 FC11 4H006 AA05 AC13 AC26 BA91 BA95──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) C07B 37/06 H05H 1/46 ZABB C07C 19/05 G21F 9/02 Z 19/08 B01D 53/34 134E H05H 1/46 ZAB 134B // G21F 9/02 134D (72) Minoru Tanno 1-8-1 Koura, Kanazawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. 1-14 Bunkyocho Nagasaki University Faculty of Engineering (72) Inventor Yasuhiro Shimizu 1-14 Bunkyocho Nagasaki City Nagasaki Pref. Nagasaki University Faculty of Engineering F-term (reference) 4D002 AA19 AA23 BA02 CA06 DA05 DA12 EA01 FA02 4G075 AA37 BA05 BD27 CA26 CA47 DA02 EB27 EB41 FB03 FB04 FB06 FC11 4H006 AA05 AC13 AC26 BA91 BA95

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 プラズマ誘起体が設置された流路に、有
機ハロゲン化合物を含んだガスを流通させ、該プラズマ
誘起体にはマイクロ波を照射することによってプラズマ
を発生して、有機ハロゲン化合物を分解することを特徴
とする有機ハロゲン化合物の分解方法。
1. A gas containing an organic halogen compound is passed through a flow path in which a plasma inducer is installed, and plasma is generated by irradiating the plasma inducer with microwaves to generate an organic halogen compound. A method for decomposing an organic halogen compound, comprising decomposing.
【請求項2】 前記有機ハロゲン化合物を含んだガス
に、水蒸気が混合されていることを特徴とする請求項1
記載の有機ハロゲン化合物の分解方法。
2. The method according to claim 1, wherein the gas containing the organic halogen compound is mixed with water vapor.
The method for decomposing an organic halogen compound according to the above.
【請求項3】 前記プラズマ中に、水を噴射することに
よって有機ハロゲン化合物を分解することを特徴とする
請求項1記載の有機ハロゲン化合物の分解方法。
3. The method for decomposing an organic halogen compound according to claim 1, wherein the organic halogen compound is decomposed by spraying water into the plasma.
【請求項4】 前記プラズマ中に、アルカリ水を噴射す
ることによって有機ハロゲン化合物を分解、さらに生成
物を無害化することを特徴とする請求項1記載の有機ハ
ロゲン化合物の分解方法。
4. The method for decomposing an organic halogen compound according to claim 1, wherein the organic halogen compound is decomposed by injecting alkaline water into the plasma, and the product is rendered harmless.
【請求項5】 有機ハロゲン化合物をプラズマにより分
解する有機ハロゲン化合物の分解装置であって、プラズ
マを発生するためのマイクロ波キャビティーと、反応生
成物を無害化するためのアルカリ液を収容した容器と、
開口された下端部を有し、該下端部を前記アルカリ液に
浸漬して配置された反応器と、下端部が前記反応器内に
達するとともに上端部が前記マイクロ波キャビティー内
部を貫通するように設けられた放電管と、前記放電管内
面に備えられたプラズマ誘起体と、を含むことを特徴と
する有機ハロゲン化合物の分解装置。
5. An apparatus for decomposing an organic halogen compound, which decomposes an organic halogen compound by plasma, comprising a microwave cavity for generating plasma and a container containing an alkali liquid for detoxifying a reaction product. When,
A reactor having an open lower end, the lower end being immersed in the alkaline solution, and a lower end reaching the inside of the reactor and an upper end penetrating through the inside of the microwave cavity. An organic halogen compound decomposing apparatus, comprising: a discharge tube provided in the discharge tube; and a plasma inducer provided on the inner surface of the discharge tube.
【請求項6】 前記プラズマ誘起体が、前記マイクロ波
キャビティー内部に少なくとも1以上設けられているこ
とを特徴とする請求項5記載の有機ハロゲン化合物の分
解装置。
6. The organic halogen compound decomposer according to claim 5, wherein at least one or more of said plasma inducer is provided inside said microwave cavity.
【請求項7】 前記プラズマ誘起体が、前記反応器内に
少なくとも1以上設けられていることを特徴とする請求
項5記載の有機ハロゲン化合物の分解装置。
7. The apparatus for decomposing an organic halogen compound according to claim 5, wherein at least one or more of the plasma inducers are provided in the reactor.
【請求項8】 前記プラズマ誘起体が、放電管の内面に
少なくとも2以上設けられていることを特徴とする請求
項5記載の有機ハロゲン化合物の分解装置。
8. The apparatus for decomposing an organic halogen compound according to claim 5, wherein at least two or more of the plasma inducers are provided on the inner surface of the discharge tube.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011110446A (en) * 2009-11-24 2011-06-09 Aichi Electric Co Ltd Treatment apparatus of organic waste liquid, and treatment method of organic waste liquid
CN112371687A (en) * 2020-10-05 2021-02-19 四川大学 Dangerous solid useless processing apparatus of high-power microwave plasma

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