JP3085358B2 - 廃棄物溶融炉を利用したフロン分解方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、家庭用冷蔵庫、
業務用冷蔵庫、自動車等から回収されたフロンの分解法
に関し、特に、廃棄物溶融炉を利用したフロン分解方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】オゾン層破壊物質であるフロンの分解法
として、高周波熱プラズマによる超高温加水分解法、産
業廃棄物焼却炉であるロータリーキルンを利用した分解
法及び高温高圧における湿式分解を利用した超臨界分解
法等が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これらの分解法のう
ち、プラズマ分解法、超臨界分解法においては、フロン
分解のために専用設備を設けなければならず、さらに、
経済的にも処理コストが高くつくという欠点がある。

【０００４】また、ロータリーキルンを利用した分解法
においては、ロータリーキルンの炉内温度をフロン分解
に必要な温度約８００℃程度以上に保たなければならな
いが、この温度はキルン内にクリンカを発生させる温度
に近く、本来の廃棄物処理炉としての操業に負担をかけ
ることになる。また、キルン内の温度をクリンカ溶融温
度１２００℃以上にして運転させると、炉内耐火物の損
傷を来たすという問題がある。

【０００５】そこで、本願発明は、廃棄物溶融炉又はそ
の後段に設置されている燃焼室を利用して、特別な設備
を付加することなく、オゾン層破壊物質であるフロンを
連続かつ安全に分解処理するフロン分解方法を提供する
ものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】廃棄物溶融炉の下部の高
温部に、空気吹き込み配管を介し羽口より炉内に導入
し、 本願発明は、回収されたフロンを蒸発器でガス化
蒸発させた後、蒸発したフロン単独又は混合器により水
蒸気を混合させ、廃棄物溶融炉内の下部の高温部に、空
気吹き込み配管を介し羽口より導入し、フロンを高温で
加水分解及び酸化分解する廃棄物溶融炉を利用したフロ
ン分解方法である。

【０００７】

【発明の実施の形態】シャフト炉方式の廃棄物溶融炉に
よる廃棄物処理は、炉に装入された一般廃棄物あるいは
産業廃棄物等を乾燥、熱分解、燃焼、溶融の過程を経
て、廃棄物をスラグとして取り出すものである。

【０００８】前記溶融炉は、円形断面のシャフト型の炉
体をしており、炉内に装入された廃棄物を乾燥、熱分
解、燃焼及び溶融させるために、燃料であるコークスを
燃焼させる。コークス燃焼のために、炉体の下部には図
１に示すとおり単段又は図示はしていない複数段の羽口
が設けられ、これら羽口のうち、上下２段の羽口の場合
においては、炉床部近くに配置された下段羽口は単段の
場合と同様に酸素を富化した空気を吹き込み、また、下
段羽口の上に配置された上段羽口は空気を吹き込むよう
になっている。

【０００９】前記廃棄物溶融炉の操業では、炉内におい
て、装入物中の可燃分が熱分解して残渣が発生する。発
生した熱分解残渣は羽口から送られてきた空気によって
燃焼するかあるいは炉内で溶融される。また、熱分解で
生成されたガスは炉上部から排出され、後段に設置され
ている燃焼室で完全燃焼される。

【００１０】前記廃棄物溶融炉下部の温度は、通常、運
転温度が１２００℃から１６００℃程度であり、滞留分
解時間は０．５〜２秒程度ある。

【００１１】フロンを前記溶融操業及び溶融炉構成機器
に支障のない程度の量を導入することにより、フロンを
分解処理することができる。

【００１２】冷媒として使用されたフロンは、フロン回
収機により回収ボンベ（１キロ〜１トン）に回収され
る。フロンの沸点は、組成により異なるが、本願発明に
おいては、沸点が４０℃未満のものについては、回収貯
蔵されたフロンボンベを温水もしくは温風により高圧ガ
ス取締法に従って４０℃未満で暖めることにより、ボン
ベ内のフロンを蒸発させる。また、沸点が４０℃以上の
ものについては、液相であるからポンプを利用して抜出
し、蒸発器（熱交換器）を用いて蒸発させる。蒸発させ
たフロンは、蒸発したフロン単独又は混合器によりフロ
ン分解に必要な量の水蒸気を混合させ、１２００〜１６
００℃程度の温度領域にある溶融炉へ送り込まれる空気
に混入させて導入すると、無触媒によるフロン分解温度
である８００℃よりはるかに高温に保たれている廃棄物
溶融炉下部の高温部で分解反応が進行し、フロンは弗
酸、塩酸、水あるいは炭酸ガス等に分解される。

【００１３】フロンの分解には、有毒ガスの発生を押さ
えるために、水素源と酸素源が必要である。よって、そ
の両方の原子を保有する水（水蒸気）と酸素を含有する
空気をフロンとともに高温にて反応させることにより、
分解反応は進行する。フロン分解反応の例を以下に示
す。

【００１４】（１） ＣＦＣ−１１の場合の反応 ＣＣｌ_３Ｆ＋２Ｈ_２Ｏ→ＣＯ_２＋３ＨＣｌ＋ＨＦ （２） ＣＦＣ−１２の場合の反応 ＣＣｌ_２Ｆ_２＋２Ｈ_２Ｏ→ＣＯ_２＋２ＨＣｌ＋２ＨＦ （３） ＣＦＣ−１１３の場合の反応 Ｃ_２Ｃｌ_３Ｆ_３＋４Ｈ_２Ｏ＋０．５Ｏ_２→２ＣＯ_２＋３
ＨＣｌ＋３ＨＦ＋Ｈ_２Ｏ （４） ＣＦＣ−１１４の場合の反応 Ｃ_２Ｃｌ_２Ｆ_４＋４Ｈ_２Ｏ＋０．５Ｏ_２→２ＣＯ_２＋２
ＨＣｌ＋４ＨＦ＋Ｈ_２Ｏ （５） ＣＦＣ−１１５の場合の反応 Ｃ_２ＣｌＦ_５＋４Ｈ_２Ｏ＋０．５Ｏ_２→２ＣＯ_２＋ＨＣ
ｌ＋５ＨＦ＋Ｈ_２Ｏ （６） ＨＣＦＣ−２２の場合の反応 ＣＨＣｌＦ_２＋２Ｈ_２Ｏ＋０．５Ｏ_２→ＣＯ_２＋ＨＣｌ
＋２ＨＦ＋Ｈ_２Ｏ 一般的に、フロンの分解は、無触媒の場合、８００℃以
上必要と言われているが、本願発明では、無触媒の場合
によるフロン分解温度である約８００℃よりはるかに高
い温度に保持されている溶融炉を利用するので、フロン
の分解に必要な高温が、系外から新たな熱源を何ら必要
とすることなく容易に得られる。

【００１５】

【実施例】本願発明の実施例を図１を用いて説明する。

【００１６】冷媒等として使用されたフロンは、フロン
回収機によりフロンボンベ１（１キロ〜１トン）に回
収、貯蔵されている。沸点が４０℃未満のフロンの場
合、ボンベ１は、フロン蒸発器２で加熱され、ボンベ１
内フロンは蒸発する。この場合、フロン蒸発器２は、温
水浴槽形式、温水散布形式、又は熱風加熱方式のいずれ
でもよい。蒸発したフロンを加熱器３で加熱する。沸点
４０℃以上のフロンの場合、液相であるからポンプ４で
吸い出し、蒸発器５（約１６５℃）に送り込み蒸発させ
る。各々蒸発させたフロンは、ヒータ６で加熱（約１６
０℃）された水蒸気とフロン混合器７で加熱混合させ
る。必要水蒸気量は、前記反応式から分かるように、Ｃ
Ｆ_２Ｃｌ_２の場合、ＣＦＣ−１２モル数の２倍以上好ま
しくは３倍程度が望ましい。また、水蒸気分圧を上げる
ことにより分解がよくなる。他のフロンの場合も同様に
反応必要モル数の１．０倍〜１．５倍以上の水蒸気モル
数が分解反応に好ましい。水蒸気と混合されたフロン
は、廃棄物溶融炉８に供給される空気ライン１１に導入
する。溶融炉７の下部に導入されたフロンは、溶融炉７
の下部温度１２００〜１６００℃及び滞留時間０．５〜
１秒で９９％以上分解される。分解ガス中の塩酸及び弗
酸は、図示はしていないが、溶融炉の後流側に配設され
るダクト中に消石灰の吹き込みを行うことにより、その
ほとんどが下記の反応により吸収され、その他は大気に
放出される。

【００１７】ＣａＯ＋２ＨＣｌ→ＣａＣｌ_２＋Ｈ_２Ｏ ＣａＯ＋２ＨＦ→ＣａＦ_２＋Ｈ_２Ｏ 前記実施例においては、各々蒸発後のフロン中へヒータ
ーで加熱した水蒸気を添加し、その後混合させるように
しているが、本願発明において、水蒸気の添加・混合の
要否は、次の考え方により決定するとよい。

【００１８】前述のとおり、フロンの分解には水（水蒸
気）が必要である。一方、廃棄物溶融炉には、溶融・燃
焼作用としての空気が系外から各々導入（供給）されて
いる。この燃焼用の空気中には、フロンの分解に必要な
水（水蒸気）が含まれており、雨天時、梅雨時には湿度
が高く、この場合、フロンの分解に必要な水（水蒸気）
の量は導入する空気の量、処理するフロンの量にもよる
が、基本的には導入される空気中の水分で十分であり、
前記実施例で述べたとおりの水蒸気の添加は不要とな
る。

【００１９】逆に、冬期等空気が乾燥し湿度が低いた
め、フロンの分解に必要な水（水蒸気）の量が不足する
場合、前記実施例のとおりフロンの分解に必要な水蒸気
の添加をするとよい。

【００２０】要するに、フロンの処理量に対して、前記
種々の反応式により算出されるフロンの反応に必要なモ
ル数の１．０倍から３．０倍の水蒸気量が確保されるか
どうかを、操業時の空気導入量、空気の湿度等から試算
し、不足するのであれば水蒸気の添加をするとよい。

【００２１】次に、蒸発後のフロンの導入場所として、
前記実施例においては、溶融炉への空気吹き込み配管が
適切であり、この箇所ではフロンの分解に必要な温度で
ある８００℃以上及び必要滞留時間０．５〜２秒又は２
秒以上が得られるため、フロンの分解が可能である。前
記空気吹き込み配管へフロンを導入すると、空気流によ
り導入されたフロンの均一撹拌及び羽口近傍では、可燃
分の燃焼反応による発熱反応が発生し、より高温雰囲気
となるためである。また、廃棄物溶融が多段羽口の場合
において、フロンの最適空気吹き込み配管である羽口と
しては、前述のとおり下段の羽口は酸素富化であり、そ
れにより炉内でより高温雰囲気となること、更には必要
滞留時間がより多く確保できることから、下段の羽口へ
の吹き込みが好ましい。

【００２２】

【発明の効果】１） 本願発明では、約１２００〜１６
００℃に保持されている溶融炉を利用するので、フロン
の分解に必要な高温が系外から新たな熱源を何ら必要と
することなく容易に得られる。

【００２３】２） 本願発明によれば、フロンを特定の
処理設備を用いることなく、既存の廃棄物溶融炉を利用
して安価にかつ安全に処理することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本願発明を実施するための工程概略図であ
る。

【符号の説明】

１ フロンボンベ ２ フロン蒸発器 ３ 加熱器 ４ ポンプ ５ 蒸発器 ６ ヒータ ７ フロン混合器 ８ 廃棄物溶融炉 ９ 廃棄物溶融炉の下部 １０ 燃焼室 １１，１２ 空気ライン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ２３Ｇ 5/00 ＺＡＢ Ｂ０１Ｄ 53/34 １３４Ｅ (72)発明者 山田 良介 北九州市戸畑区大字中原46−59 新日本 製鐵株式会社 機械・プラント事業部内 (72)発明者 井元 和夫 北九州市戸畑区大字中原46−59 日鐵プ ラント設計株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−88457（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−106419（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−279179（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−159136（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−159135（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23G 7/00 A62D 3/00 B01D 53/34 B01D 53/70 F23G 5/00 115

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回収されたフロンを蒸発器でガス化蒸発
   させた後、蒸発物を、廃棄物溶融炉内の下部の高温部
   に、空気吹き込み配管を介し羽口より導入しフロンを高
   温で加水分解及び酸化分解することを特徴とする廃棄物
   溶融炉を利用したフロン分解方法。
2. 【請求項２】 回収されたフロンを蒸発器でガス化蒸発
   させた後、蒸発物を混合器で水蒸気と混合し、混合物
   を、廃棄物溶融炉内の下部の高温部に、空気吹き込み配
   管を介し羽口より導入し、フロンを高温で加水分解及び
   酸化分解することを特徴とする廃棄物溶融炉を利用した
   フロン分解方法。