JP3730794B2 - Method and apparatus for decomposing a hardly decomposable substance - Google Patents
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Description
【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ベンゼン核を持つ有機化合物,更にトリクロロエチレン,ハロン,SF6等のその他のハロゲン化物を酸化カルシウムと反応させることによって分解して無害化するとともに、分解によって生成される酸性ガスをほぼ同時に中和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、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おり、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300〜450℃で100〜250kg/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6−204519号により水熱反応処理による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10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、タンク1にフロン液,苛性ソーダ液,エタノールの混合液を収容し、これをポンプ2,流量計3を介して配管4から熱交換器5に送り込み、水熱反応器6で反応させた後に再び熱交換器5を介して冷却器7に送り、冷却器7から流量制御のための圧力調整弁8を経て分離器9に送り、分離器9により清浄水及び清浄物に分離する。同図のタンク1a、ポンプ2a及び流量計3aは、フロンガスの種類によっては常温でガス化する場合もあるため、このようなときに用いる系統である。
【0006】
更に本願出願人は特願平8−340560号により他の水熱反応処理による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11のフロン処理システムフローに基づいて説明すると、11はフロン等被分解処理物タンク、12は被分解物ポンプ、13は溶媒としての水タンク、14は水ポンプ、15は加熱器であり、この加熱器15には内部ヒータ16と外部ヒータ17が配置され、更に加熱器15内には過熱蒸気と反応して水素を生成する物質として複数枚の鉄板18,18が配置されている。19は反応器であり、所定の温度を保って被分解処理物と溶媒の過熱蒸気及び水素を所定時間反応させて分解処理する機能を有している。この反応器19には内部ヒータ20,20と外部ヒータ21,21が配備され、更に該反応器19内にも鉄板18,18が配置されている。尚、鉄板18に代えて、過熱蒸気と反応して水素を生成する物質として炭素,炭素鋼等を用いることもできる。
【0007】
上記反応器19内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構成となっていて、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処理物を移送する。22は冷却器であり、反応器19から導出された配管と連通する配管23が配置されている。24は冷却水の入口、25は冷却水の出口である。26は気液分離器、27は中和装置であって、冷却器22から導出された配管28の他端部が気液分離器26に挿入されており、気液分離器26から導出された配管29の他端部が中和装置27に挿入されている。30は処理液の排出口である。
【0008】
かかる装置によれば、被分解物タンク11内にフロンを投入し、被分解物ポンプ12と水ポンプ14を起動することによってフロンと溶媒としての水が配管を通して加熱器15に送り込まれ、適当な比率で混合される。そして予め加熱器15に配置された内部ヒータ16と外部ヒータ17を働かせて500℃〜750℃に加熱しておくことによって過熱蒸気が発生する。加熱器15内において鉄板18,18がほぼ同温度に加熱されると、過熱蒸気が鉄板18と接触してマグネタイトと水素を生成する。
【0009】
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。また、反応器19内も予め内部ヒータ20,20及び外部ヒータ21,21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、鉄板の存在により上記の反応が進行する。反応器19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】
冷却装置22では冷却水の入口24から冷却水を供給して同出口25から流出させることにより、反応器19と連通する配管23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。冷却器22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18℃とする。排液は配管28を通って気液分離器26に入り、気液が分離されて液状物が中和装置27に流入し、所定の中和処理が行われて排出口30から排出され、図外の排液タンク内に貯留される。
【0011】
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19に供給すると共に、反応器19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。
【0012】
他方で特公昭58−56396号公報には、過熱蒸気発生器で得られる過熱蒸気を分解炉内に噴射して、廃タイヤを分解ガス、カーボン等の残渣及びビートワイヤに分離して再利用するようにした熱分解装置が開示されている。更に特開平3−12220号公報には、塩弗化アルカン(フロン)を水蒸気の存在下で酸化鉄を担持した活性炭でなる触媒と接触させることによって無害な化合物に加水分解する方法が開示されている。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
前記したように図10の水熱反応器6は高温高圧条件を維持しなければならないので、圧力調整弁8の構造は複雑、高価となり、更に高温高圧で使用するために機械的な強度、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り、被分解物質の種類によっても構造を変える必要があって操作上のコントロールが難しいという問題点がある。更に高圧に伴って運転中に配管4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。
【0014】
他方で図11に示した過熱蒸気反応法は、難分解物質は溶媒と共に過熱蒸気となり、反応器19で更に加熱されて常圧で温度のみが上昇した過熱蒸気となり、反応器19内を所定の反応時間経過させて通過した際に鉄,炭素,炭素鋼等と反応して水素を生成し、この水素による還元反応と過熱水蒸気による加水分解反応によって難分解物質を分解処理することができるという作用が得られるが、反応器19内を650℃以上の高温に維持する必要があってエネルギーコストがやや高くなるという難点がある外、反応ガス中にHClとかHF等の強酸が生成されるために反応器19及び中和装置27に到るまでの管路が腐食されるという問題が残っている。
【0015】
また、反応助剤として鉄板とか炭素,炭素鋼等を使用しているが、鉄板を使用した場合にはFeCl2とかFeF2が固体として析出するため、管路の詰まりが生じる惧れがある。炭素を用いた場合には管路の詰まりは生じないが、容器等に含まれている鉄分が徐々に腐食して耐久性が低下するという難点があり、更に炭素自体が高価であるとともに消費量が多く、ランニングコストに悪影響を与えてしまうという課題がある。
【0016】
特に強酸を液化すると腐食速度が大きくなるため、管路にテフロンとかPVCを用いる必要が生じるが、これらの材料は熱に弱いため、装置設計が困難になるという問題がある。また、中和装置27として大容量の設備が必要である上、中和剤も大量に使用するため設備と薬剤のために大きな費用がかかるという問題がある。
【0017】
前記特公昭58−56396号公報に記載された熱分解装置では、廃タイヤを分解ガス、カーボン等の残渣に分離することができるものの、本発明が対象としているフロン等の難分解物質の効率的な分解については言及されておらず、これらの物質の分解は実施することが出来ない。更に特開平3−12220号公報に記載されたフロンを水蒸気の存在下で触媒と接触させて加水分解する手段では、フロン以外の物質,例えばベンゼン核を持つ有機化合物とかその他の産業廃棄物の分解には適用することが出来ない上、フロンの種類によっては分解効率の面で充分な効果が得られず、使用する触媒は耐久性に欠け、更にフロンと油状物との混在物の分解は行えないという難点が存在する。
【0018】
そこで本発明は環境汚染物質であるフロンガスとかトリクロロエチレン,ハロン,SF6等のハロゲン化物、更にはベンゼン核を持つ有機化合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、高温高圧に耐える機械的な強度が要求されない上、強酸に起因する配管とか排出弁の腐食がなく、材料費とかランニングコストが低廉化された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。
【0019】
【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、被分解処理物と溶媒を混合したものを反応器内で酸化カルシウムと接触反応させ、反応により生成した酸性物質を生成とほぼ同時に反応器内で中和して無害化した後に、反応器から分解処理の終了した反応済みガスと液体成分を取り出して冷却器に送り込み、被分解処理物のガスを冷却し、冷却したガスを中和装置により中和して無害化する難分解物質の分解処理方法、及び中和装置により中和処理を行った後に燃焼装置により可燃成分を燃焼処理する手段を提供する。
【0020】
また、内部に酸化カルシウムが投入され、被分解処理物の流入口と溶媒の流入口及び内部ヒータを備えた反応器と、被分解処理物の高温のガスを冷却する冷却器と、反応により生成した物質を中和して無害化する中和装置からなり、被分解処理物と酸化カルシウムを溶媒の存在下で反応器内で加熱しながら接触反応させた後、被分解処理物の高温のガスを冷却器により冷却し、微量の残留酸性物質を中和装置により中和して無害化する難分解物質の分解処理装置、及び中和装置により中和処理を行った後に可燃成分を燃焼処理する燃焼装置を配備した構成を提供する。
【0021】
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ハロゲン化物等の難分解物質が反応器内で酸化カルシウムと反応して酸性物質と無害な無機物となり、この酸性物質は更に酸化カルシウムと反応して中和されるため、即ち生成とほぼ同時に反応器内で中和されて無害化されてから放出されるため、従来のように強い酸性物質によって管路が腐食されることがない。よって、分解処理装置の寿命が長く、又大容量の中和設備や大量の中和剤を必要としない。また、溶媒として水を使用することにより反応が継続して進行し、反応器に内部ヒータを配置したことによって初期分解反応が促進される。
【0022】
また、冷却器を配備することによって反応器から得られる分解処理の終了した被分解処理物のガスが冷却された後、必要に応じて微量の残留酸性物質が中和装置により中和して無害化される。なお、この残留酸性物質は微量であるため、管路等を腐食させることがない。更に中和装置により中和処理を行った後に燃焼装置により可燃成分を燃焼処理することにより、難分解物質を安全に、かつ、確実に分解処理することができる。
【0023】
【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。前記した水熱反応処理における問題点に鑑みて、本願発明者は種々の改良実験を試みた結果、フロン等の被分解処理物を酸化カルシウム(CaO,生石灰とも呼称される)と反応させると、反応器内を強酸性状態とすることなく被分解処理物を分解処理することができるという知見を得た。
【0024】
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フロンガスとかベンゼン核を持つ有機化合物,更にトリクロロエチレン,ハロン,SF6等のその他のハロゲン化物を対象とし、その状態は固体、液体、気体を問わず特に限定がない。なお、特には有機ハロゲン化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る。
【0025】
また、本発明によればハロゲン化物のみだけでなく、ベンゼン環を開環することが可能である。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り、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。
【0026】
以下に具体的な実施形態を説明する。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31はフロン等被分解処理物、32は流量調整弁、33は反応器、34は溶媒としての水タンク、35は水供給ポンプ、36は蒸発器である。
【0027】
図2,図3に拡大して示したように、反応器33には複数個の内部ヒータ37,37が配置され、更に酸化カルシウムの投入口39が設けられている。38,38は反応器33の蓋部材33bの固定用ボルト、40は投入された酸化カルシウム、41は該酸化カルシウムの載置板である。尚、33cはフロン等被分解処理物と溶媒との混合物の流入路であり、被分解処理物と溶媒とを予め混合した図2の例では、図1の水タンク34及び蒸発器36は省略することができる。
【0028】
図1に示す42は冷却器であり、該冷却器42は反応器33から導出された配管33aに連結されている。42aは冷却水の入口、42bは冷却水の出口である。43は中和装置、44は燃焼装置であって、冷却器42から導出された配管42cの他端部が中和装置43に挿入されており、中和装置43から導出された配管43aの他端部が燃焼装置44に挿入されている。45は燃焼ガスの排出口である。
【0029】
本実施形態で用いた酸化カルシウム(CaO,生石灰)は、工業的に石灰石を焼いて生産されるが、純粋なCaOはシュウ酸カルシウムの熱分解によっても得られる。酸化カルシウムは無色結晶で融点2572℃、沸点2850℃、密度約3.3g/cm3、水と光熱を発して反応し、水酸化カルシウムとなる。
【0030】
かかる本実施形態の動作態様を以下に説明する。図1に示す被分解処理物31として環境汚染物質であるフロンを用いた場合を例に取ると、先ず反応器33の投入口39から反応器33内に酸化カルシウム40を投入し、次に被分解処理物31を流量調整弁32を介して反応器33内に流入させ、同時に水供給ポンプ35を起動することによって溶媒としての水が水タンク34から蒸発器36と配管を通して反応器33内に水蒸気として送り込まれ、フロンと適当な比率で混合される。なお、酸化カルシウム40は所定の塊状或いは粒状として反応器33内に収納する。
【0031】
水の供給は液体状もしくは水蒸気の形態の何れでもよい。尚、図2に示す反応器33の構成では、被分解処理物と溶媒との混合物の流入路33cを設けたため、水タンク34と蒸発器36は省略されている。図2に示すように溶媒としての水又は水蒸気は予め被分解処理物と混合して反応器に供給してもよく、或いは図1に示すように個別に反応器に供給してもよい。
【0032】
酸化カルシウム40が被分解処理物としてのフロンと水の混合物に接触すると、後述する酸化カルシウムとフロンの反応式に基づいてフロンが分解して無害な無機物と強酸等の酸性物質が生成するが、これらの酸性物質は更に酸化カルシウムによって生成とほぼ同時に中和されて無害化される。そのため、従来のように強い酸性物質によって管路が腐食されることがない。よって、分解処理装置の寿命が長く、又大容量の中和設備や大量の中和剤を必要としない。この反応時に内部ヒータ37,37を働かせることによって分解反応が促進される。
【0033】
反応器33内での反応は発熱を伴うので、内部ヒータ37,37による加熱温度は低くてもよい。本実施の形態例では内部ヒータ37,37による加熱上限を400℃に設定してあり、この温度を超えるケースではサーモスタットの作用で内部ヒータ37,37の駆動が自動的に停止するように設定されている。
【0034】
理論上から水分がなくても酸化カルシウムとフロンの反応は進行するが、水分が存在することによって反応が継続して起きることが実験的に確認されたため、本実施の形態例では水タンク34から蒸発器36を介して反応器33内に水分を供給する。
【0035】
反応器33の下側部に貯留した反応済みガスと液体成分は、配管33aを経由して冷却器42に送り込まれる。冷却器42では冷却水の入口42aから冷却水を供給して同出口42bから流出させることにより、分解処理された分解物の高温のガスを冷却するとともに、溶媒としての水蒸気を液化する。冷却器42内の温度は分解物のガスの温度を常温に下げることができる温度であればよい。このように急速に冷却することにより副生成物の発生が防止されるから2次汚染の心配がない。この冷却は主として分解によって生成された反応ガスが高温(400℃程度)となるために、この温度を常温程度にまで下げるためのものである。分解によって生成された反応ガスはCO2,CH4,H2,CO等が成分であるため、常温程度まで冷却しても液化されることはない。なお、冷却によって溶媒としての水蒸気は水に液化される。更に、このとき微量の残留酸性物質が水に解けだすので、これを後記の中和装置によって中和する。また、反応ガスの内、CH4,H2,CO等は燃焼できる可燃ガスであるため、後記の燃焼装置によって燃焼させるのである。
【0036】
冷却によって液化された溶媒としての水と、分解によって生成された反応ガスは配管42cを通って中和装置43に流入し、残留酸性物質がある場合に所定の中和処理が行われ、更に生成ガスは燃焼装置44に送り込まれ、メタン等の可燃成分を燃焼処理してから排出口45から排出される。上記冷却器42に熱交換器を組み込んで、熱交換器により冷却する熱を回収し、回収した熱を再利用することも可能である。なお、分解反応によって、生成するCaF2,CaCl2,CaSO4等は固体であるため、反応装置から取り出して処分する。
【0037】
以下に酸化カルシウムを用いてフロンを分解した場合の反応式を説明する。フロンR−12の場合には、分解反応の基本式は下記の(1)式〜(5)式で表わされる。
CCl2F2+CaO+2H2O → 2HCl+2HF+CaCO3…(1)
CaO+2HCl → CaCl2+H2O………………………………(2)
CaO+2HF → CaF2+H2O……………………………………(3)
CaCO3+2HCl → CaCl2+H2O+CO2…………………(4)
CaCO3+2HF → CaF2+H2O+CO2………………………(5)
【0038】
先ず(1)式に示す反応でフロンR−12が分解され、HCl,HFの強酸が生成されるが、ほぼ同時に反応器33内でCaOによって(2)(3)式の反応が起きて中和される。そのため、従来のように強い酸性物質によって管路が腐食されることがない。よって、分解処理装置の寿命が長く、又大容量の中和設備や大量の中和剤を必要としない。また、(1)式のCaCO3は(4)(5)式の反応によってCaCl2とCaF2に変化する。(2)〜(5)式は全て中和反応であるが、(2)(3)式による反応が主体となる。
【0039】
結果としてフロンR−12は
CCl2F2+2CaO → CaCl2+CaF2+CO2…………… (6)
として分解され、少量は
として分解処理される。
【0040】
図4は酸化カルシウムによるフロンR−12分解時の分解率と温度の関係を示すグラフであり、図中に記載したようにフロンの流量は2kg/h、水は20g/min、CaOは2kgとして反応させた例である。図4によれば反応器内の温度が400℃に達した際に分解率はほぼ100%となる。図5は同じく分解率と時間(分)との関係を示すグラフであり、温度は400℃及び300℃としたところ、400℃の場合には約20分で分解率が100%に達していることが判明した。
【0041】
フロンR−22の場合には、分解反応の基本式は下記の(8)式又は(9)式で表わされる。
【0042】
実際には(8)式の反応の方が優先的に生じており、反応後のガス中にメタンCH4が多く含まれている。上記の反応によって生じたHCl,HFの中和反応が前記(2)〜(5)式に基づいてほぼ同時に行われる。また、反応器42の内部温度が400℃以上になると、以下の(10)〜(12)式の反応が起こる。
【0043】
しかし反応後のガス中にメタンCH4が多く含まれていることから全体として(8)(10)式の反応が主体であるものと思慮される。
【0044】
図6は酸化カルシウムによるフロンR−22分解時の分解率と温度の関係を示すグラフであり、図中に記載したようにフロンの流量は2kg/h、水は20g/min、CaOは2kgとして反応させた例である。図6によればフロンR−12の場合と同様に反応器内の温度が400℃に達した際に分解率はほぼ100%となる。図7は同じく分解率と反応時間(分)との関係を示すグラフであり、温度が400℃の場合には分解率は当初から100%に達している。また、初期温度が300℃程度の低温での反応時には、反応時間30分で電源をオフにしても温度が除々に上昇し、反応時間が100分で500℃に達していることが判明した。これは酸化カルシウムとフロンR−22の分解反応が発熱反応であることを示している。
【0045】
フロンR−134aの場合の分解反応の基本式は下記の(13)〜(16)式で表わされる。
【0046】
生成ガスの分析から(14)(15)式が多く生じており、次いで(13)が生じている。(16)式は稀に生じる程度である。更に反応器内の温度が300℃以上に高くなると、下記の反応が僅かに生じる。
【0047】
図8は酸化カルシウムによるフロンR−134a分解時の分解率と温度の関係を示すグラフであり、図中に記載したようにフロンの流量は2kg/h、水は20g/min、CaOは2kgとして反応させた例である。図8によればフロンR−12の場合と同様に反応器内の温度が400℃に達した際に分解率はほぼ100%となる。図9は同じく分解率と反応時間(分)との関係を示すグラフであり、温度が400℃の場合には分解率は当初から100%に達している。また、初期温度が300℃程度の低温での反応時には、反応時間60分で電源をオフにしても温度が除々に上昇し、反応時間が100分で500℃に達していることが判明した。これは酸化カルシウムとフロンR−134aの分解反応が発熱反応であることを示している。
【0048】
フロンSF6(六フッ化硫黄)の場合の分解反応の基本式は下記の(20)(21)式で表わされる。このフロンSF6は絶縁用ガスであり、通常高圧の電力スイッチの中に封入されている。
3CaO+SF6+H2O → 3CaH2+H2SO4………………… (20)
SF6+CaO+3H2O → CaSO4+6HF…………………… (21)
【0049】
上記(20)式が主体となっている。この時に発生するH2SO4は
CaO+H2SO4 → CaSO4+H2O………………………………(22)
により中和される。
【0050】
上記の説明はフロンに関しての反応式であるが、その他のハロン、トリクロロエチレン、トリクロロタン等のハロゲン化物、ベンゼン、モノクロロベンゼン等のベンゼン核を持つ有機化合物についても同様な反応式により分解することができる。
【0051】
分解反応に直接関係ない反応として下記の(23)式が生じる。
CaO+H2O → Ca(OH)2………………………………………(23)
これは酸化カルシウムが水と反応して水酸化カルシウムを生成する発熱反応であり、H2Oとして水蒸気を用いると高温の蒸気が自然に得られてCaOによる分解に熱源を必要としないケースがある。また、反応器33の放熱機構を工夫することにより、初期加熱以後は自己発熱による加熱が可能となり、自然に分解反応が進行する。
【0052】
本実施の形態では水タンク34から反応器33に水分を加えているが、反応自体には水分は必ずしも必要としないものであって、例えば前記(6)式に記載した反応が進行する。この場合にはCaOを細かく砕いてフロンとの接触面積を大きくすることが肝要であり、CaOの内部にまで反応が浸透しないことによって一定時間後は内部のCaOを砕いて未反応のCaOを表面に出す必要がある。
【0053】
反応器33に水分を加えた場合には、CaOとの反応が内部まで浸透して前記(23)式による発熱反応が進行する。そしてCaOがなくなるまで継続することが確認された。この場合には反応器33の容器外部を空冷するとか水冷する必要が有る。
【0054】
次に前記反応式(1)〜反応式(23)についての反応熱バランスシートを表1〜表23に示す。表はコンピュータのデータベースを用いてシミュレーションして得たものである。
【0055】
【表1】
【0056】
表1の下記反応式は前記反応式(1)に対応しており、表2〜表23の反応式もそれぞれ前記反応式(2)〜(23)に対応している。
【0057】
表1〜表23において、(g)はガス状であることを示し、(l)は液体状であることを示し、他は固体状であることを示している。各表中のTは反応温度(℃)、deltaH(kcal)中の発熱量の符号が(−)の場合には発熱反応であり、(+)の場合は吸熱反応であることを示している。deltaS(cal)はエントロピーを示し、deltaG(kcal)はギブスの自由エネルギーで反応の進む方向を示し、符号の(−)は反応式の左から右へ(→)のように進むことを示している。Kは反応式の左の量と右の量の比率であり、表1中の3.203E+067は3.203×1067倍右側の物質ができることを示している。以下表2〜表23についても同様である。
【0058】
【表2】
【0059】
【表3】
【0060】
【表4】
【0061】
【表5】
【0062】
【表6】
【0063】
【表7】
【0064】
【表8】
【0065】
【表9】
【0066】
【表10】
【0067】
【表11】
【0068】
【表12】
【0069】
【表13】
【0070】
【表14】
【0071】
【表15】
【0072】
【表16】
【0073】
【表17】
【0074】
【表18】
【0075】
【表19】
【0076】
【表20】
【0077】
【表21】
【0078】
【表22】
【0079】
【表23】
【0080】
【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ベンゼン核を持つ有機化合物,更にトリクロロエチレン,ハロン,SF6等のその他のハロゲン化物等の難分解物質を酸化カルシウムを利用して分解処理できるとともにCaOによる中和反応がほぼ同時に起きることにより、プラズマ法とか燃焼法のような他の分解方法を用いた分解過程で生成する強酸による容器とか配管類の腐食が発生せず、分解処理装置の寿命が長く、又大容量の中和設備や大量の中和剤を必要としないという効果が得られる。特に反応が発熱反応であるため、初期加熱だけ行えば反応開始と同時に加熱源を遮断しても分解反応が継続することになり、電力の節約にも資することができる。
【0081】
特に水熱反応のように高温高圧条件を維持する必要がなく、機械的な強度に耐えるための設計は不要であり、使用する材料は限定されない。装置は機構的にも簡易であって、被分解物質の種類によって構造を変える必要がなく、操作上のコントロールは容易である。
【0082】
また、反応器内を高温に維持する必要がないため、エネルギーコストを低廉化することができる。また、酸性物質によって容器とか管路が腐食される惧れがない。また、容器等に含まれている鉄分が酸によって腐食されて耐久性が低下する現象を防止することができる。
【0083】
従来から知られている触媒法の場合には、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ハロゲン化物とかベンゼン核を持つ有機物にも適用可能である。
【0084】
酸化カルシウム自体は安価であり、中和剤としても使用可能であるため、ランニングコストは低廉化されるという利点が得られる。分解反応によって生成される酸性ガスは酸化カルシウムによって生成とほぼ同時に反応器の中で中和されて反応器外に排出されることがないため、従来のように強い酸性物質によって管路が腐食されることがない。そして、反応器から排出されるガスはCO2,CH4,H2,CO等が成分であるため、管路等の分解処理装置を腐食させることがなく、冷却した後に可燃性ガスを燃焼させて排出させることができる。また、反応によって生成される反応後の処理物であるCaF2,CaCl2,CaSO4等は固体であるため、反応器から取り出して容易に処理することができ、リサイクルも可能となる。更に装置の構成は、従来の装置に較べて比較的簡単であり、装置自体のスケールアップとかスケールダウンを容易に行うことができる。
【0085】
従って本発明によれば、環境汚染物質であるフロンガスとかベンゼン核を持つ有機化合物,更にトリクロロエチレン,ハロン,SF6等のその他のハロゲン化物等の難分解物質の分解を行う際に、高温高圧に耐える機械的な強度が要求されることがなく、しかも強酸に起因する配管とか排出弁の腐食を防止し、材料費とかランニングコストが低廉化された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ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の基本的実施形態を示すシステム図。
【図2】本実施形態で用いた反応器の側断面図。
【図3】図2の平面図。
【図4】フロンR−12分解時の分解率と温度の関係を示すグラフ。
【図5】フロンR−12分解時の分解率と時間との関係を示すグラフ。
【図6】フロンR−22分解時の分解率と温度の関係を示すグラフ。
【図7】フロンR−22分解時の分解率と時間との関係を示すグラフ。
【図8】フロンR−134a分解時の分解率と温度の関係を示すグラフ。
【図9】フロンR−134a分解時の分解率と時間との関係を示すグラフ。
【図10】従来の水熱反応処理による環境汚染物質の処理装置を示すシステム図。
【図11】従来の他の水熱反応処理による環境汚染物質の処理装置を示すシステム図。
【符号の説明】
31…被分解処理物
32…流量調整弁
33…反応器
34…水タンク
35…水供給ポンプ
36…蒸発器
37…内部ヒータ
39…(酸化カルシウムの)投入口
40…酸化カルシウム
42…冷却器
43…中和装置
44…燃焼装置
45…排出口
整理番号 P2909[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method and apparatus for decomposing a hardly decomposable substance such as an environmental pollutant, and in particular, reacting an organic compound having chlorofluorocarbon or a benzene nucleus, and other halides such as trichlorethylene, halon, and SF6 with calcium oxide. The present invention relates to a treatment method and an apparatus for decomposing and detoxifying the acid gas and neutralizing acid gas produced by the decomposition almost simultaneously.
[0002]
[Prior art]
It has been pointed out that chlorofluorocarbon gas, which has been used as a refrigerant or spray agent, and halon gas, which has been used as a digestive agent, are environmental pollutants. Various countermeasures have been proposed. For example, hydrothermal reaction methods, incineration methods, explosion reaction decomposition methods, microbial decomposition methods, ultrasonic decomposition methods, plasma reaction methods, and the like have been proposed for chlorofluorocarbon gas treatment methods.
[0003]
Among these treatment methods, the hydrothermal reaction method is not limited to chlorofluorocarbons, etc., but is versatile for all degradable substances mainly composed of organic solvents such as trichlene, waste oil, dioxin, PCB, manure, etc. It is attracting attention as a processing method. In this hydrothermal reaction method, for example, Freon gas can be decomposed into safe substances such as sodium chloride and carbon dioxide.
[0004]
Regarding equipment for realizing the hydrothermal reaction method, processing experiments using an autoclave in the laboratory, for example, the mixing ratio of caustic soda solution, ethanol, chlorofluorocarbon solution, temperature setting value, pressure setting value and reaction time setting Experiments have been conducted on values, but the normal hydrothermal reaction is 100 to 250 kg / cm at 300 to 450 ° C. 2 The high temperature and high pressure conditions are maintained.
[0005]
The applicant of the present application previously proposed a method and apparatus for treating environmental pollutants by hydrothermal reaction treatment according to Japanese Patent Application No. 6-204519. The contents will be briefly described based on the flow of the chlorofluorocarbon treatment system shown in FIG. 10. A tank 1 contains a mixed solution of chlorofluorocarbon, caustic soda, and ethanol, which is heated from a pipe 4 through a
[0006]
Further, the applicant of the present application has proposed a method and apparatus for treating environmental pollutants by other hydrothermal reaction treatment in Japanese Patent Application No. 8-340560. The contents will be described based on the flow of the chlorofluorocarbon treatment system in FIG. 11. 11 is a tank to be decomposed such as chlorofluorocarbon, 12 is a pump to be decomposed, 13 is a water tank as a solvent, 14 is a water pump, and 15 is a heater. In this
[0007]
Unlike the conventional high-pressure hydrothermal reactor, the
[0008]
According to such an apparatus, chlorofluorocarbon is introduced into the
[0009]
The produced hydrogen has a very strong reducing power and binds to many substances to decompose the material to be decomposed. The
[0010]
In the
[0011]
This configuration is suitable for the case of decomposing a solid decomposition target other than fluid or gas, such as PE, plastic, rubber, wood, paper, etc. In addition to supplying the product to the
[0012]
On the other hand, in Japanese Examined Patent Publication No. 58-56396, superheated steam obtained by a superheated steam generator is injected into a cracking furnace, and waste tires are separated into cracked gas, carbon residues and beat wires and reused. A thermal decomposition apparatus is disclosed. Further, JP-A-3-12220 discloses a method for hydrolyzing a chlorofluoroalkane (fluorocarbon) to a harmless compound by contacting it with a catalyst made of activated carbon supporting iron oxide in the presence of water vapor. Yes.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the
[0014]
On the other hand, in the superheated steam reaction method shown in FIG. 11, the hardly decomposed substance becomes superheated steam together with the solvent, and is further heated in the
[0015]
In addition, steel plates, carbon, carbon steel, etc. are used as reaction aids, but when iron plates are used, FeCl 2 Or FeF 2 May precipitate as a solid, which may cause clogging of the pipeline. When carbon is used, clogging of pipes does not occur, but there is a problem that the iron content in the container etc. gradually corrodes and the durability is lowered, and the carbon itself is expensive and consumed. There is a problem that the running cost is adversely affected.
[0016]
In particular, when a strong acid is liquefied, the corrosion rate increases, so it is necessary to use Teflon or PVC for the pipe line. However, since these materials are vulnerable to heat, there is a problem that the device design becomes difficult. Further, there is a problem that a large capacity is required as the neutralizing
[0017]
In the thermal decomposition apparatus described in the above Japanese Patent Publication No. 58-56396, although waste tires can be separated into residues such as cracked gas and carbon, the efficient decomposition of the hardly decomposed substances such as Freon targeted by the present invention There is no mention of any serious degradation and the degradation of these substances cannot be carried out. Furthermore, in the means for hydrolyzing chlorofluorocarbon by contacting it with a catalyst in the presence of water vapor as described in JP-A-3-12220, decomposition of substances other than chlorofluorocarbon, for example, organic compounds having a benzene nucleus or other industrial waste In addition, depending on the type of fluorocarbon, sufficient effects in terms of decomposition efficiency cannot be obtained, the catalyst used lacks durability, and the mixture of fluorocarbon and oil can be decomposed. There is a difficulty of not.
[0018]
Therefore, the present invention eliminates the above-mentioned problems in a system for decomposing refractory substances such as environmental pollutants such as chlorofluorocarbon, halogenated substances such as trichlorethylene, halon, and SF6, and organic compounds having a benzene nucleus, and provides high temperature and pressure. It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for decomposing a hardly decomposable substance, which does not require mechanical strength to withstand, and does not corrode piping or discharge valves due to strong acid, and has reduced material costs and running costs. It is what.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
The present invention achieves the above object. , Covered The mixture of the decomposed product and solvent is contacted with calcium oxide in the reactor, and the acidic substance produced by the reaction is neutralized in the reactor almost at the same time as the product is made harmless. Then, the reacted gas and liquid components that have undergone the decomposition treatment are taken out from the reactor and sent to the cooler to cool the gas to be decomposed, and the cooled gas is neutralized by a neutralizer to render it harmless. Degradation treatment method for persistent substances , And means for performing a combustion treatment of combustible components using a combustion device after neutralization treatment using a neutralization device I will provide a.
[0020]
Also, calcium oxide is introduced inside, a reactor equipped with an inlet for the substance to be decomposed, an inlet for the solvent and an internal heater, a cooler for cooling the high-temperature gas of the object to be decomposed, and produced by the reaction It consists of a neutralization device that neutralizes the detoxified material and renders it harmless. After the contacted reaction between the substance to be decomposed and calcium oxide in the presence of a solvent while heating in the reactor, the high-temperature gas of the object to be decomposed Is cooled by a cooler, Neutralizes a small amount of residual acidic substances with a neutralizer to make them harmless. Deployed a decomposition device for difficult-to-decompose substances, and a combustion device that combusts combustible components after neutralization by a neutralizer I will provide a.
[0021]
According to such decomposition method and apparatus, chlorofluorocarbon, organic compounds having a benzene nucleus and other halogenated substances such as halides react with calcium oxide in the reactor to become acidic substances and harmless inorganic substances. Since it is further neutralized by reacting with calcium oxide, that is, neutralized and detoxified in the reactor almost simultaneously with the production, the pipeline is corroded by a strong acidic substance as before. There is nothing to do. Therefore, the lifetime of the decomposition treatment apparatus is long, and a large-capacity neutralization facility and a large amount of neutralizing agent are not required. Further, the reaction proceeds continuously by using water as a solvent, and the initial decomposition reaction is promoted by arranging an internal heater in the reactor.
[0022]
In addition, by disposing the cooler, after the gas of the decomposition-treated material obtained from the reactor is cooled, a small amount of residual acidic substance is neutralized by the neutralizer as necessary and harmless. It becomes. In addition, since this residual acidic substance is trace amount, it does not corrode a pipe line. Furthermore, after performing the neutralization process with the neutralization apparatus, the combustible component is combusted with the combustion apparatus, whereby the hardly decomposable substance can be safely and reliably decomposed.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Specific embodiments of a method for decomposing a hardly decomposable substance and its apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In view of the problems in the hydrothermal reaction treatment described above, the inventor of the present application tried various improvement experiments, and as a result, the substance to be decomposed such as Freon was reacted with calcium oxide (CaO, also called quicklime). The inventor has obtained knowledge that the material to be decomposed can be decomposed without bringing the reactor into a strongly acidic state.
[0024]
The present invention decomposes a hardly decomposable substance including environmental pollutants such as chlorofluorocarbon at normal pressure, and the target hardly decomposable substance is an organic compound having chlorofluorocarbon or benzene nucleus, trichloroethylene, halon, Other halides such as SF6 are targeted, and the state is not particularly limited regardless of whether it is solid, liquid, or gas. In particular, organic halides that are useful but difficult to treat after use and harmful ones such as chlorobenzene, chlorofluorocarbon (halogen carbon compound), dioxins in question, and the like.
[0025]
Further, according to the present invention, not only halides but also benzene rings can be opened. Benzene to be decomposed by the present invention is a basic compound of aromatic hydrocarbon, and C 6 H 6 Monochlorobenzene is C 6 H Five It is represented by Cl. Examples of organic compounds having a benzene nucleus include phenols. These phenols are a general term for organic compounds in which an OH group is bonded to a benzene nucleus. 6 H Five Expressed as OH. In addition, according to the present invention, dioxins having a benzene ring as a skeleton structure, PCB, and the like can be decomposed and rendered harmless.
[0026]
Specific embodiments will be described below. FIG. 1 is a system diagram schematically showing an embodiment of the present invention, in which 31 is a substance to be decomposed such as chlorofluorocarbon, 32 is a flow regulating valve, 33 is a reactor, 34 is a water tank as a solvent, 35 is a water supply pump, and 36 is an evaporator.
[0027]
2 and 3, the
[0028]
In FIG. 1, reference numeral 42 denotes a cooler, and the cooler 42 is connected to a
[0029]
Calcium oxide (CaO, quicklime) used in the present embodiment is produced by industrially burning limestone, but pure CaO can also be obtained by thermal decomposition of calcium oxalate. Calcium oxide is a colorless crystal with a melting point of 2572 ° C, a boiling point of 2850 ° C, and a density of about 3.3 g / cm. Three It reacts by emitting light heat with water to become calcium hydroxide.
[0030]
The operation mode of this embodiment will be described below. Taking the case of using chlorofluorocarbon as an environmental pollutant as an object to be decomposed 31 shown in FIG. 1, for example,
[0031]
The supply of water may be either liquid or steam. In the configuration of the
[0032]
When
[0033]
Since the reaction in the
[0034]
Theoretically, the reaction between calcium oxide and chlorofluorocarbon proceeds even without water, but it has been experimentally confirmed that the reaction continues due to the presence of water. Water is supplied into the
[0035]
The reacted gas and liquid component stored in the lower part of the
[0036]
Water as a solvent liquefied by cooling and a reaction gas generated by decomposition flow into the neutralizing device 43 through the
[0037]
The reaction formula in the case of decomposing chlorofluorocarbon using calcium oxide will be described below. In the case of Freon R-12, the basic formula of the decomposition reaction is represented by the following formulas (1) to (5).
CCl 2 F 2 + CaO + 2H 2 O → 2HCl + 2HF + CaCO Three ... (1)
CaO + 2HCl → CaCl 2 + H 2 O ……………………………… (2)
CaO + 2HF → CaF 2 + H 2 O …………………………………… (3)
CaCO Three + 2HCl → CaCl 2 + H 2 O + CO 2 ………………… (4)
CaCO Three + 2HF → CaF 2 + H 2 O + CO 2 ……………………… (5)
[0038]
First, chlorofluorocarbon R-12 is decomposed by the reaction shown in the formula (1), and strong acids of HCl and HF are generated, but the reaction of the formula (2) and (3) is caused by CaO in the
[0039]
As a result, Freon R-12 is
CCl 2 F 2 + 2CaO → CaCl 2 + CaF 2 + CO 2 …………… (6)
Is broken down as a small amount
It is decomposed as.
[0040]
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the decomposition rate and temperature at the time of decomposition of Freon R-12 with calcium oxide. As described in the figure, the flow rate of Freon is 2 kg / h, water is 20 g / min, and CaO is 2 kg. This is an example of reaction. According to FIG. 4, when the temperature in the reactor reaches 400 ° C., the decomposition rate becomes almost 100%. FIG. 5 is also a graph showing the relationship between the decomposition rate and time (minutes). When the temperatures were 400 ° C. and 300 ° C., the decomposition rate reached 100% in about 20 minutes at 400 ° C. It has been found.
[0041]
In the case of Freon R-22, the basic formula of the decomposition reaction is represented by the following formula (8) or (9).
[0042]
Actually, the reaction of the formula (8) occurs preferentially, and methane CH is contained in the gas after the reaction. Four Many are included. The neutralization reaction of HCl and HF generated by the above reaction is performed almost simultaneously based on the above formulas (2) to (5). Further, when the internal temperature of the reactor 42 is 400 ° C. or higher, the following reactions (10) to (12) occur.
[0043]
However, methane CH in the gas after reaction Four As a whole, it is considered that the reaction of the formulas (8) and (10) is mainly performed.
[0044]
FIG. 6 is a graph showing the relationship between decomposition rate and temperature at the time of decomposition of Freon R-22 with calcium oxide. As described in the figure, the flow rate of Freon is 2 kg / h, water is 20 g / min, and CaO is 2 kg. This is an example of reaction. According to FIG. 6, as in the case of Freon R-12, when the temperature in the reactor reaches 400 ° C., the decomposition rate becomes almost 100%. FIG. 7 is a graph showing the relationship between the decomposition rate and the reaction time (minutes). When the temperature is 400 ° C., the decomposition rate reaches 100% from the beginning. In addition, it was found that when the reaction was performed at a low temperature of about 300 ° C., the temperature gradually increased even when the power was turned off in the reaction time of 30 minutes, and the reaction time reached 500 ° C. in 100 minutes. This indicates that the decomposition reaction of calcium oxide and Freon R-22 is an exothermic reaction.
[0045]
The basic formula of the decomposition reaction in the case of Freon R-134a is represented by the following formulas (13) to (16).
[0046]
From the analysis of the product gas, many equations (14) and (15) are generated, and then (13) is generated. Equation (16) is rarely generated. Further, when the temperature in the reactor becomes higher than 300 ° C., the following reaction occurs slightly.
[0047]
FIG. 8 is a graph showing the relationship between decomposition rate and temperature at the time of decomposition of Freon R-134a with calcium oxide. As described in the figure, the flow rate of Freon is 2 kg / h, water is 20 g / min, and CaO is 2 kg. This is an example of reaction. According to FIG. 8, the decomposition rate becomes almost 100% when the temperature in the reactor reaches 400 ° C. as in the case of Freon R-12. FIG. 9 is a graph showing the relationship between the decomposition rate and the reaction time (minutes). When the temperature is 400 ° C., the decomposition rate reaches 100% from the beginning. In addition, it was found that when the reaction was performed at a low temperature of about 300 ° C., the temperature gradually increased even when the power was turned off in 60 minutes, and reached 500 ° C. in 100 minutes. This indicates that the decomposition reaction of calcium oxide and Freon R-134a is an exothermic reaction.
[0048]
The basic formula of the decomposition reaction in the case of Freon SF6 (sulfur hexafluoride) is represented by the following formulas (20) and (21). The Freon SF6 is an insulating gas and is usually enclosed in a high voltage power switch.
3CaO + SF 6 + H 2 O → 3CaH 2 + H 2 SO Four ………………… (20)
SF 6 + CaO + 3H 2 O → CaSO Four + 6HF …………………… (21)
[0049]
The above equation (20) is mainly used. H generated at this time 2 SO Four Is
CaO + H 2 SO Four → CaSO Four + H 2 O ……………………………… (22)
Neutralized by
[0050]
The above description is a reaction formula for chlorofluorocarbons, but other halides such as halon, trichloroethylene, and trichlorotan, and organic compounds having a benzene nucleus such as benzene and monochlorobenzene can be decomposed by the same reaction formula. .
[0051]
The following equation (23) is generated as a reaction not directly related to the decomposition reaction.
CaO + H 2 O → Ca (OH) 2 ……………………………………… (23)
This is an exothermic reaction in which calcium oxide reacts with water to produce calcium hydroxide, 2 When water vapor is used as O, there is a case where a high temperature vapor is naturally obtained and a heat source is not required for decomposition by CaO. Further, by devising the heat dissipation mechanism of the
[0052]
In the present embodiment, water is added from the
[0053]
When water is added to the
[0054]
Next, reaction heat balance sheets for the reaction formulas (1) to (23) are shown in Tables 1 to 23. The table was obtained by simulation using a computer database.
[0055]
[Table 1]
[0056]
The following reaction formulas in Table 1 correspond to the reaction formula (1), and the reaction formulas in Tables 2 to 23 also correspond to the reaction formulas (2) to (23), respectively.
[0057]
In Tables 1 to 23, (g) indicates a gaseous state, (l) indicates a liquid state, and the others indicate a solid state. T in each table indicates a reaction temperature (° C.), an exothermic reaction when the sign of the calorific value in deltaH (kcal) is (−), and an endothermic reaction when (+). . deltaS (cal) indicates entropy, deltaG (kcal) indicates the direction of reaction with Gibbs free energy, and the sign (-) indicates that the reaction proceeds from left to right (→) as in the reaction equation. Yes. K is a ratio of the left amount and the right amount in the reaction formula, and 3.203E + 067 in Table 1 is 3.203 × 10 67 This indicates that the substance on the right side can be formed. The same applies to Tables 2 to 23 below.
[0058]
[Table 2]
[0059]
[Table 3]
[0060]
[Table 4]
[0061]
[Table 5]
[0062]
[Table 6]
[0063]
[Table 7]
[0064]
[Table 8]
[0065]
[Table 9]
[0066]
[Table 10]
[0067]
[Table 11]
[0068]
[Table 12]
[0069]
[Table 13]
[0070]
[Table 14]
[0071]
[Table 15]
[0072]
[Table 16]
[0073]
[Table 17]
[0074]
[Table 18]
[0075]
[Table 19]
[0076]
[Table 20]
[0077]
[Table 21]
[0078]
[Table 22]
[0079]
[Table 23]
[0080]
【The invention's effect】
As explained in detail above, according to the present invention, it is possible to decompose organic compounds having chlorofluorocarbons or benzene nuclei, and further difficult-to-decompose substances such as trichlorethylene, halon, SF6 and the like using calcium oxide. Since the neutralization reaction with CaO occurs almost simultaneously, corrosion of containers and piping due to strong acid generated in the decomposition process using other decomposition methods such as the plasma method or combustion method does not occur, and the life of the decomposition treatment equipment And a large capacity neutralization facility and a large amount of neutralizing agent are not required. In particular, since the reaction is an exothermic reaction, if only the initial heating is performed, the decomposition reaction will continue even if the heating source is shut off at the same time as the start of the reaction, which can also contribute to power saving.
[0081]
In particular, it is not necessary to maintain high-temperature and high-pressure conditions as in the case of hydrothermal reaction, design for withstanding mechanical strength is unnecessary, and materials to be used are not limited. The apparatus is simple in terms of mechanism, and there is no need to change the structure depending on the type of substance to be decomposed, and operational control is easy.
[0082]
Moreover, since it is not necessary to maintain the inside of a reactor at high temperature, energy cost can be reduced. In addition, there is no possibility that the container or the pipe line is corroded by the acidic substance. Further, it is possible to prevent a phenomenon in which the iron content contained in the container or the like is corroded by an acid and the durability is lowered.
[0083]
In the case of a conventionally known catalyst method, there is a problem that deterioration due to oxidation or the like of the catalyst occurs, whereas in the case of the present invention, since the catalyst is not used, there is no problem described above. Moreover, it can be applied not only to chlorofluorocarbons but also to other halides or organic substances having a benzene nucleus.
[0084]
Since calcium oxide itself is inexpensive and can also be used as a neutralizing agent, there is an advantage that the running cost is reduced. The acidic gas generated by the decomposition reaction is neutralized in the reactor almost simultaneously with the generation by calcium oxide and is not discharged outside the reactor, so that the pipeline is corroded by strong acidic substances as in the past. There is nothing to do. And the gas discharged from the reactor is CO 2 , CH Four , H 2 , CO and the like are components, so that the decomposition treatment apparatus such as a pipe line is not corroded, and the combustible gas can be burned and discharged after cooling. Moreover, CaF which is the processed material after reaction produced | generated by reaction 2 , CaCl 2 , CaSO Four And the like are solid, so that they can be easily taken out from the reactor and can be recycled. Furthermore, the configuration of the apparatus is relatively simple compared to conventional apparatuses, and the apparatus itself can be easily scaled up or down.
[0085]
Therefore, according to the present invention, a machine that can withstand high temperatures and pressures when decomposing refractory substances such as chlorofluorocarbons and organic compounds having benzene nuclei as environmental pollutants, and other halides such as trichlorethylene, halon, and SF6. A method and apparatus for decomposing a difficult-to-decompose substance that does not require high strength, prevents corrosion of pipes and discharge valves due to strong acids, and reduces material costs and running costs Can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system diagram showing a basic embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side sectional view of a reactor used in this embodiment.
FIG. 3 is a plan view of FIG. 2;
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the decomposition rate and temperature at the time of decomposition of Freon R-12.
FIG. 5 is a graph showing the relationship between decomposition rate and time at the time of decomposition of Freon R-12.
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the decomposition rate and temperature during decomposition of Freon R-22.
FIG. 7 is a graph showing the relationship between decomposition rate and time at the time of decomposition of Freon R-22.
FIG. 8 is a graph showing the relationship between decomposition rate and temperature at the time of decomposition of Freon R-134a.
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the decomposition rate and time at the time of decomposition of Freon R-134a.
FIG. 10 is a system diagram showing a conventional apparatus for treating environmental pollutants by hydrothermal reaction treatment.
FIG. 11 is a system diagram showing an apparatus for treating environmental pollutants by another conventional hydrothermal reaction treatment.
[Explanation of symbols]
31 ... Decomposed material
32 ... Flow control valve
33 ... Reactor
34 ... Water tank
35 ... Water supply pump
36 ... Evaporator
37 ... Internal heater
39 ... (calcium oxide) inlet
40 ... calcium oxide
42 ... Cooler
43 ... Neutralizer
44 ... Combustion device
45 ... Discharge port
Reference number P2909
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP37233698A JP3730794B2 (en) | 1998-12-28 | 1998-12-28 | Method and apparatus for decomposing a hardly decomposable substance |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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