JP4754602B2 - 難分解物質の分解処理方法 - Google Patents
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Description
CF4+2H2O→CO2+4HF ………(3)
また、図5に示す過熱蒸気を使用した分解原理によって、フロンガスは800℃程度の反応温度でも数秒間で、99.9%以上の分解率で分解することができる(特許文献1)。フロンガスおよび過熱蒸気がともに活性化されていないと分解は進まない。このことから少なくとも過熱蒸気はこの温度領域で活性化しているといえる。にもかかわらず、同じ温度領域の過熱蒸気によってCF4は十分に分解されていない。このことから、1150℃までの温度領域では、CF4は充分に活性化していないと判断できる。
CF4+2H2→C+4HF ………(2)
C+H2O→CO+H2 ………(1)
{ΔH(1000℃)=32.362kcal/mol(吸熱)}
先ず黒鉛又は活性炭からなる炭素は、(1)式の反応をする。この(1)式の反応は、表6の反応熱バランスシートに示すように吸熱反応であり、700℃以上の温度での反応は右方向へ進む。このことは、過剰な過熱蒸気を供給すればするほど、他の方法で熱を供給しない限り、炭素の近傍の温度は下がることを示している。その結果、一定の温度を下回った時点で、(1)式の反応は停止することとなる。よって、このような炭素の近傍において同時に他の反応が進むことは考えられない。
C+H2O→CO+H2 ………(1)
CF4+2H2→C+4HF ………(2)
炭素はCF4の活性化エネルギーを下げる効果が認められ、通常1150℃程度では十分な分解反応が進まない。それにもかかわらず、実施例1〜4ではCF4の分解反応が進行している。このことは、炭素Cが過熱蒸気と反応して水素を発生するとともに、CF4を活性化させる触媒として作用することにより、CF4自体の活性化に寄与し、活性化されたH2O分子の衝突やH+やOH+イオンを持つ過熱蒸気、還元性ガスである水素の衝突によって、活性化したCF4のもつC−F結合を切り離して分解処理反応が進行していることを示している。即ち、炭素が1050℃〜1150℃程度の温度でCF4を活性化させる触媒として作用していると考えられる。
CHClF2+H2O→CO+HCl+2HF ………(5)
CHClF2+H2→C+HCl+2HF ………(6)
この(5)式,(6)式の2つの反応は800℃〜850℃でほぼ完全に右に進む。このことはCHClF2,H2O,H2のいずれもがこの温度領域で十分活性化されていると考えられる。
CF4+2H2→C+4HF ………(2)
CF4+2H2O→CO2+4HF ………(3)
この2つの反応は従来例2に示すように、1150℃においても十分な分解反応は進まず、これらの反応は発熱反応であるにもかかわらず、連鎖反応は進んでいない。一方、前記したようにH2O,H2は十分活性化されているにもかかわらず、反応が進まないことはCF4はこの1150℃の温度領域では活性化されていないことを示している。即ち、CF4は全体として活性化されておらず、僅かに部分的に活性化されたCF4が存在しているに過ぎないと考えられる。
CF4+2H2→C+4HF ………(2)
{ΔH(1000℃)=-40.327kcal/mol(発熱)}
[活性化したCF4と過熱蒸気の反応]
CF4+2H2O→CO2+4HF ………(3)
{ΔH(1000℃)=-15.572kcal/mol(発熱)}
(1)式によって生成された水素と活性化されたCF4の(2)式の反応及び過熱蒸気と活性化されたCF4の(3)式の反応は、それぞれ表7,表8の反応熱バランスシートに示すとおり、発熱反応であり、不足エネルギーを補填している。そのため、CF4の分解を継続させるためには、炭素の触媒作用及びそれ以降の反応を維持するエネルギーを供給する必要があり、CF4のほぼ全量が炭素と接触して反応することが必要である。また、炭素は過熱蒸気と反応して水素を生成することによって減少するため、適宜これを補充する必要がある。
CO+H2O→CO2+H2 ………(4)
[活性化したCF4と水素の反応]
CF4+2H2→C+4HF ………(2)
{ΔH(1000℃)=-40.327kcal/mol(発熱)}
C+H2O→CO+H2 ………(1)
この水素の発生している反応器45内の活性炭(黒鉛)51の下流にCF4,SF6又はCHClF2を供給しても、表10に示すように、分解率は僅か16.5%,78%,58%に過ぎない。よって、比較例1のCF4の場合、実施例1〜4,7のような下記(2)式,(3)式のいずれの反応もほとんど起こらず、CF4は活性化していないと考えられる。
CF4+2H2→C+4HF ………(2)
CF4+2H2O→CO2+4HF ………(3)
C…炭素
1…被分解処理物タンク
2…水タンク
3,17…加熱器
4,8,15,18…ヒータ
7…反応器
9…炭素含有物質
10…炭素含有物質タンク
14…酸化炉
21…冷却器
25a,25b…ガス洗浄装置
28…熱交換器
Claims (21)
- PFC,SF 6 ,CHF 3 ,CFC,HCFC又はHFCからなる被分解処理物を炭素と接触させることにより、被分解処理物の活性化エネルギーを下げるとともに活性化させ、活性化させた被分解処理物を水素による還元反応によって分解処理することを特徴とする難分解物質の分解処理方法。
- 被分解処理物を炭素と接触させることによって、炭素と接触しないときの活性化温度より低い温度で被分解処理物を活性化させる請求項1に記載の難分解物質の分解処理方法。
- 炭素含有物質を所定温度に加熱し、所定温度に加熱した被分解処理物を加熱された炭素含有物質と接触させることによって、炭素と接触させる請求項1又は2に記載の難分解物質の分解処理方法。
- 被分解処理物を、過熱蒸気と反応して水素を発生する炭素含有物質と接触させることによって炭素と接触させるとともに、所定温度に加熱した過熱蒸気と接触させる請求項1,2又は3に記載の難分解物質の分解処理方法。
- 被分解処理物を、所定温度に加熱された炭素含有物質に接触させることによって炭素と接触させるとともに、過熱蒸気を供給する請求項1,2,3又は4に記載の難分解物質の分解処理方法。
- 被分解処理物を、炭素含有物質が充填されて所定温度に加熱された反応器に供給し、被分解処理物を反応器内における炭素含有物質と接触させることによって炭素と接触させる請求項1,2,3,4又は5に記載の難分解物質の分解処理方法。
- 所定の温度に加熱した被分解処理物を、炭素含有物質が充填されて所定温度に加熱された反応器に供給し、被分解処理物を反応器内における炭素含有物質と所定温度で、所定の反応時間で接触させることによって炭素と接触させる請求項1,2,3,4,5又は6に記載の難分解物質の分解処理方法。
- 水を所定の温度に加熱した過熱蒸気と、所定の温度に加熱した被分解処理物を、炭素含有物質が充填された反応器に供給し、被分解処理物を反応器内における炭素含有物質と接触させることによって炭素と接触させる請求項1,2,3,4,5,6又は7に記載の難分解物質の分解処理方法。
- 水を所定の温度に加熱した過熱蒸気と、所定の温度に加熱した被分解処理物を、炭素含有物質が充填された反応器に供給し、被分解処理物を反応器内における炭素含有物質と所定温度で、所定の反応時間で接触させることによって炭素と接触させる請求項1,2,3,4,5,6又は7に記載の難分解物質の分解処理方法。
- 活性化させた被分解処理物を過熱蒸気による加水分解と、発生した水素による還元反応によって分解処理する請求項4,5,8又は9に記載の難分解物質の分解処理方法。
- 反応器を縦型に配置し、該反応器内に炭素含有物質を、反応器の横断面形状における全ての空間部を所定厚さで被覆するように充填してなる請求項6,7,8又は9に記載の難分解物質の分解処理方法。
- 被分解処理物と過熱蒸気を予め600℃〜1000℃に加熱した後、反応器に供給する請求項6,7,8,9又は11に記載の難分解物質の分解処理方法。
- 反応器内の温度を900℃〜1300℃に保持した請求項6,7,8,9,11又は12に記載の難分解物質の分解処理方法。
- 被分解処理物がPFCの場合に、反応器内の温度を1050℃〜1300℃に保持した請求項6,7,8,9,11又は12に記載の難分解物質の分解処理方法。
- 被分解処理物がSF6の場合に、反応器内の温度を800℃〜900℃に保持した請求項6,7,8,9,11又は12に記載の難分解物質の分解処理方法。
- 被分解処理物がCHF3の場合に、反応器内の温度を600℃〜700℃に保持した請求項6,7,8,9,11又は12に記載の難分解物質の分解処理方法。
- 被分解処理物がCFC,HCFC又はHFCの場合に、反応器内の温度を600℃〜700℃に保持した請求項6,7,8,9,11又は12に記載の難分解物質の分解処理方法。
- 反応器内を略常圧とした請求項6,7,8,9,11,12,13,14,15,16又は17に記載の難分解物質の分解処理方法。
- 反応器内に炭素含有物質の充填層を複数形成した請求項6,7,8,9,11,12,13,14,15,16,17又は18に記載の難分解物質の分解処理方法。
- 反応器内の全領域に炭素含有物質を充填した請求項6,7,8,9,11,12,13,14,15,16,17又は18に記載の難分解物質の分解処理方法。
- 炭素含有物質又は炭素として、黒鉛又は活性炭の粒状体を使用する請求項1,2,3,4,5,6,7,8,9,11,12,13,14,15,16,17,18,19又は20に記載の難分解物質の分解処理方法。
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