JPH02107387A - 有毒廃棄物を処理する方法およびプラズマ化学的反応器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は固体、気体、流体又は糊状の有毒物置又は有
毒物質を含む任意の成分の廃棄物、特に化学産業、マイ
クロエレクトロニクス産業及びその他の産業分野で発生
する塩素又はフッ素化合物を、処理する方法およびその
なめに利用可能な反応器に間するものである。

〔従来の技術および課題〕

化学的な物質変換工程、精選工程及び合成工程の廃棄物
は、現在世界の全ての工業国で大量に発生している。こ
れらの固体、流体又は糊状の廃棄物の一部は、強い毒性
があり、生理学的に直接影響を及ぼし、又は発がん性物
質を含有しており、又は、遺伝子に作用し、又はその疑
いがある物質を含んでいる。それらには、他えば過塩化
又はポリ塩化（ないし過フッ化又はポリフッ化）脂肪族
化合物又は芳香族化合物、ダイオキシン、フラン及びフ
ッ化物、硼化物、ポリ塩化ビフェニール等がある。この
ような物質は、その危険性及び毒性の他に、高度な化学
的及び熱的な耐性を有している場合が多く、廃棄物中に
比較的低い濃度（ｐｐｍ−範囲）で含まれている場合が
多いが、これは決してその危険性を軽減するものではな
く、処理の容易性を更に小さくするものであるに過ぎな
い。

そのうえ、一つの廃棄物中に複数のく数１００にものぼ
ることがある）有毒の物質が含まれていることもあり得
る。これらの廃棄物の代表的なものは、化学又は薬学産
業の生産物の残滓及び、マイクロエレクトロニクス産業
の回路（チップ）の乾式エツチングの際に発生ずる残滓
である。

このような理由から、世界的に従来汚染物質を処理する
には、次の２つの方法しか実施されていなかった７すな
わち、 直接的な堆積 一高温焼却 最初の方法では廃棄物は基本的に無害化されず、高いコ
ストと特別の安全措置を講じて大気及び地下水に影響を
及ぼさない廃棄場所に堆積され、しかも常に監視されな
ければならず、最終的には、いずれにせよ永久的な危険
発生源となる。

高温焼却方式（例えばロータリキルン）はｔｏｏ。

℃の温度領域で動作し、次のような欠点を有している。

１、達成可能な温度は、基本的に全ての有害物質を無害
化するほど十分ではなく、基本的にはその址を低減し得
るに過ぎない。

２、　どのような焼却工程でも、燃焼段階には均一では
ない温度勾配が存在するので、熱安定性の高い有害物質
（、例えばポリ塩化芳香族化合物）が、煙道ガス煙突の
低温度領域を通って大気中に放出されてしまう。

３、炉内の特定の区域の数１００℃の領域では、付加的
にダイオキシン及びフランが生成されることがある。そ
の根拠は、特別のごみ焼却炉からダイオキシンが放出さ
れていることが実証されていることである。

４、不燃性廃棄物を処理しようとする場合が問題である
。有害物質は廃棄物からガスに気化され、転換されない
ままの毒物が大気に放出される。

ロータリキルンシステムの別の欠点は、炉の出入口から
ガスが制御されないままに拡散し、炉の内部を汚染する
ことである、 萌述の両方の方法とも（堆積及び高温焼却）、ガス状の
廃棄物を無害化するには適していない、このような種類
の廃棄物用には、例えば、マイクロプロセッサを製造す
るための乾式エッチング工程の有毒な排ガスを除去する
分野において、吸収又は吸着方式が導入されており、そ
れによって排ガスから有毒物の少なくとも一部は除去さ
れ、大気への放出は軽減される。（日本特許出願公開第
５８−１２２０２５号、第６２−３０５２５号、第６２
−１３６２３０号、第５９−１０９２２７号、第６０−
４４０２５号）、。

しかしこの方法の欠点は、次のようなものである。すな
わち、有毒物は除去されるのではなく、再び濃度又はそ
れ以上の濃度の有毒物で汚染された固形又は流体の吸収
物質が発生し、その対策としては公知の、前述した全て
の欠点をともなって廃棄場に保管しておくしかない、 更に、有毒物質を除去するなめ、プラズマ熱分解、及び
プラズマ燃焼方式が公知である。アークプラズマ燃焼方
式は、空気プラズマを利用して動作する。施設は、アー
ク回転を保証するため、流体及び固体廃棄物用のプラズ
マロータリキルンを装備している。プラズマロータリキ
ルン内では、廃棄物に直接的なアーク放電作用が加えら
れる。

これは比較的高度な技術を必要とし、ある程度故障を生
じ易く、又、可動部を通って有毒物が外部に漏れる危険
がある。更にアーク領域とその他の炉室の間に大きい温
度勾配が存在するので、比較的低温の炉の領域では、有
害物質が漏れ出す危険が常に存在することが欠点である
。

プラズマガスとして空気を使用すると、更に次のような
根本的な欠点がある。

■、効果がある高温領域、とくにアークプラズマの領域
では、付加的に生成される有害物質として発生ずる酸化
窒素の形成がなされる、２、　プラズマガスとして空気
を利用すると、化学的に反応するプラズマ成分と化学的
に不活性のプラズマ成分との比率は、わずか１：４であ
る。

（酸化２０％、窒素８０％）。その結果、利用される空
気の主成分としての窒素自体が、プラズマ状態下ではほ
とんど反応性成分として作用せず、それが反応性原子と
して解離するプロセスは５０００　Ｋ以上でしか始まら
ず、一方、システムのエネルギー上の理由から、プラズ
マ温度は３５００　Ｋを超えないものとされる。従って
投入された窒素全体は単に熱的に効果があるに過ぎない
。このことに直接帰因するもう一つの欠点は、設備の動
作範囲内では窒素が解離しないので、極めて低減したエ
ネルギー密度しか達成されないことである。

３、　この方法は、例えばマイクロエクトロニクス産業
の排出ガス内に発生ずる高度に塩化、又はフッ化した、
水素成分が少ない炭化水素の転換にはとくに不適切であ
る。何故ならば、生産物から大量の塩素及びフッ素が分
子の状態で遊離され、そのものは結合されにくいからで
ある。（例：１１０１形態の水素）。

４、分離するためには、複雑に構成された毒素には原子
遷移反応用の原子状水素状が不足している。

プラズマ燃焼方式は、機械的な中経を緩和するための手
段を講じた機械的な可動部（プラズマロータリキルン、
パツキン問題）により又、比較的大きなスペースを嬰す
るので、マイクロエクトロニクス産業のホワイト及びグ
レーゾーン内の高度に清浄な条件に合致する要求基準を
満たさない。

有毒廃棄物を処理するための別の方法として、東独特許
明細書第２４５９４１号に、流体及び気体の廃棄物用に
Ｈ２−プラズマを用いたプラズマ熱分解を実施する方法
が開示されている７この方法には、次のような技術的な
欠点がある。

１６　　水素プラズマは、とくに安定したポリ塩化芳香
族化合物に対［７ては　ＩＬ学的に十分な攻撃性を備え
ていない。

２、　水素プラズマによって強く還元される大気は、こ
の方法の目的に悪影響を及ぼす７何故ならば、基本的に
は廃棄物中の周縁が一定不変のＨ及びＣ１原子及び１１
□乃至１１ｃ１内、の該原子の安定した結合を好適に遊
離させるために原子遷移を達成することは可能であるが
、炭素基質を継続的に破壊することはできないからであ
る。すなわち、高分子構造の安定した有害物質化合物は
保持されたままである。

３、　この方法には冷却段階が必要である。水素プラズ
マ内では、核が分解されていない原炭化水素からの化学
構造が異なる新たな有害物質の形成が助長される。しか
しこの方法では、有害廃棄物内に含まれる炭素の安定し
た（無害の）結合は保証されない、 ４、プラズマ熱分解段階の強く還元される大気によって
、絶えず発生した有機生成物から、ずず（熱分解コーク
ス）か形成される。その結果、次のような欠点が生ずる
７ ４．１一定の間隔で個々の１程段階の清掃を行う必要が
あり、その際、沈積したずずで汚染され、施設職員を危
険にさらすことがある。

４．２プラズマ熱分解段Ｒ−１で一旦原理的に形成され
たすすは、この方法に基づく冷却後の空気及び酸素を用
いた燃焼段階で問題を生ずる。すなわち、？！質のすす
を流れ炉内で燃焼させることは完全には実現不能であり
、後続の１程段階ないし２大気中に汚染しｔ二ずずの粒
子が漏れ出す恐れがある７４．３プラズマ熱分解段昭は
、爆発性混合物の形成を防止するため、絶えず小さい過
圧で動作されなければならない。このため、すすは確実
に周囲に放出され、これは例えばチップ工場の清浄室領
域では潰滅的な影響を及ぼす。

５、プラズマ熱分解段階は、熱分解反応の発生によって
吸熱特性を備えていることにより、プラズマ放射の軸方
向冷却が生ずる。その結果、後続の燃焼段階の動作温度
が低下する。プラズマ熱分解段階の塩素から新たに塩化
した炭化水素もしくは炭化水素化合物が発生し、その安
定性が高いので最終的には除去することができない７６
、　この方法は廃棄物の無機灰分（例えばシリコン、バ
ナジウム、硼素化合物）を置換するためには適していな
い。何故ならば、プラズマ熱分解段階でそこから有毒な
有機金属化合物（例えば旧１．　）が発生するからであ
る。

７、　この方法での後続の燃焼段階には、多数の不明確
な化学化合物を同時に限定的に燃焼させなければならな
いという課題がある。

ドイツ公開特許公報第：１４２７７１０号は、廃棄物の
プラズマ熱分解を直接アークにて行う装置を開示してい
る。この方法には、東独特許第２４５９４１号に関する
前述の記述が類似的に当てはまる。

更に家庭ごみの除去（焼却〉方法が公知であるぐドイツ
公開特許公報３６０５７８５号、ドイツ公開特許公報３
５２４３１．６号）。

安定性が高い有毒物質を処理する際に、前述のような技
術的な問題点があるので、化学及びマイクロエレクトロ
ニクス産業ないし他の産業分野における（ｆ　ｉｉ物哲
は、現在はそのわずかな部分が従来型の高熱燃焼設備で
、前記の欠点を伴って不完全に焼却されるに過ぎず、大
部分は特別なこみ堆積場に運搬されて、最終的に貯蔵さ
れる。

そこで貯蔵される危険な廃棄物の量は叶界的に大幅に増
大しているので、適切な廃棄場をみつけて、そこを開発
することがますます困難になり（とくに人口密度が高い
地区）、且つ、このような生成物が環境の水や空気に浸
入する度合いが高まっている。

プラズマ反応炉は、ブ放射の熱応力が高いことにより実
施されている工程にはかかわりなく常に強い水冷が可能
な装置を備えている。それによ−）で第１に、プラズマ
処理工程を環境から連関するために反応炉の材料にスチ
ール又は耐熱スチール、銅、真ちゅう等を採用すること
が可能になる。反応炉に必要な冷却によってプラズマ放
射の中心ゾーンと反応炉壁との間に部分的に強い径Ｈ面
温度勾配が形成される。それによって、壁の近傍にある
プラズマ放射中の廃棄物の一部の置換率が著しく低いと
いう欠点が生ずる６いくつかのプラズマ化学的方法では
（例えば天然ガスの熱分解の場合）、このことは必ずし
も根本的な不利益をともなわない。何故ならば、壁の近
傍の反応炉ゾーン内で変換されない天然ガスは循環系統
によって反応炉内に戻すことができるからである。しか
し、壁の冷却が必要なので、多かれ少なかれ、常に効果
の低下と変換の減少がともなう。更に、反応炉に耐熱性
ないし耐化学性材料、例えば熱分解方式における黒鉛を
備えた反応炉形式も公知である。それによって効県の度
合いは抜本的に改善されるが、次のような問題点が発生
する。すなわち、インレー（Ｉｎ１ａｙ）と反応炉ジャ
ケットの間に必要な機械的連結及び高温に加熱した際に
双方の熱膨張率が異なることにより、機械的応力又は相
互作用が生じ（搬入、搬出過程による）、それによって
インレーと材料の疲労及び反応炉の損壊の原因となる。

）］２又は空気を用いたプラズマ熱分解又はプラズマ燃
焼による有毒廃棄物の一連のプラズマ化学的処理方法が
公知であるが（ドイツ公開特許公報第３４２４７１０号
、東独特許第２４５９４１号、ドイツ公開特許公報第３
８０５７８５号、東独特許第１５８１２８号）、その対
象は公知の構造の欠点を解消する反応炉の構造ではない
。公知のプラズマ燃焼システムは変換される物質に対す
るアークの直接的な作用で動作し、その際、アークゾー
ンの内と外の領域間の強い温度勾配によって、均一な変
換を達成することができない。その結果、後反応のため
に第２のプラズマ反応炉を導入しなければならないとい
う欠点がともなう。

公知の反応炉構造は、全般的に冷却された壁の近傍の領
域から有毒物質が漏出し、ひいては後続の処理段階又は
環境を汚染さることがあるという欠点を有している。に
もかかわらず、高度な無害化を達成するためには、２つ
のプラズマトロンをそれぞれプラズマ反応炉と直列に連
結するという欠点を負わなければならず、その場合でも
装置及びエネルギのコスト高を伴って有害物が漏出する
危険は軽減されるが、完全になくなる訳ではない。

更に、公知の反応構造の場合、熱応力の制御と温度変化
に対する耐性の問題が生ずる７ この発明の目的は、危険な廃棄物を含む有毒物質、例え
ばダイオキシン、フラン、ポリ塩化ビフェニール、過塩
化又はポリ塩化（ないし過フッ化又はポリフッ化）脂肪
族化合物又は芳香族化合物、塩化シリコン、フッ化シリ
コン、シリコン又は有機金属化合物、硼素化合物をとく
に清潔且つ個別的にではなく全体として処理し、無害で
環境になじむ生成物に変換することである６そのために
は、投入された物質を１つのプラズマ化学的段階だけで
、１００％変換することを保証し７、冷却した反応炉ゾ
ーンから有害物譬が漏出することを同市し、高度な耐熱
衝撃性及び耐熱性を有する反応炉が必要である。

〔課題を解決するための手段〕

この目的は本発明に基づいて、流体、固体、糊状又は気
体の有毒廃棄物が、直接水蒸気プラズマ流れに導入され
る方法によって達成される。それに続くプラズマ反応段
階の継続時間は１０−３秒又はそれ以上である。プラズ
マ反応段階に続く後反応段階では、１０−２秒又はそれ
以Ｆの時間にわたってプラズマ流は酸化媒体の作用にさ
らされる。その際の温度は残余エンタルピを利用して、
最高１５００℃である。それに引続いて、発生した生成
ガスはアルカリ性洗浄を受ける。酸化された冷却媒体は
、空気又は遊離酸素を含有する気体混合物でよい。

アルカリ性洗浄の好適な実施形態では、生成ガスは予備
吸収器内でアルカリ液で予洗浄され、１００℃以下の温
度に冷却され、１つ引き続いて充填物質のカラムで後洗
浄され、その際、冷却は周囲温度にて行われる。気体、
流体及び糊状の廃棄物は好適には、直接水蒸気プラズマ
流に導入され、方、固形廃棄物は粒子の大きさが３００
μｍ以下の微粒子に粉砕され、且つキャリアーガスを用
いて水蒸気プラズマ流にあてちれる。

この方法を実施するためには、フランジを介してプラズ
マトロンと連結された、本発明に基づくプラズマ化学的
な反応器が適している。

フランジは有毒廃棄物又はその他の物質を中央にあるプ
ラズマ放射管路に送るための径方向管路を４１している
１、プラズマ反応器内でフランジには内部が混合室の役
割を県たず円錐形の拡張リングが連接されている。この
拡張リングは高耐熱性材料製の管が弛く取付けられ、そ
の内室でプラズマ反応段階が実施される。管と同軸に間
隔を隔てて、反応器の円管状ジャケットが設けられてい
る。このジャケットは、対称であるリングスリットを管
とジャケットとの間に確保する管に対するスペーサーピ
ンを備えている。外ジャケットはプラズマトロン側を向
いた下部に送り管を有しＣいる。これは管よりも短いの
で、管は後反応段階に突起している７この後反応段階は
二重ジャゲット管によって形成され、これは外ジャケラ
１−と等しい内直径を有し、該ジャケットにフランジ状
に取付けられている。二重ジャケットは環状スリット形
の冷却水管を囲み、且つ冷却剤用の送り管を有している
。

高耐熱性の管内にはこれと同軸に、長さが最大でも管の
半分であり、円錐形の拡張リング」−に固定されている
、直径が管よりも小さい別の高耐熱性の管が配設される
ことが合理的である。

本発明に基づく方法の動作態様は、水蒸気プラズマが下
向温度と対応する化学的平衡状態にあり、元来の水分子
の大部分が例えば水素原子ないしイオン及び電子ガス成
分のような著しく反応的な基に分解されることを特徴と
している。とくに塩化又はフッ化炭水化物（例えば６塩
化ペンゾール）は約１３００℃まで安定しているので、
最低１５００℃の温度が−ｅ−要である。

水蒸気プラズマは、有′％Ｆ物との混合の後に熱的及び
化学的に有害物に作用し、そのことによって双方の成分
の高度の変換度を伴う急速な反応が促進される。１その
特徴は、３つの作用が前後して、ないし同時に投入され
た有毒物に及ぼされることである。

先づ、有毒物のうち多くの場合は比較的大きい分子が熱
作用、すなわち、水蒸気プラズマの高エネルギ成分の衝
突によって小さな破片に分解される。次の重要な段階は
、炭化水素化合物から成る周縁が安定した塩素ないしフ
ッ素原子カ月（ＣＩないしＩＩＦ形成のもとて化学的反
応性の高い水素原子によって破砕される段階であり、前
記水素原子は所与の条件下では後の冷却で最終的に安定
する比較的安定した結合を呈している。水蒸気プラズマ
の作用メカニズムの第３段階では、残余の脱塩素又は脱
フツ素炭化水素化合物がとくに酸素含有基、例えば１１
０２．０１１．　Ｏ又は０２の化学的作用によって安定
した明確な化合物ＣＯ及び１１２に変換され、そこで炭
素ないし水素成分は、高分子化合物の再構成が不可能な
状態で最終的に完全に安定して定着する。本発明の重要
な特徴は従って、１１２０の蒸気プラズマ内にＨ−原子
と酸素基とが並行して発生することを利用して、２つの
重要な目的を同時に達成できることにある。すなわち、 炭化水素基をハロゲン原子から脱塩素又は脱フッ素化し
、且つ 炭化水素基を確定的に気化することである。

場合によっては、−次生成物に含まれているジノコン又
は硼素化合物（例えば旧１．）ないし有機金属化合物は
酸素化合物を介してその酸化物に変換され、それによっ
て害のない化合物に転換される。時と１〜て廃棄物に含
まれている硫黄は、１１２Ｓ又はＳＯ７に変換される。

このような処理過程は、有害物質を投入する以前に付与
された水蒸気プラズマのエンタルピ及び有毒物の分子の
大きさに応じて、１０−３秒の最短反応時間を要する。

廃棄物及び選択されたプラズマエ〉・タルビの種類と特
性にとって最適な反応時間の経過後、（ＩＩＣｌ、　Ｉ
ＩＦ、　Ｃｏ。

Ｉ＋２．　Ｈ２Ｓ　、　ＳＯ２及びＳ；０２　、　Ｂ２
Ｏ５等の金属又は半金属酸化物及び、場合によっては一
次生成物に含まれている不活性成分（例えばＮ２）から
成る４：とがあるプラズマ流は、引続いて酸化媒体（例
えば空気）を噴射することによって冷却され、その際、
依然として存在する基は再結合し、且つプラズマ流温度
は（最高１５００℃まで）低下するので、プラズマの通
常のガス状態への遷移が達成される。同時に、ガスの残
余エンタルピを利用して、冷却ガスの酸素によるガス内
の安定した燃料（Ｇｏ、　Ｈ２１１２Ｓ）の完全な、目
的に沿った酸化が行われる。

この段階の後の生成ガスはＨＣＩ、　ＩＮＦ、　ＣＯ，
、＋１２０蒸気、及び場合によってはＳ０２ないし金属
又は半金属酸化物又は酸化元素及び場合によってはＮ２
を含んでいる。そこでＩＩｃＩ、　ＨＦ、　Ｓｏ、及び
Ｃ０２成分の一部は、後続の２段階式のアルカリ性洗浄
によって生成ガスから除去され、ＣＯ□、＋１２０蒸気
及び場合によってはＮ２から成る完全に無害なガス混合
物が環境に放出される７本発明に基づく方法によって、
基本的に１００％の除毒が達成される。

同様に、気体、流体又は糊状の廃棄物及び固３ＦＪの、
微粒子に粉砕された有害物を除去することができる。

ｒ作　用〕 プラズマ反応器の動作方法を、以下の技術的な実施例に
基づいて説明する。

従来の水冷プラズマ反応器は径方向の温度勾配を有し、
これは冷却した壁の近傍領域から有毒物が漏出する原因
となるが、本発明に基づくプラズマ化学的な反応炉のプ
ラズマ反応段階は、反応器の下部の送り管を介して送ら
れる空気によって冷却される。それによって、プラズマ
の中心温度が中軸領域で約３０００℃まで１−昇するこ
とに伴い、プラズマ反応段階の平均温度を上昇させるこ
とができ（例えば２５００℃）、その際、高耐熱性管の
内側の壁温度は約２０００℃に保たれ、この温度は確実
に周縁が安定したハロゲンの分解を保証するものである
。それによって、主要なプラズマ反応ゾーンを通る有毒
物質の漏出はもはや不可能になり、送り込まれた廃棄物
に含まれる有毒物は完全に００２゜＋１２及び１１Ｃ１
に転換される。反応性プラズマ又はプラズマ反応段階で
の反応後に後反応段階に流れ、そこでリングスリットか
らの加熱した冷却空気との混合が行われる。そこで約１
５００℃までの冷却が行われる。この温度は、プラズマ
反応段階でプラズマ化学的な気化により形成される安定
性の燃料＋１２．　ＣＯがＣＯ７及び１１２０に酸化さ
れるのに十分な高さである７このことは次のように達成
される。

すなわち、複数個の互いに一体化したゾーンを有する本
発明に基づく反応器横端、とくにプラズマ反応段階の冷
却ゾーンとしてのリングスリットと後反応段階との連結
によって、送り管を介して送り込まれる空気が一方では
冷却手段として、又、他方では加熱した酸化手段として
多重に活用され、それによって酸化過程が問題なく遂行
できる。後反応段階では、安定性の燃料の酸化が制御さ
れ、そこで発熱により、このゾーンの水冷管路を介した
水冷が実現される。

反応生成ＴｈＣＯ２，）１２０蒸気、）ＩＣＩはガス排
出口から排気される。

管が片側だけ弛く保持されていて、円錐形の拡張リング
により自由に空間か膨張でき、又管に対して遊隙をもっ
て配されたスペーサーピンの機能によって、高い熱負荷
（２０００℃まで）及び高い温度変化応力にもかかわら
ず、熱及び機械多岐な応力は発生せず、それによって反
応器の寿命が長くなる。

更に、本発明に基づく反応器では、パツキンの問題が生
じない。何故ならば、リングスリット内での圧力＃０失
がプラズマ反応段階と比較し、て高いので（ひいては流
速が速いので）、プラズマトロンフランジと管との移行
部分には、基本的にパツキンは必要ないかへである。

リングスリットからプラズマ反応ゾーン内に流れる冷却
空気は常時少ないが、これはプラズマ反応段階のプラズ
マ反応に悪影響を及ぼすものではなく、むしろ３圧力差
に帰因するプラズマ反応段階からのリングスリット内へ
の有毒物質の漏出が防＋Ｌ−される。このような理由か
ら、管の締付けは必要ではなく、熱的及び機械的な応力
は回避される。

〔実峰例］ 次に、本発明を具体的な除毒目的の実施例に基づいて、
図面とともに説明する。

すなわち、平均７ｍ”／ｈの発生量があり、成分く容量
％）が、 Ｎ２　　　　　　　　　　９０％ 塩素化（＞３００過塩化化合物）炭化水素３％［３Ｃ１
，４％ Ｃ１，２％ １１ＣＩ　　　　　　　　　１％ の廃棄物を全て除毒して、環境になじみ、且つ人間や生
態系に危険のないガスに転換するものである。そのなめ
、排ガス流は、プラズマトロンから供給され、以下のパ
ラメータを有する水蒸気プラズマ流が存在するプラズマ
化学的反応器内に径方向に送り込まれている。

水蒸気量　　　　　　　：　１．５ｋｇ／ｈ−プラズマ
放射出力　　　＋　６．６に阿プラズマの平均成分温度
：　２９００℃平均成分温度でのプラズマの化学的平衡
成分（容量％）　　：　Ｎ２０　５０．００：１１□　
　１Ｂ、００ ：　Ｈ１０，００ ：　０１１　　　１２．３６ ：０　　　　　４．７０ ＝０□　　　　５．５０ 平均成分温度が約２０００℃に達した場合の、排ガスと
水蒸気プラズマ流の混合ゾーン内での混合陵、主要なア
ラズマ反応段階（１４）内のプラズマトロン（２）と連
結したプラズマ反応器内で、化学反応の全てが生ずる（
プラズマ化学的脱ハロゲン化及び確定的な気化）。その
終了時に、反応時間の過程後に連結された二次反応段階
（１５）内で１．０ｍ’／ｈの予熱された空気の混合が
行われ、それによって、プラズマ流の［冷却Ｊと、プラ
ズマ反応器内に形成された安定性の燃料１１□及びＣＯ
の目的に沿った酸化という二次反応とが同時に行われる
。後反応段階の終了時にには、ＩＩＣＩ　、　Ｎ，、　
ＣＯ２．　１１２０蒸気及び０，から成り、温度が約１
５００℃にガス流が存在する、このカス流は、５００　
１／ｈの苛性ソーダ液を備えた後続の予吸収器で水洗さ
れ、前記の双方の段階は並行して行われる。苛性ソーダ
流は、苛性ソーダ液の蒸発が生じないように、ガス流が
約１００℃に冷却されるように選択されている。後続の
充填体力ラムの負担を軽減するために、ＨＣＩの一部も
同時に軽減される予吸収器から、気相と流体の苛性ソー
ダ液が分離して除去され、その際、苛性ソーダ液は後続
の充填体力ラムに送られ、一方、気相は充填体の体積の
下に誘導される７充填体カラム内でのガス流の主洗浄後
に、ガス流はＮ，、　０２，　ＣＯ２及び水蒸気だけか
ら成っており、ガス煙突から安全に環境へと放出される
ことができる。更に、プラズマ段階からの安定性の燃料
を燃焼するための後反応段階の代わりに目的に沿った冷
却を行うことも好適である。それによって、より緩速の
冷却の場合と同じハロゲン水素が形成され、且つ再利用
のなめに供給可能な炭化水素が形成される。そのなめ冷
却媒体の酸素含有量を低減することができる。

図面は、合理的なバリエーションとして耐熱性が高い材
料から成る補助的な同軸管を備えた反応器の実施例の基
本型を示したものである。

反応器は、プラズマトロンフランジ（１）を介してプラ
ズマトロン（２）　と連結されている。プラズマトロン
フランジ（１）内には、廃棄物投入用の径方向管路（３
）と、混合室として形成された軸方向グ）プラズマ放射
管路（４）と、冷却水リング管路（５）とが設けられて
いる。プラズマ■・ロンフランジ（１）−ヒには、軸方
向延長部のプラズマトロン（２）とは反対側に、内側が
円錐形の拡張リング〈６）が配設され、その周囲には炭
化珪素から成る管（７）が固定されずにプラズマトロン
フランジ（１）−ｈに載置され、円錐形の拡張リング（
６）によって定位置に定置されている。−Ｆ方が開放さ
れている管（７）は、プラズマ反応器の外ジャケット（
８）によって同軸に包囲され、そこには、プラズマトロ
ンフランジに密接して冷却空気用の送り管（９）が設け
られている．、管（７）と外ジャケット（８）との間に
は、動作温度下で応力なくＷ（７）はその上部領域で定
置するスペーサーピンが設けられている。その際、管（
７）と外ジャケット（８）との間には、冷却空気用のリ
ングスリット（１０）が形成されている。外ジャゲラｌ
−（８）の軸方向延長部には、冷却水管路（１３）と適
宜の冷却水送り管（１６）及び中央に位置する排ガス管
（１７）を有する二重ジャケット管（１２）が５フラン
ジ（１８）を介して配設されている。管（７）はフラン
ジ（１８）の背後の後反応段階（１５）内で終端してい
る６プラズマ反応器は従って、相互に移行するゾーン４
　、　１０，　１．４．　１５に区分されている。

例えば、円錐形の拡張リング（６）のみそ内に、管（７
）よりも軸長が短く、直系が小さい炭化珪素製の別の管
（１９）を装着することによって、水蒸気プラズマ及び
廃棄物用の直径が小さい補助混合側域（２０）を形成し
、その上部領域内の、混合領域（２０）とプラズマ反応
段ｔｌ（１４）との間の移行部で、炭化珪素管（１９）
が途切れる縁が存在することによって、強い渦流が形成
される構成によって、プラズマ反応器を補完することが
できる７ 本発明に基づく反応器によって、本発明に基づく方法で
は、中心部及び壁部の高温を達成することが可能である
ことによって、高安定性の廃棄物が完全に処理され、加
熱した冷却空気を同時に酸化手段として活用できること
によって、プラズマ流を周囲から遮断する方法として冷
却空気ゾーンを活用し、且つ一段階の動作方式が可能で
あるので、最適なエネルギーの活用が保証される。

ｒ発明の効果〕 本発明は、有毒廃棄物が完全に除去されるという主要な
利点の他に、次のような一連の利点を更に備えている。

プラズマガスとして、安価な水蒸気を利用できる。

一危険な廃棄物の濃縮、中間貯蔵及び輸送が不要である
。

一特殊な貯蔵場所を開発する必要がない。

廃棄物中の無機成分を含めて、全学の有毒化合物を分解
できる。

この発明はマイクロエレク１−ロ産業におけるホワイト
ゾーン及びグレーゾーンの高基準に適合する。

この発明は流体、固体、糊状及び気体の生成分に等しく
適しているので、広い分野で応用可能である。

この方法と反応器は、別な反応において既に１３００℃
以下の温度で分解する安定性の少ない有毒廃棄物にも利
用できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る反応器の〜実施例を示している。 １・・プラズマトロンフランジ、２・・プラズマトロン
、３・・径方向管路、４・・プラズマ放射管路、５・・
冷却水リング管路、６・・円錐形拡張リング、７・・管
、８・・外ジャケット、９・・送り管、１０・・リング
スリット、１１・・スペーサーピン、１２・・二重ジャ
ケット管、１３・・冷却水管、１４・・プラズマ反応段
階、１５・・後反応段階、１６・・冷却水送り管、１７
・・ガス排出管、１８・・フランジ、１９・・管、２０
・・混今領域。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、有毒廃棄物、とくに塩化又はフッ化炭化水素を含有
   する廃棄物を処理する方法において、有毒廃棄物は水蒸
   気プラズマ流中に直接導入され、それに続いてのプラズ
   マ反応段階（１４）では１０＾−＾３秒の最短反応時間
   が実現され、プラズマ流はプラズマ反応段階の出口の後
   反応段階（１５）で残余エンタルピを利用して最高１５
   ００℃の温度で１０＾−＾２秒の最短反応時間にわたっ
   て酸化媒体の作用にさらされ、且つ酸化後に発生したガ
   ス生成物は公知のアルカリ性洗浄を受けることを特徴と
   する、有毒廃棄物を処理する方法。 ２、気体、流体及び糊状の廃棄物は直接水蒸気プラズマ
   流に導入され、一方、固形廃棄物は粒子の大きさが３０
   ０μｍ以下の微粒子に粉砕され、且つキャリアーガスを
   用いて水蒸気プラズマ流にあてられてることを特徴とす
   る、請求項１記載の方法。 ３、酸化媒体が遊離酸素を含有する気体混合物であるこ
   とを特徴とする、請求項１記載の方法。 ４、酸化媒体が空気であることを特徴とする、請求項３
   記載の方法。 ５、ガス生成分が予吸収器内でアルカリ液で予洗浄され
   、１００℃以下の温度に冷却され且つ引き続いて充填物
   質のカラムで後洗浄され、その際、冷却は周囲温度にて
   行われることを特徴とする、請求項１記載の方法。 ６、廃棄物を中央プラズマ放射管路（４）に送るための
   径方向管路（３）を有するプラズマトロンフランジ（１
   ）を介してプラズマトロン（２）と連結されている、と
   くに有毒廃棄物処理を行うためのプラズマ化学反応炉に
   おいて、プラズマ反応炉内のプラズマトロンフランジ（
   １）には円錐形の拡張リングが連接され、該拡張リング
   には高耐熱性材料製の管（７）が弛く取付けられ、管（
   ７）と同軸に間隔を隔てて、管（７）に対するスペーサ
   ーピン（１１）とプラズマトロンフランジ（１）の近傍
   の送り管（９）とを有するプラズマ反応炉の外ジャケッ
   ト（８）が設けられ、該ジャケット（８）は管（７）よ
   りも短く、且つジャケット（８）にはジャケット（８）
   と内径が等しく、冷却剤用の送り管（９）を有する二重
   ジャケット管（１２）がフランジ状に取付けられたこと
   を特徴とする、プラズマ反応器。 ７、管（７）内にはこれと同軸に高耐熱性材料製の別の
   管（１９）が配設され、この管は円錐形拡張リング（６
   ）上に固定され、且つ管（７）よりも直径が小さく且つ
   長さは最大でも管（７）の軸長の半分であることを特徴
   とする、請求項６記載のプラズマ反応器。