JPH0389920A - プラズマ反応法による有機ハロゲン化合物の分解装置 - 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） 本発明は、フロンガス、ｌ・リクロロエチレン等の有機
化合物中にフッ素、塩素、臭素を含む有機ハロゲン化合
物を効率良く分解することができるプラズマ反応法によ
る有機ハロゲン化合物の分角１（装置に関する。

（従来の技術） フロンガス、トリクロロエチレン等の有機化合物中にフ
ッ素、塩素、臭素を含む有機ハロゲン化合物は、溶剤、
冷媒、消火剤等に幅広くかつ大量に使用されており、産
業における重要性が高い。

しかしながら、これらの化合物は、揮発性が高く、産業
で使用されるものの多くが人気、水、土壌等の環境中へ
放出され、その結果、オゾン層の破壊発がん性物質の生
成、変異原性物質の生成等、環境に対し、深刻な影響を
与えることが指摘されている。

使用済みの有機ハロゲン化合物を廃棄処理する場合には
、その反応性が極端に低いため、適切な分解処理方法か
ないのが現状である。

分解処理方法として従来より報告されているものは、主
に高温での燃焼技術である。しかしながら、この方法で
は、大量の炭化水素等の燃料と共に有機ハロゲン化合物
を燃焼させるため、エネルギー効率が極端に低く、又、
燃料タンクや燃焼炉が大型のため、装置全体を小形化す
ることができない。更に、燃焼に伴って発生する遊離ハ
ロゲンが高温の炉壁と接触し、特に、有機フッ素化合物
を燃焼させた場合には、炉の腐蝕が甚たしい。

本発明者は、有機ハロゲン化合物を容易に分解できる方
法について鋭意研究した結果、高周波マイクロ波による
誘導加熱方式あるいは直流加熱方式等によって生成され
たプラズマを用いた分解方法を見出した。これは、プラ
ズマ状態下では、物質が非常に反応性に富む現象を利用
したもので、有機ハロゲン化合物のような難分解性化学
物質を短時間で分解できることに基づくものである。す
なわち、１００００°Ｃ以上に達する高温プラズマ中で
は、はとんど全ての分子は解離して原子状態に分解が行
われるものと思われる。

（発明が解決しようとする課題） このようなプラズマを用いた分解方法で、プラズマ中に
有機ハロゲン化合物として、例えば、ｌ・リクロロフル
オロメタン（フロン−１１・・・ｃＢ３Ｆ）と水を注入
した場合、その反応は次のようにして進む。

Ｃ，ＣＩＩ　３　Ｆ　＋　２　Ｈ２０ ＝ＣＯ２＋３ＨＣρ＋ＨＦ しかしながら、この反応は、反応後継続して高温に晒さ
れている時間が長いと、反応が更に進んでダイオキシン
が生じてしまう。

上記の反応によって生じたダイオキシンは、極めて有害
な物質である。

本発明はこのような点に鑑みてなされたもので、その目
的は、有害な副生物を生じること無く、フロンなどの有
機ハロゲン化合物を高効率で分解することができるプラ
ズマ反応法による有機ハロゲン化合物の分解装置を実現
するにある。

（課題を解決するための手段） 本発明に基づくプラズマ反応法による有機ハロゲン化合
物の分解装置は、円筒状の管と、ガス供給ノズルと、管
の周囲に巻回されたＲＦコイルとを備え、円筒状の管の
内部にプラズマを形成すると共に、形成されたプラズマ
中にノズルを介して有機ハロゲン化合物を供給するよう
にした装置において、円筒状の管の途中にリング状の管
を設け、このリング状の管から、形成されているプラズ
マ中に気体あるいは液体を噴出させるように構成したこ
とを特徴としている。

（作用） 本発明では、プラズマ発生領域外側に、リング状の気体
あるいは液体の流路を設け、この流路からプラズマ中に
気体あるいは液体を噴出させ、プラズマを途中で強制的
に消去させ、有機ハロゲン化合物がプラズマ中で分解１
反応後、急冷し、有害な副生物の発生を防止する。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。添附図面は本発明に基づく高周波誘導プラズマ装置を
用いた、フロン等の有機ハロゲン化合物を分解するシス
テムを示している。誘導プラズマ発生部（トーチ）１は
、石英等の絶縁性物質で形成された円筒状の管２．ガス
供給ノズル３および管２の周囲に巻回されたＲＦコイル
４等によって構成されている。ガス供給ノズル３には、
ら リング状の溝５が穿たれており、その溝５の外側にはリ
ング状のプレート６が溶接されている。リング状のプレ
ート６には、多数の微小孔７が穿たれており、又、溝５
は、ノズル３内部に穿たれた孔８の一端が接続されてい
る。孔８の他端は、ノズル３の上部において、管９に接
続されている。

管２の途中には、リング状の通路１ｏが設けられており
、この通路１ｏの内側には、多数の微小孔１１が穿たれ
ている。通路１ｏには、フローコントローラ１２を介し
てアルゴンガス源１３に接続されている管１４が接続さ
れており、アルゴンガス源１３からのガスがフローコン
トローラ１２によって適宜な流量にされ、通路１ｏ内に
供給できるように構成されている。通路ｌｏ内に供給さ
れたアルゴンガスは、多数の微小孔１１から管２内に勢
いよく噴出される。

管９は、途中で分岐しており、一方は第１の容器１５内
部に、他方は、第２の容器１６内部に導入されている。

第１の容器１５内には、分解されるべきフロン１１３の
如き液状の有機ハロゲン化合物１７が入れられている。

第１の容器１５内の有機ハロゲン化合物の中には、キャ
リアガス供給管］８の一端が挿入されている。キャリア
ガス供給管１８の他端は、フローコントローラ１つを介
して、アルゴンガス源２０に接続されている。第２の容
器１６内には、水２コが入れられており、この水２１の
中には、キャリアガス供給管２２の一端が挿入されてい
る。キャリアガス供給管２２の他端は、フローコントロ
ーラ２３を介してアルゴンガス源２０に接続されている
。

管９の途中には、切換バルブ２４が設けられている。切
換バルブ２４は、第１の容器１５と第２の容器１６から
のガスと、アルゴンガス源２５からのガスとを切換えて
ノズル３に穿たれた孔８に導くようにしている。アルゴ
ンガス源２５からのガス流量は、フローコントローラ２
６によって制御される。

トーチ］を構成する円筒状の管２の下部には開口２７か
設けられており、この間口２７には排気管２８が接続さ
れている。排気管２８は、排気されるガスの中に含まれ
ている過剰に発生した炭素等粉末物質をトラップするサ
イクロン２つに接続されている。サイクロン２９を、通
過した排気ガスは、管３０に導かれるが、管３０は、内
部に内部にアルカリ性水溶液、例えば、水酸化カリウム
（ＫＯＨ）３１が入れられた容器３２内に導入されてい
る。容器３２の上部には、内部気体の排出管３３が設け
られており、この排出管３３は、内部にアルカリ性固体
、例えば、酸化カルシウム（Ｃａｂ）３４が入れられた
容器３５の下部につながれている。容器３５の上部には
、内部の酸化カルシウム３４の間を通過した気体の排出
管３６が設けられている。

このように構成された装置の動作を説明すれば以下の通
りである。装置の初期状態においては、管９の途中に設
けられた切換バルブ２４を操作し、アルゴンガス源２５
からのアルゴンガスがノズル３の孔８を介して溝５内に
供給されるようにする。

溝５へのアルゴンガスの供給により、アルゴンガスは、
プレート６に設けられた多数の微小孔７から円筒状の管
２内部に噴出される。この状態で、ＲＦコイル４に高周
波を供給し図示外の点火機構により、プラズマＰを着火
する。

その後、切換バルブ２４を切換え、アルゴンガス源２５
からのアルゴンガスに代え、第１の容器１５と第２の容
器１６からのガスがノズル３の孔８を介して溝５内に供
給されるようにする。第１の容器１５においては、内部
の有機ノ＼ロゲン化合物溶液］７中に、アルゴンガス源
２０に接続されているキャリアガス供給管］８が押入さ
れており、有機ハロゲン化合物］７内に開放された管１
８の端部から、フローコントローラ〕９によって適宜な
流量にされたアルゴンガスが噴出される。この結果、有
機ハロゲン化合物は、アルゴンガスのノへブリングによ
り、蒸気となってガスの中に含まされ、第１の容器１５
内から管９の中に排出される。

また、第２の容器１６においては、内部の水２１の中に
アルゴンガス源２０に接続されているキャリアガス供給
管２２が押入されており、水２１の中に開放された管２
２の端部から、フローコントローラ２３によって適宜な
流量にされたアルゴンガスが噴出される。この結果、水
は、アルゴンガスのバブリングにより、蒸気となってガ
スの中に含まされ、第１の容器１６内から管９の中に排
出される。

管９の途中の分岐部Ｊで有機ハロゲン化合物の蒸気を含
んだアルゴンガスと、水蒸気を含んだアルゴンガスは混
合され、混合ガスは、ノスル３の孔８を介して溝５中に
導入される。混合ガスは、溝５から、プレート６に設け
られた多数の微小孔７を通って管２内に噴き出され、プ
ラズマフレムＦ中に導入される。このとき、プラズマの
温度は１万度〜１万５千度になっており、プラズマフレ
ームＦ中に導入された有機ハロゲン化合物及び水は、高
温により高い効率で分解して下記に示す反応をする。

有機ハロゲン化合物としてトリクロロフルオロメタン（
フロン−１１・・ＣＣβ３Ｆ）をプラズマ中で分解させ
た場合、水との間で、次の反応が生じる。

０ ＣＣｉ）　３Ｆ　＋２　Ｈ２０ ＝ｃＯ２＋３Ｈ（Ｊ）＋ＨＦ 管２の途中の通路１０に設けられた微小孔１］−からは
、アルゴンガス源１３からフローコントローラ１２によ
って流量が調節されたアルゴンガスが勢いよく吹き出さ
れる。このアルゴンガス流は、プラズマフレームＦ中に
注入され、この結果、プラズマフレームＦは、瞬間的に
急冷され、ガス流が注入された部分でプラズマは消去す
る。従って、上記反応式のように分解された有機ノ＼ロ
ゲン化合物は、プラズマフレームが途中で急冷されるた
め、それ以上の反応は進まず、有害な副生物が生じるこ
とは防止される。

分解された分子を含む排出ガスは、管２の底部の開口２
７から排出管２８を通って、サイクロン２つ内に導かれ
る。このとき、フロン−１１に比べて水が少ないと過剰
の炭素を生じるが、このサイクロン２つ内で、排出ガス
中に含まれている炭素等の微粉末はトラップされる。サ
イクロン２９を通ったガスは、管３０から容器３２の内
部の水１ 酸化カリウム水溶液３１中に導入される。この溶液３１
中に排出ガスを通すことによって、ＨＣｌ）。

ＨＦ等の酸を含む排出ガスは中和される。中和されたガ
スは、容器３２の底部から排出管３３を通って、容器３
５内部に導入され、容器３５内部の酸化カルシウム３４
によって脱水される。脱水されたガスは、安定な、環境
に影響をほとんど与えない化合物であり、適宜排気管３
６を通って、大気中に放出される。

以上本発明の実施例を詳説したが、本発明はこの実施例
に限定されない。例えば、プラズマフレーム中にアルゴ
ンガスを噴出されたが、ＮＯ８の発生が問題なければ、
窒素ガスを噴出させても良い。また、ガスではなく、水
を噴出させ、分解によって発生したＨＣρやＨＦを吸収
させても良い。

更に、アルカリ水溶液をプラズマフレーム中に噴出させ
れば、急冷の効果は更に大きくなると共に、中和反応に
より分解反応後に生成されたＨＦやＨＣρの吸収をより
促進することができる。この酸を中和する目的のために
は、アンモニアの如きア２ ルカリ性のガスを用いても良い。このガスを用いた場合
には、中和により、塩化アンモニウム、フッ化アンモニ
ウム等の固体への変換ができる。更にまた、トーチのノ
ズルに溝を一つ設け、この溝にアルゴンガスとバブリン
グによって有機ハロゲン化合物の蒸気を含んだキャリア
ガスとを切換えて供給するようにしたが、ノズルに溝を
二つ設け、一方にはアルゴンガスとバブリングによって
有機ハロゲン化合物の蒸気を含んだキャリアガスとを切
換えて供給するようにし、他方には、継続的にアルゴン
ガスを供給するように構成しても良く、プラズマ中に有
機ハロゲン化合物を供給する方式は、上記実施例に限定
されない。

また、上述の実施例ではプラズマを消滅させるために、
微小孔１１からアルゴンガスを噴射させる場合を例にと
ったが、本発明はこれに限るものではなく、トーチ１の
周囲にリング状のスリットを形成せしめ、該スリットか
らアルゴンガスをプラズマフレームに噴射させるように
してもよい。

（発明の効果） 　３ 以上説明したように、本発明によれば、生成されたプラ
ズマフレーム中にプラズマを急冷するために、気体ある
いは液体を注入するようにしたので、プラズマ中での有
機ノ＼ロゲン化合物の分解反応を途中で停止することが
でき、有害な副生物の生成を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

添附図面は本発明に基づく有機／Ｘロゲン化合物の分解
装置の一実施例を示す図である。 １・・・トーチ　　　　　　２・・・管３・・・ガス供
給ノズル　　４・・・ＲＦコイル５・・・溝　　　　　
　　　６・・・プレート７・・・微小孔　　　　　　８
・・・孔９．１４．１８，２２．３０・・・管 １０・・・通路　　　　　　１１・・・微小孔１３．２
０．２５・・・アルゴンガス源１５・・・第１の容器　
　　１６・・・第２の容器１７・・・有機ハロゲン化合
物 １．２，１９，２３．２６・・・フローコントローラ２
１・・・水　　　　　　　２４・・・切換ノくルブ４ ２７・開口　　　　　　２８．３３・−υ１気管２９・
ザイクロン ３１・水酸化カリウム水溶波 ３２．３５・・・容器　　　３４・・・酸化カルシウム
３６・・・排出管

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　円筒状の管と、ガス供給ノズルと、管の周囲に巻回さ
   れたＲＦコイルとを備え、円筒状の管の内部にプラズマ
   を形成すると共に、形成されたプラズマ中にノズルを介
   して有機ハロゲン化合物を供給するようにした装置にお
   いて、円筒状の管の途中にリング状の管を設け、このリ
   ング状の管から、形成されているプラズマ中に気体ある
   いは液体を噴出させるように構成したプラズマ反応法に
   よる有機ハロゲン化合物の分解装置。