JPH0724081A - 高周波誘導プラズマによる有機ハロゲン化合物の分解方法及びその装置 - Google Patents
高周波誘導プラズマによる有機ハロゲン化合物の分解方法及びその装置Info
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Abstract
方法及び有機ハロゲン化合物を大量にかつ効率良く分解
処理しても、ダイオキシン類が発生し難い有機ハロゲン
化合物の分解装置及び方法を提供する。 【構成】 プラズマトーチ1及びチャンバ(反応炉)4
内の圧力を大気圧以下の減圧状態に保持しているためプ
ラズマが安定に維持でき、また水蒸気と有機ハロゲン化
合物の混合ガスをプラズマトーチ1内に直接導入するよ
うにしているので有機ハロゲン化合物を効率良く分解す
ることが可能となる。更に、プラズマによって分解され
た有機ハロゲン化合物排ガスを、アルカリ性水溶液によ
って急冷することでダイオキシン類の発生を抑圧するこ
とができる。
Description
ロエチレンなどの有機化合物中に弗素、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解方法に
関する。
有機化合物中に弗素、塩素、臭素を含む有機ハロゲン化
合物は溶剤、冷媒、消化剤などに幅広く、かつ大量に使
用されており、各種産業に於ける重要性が高い。
が高く、その多くは使用後に大気、水、土壌などの環境
中に放出され、その結果、オゾン層の破壊、地球温暖化
の促進、発がん性物質の生成、変異原因物質の生成な
ど、環境に対して深刻な影響を与えることが指摘されて
いる。
有機ハロゲン化合物(液体)と水とにそれぞれArガス
を導入してバブリングさせ、有機ハロゲン化合物、水、
Arの混合ガスを作り、これをプラズマトーチに導入し
て有機ハロゲン化合物を分解する方法が記載されてい
る。
トーチ中を大気圧にしてプラズマを発生させていたた
め、Ar濃度が高くないとプラズマが安定せず、そのた
め有機ハロゲン化合物の液体と水に一旦Arガスを導通
させてバブリングすることにより、蒸発させてAr濃度
の高い混合ガスを得るという方法をとっていた。従っ
て、有機ハロゲン化合物と水蒸気の量に比べてArの濃
度が高くなり、大量の有機ハロゲン化合物を効率良く分
解処理することが不可能であった。
ン化合物を効率良く分解処理する方法を提供することを
目的としている。
量にかつ効率良く分解処理しても、ダイオキシン類が発
生し難い有機ハロゲン化合物の分解装置を提供すること
を目的としている。
よれば、プラズマトーチに連結する流路からアルゴンガ
スをプラズマトーチ中に供給し、プラズマを起動した
後、水蒸気と有機ハロゲン化合物との混合ガスを前記プ
ラズマトーチに連結する流路または、該流路とは別の流
路からプラズマトーチ中に供給し、減圧したプラズマト
ーチ及びプラズマトーチに連結された反応炉で有機ハロ
ゲン化合物を分解することを特徴とする高周波誘導プラ
ズマによる有機ハロゲン化合物の分解方法を提供するこ
とにより達成される。特に、前記プラズマトーチ及びプ
ラズマトーチに連結された反応炉を150Torr〜600
Torrに減圧すると良い。
ロゲン化合物を導入するための導入管が接続されたプラ
ズマトーチと、ガスの流れ方向に沿って前記プラズマト
ーチに接続された反応炉と、ガスの流れ方向に沿って前
記反応炉に接続されたアルカリ性水溶液冷却缶と、前記
反応炉と前記冷却缶との接続部から前記冷却缶中のアル
カリ性水溶液中に延びる排出管と、前記冷却缶のアルカ
リ性水溶液の存在しない部分に取り付けられた排ガス出
口ノズルとから構成される高周波誘導プラズマによる有
機ハロゲン化合物の分解装置も提供される。
が低くてもプラズマが安定するため、Arを含まない水
蒸気及び有機ハロゲン化合物気体をプラズマトーチ中に
直接導入しても有機ハロゲン化合物を大量に、かつ効率
良く分解できることを本発明者らは見い出したものであ
る。
ルカリ性水溶液冷却缶がガスの流れ方向に沿って反応炉
に接続されている。この構造により、プラズマ中で分解
された有機ハロゲン化合物の高温の排ガスが直接アルカ
リ性水溶液中に導入される。このため、高温の排ガスは
約70℃に急冷される。
は、時間が経てばダイオキシン類が発生するが(200
℃〜300℃で発生しやすい)、本構造により、急冷さ
れるのでダイオキシン類の発生を抑えることが可能とな
る。
詳細に説明する。添付の図面は本発明を実施するための
高周波誘導プラズマによる有機ハロゲン化合物の分解装
置システムを示しており、プラズマトーチ1は、窒化珪
素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及び管2の周囲に巻回されたRFコイル6等に
よって構成されている。
7でプラズマトーチ1及びチャンバ(反応炉)4内の圧
力を維持しつつ、配管11でプラズマトーチ1内にアル
ゴンガスを供給し、この状態でRFコイル6に高周波電
流を供給し、プラズマを着火した。その後、別の配管1
1′を通してプラズマトーチ1内のプラズマフレーム中
に水蒸気と有機ハロゲン化合物としてのジクロロジフル
オロメタン(フロン12)との混合ガスを導入した。
として用いており、プラズマ着火後はその供給を停止し
て良い。
℃〜15000℃になっており、プラズマフレーム中に
導入された有機ハロゲン化合物及び水蒸気は、チャンバ
(反応炉)4中で高温により高い効率で下記に示すよう
に分解する。
オロメタン(フロン−12、CCl2F2)をプラズマ中
に分散させた場合、水蒸気との間で、次の反応が生じ
る。 CCl2F2+2H2O→CO2+2HCl+2HF
F)を含む排ガスは、チャンバ(反応炉)4の底部の開
口12から排出管13を通って、冷却缶5の内部の水酸
化ナトリウム水溶液14中に導入される。ここで、排ガ
スは水酸化ナトリウム水溶液14中をくぐり抜ける時に
断熱冷却され60℃〜70℃の温度に急冷される。尚、
冷却缶5の内部の水酸化ナトリウム水溶液に代えて水を
用いても良い。
を含む排ガスは冷却缶5の上部の排ガス出口ノズル15
より排出され、除害塔5′へ導入される。除害塔5′の
中にはプラスチック製の充填物(日鉄化工機製、商品名
テラレット)が充填されており、カラム上部から水酸化
ナトリウム水溶液が供給され、排ガスが除害塔5′の下
部より上部へ移動する間に上部からの水酸化ナトリウム
と効率良く接触してHCl(塩化水素)及びHF(弗化
水素)を含む排ガスは次の反応で中和される。 HCl+HF+2NaOH→NaCl+NaF+2H2
O
して、気液分離タンク8でガス中のミストが除去された
後、活性炭吸着槽9を通って大気中に放出される。
水酸化ナトリウム水溶液の廃液は、ポンプ16により排
出処理槽10に一旦貯められた後、適宜塩化カルシウム
が加えられ、次の反応により弗素がカルシウムに固定さ
れ沈澱する。 2NaF+CaCl2→CaF2+2NaCl
として回収され、弗素原料として代替フロンや弗素樹脂
及び弗酸の原料として再利用できる。
のため塩酸等の酸で中和された後、放流される。
(特開平3−90172号公報)と本願方法による実験
で得られた分解性能の一例を表1、表2に示す。
ガス流量が従来法と同じ条件でテストを行った結果、本
発明に基づく方法の方がフロン処理量を大幅に増やすこ
とが出来ただけでなく分解率も向上した。また表2から
明らかなように更にガス流量を増し水蒸気の比率を高め
ると、従来法ではプラズマが安定してつかないのに対
し、本発明方法では47kg/hのフロンが処理でき分解率
も4−ナイン以上を達成できた。
ための必要最低電力エネルギとの関係を示す。ガス流量
によらず反応炉内の圧力が200〜250Torrの範囲で
プラズマを維持するための電力エネルギが最低になるた
め、負荷変動条件に対してもパワーの余裕があるのでプ
ラズマも安定し消え難くなっていることが判る。これに
対し反応炉内圧力が150Torrより低いと、プラズマを
維持するための必要電力エネルギが極端に上昇するの
で、少しのガス流量の変動に対してもプラズマが消えや
すく、また不経済となる。一方、反応炉内圧力が250
Torrより高い範囲ではプラズマ発振機回路のイグニッシ
ョン電流が増加し、ガス流量条件にもよるが、300〜
600Torrの間で本実施例の100kW高周波プラズマ装
置の固有の上限の電流値(2.2A)を越すためプラズ
マが不安定となり、維持するのが困難になる。従ってプ
ラズマトーチに連結された反応炉内の圧力は、150〜
600Torrの範囲に減圧するのが最適である。
ら、水蒸気と有機ハロゲン化合物の混合ガスを別の配管
11′を通して導入したが、別の方法としては同一の配
管11または11′で導入しても本願の作用・効果を何
ら減ずるものではない。
プラズマトーチ1及びチャンバ(反応炉)4内の圧力を
大気圧以下の減圧状態に保持しているためプラズマが安
定に維持でき、また水蒸気と有機ハロゲン化合物の混合
ガスをプラズマトーチ1内に直接導入するようにしてい
るので有機ハロゲン化合物を効率良く分解することが可
能となる。
ロゲン化合物排ガスが、アルカリ性水溶液によって急冷
されるので、ダイオキシン類の発生を抑圧することがで
きる。
装置の構成図である。
装置の構成図である。
最低電力エネルギとの関係を示すグラフである。
Claims (3)
- 【請求項1】 プラズマトーチに連結する流路からア
ルゴンガスをプラズマトーチ中に供給し、プラズマを起
動した後、水蒸気と有機ハロゲン化合物との混合ガスを
前記プラズマトーチに連結する流路または、該流路とは
別の流路からプラズマトーチ中に供給し、減圧したプラ
ズマトーチ及びプラズマトーチに連結された反応炉で有
機ハロゲン化合物を分解することを特徴とする高周波誘
導プラズマによる有機ハロゲン化合物の分解方法。 - 【請求項2】 前記プラズマトーチ及びプラズマトー
チに連結された反応炉を150Torr〜600Torrに減圧
することを特徴とする請求項1に記載の有機ハロゲン化
合物の分解方法。 - 【請求項3】 水蒸気及び有機ハロゲン化合物を導入
するための導入管が接続されたプラズマトーチと、 ガスの流れ方向に沿って前記プラズマトーチに接続され
た反応炉と、 ガスの流れ方向に沿って前記反応炉に接続されたアルカ
リ性水溶液冷却缶と、 前記反応炉と前記冷却缶との接続部から前記冷却缶中の
アルカリ性水溶液中に延びる排出管と、 前記冷却缶のアルカリ性水溶液の存在しない部分に取り
付けられた排ガス出口ノズルとから構成される高周波誘
導プラズマによる有機ハロゲン化合物の分解装置。
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