JPH08270922A

JPH08270922A - フロンの無害化方法

Info

Publication number: JPH08270922A
Application number: JP7075852A
Authority: JP
Inventors: Teiji Horiguchi; 貞茲堀口
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1995-03-31
Filing date: 1995-03-31
Publication date: 1996-10-18
Anticipated expiration: 2012-11-19
Also published as: JP2681034B2

Abstract

(57)【要約】【目的】工業的に有利に実施し得るフロンの無害化方
法を提供する。【構成】フロンとシランを燃焼反応させるとともに、
この燃焼反応工程で得られた高温ガスを冷却した後、ア
ルカリ水と接触させてそのガス中に含まれるハロゲン化
物、塩素及びカーボンをそのアルカリ水に捕捉させ、一
方、アルカリ水に捕捉されなかったガス成分の少なくと
も一部を前記燃焼反応工程に循環させることを特徴とす
るフロンの無害化方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フロンの無害化方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】フロンは非常に安定で人体への毒性がほ
とんど無いことから、各種冷媒、発砲剤、スプレー剤等
に大量に使われてきた。しかし、最近になってフロンが
オゾン層を破壊することが分ったことから、その製造や
使用が全世界で中止されつつある。例えば、モントリオ
ール議定書によれば、フロンの製造は１９９５年末まで
に中止することが定められている。また、これまで製造
された大量のフロンを無害化する研究も行われている
が、フロンが極めて安定なので簡便な分解法が見当ら
ず、大量のフロンを簡便容易で安価に分解無害化する方
法の開発には、世界中の研究者が苦慮している。

【０００３】最近、セメント工場や固体廃棄物処理工場
のロータリーキルン内に燃料及び空気と共にフロンを投
入し、燃料と空気で形成される火炎内でフロンを分解す
る方法が注目されている。この方法では、ロータリーキ
ルン内で高温の火炎と接触したフロンが熱分解、燃料ガ
スによる還元、高温加水分解等によって分解されるもの
と推定される。この方法では既存の設備に若干の変更を
加えるだけでフロンの大量処理を行うことができるとい
う利点がある。しかし、この方法では高温環境内に燃料
と空気とフロンが共存することから、毒性の強いダイオ
キシンが微量生成する等の危険性が浦野らによって指摘
されている〔資源環境対策、３０−７Ｐ．６０９（１９
９４）〕。

【０００４】本発明者らは、フロンと発熱的に反応する
物質の探索研究を進めた結果、シランがフロンと激しく
反応することを見出した（第３２回燃焼シンポジウム講
演予稿集Ｐ．５６１；１９９４年１１月）。そして、
本発明者はフロンとシランの混合ガスを耐圧容器内で加
熱すると瞬時に爆発反応が起り、この反応によってフロ
ンが効率よく分解されることを実証した（前記発表）。
しかし、この実証実験では圧力容器内でバッチ式にフロ
ンとシランを反応させてフロンを分解無害化しているこ
とから、この方法をそのままフロンの分解無害化法とし
て実施するとバッチ式のために効率が悪い上に、圧力容
器として強度の大きいものを用いなければならず、実用
化の点で問題がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、工業的に有
利に実施し得るフロンの無害化方法を提供することをそ
の課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、前記課題を
解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに
至った。即ち、本発明によれば、フロンとシランを燃焼
反応させるとともに、この燃焼反応工程で得られた高温
ガスを冷却した後、アルカリ水と接触させてそのガス中
に含まれるハロゲン化物、塩素及びカーボンをそのアル
カリ水に捕捉させ、一方、アルカリ水に捕捉されなかっ
たガス成分の少なくとも一部を前記燃焼反応工程に循環
させることを特徴とするフロンの無害化方法が提供され
る。

【０００７】本発明で被処理原料として用いるフロン
は、特定フロンと云われるＣＣｌ₃Ｆ（フロン−１
１）、ＣＣｌ₂Ｆ₂（フロン−１２）、Ｃ₂Ｃｌ₃Ｆ₃（フ
ロン−１１３）、Ｃ₂Ｃｌ₂Ｆ₄（フロン−１１４）、及
びＣ₂ＣｌＦ₅（フロン−１１５）のほか、特定フロンと
同様にオゾン層を破壊するＣＣｌＦ₃（フロン−１３）
等のＣＦＣと総称して呼ばれているものである。また、
ＨＣＦＣと総称されている分子中に水素原子を含むフッ
化塩化炭化水素、例えば代替フロンと云われるＣ₂Ｈ₃Ｃ
ｌＦ₂（フロン−１４２ｂ）等も含まれ、分子内にフッ
素と塩素が含まれている低級ハロゲン化炭素や低級ハロ
ゲン化炭化水素は、いずれも本発明における被処理原料
として使用することができる。本発明で使われるシラン
としては、モノシランやジシラン等が挙げられる。

【０００８】本発明におけるフロンとシランとの燃焼反
応は、高温においては爆発的に進んで短時間でフロンは
ほぼ完全に分解される。本発明で用いられるフロンとシ
ランの主要な反応を例示すると表１の通りでああり、ど
の反応も発熱量が多い。反応生成物はフロンの種類毎に
多少異なっており、シラン量が多いと水素発生量が多
く、フロン量が多いと塩素発生量が多くなる傾向があ
る。なお、表１の発熱量はシラン１モル当りの発熱量で
ある。

【０００９】

【表１】

【００１０】フロンとシランとを燃焼反応させる場合、
そのフロン使用割合は、フロンとシランとの合計量に対
し、通常、２０〜９０ｖｏｌ％、好ましくは５０〜８０
ｖｏｌ％である。このフロンの具体的使用割合は、フロ
ンの種類に応じて決めるのがよく、例えば、フロン１１
の場合には、４０〜８０ｖｏｌ％、好ましくは４５〜６
０ｖｏｌ％であり、フロン１３の場合には、４０〜８０
ｖｏｌ％、好ましくは４５〜６０ｖｏｌ％であり、フロ
ン１１３の場合には、２５〜４０ｖｏｌ％、好ましくは
３０〜４０ｖｏｌ％である。フロンとシランとを反応さ
せる場合、フロンの反応率（分解率）は９８％以上、好
ましくは９９〜９９．９％の範囲に保持するのがよい。
また、このフロンとシランの混合物には希釈ガスとして
窒素ガスを混入させることができる。希釈ガスの混入量
は、全ガス混合物中、５０〜９０ｖｏｌ％、好ましくは
６０〜８０ｖｏｌ％になるような割合である。

【００１１】フロンとシランを反応させる場合、その反
応装置としては、従来公知の燃焼用バーナが用いられ
る。この燃焼用バーナにフロンとシランを供給し、バー
ナの先端ノズルから両者の混合ガスを噴出させるととも
に、この混合ガスに着火することにより、フロンとシラ
ンを連続的に反応させることができる。

【００１２】次に本発明を図面を参照しながら詳述す
る。図１は本発明のフロンの無害化処理方法を実施する
場合のフローシートの１例を示す。この図において、１
はガス混合器、２は燃焼炉、３は熱交換器、４は冷却装
置、５はアルカリ洗浄装置、６は除湿装置を示す。

【００１３】図１において、フロン及びシランはそれぞ
れライン１１及び１２を通してガス混合器１に供給さ
れ、ここで混合される。また、除湿装置６からの未反応
フロンはライン２８を通ってこの混合器に供給される。
混合器１３からの混合ガスは、ライン１３を通って燃焼
炉２に供給される。燃焼炉２においては、混合ガスは、
バーナの先端から炉内に噴出され、ここで燃焼的に反応
する。

【００１４】前記燃焼炉２において生成した高温ガス
は、排ガスとして炉内からライン１４を通って排出さ
れ、熱交換器３に導入され、冷却される。熱交換器３に
おいては、ライン１５を通って水や有機液体等の冷却媒
体が導入され、加熱された冷却媒体がライン１６から排
出される。熱交換器３は廃熱ボイラーであることがで
き、この場合には、冷却媒体としては水が用いられ、ラ
イン１６からは高温の水蒸気が排出される。この熱交換
器３において、燃焼炉から排出された９００℃以上の高
温の排ガスは、３００℃以下、好ましくは２５０℃以下
に冷却される。冷却された排ガスは、冷却装置４に導入
される。

【００１５】冷却装置４においては、ライン１９からの
冷却水がスプレー装置ａを介して微細液滴状にスプレー
されており、冷却装置４に導入された排ガスはこの冷却
水の微細液滴と接触してさらに冷却される。冷却水とし
ては、ｐＨ７〜１０の水又はアルカリ水が用いられる。
アルカリ水は、水に対し、水酸化ナトリウムや水酸化カ
ルシウム等のアルカリ性物質を添加することにより得る
ことができる。冷却水と接触した後の排ガスは、ライン
１８を通ってアルカリ洗浄装置５に導入される。

【００１６】アルカリ洗浄装置５においては、アルカリ
水ＡＷがポンプ２０、ライン２１及びライン２２を通っ
てスプレー装置ｂに送られ、ここから微細液滴状でスプ
レーされている。また、この装置にはアルカリ水がライ
ン２３を通って補給されている。アルカリ洗浄装置５に
導入された排ガスは、ここでアルカリ水と接触する。

【００１７】燃焼炉２からの排ガスは、表１に示した反
応式からわかるように、４フッ化ケイ素（ＳｉＦ₄）、
フッ化水素（ＨＦ）、塩化水素（ＨＣｌ）等のハロゲン
化物や塩素（Ｃｌ₂）、カーボンの他、未反応のフロン
等から構成されるものである。冷却装置４においては、
それらの成分の一部が冷却水に捕捉されて除去される。
この場合に除去される物質としては、４フッ化ケイ素、
フッ化水素、塩化水素等のハロゲン化物、塩素及びカー
ボン等である。４フッ化ケイ素は加水分解されてＨＳｉ
Ｏ₃とＨＦとになる。これらの物質を捕捉した冷却水は
ライン１９’を通して排出される。

【００１８】一方、アルカリ洗浄装置５においては、冷
却装置４において冷却水により捕捉除去されなかった残
りの物質が除去される。即ち、フッ化水素、塩化水素及
び塩素はいずれもアルカリ水と反応し、捕捉される。ま
た、排ガス中のカーボンはアルカリ水との接触により、
アルカリ水に捕捉され、アルカリ水中に懸濁される。前
記した物質を捕捉したアルカリ水は、ライン２４を通し
て排出される。

【００１９】前記のようにして、燃焼炉２から排出され
た排ガス中の未反応フロン以外の有害性物質はいずれも
排ガスから除去される。アルカリ洗浄装置５におけるガ
ス状物は、ライン２５を通ってアルカリ洗浄装置５から
排出される。この排ガスは、未反応フロンや水素、水蒸
気及びキャリヤーガスを用いた場合にはそのキャリヤー
ガスからなるものである。この排ガスは、簡単な脱フロ
ン処理、例えば、活性炭等のフロンに対して吸着性を示
す吸着剤と接触処理した後、大気へ放出させることがで
きるが、図１に示すように、シリカゲルやアルミナ、ゼ
オライト、石灰等の固体状乾燥剤を充填した除湿装置６
に導入し、ここで排ガス中の水分を除去した後、ライン
２８を通してガス混合器１に循環させるのが好ましい。
この場合、必要に応じ、その循環ガスの一部をライン２
７を通して抜出し、吸着剤処理等の脱フロン処理した
後、大気へ放出させる。

【００２０】図１に示したフローシートにおいて、ガス
混合器３及び除湿装置６は省略することができるし、熱
交換器３と冷却装置４の一方は場合により省略すること
ができる。また、アルカリ洗浄装置は、ラシッヒリング
等の充填材の充填塔であってもよい。充填塔の場合に
は、排ガスは流下するアルカリ水と向流接触し、排ガス
中の有害性物質がアルカリ水に捕捉され、排ガスから除
去される。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、フロンをシランと燃焼
反応させて分解させることから、フロンを効率よく分解
させることができる上、燃焼炉からの排ガスは、これを
熱交換させることから、熱エネルギーを回収することが
できる。さらに、本発明では、排ガスをアルカリ水と接
触させることから、排ガス中に含まれるハロゲン化物や
塩素はもちろん、カーボンもアルカリ水に捕捉させるこ
とができる。さらにまた、本発明では、未反応のフロン
はこれを循環して燃焼反応処理することにより、フロン
を系外へは排出させることなく、完全に無害化すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を実施する場合のフローシートの
１例を示す。

【符号の説明】

１ガス混合器２燃焼炉３熱交換器４冷却装置５アルカリ洗浄装置６除湿装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フロンとシランを燃焼反応させるととも
に、この燃焼反応工程で得られた高温ガスを冷却した
後、アルカリ水と接触させてそのガス中に含まれるハロ
ゲン化物、塩素及びカーボンをそのアルカリ水に捕捉さ
せ、一方、アルカリ水に捕捉されなかったガス成分の少
なくとも一部を前記燃焼反応工程に循環させることを特
徴とするフロンの無害化方法。