JPH09880A - 有機ハロゲン化合物の処理方法及びその処理装置 - Google Patents

有機ハロゲン化合物の処理方法及びその処理装置

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JPH09880A JP7147094A JP14709495A JPH09880A JP H09880 A JPH09880 A JP H09880A JP 7147094 A JP7147094 A JP 7147094A JP 14709495 A JP14709495 A JP 14709495A JP H09880 A JPH09880 A JP H09880A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】有機ハロゲン化合物を効率的に分解し、無害化
する有機ハロゲン化合物の処理方法を提供する。 【構成】有機ハロゲン化合物を触媒により分解する方法
において、有機ハロゲン化合物,空気等のキャリアガ
ス,水蒸気の供給量を制御し、炭化水素の燃焼により該
流体を一定の温度範囲に加熱し、分解後の排ガスを触媒
を設置した容器内部で冷却し、触媒による分解後、排ガ
ス処理装置を通過した排ガスを吸着剤で吸着し、該触媒
の運転中に排ガスを再生,脱離し、該触媒により分解す
ることを特徴とする有機ハロゲン化合物の処理方法。 【効果】有機ハロゲン化合物の分解効率が向上するとと
もに、分解装置の耐久性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、有機ハロゲン化合物の
処理方法に係り、特に有機ハロゲン化合物を触媒により
分解するのに好適な有機ハロゲン化合物の処理方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】有機ハロゲン化合物は、大気,河川,地
下水,土壌等を汚染する。特に、発ガン性等の毒性を有
する有機ハロゲン化合物は環境汚染の観点から問題視さ
れている。有機ハロゲン化合物の排出抑制技術及び排出
後に汚染物として環境中に存在する有機ハロゲン化合物
の分解処理技術の開発が進められている。これらの分解
処理技術は排出物中もしくは排出後の環境中の有機ハロ
ゲン化合物を分解処理の対象としているため、比較的低
濃度の有機ハロゲン化合物を念頭においている。また、
近年毒性は少ないもののオゾン層破壊物質,温室効果の
原因物質と考えられている有機ハロゲン化合物もある。
これらに対しては排出抑制技術及び回収処理技術の開発
が進められている。回収処理技術は、回収された多量の
有機ハロゲン化合物を分解処理するので、装置の経済性
の観点から比較的高濃度の有機ハロゲン化合物を分解無
害化する必要がある。
【0003】有機ハロゲン化合物を無害化する処理方法
としては、種々の方法が知られている。このうち、燃焼
による分解法,プラズマによる分解法、及び高温蒸気に
よるクラッキング分解法は、エネルギー消費量が大きい
という欠点がある。紫外線による分解法,電子線による
分解法,放射線による分解法、及び微生物による分解法
は、分解効率及び分解速度が小さい。燃焼による分解法
は、ダイオキシン等の猛毒物質を生成する問題もある。
これに対し触媒による分解法は、上記した欠点が少な
く、最も有効な有機ハロゲン化合物の分解法として注目
されている。
【0004】触媒による有機ハロゲン化合物の処理方法
は、以下に例示するように従来から多くの方法が提案さ
れている。特開昭52−114468号公報は、有機ハロゲン化
合物を含む空気の触媒分解装置による処理方法を示す。
特開平3−42015 号公報は、回収されたフロンを分解す
る方法を開示する。特開平3−66388号公報は、6モル%
といった高濃度のフロンの処理方法を示す。この他に
も、特開平5−2203436号公報,特開平6−673357 号公
報,特開平6−142454 号公報,特開平6−106171 号公報
及び特開平6−106172 号公報も、有機ハロゲン化合物の
触媒による処理方法を記載している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】特開昭52−114468号公
報に示された処理方法は、分解対象を極低濃度の有機ハ
ロゲン化合物としており、近年処理の必要性が生じてき
た回収された有機ハロゲン化合物を高濃度で効率よく分
解することは困難である。また、特開昭52−114468号公
報の処理方法は、有機ハロゲン化合物の分解時に生成さ
れる腐食性物質(塩素,塩化水素,フッ素,フッ化水素
等)の濃度が低いため、有機ハロゲン化合物の加熱によ
り発生する腐食性物質に対する考慮は払われておらず、
更に有機ハロゲン化合物の分解後に生成する腐食生成物
に対する配慮も不十分である。特開平3−42015号公報に
示された方法は、有機ハロゲン化合物を5000ppmと
いう低濃度で処理するものであり、特開昭52−114468号
公報と同様に加熱時及び分解後に生成される腐食性物質
に対する考慮を払っていない。
【0006】特開平3−66388号公報の処理方法は、高濃
度でフロンを供給する具体的な手段が記載されていな
く、また加熱の際の腐食性物質に対する考慮も払われて
いない。更に、フロン分解後に生成される腐食性物質に
対する対策も、アルカリによる中和以外について具体的
に記載されていない。
【0007】特開平5−2203436号公報,特開平6−67335
7号公報,特開平6−142454号公報,特開平6−106171号
公報及び特開平6−106172号公報に記載された各処理方
法は、上記3件の公開公報と同様の問題点を有する。
【0008】ところで有機ハロゲン化合物の触媒による
分解法の数少ない欠点の一つは、有機ハロゲン化合物の
分解効率が、燃焼による分解法及びプラズマによる分解
法に比較して小さいことである。燃焼による分解法及び
プラズマによる分解法における有機ハロゲン化合物の分
解効率は、99.999〜99.9999%程度である。
これに対して、触媒による分解法の有機ハロゲン化合物
の分解効率は、99.9〜99.99% 程度である。この触
媒による分解法の分解効率は、ほとんどの場合に問題と
なることはない。しかし、フロンのように国連環境計画
による分解効率に関する指針が99.99% 以上とされ
ている物質の場合には、指針を厳密に遵守するためには
何らかの追加的手段を講じる必要がある。この一例とし
て、特開平6−106172 号公報は、触媒による分解後の排
ガスから吸着剤により未分解の有機ハロゲン化合物を除
去し、吸着剤に吸着された未分解の有機ハロゲン化合物
を脱着して再び触媒で処理することを提案している。し
かしながら、この方法では、吸着剤から脱着した有機ハ
ロゲン化合物を処理する際に本来の有機ハロゲン化合物
の処理を停止せざるを得ず、分解装置の運転効率を低下
させることとなる。このように、従来における有機ハロ
ゲン化合物の処理方法は、高濃度の有機ハロゲン化合物
を分解生成物である腐食性物質に対する考慮を払いなが
ら、かつ、高分解率で装置の運転効率を損なうことなく
行うことが困難であった。
【0009】本発明の目的は、腐食性物質の発生を抑制
できかつ有機ハロゲン化合物の分解を効率良く行える有
機ハロゲン化合物の処理方法及びその処理装置を提供す
ることにある。
【0010】本発明の他の目的は、腐食性物質の発生を
より抑制できる有機ハロゲン化合物の処理方法及びその
処理装置を提供することにある。
【0011】本発明の他の目的は、有機ハロゲン化合物
の供給量の調節が容易である有機ハロゲン化合物の処理
方法を提供することにある。
【0012】本発明の他の目的は、水の供給設備を単純
化できる有機ハロゲン化合物の処理方法を提供すること
にある。
【0013】本発明の他の目的は、触媒層より上流側で
の腐食を防止できる有機ハロゲン化合物の処理方法を提
供することにある。
【0014】本発明の他の目的は、触媒の作用により発
生した有機ハロゲン化合物の分解ガスによる腐食を抑制
できる有機ハロゲン化合物の処理方法及びその処理装置
を提供することにある。
【0015】本発明の他の目的は、触媒層から排出され
た排ガス中での有毒物質の生成を防止できる有機ハロゲ
ン化合物の処理方法を提供することにある。
【0016】本発明の他の目的は、触媒層から排出され
た排ガスによる腐食環境をより改善できる有機ハロゲン
化合物の処理方法を提供することにある。
【0017】本発明の他の目的は、触媒層の構造材料の
腐食を抑制できる有機ハロゲン化合物の処理装置を提供
することにある。
【0018】本発明の他の目的は、触媒層から排出され
る酸性ガスの除去効率を向上できる有機ハロゲン化合物
の処理装置を提供することにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】本発明の目的を達成する
請求項1の発明の特徴は、加熱器によって加熱され前記
加熱器から排出されたキャリアガスに有機ハロゲン化合
物を加え、この有機ハロゲン化合物を含むキャリアガス
を触媒層に供給することにある。
【0020】本発明の目的を達成する請求項2の発明の
特徴は、前記有機ハロゲン化合物を、水蒸気と混合され
た前記キャリアガスに加えることにある。
【0021】本発明の目的を達成する請求項3の発明の
特徴は、常温で液体状態の前記有機ハロゲン化合物を液
体状態で前記キャリアガスに加えることにある。
【0022】本発明の目的を達成する請求項4の発明の
特徴は、常温付近に沸点を有する前記有機ハロゲン化合
物を加圧し液体状態で前記キャリアガスに加えることに
ある。
【0023】本発明の他の目的を達成する請求項5の発
明の特徴は、前記加熱器で水素もしくは炭化水素燃料を
燃焼させ、前記加熱器から排出された燃焼ガスに有機ハ
ロゲン化合物を加え、この有機ハロゲン化合物を含む前
記燃焼ガスを触媒層に供給することにある。
【0024】本発明の他の目的を達成する請求項6の発
明の特徴は、前記加熱器から排出される気体の温度が、
前記有機ハロゲン化合物が触媒により分解する温度以上
で、かつ前記有機ハロゲン化合物を少なくとも部分的に
分解させる温度以下になるように加熱器による加熱温度
を制御することにある。
【0025】本発明の他の目的を達成する請求項7の発
明の特徴は、前記触媒層から排出された排ガスをその直
後で冷却することにある。
【0026】本発明の他の目的を達成する請求項8の発
明の特徴は、前記有機ハロゲン化合物が塩素を含むガス
であり、前記触媒層から排出された排ガスをその直後で
冷却することにある。
【0027】本発明の他の目的を達成する請求項9の発
明の特徴は、前記触媒層から排出された排ガス中に含ま
れる酸性ガスと反応する物質を、前記触媒層から排出さ
れた排ガスに添加することにある。
【0028】本発明の他の目的を達成する請求項15の
発明の特徴は、スプレイ手段からの液体のスプレイによ
り発生するミストが触媒層に侵入することを防止する手
段を、触媒層の下流側で前記触媒容器内に形成された空
間内に設けることにある。
【0029】本発明の他の目的を達成する請求項16の
発明の特徴は、スプレイ手段からの液体のスプレイによ
り発生するミストの下流側への移行を防止する手段を、
前記空間内に設けることにある。
【0030】
【作用】請求項1及び請求項12の発明は、加熱器によ
って加熱され前記加熱器から排出されたキャリアガスに
有機ハロゲン化合物を加えているので、キャリアガスに
よる加熱によって有機ハロゲン化合物から腐食性物質が
発生することを抑制でき、かつ有機ハロゲン化合物の分
解を効率良く行える。触媒による有機ハロゲン化合物の
分解を効率良く行うためには、有機ハロゲン化合物の温
度を触媒との反応温度以上に加熱する必要がある。しか
し、加熱温度が高過ぎる場合、有機ハロゲン化合物が分
解して腐食性物質を発生する。加熱器から排気されるガ
スの温度が腐食性物質の発生を防止する温度であって
も、加熱器内では局部的に腐食性物質を発生する温度に
なる。従って、有機ハロゲン化合物を加熱器内に供給す
ると局部的に温度の高い領域で分解されて腐食性物質が
発生する。加熱器で加熱されかつ加熱器から排出された
キャリアガスは実質的に温度が一様になっており、局部
的にキャリアガスの温度が高くなることがない。このた
め、加熱器より下流側でキャリアガスに加えられる有機
ハロゲン化合物は、キャリアガスの熱によって分解され
ることが抑制される。
【0031】本発明において、処理の対象となる有機ハ
ロゲン化合物は、塩素,フッ素及び臭素のうち少なくと
も一つを含む化合物である。具体的には、有機塩素化合
物,有機フッ素化合物及び有機臭素化合物である。有機
塩素化合物としては、塩化メチル,クロロホルム,四塩
化炭素,塩化エチレン、1,1,1−トリクロロエタ
ン、1,1,2−トリクロロエタン、1,1,2,2−
テトクロロエタン,ヘキサクロロエタン,塩化ビニル,
塩化ビニリデン,テトラクロロエチレン,クロロベンゼ
ン,塩化ベンジル,ベンゼンヘキサクロライド,エチレ
ングリコール及びトリクロロエチレン等がある。有機フ
ッ素化合物としては、CFC−11,CFC−12,CF
C−13,CFC−14,CFC−15,HCFC−2
2,HCFC−141及びHCFC−225等がある。
有機臭素化合物としては、ハロン−1211,ハロン−
1301,ハロン−2402等がある。
【0032】有機塩素化合物は、塩素を含んでおり、分
解により主として塩素,塩化水素等の腐食性ガス(酸性)
を発生する。有機フッ素化合物は、フッ素を含み、分解
により主としてフッ素,フッ化水素等の腐食性ガス(酸
性)を発生する。有機臭素化合物は、臭素を含んでお
り、分解により主として臭素,臭化水素等の腐食性ガス
(酸性)を発生する。
【0033】有機ハロゲン化合物のキャリアガスの一例
として空気がある。キャリアガスは、有機ハロゲン化合
物を触媒層に導入するために使用するものであり、化学
的及び熱的に不活性なガスであればよく、空気以外に窒
素,アルゴン等の不活性ガスを使用してもよい。経済性
の観点からはキャリアガスとして空気を使用することが
好ましい。
【0034】更に、加熱器としては電気ヒーター及び燃
焼器等があるが加熱効率を考慮すれば燃焼器の使用が望
ましい。燃焼器内でキャリアガス(特に燃焼空気)が燃料
の燃焼によって発生する熱で直接加熱されるので、加熱
効率は極めて高い。燃焼器内での燃焼温度は、局部的に
高温(燃料として都市ガスを用いる場合は局部的に10
00℃)になる。
【0035】有機ハロゲン化合物の一種であるフロン1
13は、700℃を超えると部分的に分解反応が生じ、
HF及びHCl等の腐食性の高いガスを発生する。有機
ハロゲン化合物を触媒層まで導く配管等は耐食性の高い
材料で更正する必要がある。しかし、請求項1及び請求
項12の発明では、その配管等の構造材は、耐食性の低
い材料を用いることが可能である。
【0036】請求項2及び請求項13の発明は、請求項
1の発明による作用とともに以下の作用を生じる。キャ
リアガスと有機ハロゲン化合物を混合する前に加熱され
たキャリアガスと水蒸気が混合されるので、キャリアガ
スの温度は低くなる。このため、有機ハロゲン化合物が
加熱により分解して腐食性物質を発生する確立は請求項
1の発明よりも低下する。
【0037】その水蒸気は、有機ハロゲン化合物の触媒
による分解に必要な水素,酸素を供給するために使用さ
れる。例えば、フロン113を加水分解する場合には、
次のように分解反応が進行する。
【0038】 C2Cl33+3H2O→3HCl+3HF+CO2+CO 加水分解に必要な水蒸気の量は、1モルのフロン113
あたり3モルとなる。水蒸気の量は有機ハロゲン化合物
の種類,処理量に応じて分解に必要な当量の1.0〜2.
0倍程度供給する。水蒸気の供給量はこの範囲に入るよ
うに制御することが望ましい。なお、触媒の種類によっ
ては加水分解ではなく、酸化分解を行うものもあるが、
この場合には水素は必要としないため、水蒸気は供給す
る必要がない。
【0039】請求項3の発明は、請求項1または請求項
2の作用を生じ、更に常温で液体状態の有機ハロゲン化
合物を液体状態でキャリアガスに加えるので、有機ハロ
ゲン化合物の供給量調節が容易である。液体である有機
ハロゲン化合物は、定量供給が可能となる。有機ハロゲ
ン化合物が気体である場合には、体積及び圧力を調節す
る必要があり、液体に比べて流量調節が面倒である。
【0040】請求項3の発明を具体的に説明すると、有
機ハロゲン化合物はガス状でキャリアガス,水蒸気と混
合してもよいが、有機ハロゲン化合物を液体状で混合し
てキャリアガスと水蒸気の顕熱により有機ハロゲン化合
物を気化することにより、液体状の有機ハロゲン化合物
をガス化する設備を別に設けることを省略できる。ま
た、有機ハロゲン化合物の中には常温付近にその沸点を
有するものがある。このようなものは、処理装置周辺の
環境温度の上下により液化したり気化したりするためそ
の安定な供給が難しい。これに対しては装置の温度を制
御し、気化状態もしくは液化状態にして供給することも
考えられるが、温度の制御に大きなエネルギーを必要と
すると共に、供給配管,弁等まで細部に亘って温度管理
を行う必要があるため、得策ではない。
【0041】請求項4の発明は、常温付近に沸点を有す
る有機ハロゲン化合物を加圧し液体状態でキャリアガス
に加えており、請求項3で得られる作用を生じる。具体
的には、供給装置を加圧することにより排出弁までを有
機ハロゲン化合物の周辺環境温度下での飽和圧力以上に
保つことにより液体状にし、安定した供給,流量計測を
実現する。しかしながら、請求項4の発明は、請求項3
の発明に比べて、加圧装置が余分に必要となるので、シ
ステム構成が複雑になる。
【0042】請求項5の発明は、加熱器で水素もしくは
炭化水素燃料を燃焼させ、加熱器から排出された燃焼ガ
スに有機ハロゲン化合物を加えているので、キャリアガ
スである燃焼ガスに加える水(水蒸気の状態も含む)の量
が減少する。このため、水の供給設備を単純化できる。
加熱器として燃焼器を用い燃料として水素もしくは炭化
水素燃料を使用した場合には、燃焼生成物として水蒸気
が生成するので触媒層での有機ハロゲン化合物の分解反
応にその水蒸気を利用できる。当然のことながら、外部
から供給する水の量は少なくできる。従って、水の供給
設備を単純化できる。炭化水素燃料としては、石油,石
油系ガス,アルコール燃料,天然ガス,水素等が使用で
きる。燃料中の硫黄分は触媒の寿命を短縮する可能性が
あるため、プロパンガス等の石油系ガス,アルコール燃
料及び水素等の不純物を含まない炭化水素燃料の使用が
好ましい。
【0043】有機ハロゲン化合物の種類,処理量によっ
てはその分解反応に必要な水蒸気全量を、燃焼生成物で
ある水蒸気によってまかなうことができる。例えば、有
機ハロゲン化合物であるフロン113を1モル分解する
場合は3モルのみ図画必要となる。加熱器で燃焼させる
燃料としてプロパン(C38)を1モル使用すると、プロ
パンの燃焼により4モルの水が生成される。従って、触
媒層に供給するキャリアガスに新たに水を加える必要は
ない。このような処理を専用に行う有機ハロゲン化合物
の処理装置においては、水供給設備は不要となる。
【0044】請求項6の発明は、請求項1または請求項
5による作用を得ると共に、加熱器から排出される気体
の温度が、有機ハロゲン化合物が触媒により分解する温
度以上で、かつ有機ハロゲン化合物を少なくとも部分的
に分解させる温度以下になるように加熱器による加熱温
度を制御しているので、加熱器から排出された気体に加
えられた有機ハロゲン化合物の熱による分解を触媒層よ
り上流側で防止できる。このため、触媒層より上流側で
の構造材の腐食を防止できる。
【0045】この具体例を以下に述べる。有機ハロゲン
化合物を低濃度で処理する場合にはキャリアガスの温度
は、触媒による有機ハロゲン化合物の分解に必要な温度
とほぼ等しい温度としてよい。しかし、高濃度の有機ハ
ロゲン化合物を処理する場合には、有機ハロゲン化合物
と混合する前のキャリアガスの温度を、触媒による有機
ハロゲン化合物の分解に必要な温度より高めに設定する
必要がある。これは、キャリアガスの温度は有機ハロゲ
ン化合物との混合により温度が低下するためである。こ
の場合、前述の理由で有機ハロゲン化合物と混合される
前のキャリアガスの温度が有機ハロゲン化合物の部分的
な分解温度を超えないように、キャリアガスもしくはキ
ャリアガスと水蒸気の混合物の温度が有機ハロゲン化合
物の部分的な分解温度以下になり、かつ有機ハロゲン化
合物との混合後の温度が有機ハロゲン化合物の触媒によ
る分解に必要な温度以上になるように加熱器の出力(例
えば供給する燃料の量)を制御する。なお、触媒の使用
上限温度がこの有機ハロゲン化合物の部分的な分解温度
を下回る場合には、温度制御範囲は触媒の使用上限温度
以下となる。
【0046】請求項7及び請求項14の発明は、請求項
1又は請求項5の作用を生じ、更に触媒層から排出され
た排ガスをその直後で冷却するので、触媒の作用により
発生した有機ハロゲン化合物の分解ガスによる腐食を抑
制できる。有機ハロゲン化合物を触媒により分解する
と、有機ハロゲン化合物の種類に対応した塩素,塩化水
素,フッ素,フッ化水素等の極めて腐食性の高いハロゲ
ン,ハロゲン化水素ガスが高温で発生する。これらの高
温の腐食性ガスに対しては、構造材としてNi,Ni−
Cr合金等の耐熱,耐食金属、及びセラミックスコーテ
ィング,グラスコーティング等の耐熱,耐食材料を用い
る必要がある。本発明のように、触媒層から排出された
排ガスをその直後で冷却することによりそれより下流側
での装置内の腐食環境を緩和できる。例えば、排気ガス
の温度が150℃以下に低下すると上記のような無機の
耐食材料ではなくフッ素樹脂を、また100℃以下に低
下すると塩化ビニルを、構造材の表面にコ−ティングし
て使用できる。
【0047】触媒層から排出された排ガスを冷却する手
段としては、例えば、触媒容器の下流に熱交換器を設け
る方法,触媒容器の下流の洗浄塔において洗浄液で冷却
する方法,触媒容器内に液溜めを設けバブリングにより
冷却する方法、及び触媒容器内で触媒層の下流でスプレ
イする方法等がある。腐食環境の厳しい範囲を最小限に
し、かつ圧力損失を低く抑えることができる手段として
は、触媒容器内で触媒層の下流でスプレイする方法を用
いることが望ましい。スプレイ液としては、水等の化学
的に安定な液体を使用するが、アルカリを混入しハロゲ
ン,ハロゲン化水素を部分的に中和することにより一層
の腐食環境の緩和が実現できる。また、乾式の方法とし
て、冷却空気を触媒層の下流側で排ガス中に供給する方
法もある。
【0048】請求項8の発明は、請求項1または請求項
5の作用を得ると共に、有機ハロゲン化合物が塩素を含
むガスであり、触媒層から排出された排ガスをその直後
で冷却するので、有機ハロゲン化合物の分解により発生
した分解ガスから有毒物質が生成されることが防止され
る。例えば、塩素を含む有機ハロゲン化合物の分解によ
り発生する塩素は、300℃程度の温度に保持される
と、燃焼ガス中の未燃分等と反応して有毒な有機塩素化
合物(ダイオキシン等)を生成する。触媒層から排出さ
れた排ガスを直ちに冷却することによってその有毒な有
機塩素化合物の生成を防止できる。
【0049】請求項9の発明は、請求項1または請求項
5の作用を得ると共に、触媒層から排出された排ガス中
に含まれる酸性ガスと反応する物質を、触媒層から排出
された排ガスに添加するので、酸性ガスがその物質と反
応して排気ガス中から取り除かれる。このため、触媒層
下流での腐食環境をより改善できる。酸性ガスと反応す
る物質としては、例えば、アルカリ溶液及び消石灰等が
ある。アルカリ溶液を用いる場合でも、排ガス中にアル
カリ溶液をスプレイする方法及び貯溜されたアルカリ溶
液中に排ガスをバブリングする方法がある。前者の方法
は、アルカリ溶液の表面積を大きくでき、酸性ガスとの
反応効率が大きい。このため、排ガス処理系がコンパク
トにできる。後者の方法は、系統の圧力損失が大きくな
ると共に、温度の低い構造材壁面近傍で酸性ガスとアル
カリの反応生成物である塩が析出成長して付着する。こ
の付着物は、系統の配管を閉塞させる可能性がある。前
者の方法では、アルカリ溶液が流動しているので、その
ような問題が生じない。
【0050】請求項15の発明は、請求項14の作用を
生じると共に、スプレイ手段からの液体のスプレイによ
り発生するミストが触媒層に侵入することを防止する手
段を設けているので、触媒層にミストが流入しなく、触
媒層の構造材の腐食を抑制できる。具体的には、触媒層
を設けた触媒容器内で触媒層の下流側で液体をスプレイ
する場合には、スプレイの飛沫が触媒層中に流入し、触
媒の温度を低下させたり、触媒の活性を低下させる可能
性がある。ミストが触媒層に侵入することを防止する手
段を設けることによって、これらの問題の発生が抑制さ
れる。その手段は、例えば、触媒層とスプレイ空間の間
にバッフルを設置すること等で実現できる。
【0051】請求項16の発明は、請求項14の作用を
生じると共に、スプレイ手段からの液体のスプレイによ
り発生するミストの下流側への移行を防止する手段を、
触媒層出口側の空間内に設けるので、下流側への飛沫の
移行量を低減できる。これは、触媒層から排出される排
ガス中の酸性ガスの除去効率を向上させることになる。
具体的に説明すると、スプレイの飛沫が触媒層を設置し
た容器と下流側の排ガス処理装置とを接続する配管中に
移行し、本来乾燥している該配管中に湿分を持ち込むこ
とにより新たな腐食発生要因を生み出すことになる。ミ
スト移行防止手段は、触媒を設置した容器内で流速の小
さいセパレート室を設けることにより空中の飛沫を沈降
させること等で実現可能である。
【0052】本発明の具体例では、有機ハロゲン化合物
の分解によって生じる排ガスは触媒を設置した容器内で
冷却あるいは部分的に中和された後、排ガス処理装置に
おいてハロゲン,ハロゲン化合物を完全に除去される。
排ガス処理装置から排出される排ガスには未分解の有機
ハロゲン化合物が微量含まれるが、これは有機ハロゲン
化合物の種類,未分解のものの濃度によってはそのまま
排出可能な場合もあり、さらに処理が必要となる場合も
ある。
【0053】処理が必要となる場合には、排ガス処理装
置の下流側で吸着剤で吸着し、再生,脱離したものを再
度処理することが一般的である。吸着剤としては活性
炭,ゼオライト,シリカゲル,活性アルミナ等が用いら
れる。具体例では、この吸着塔を2系列設け、1系列を
吸着に使用している間に残りの1系列を再生し、再生,
脱離された有機ハロゲン化合物を運転中の触媒に導入す
ることにより有機ハロゲン化合物の分解処理を停止する
ことなく吸着剤から再生,脱離された有機ハロゲン化合
物の処理を行う。
【0054】水蒸気は加熱した空気と混合する以外に直
接加熱器で加熱してもよいが、有機ハロゲン化合物は、
加熱器内部で分解温度以上の火炎,発熱体,高温物と接
触する可能性がある場合には、加熱温度が分解温度以下
であっても部分的に分解が発生し、分解生成物として腐
食性物質が発生する可能性があるため加熱器による加熱
は好ましくない。この場合には、あらかじめ加熱され
た、空気等のキャリアガスあるいは、キャリアガスと水
蒸気の混合物と混合することにより触媒による分解に必
要な温度まで加熱する方法をとることが必要である。
【0055】
【実施例】
〔実施例1〕本発明の好適な一実施例である有機ハロゲ
ン化合物の処理装置を図1,図2及び図3を用いて以下
に説明する。有機ハロゲン化合物としてフロン113を
例に採って、本実施例における処理を説明する。
【0056】キャリアガスである空気を導く配管21
は、流量調整弁3を介して燃焼器である加熱器1に接続
される。流量計測器16(空気流量計測)が配管21に設
けられる。加熱器1は、配管22によって触媒容器2に
接続される。触媒容器2は、内部に触媒層24を有す
る。用いられる触媒は、酸化チタン−酸化タングステン
を使用したものである。この触媒は、フロン113を9
9.9% 以上分解するために最低約400℃を保持する
必要がある。水蒸気を導く配管23は、流量調整弁4を
介して、加熱器1の下流側で配管22に接続される。8
がそれらの接続点で水蒸気供給位置である。流量計測器
15(水蒸気流量計測)が配管21に設けられる。フロン
113を導く配管24は、ポンプ5を介して水蒸気供給
位置8より下流側で配管22に接続される。9がそれら
の接続点でフロン113供給位置である。流量計測器1
4(フロン113流量計測)が配管21に設けられる。
【0057】触媒容器2内に設けられ触媒層24の下流
に位置する冷却空間42は、配管25によって排ガス処
理装置6に接続される。排ガス処理装置6内の下部領域
は配管26により冷却空間42に連絡される。排ガス処
理装置6は、配管29で有機ハロゲン化合物吸着装置7
の入口側に接続される。脱着用の空気を導く配管31
は、有機ハロゲン化合物吸着装置7の入口側に接続され
る。弁46を有する配管32は、加熱器1と水蒸気供給
位置8との間で配管22に接続されると共に、配管31
に接続される。排風機11が設けられた配管30が有機
ハロゲン化合物吸着装置7の出口側に接続される。送風
機12が設けられる配管44も、有機ハロゲン化合物吸
着装置7の出口側に接続される。送風機12の下流側で
配管に接続される配管45は、水蒸気供給位置8とフロ
ン113供給位置9との間で配管22に接続される。配
管45は、開閉弁13を有する。
【0058】本実施例における制御装置について説明す
る。メインコントローラ20は、コントローラ17,1
8及び19のそれぞれに該当する制御信号を出力する。
コントローラ19は、流量調整弁3の開度を制御する。
コントローラ18は流量調整弁4の開度を制御する。コ
ントローラ17はポンプ5の回転数を制御する。
【0059】加熱器1は、高温で使用した方が加熱効率
が高く低温の加熱器よりも設備を小さくすることができ
ること、及び加熱器1内部は火炎等と同様に部分的に高
温となるところがあることから、加熱器1はフロン11
3供給位置9より上流に設置する。フロン113は加熱
器1を通らず、加熱空気にフロン113を混合すること
によりフロン113を所定の温度に加熱する。この方法
によりフロン113の部分的な分解を防止しながら触媒
分解に必要な温度である430℃までフロン113を加
熱することができる。
【0060】空気は、流量調整弁3により約260Nm
3/h に流量を調整され、加熱器1に供給される。燃焼
用の燃料としてプロパンが燃料供給管47より加熱器1
内に供給される。一部の空気は燃焼用空気として機能す
る。プロパンの燃焼により空気は、約600℃に加熱さ
れる。加熱された空気は配管22を通って触媒容器2に
供給される。加熱器1から排出された気体は、燃焼ガス
である。この際、プロパンの燃焼に必要な空気のみを加
熱器1へ供給し、残りの空気は加熱器1をバイパスさせ
て配管22に導いてもよい。そのプロパンの燃焼により
水蒸気が生成される。配管22内の加熱空気は燃焼によ
って生成された約10kg/hの水蒸気を含む。この水蒸
気は、触媒によるフロン113の分解に必要な水蒸気と
して利用できる。
【0061】その水蒸気量だけではフロン113の分解
に必要とする量をまかなえないので、流量調整弁4によ
り流量を調整された100℃の水蒸気が、配管23によ
って水蒸気供給位置8で配管22内に供給され、加熱空
気と混合される。なお、分解対象のフロン113の量が
少ない場合には、プロパンの燃焼により生成された水蒸
気量でフロン113の分解に必要な水蒸気量をまかなう
ことができる。配管23で供給される水蒸気と加熱空気
との混合を十分に行えるように、水蒸気供給位置8に水
気化器(図示せず)を設けてもよい。水気化器は、金属メ
ッシュ等を充填し、両者の流体の接触面積を増加させ熱
交換率を増加させるものである。加熱空気の温度が十分
高くかつ流量が多く気化に必要な熱量を確保できる場合
には、水気化器は不要である。
【0062】フロン113はポンプ5で加圧され配管2
4を通してフロン113供給位置9で配管22内に供給
される。液状のフロン113が供給ポンプ5により50
kg/hで供給される。このフロン113は、フロン11
3供給位置9で加熱空気及び水蒸気と混合される。フロ
ン113は空気及び水蒸気の顕熱により気化して均一に
混合される。フロン113は、加熱空気及び水蒸気との
熱交換が速やかに行えるようにスプレイで配管22内に
供給される。フロン113の気化効率を高めるために、
フロン気化器(図示せず)をフロン113供給位置9に設
けても良い。フロン気化器は、金属メッシュ等を充填し
フロン113と加熱空気等との接触を促進させるもので
ある。
【0063】水蒸気供給位置8は、フロン113供給位
置9と同じ位置か、できればフロン113供給位置9よ
り上流側とすることが好ましい。これは、加熱空気と水
蒸気を混合させ若干温度が下がった位置にフロン113
を供給することにより高温の加熱空気が直接フロン11
3に接触するのをさけ、加熱による部分的な分解のポテ
ンシャルを低減するためである。また、水蒸気の替わり
に水を定量的に供給してもよいが、この場合には加熱空
気との熱交換が速やかに行えるようにスプレイにて供給
することが好ましい。
【0064】以上のようにして、約430℃の加熱空
気,水蒸気,フロン113の混合ガスが生成され、この
混合ガスが触媒容器2へ供給される。
【0065】なお、触媒容器2内の触媒層24で効率的
にフロン113を分解するためには、分解処理に適した
混合ガス条件に調整する必要がある。このため、空気の
供給量,水蒸気の供給量,フロン113の供給量を所定
の条件となるように制御,調整し供給する。
【0066】以上にはフロン113を例にとって加熱器
1の下流側への有機ハロゲン化合物の供給方法を説明し
た。しかし、有機ハロゲン化合物の沸点は個々の有機ハ
ロゲン化合物によって多様に異なっている。例えば、フ
ロン11のように20℃程度の常温に沸点を持つ有機ハ
ロゲン化合物を処理する場合には、有機ハロゲン化合物
の供給量の制御を適切に行うために、有機ハロゲン化合
物を気体もしくは液体のどちらか一方の状態に保ちなが
ら供給することが望ましい。有機ハロゲン化合物の気体
での供給は、配管22に別の加熱器を設けて沸点以上の
温度に加熱制御し有機ハロゲン化合物を気化させる必要
があるので、装置構成が大型化し複雑化する。これに対
し、沸点の低い有機ハロゲン化合物を液体で供給する場
合には、有機ハロゲン化合物を沸点以下に冷却して供給
する方法と、有機ハロゲン化合物の飽和蒸気圧力以上の
運転圧力で供給する方法の二通りがある。前者の場合
は、有機ハロゲン化合物の貯蔵タンク及び供給配管も冷
却の対象となるため冷却範囲が広くなる。後者の方法
は、加熱及び冷却設備は不要であり、更にフロン11の
常温における飽和蒸気圧力は1kg/cm2 程度と低く、か
つ加圧する範囲は有機ハロゲン化合物貯蔵タンクから供
給配管まででよいため加圧範囲が系統全体に及ばないこ
とから設備に対するインパクトが小さいなどのメリット
がある。以上のことから、沸点が常温付近にある持つ有
機ハロゲン化合物の供給方法は飽和蒸気圧以上に加圧し
て、液体で供給することが望ましい。
【0067】一方、フロン12のように沸点が約−30
℃と低い有機ハロゲン化合物の加熱器1の下流側への供
給方法は、フロン11のように液体で供給するために飽
和蒸気圧力以上で運転した場合、運転圧力が約10kg/
cm2 と高い圧力になるため、耐圧性の大きな設備が必要
になる。このため、沸点が常温より低い有機ハロゲン化
合物の供給方法は、気体の状態のままで制御,調整し供
給することが望ましい。
【0068】このようにして触媒の分解温度に合致し
た、加熱空気,水蒸気,フロン113の混合ガスを触媒
容器2へ供給することができ、フロン113を分解する
ことができる。
【0069】本実施例は、フロン113を加熱器1の下
流側で加熱空気に加えているので、加熱空気の温度は局
部的に高くならなくフロン113が部分的に分解するこ
とがない。このため、配管22が腐食することが抑制さ
れる。特に、加熱器1の下流側で加熱空気に添加してい
るので、加熱空気の温度がフロン113が分解する温度
以下になる。配管22の腐食は著しく抑制される。炭化
水素であるプロパンを燃焼させているので、水蒸気が生
成され、外部から新たに配管22内に供給する水蒸気
(または液体状の水)の量を減少できる。このため、水蒸
気を供給する系統、すなわち配管23の口径及び流量調
整弁3の大きさを小さくでき、水蒸気を供給する系統を
コンパクト化できる。
【0070】次に、空気,水蒸気及びフロン113の供
給流量制御について説明する。
【0071】キャリアガスである空気の供給量は有機ハ
ロゲン化合物の供給量及び供給濃度に、水蒸気の供給量
は有機ハロゲン化合物の処理量に依存する。従って、有
機ハロゲン化合物の処理量及び水蒸気添加割合を設定
し、混合ガス中の有機ハロゲン化合物の濃度設定をキャ
リアガスの供給量制御条件として与えれば、混合ガスの
濃度制御ができる。
【0072】オペレータは、入力装置(キーボード等)4
8から、供給する有機ハロゲン化合物の種類(比重等の
物性を設定)、及び処理条件(有機ハロゲン化合物の処
理量,水蒸気量と有機ハロゲン化合物量との比率,混合
ガス中の有機ハロゲン化合物の濃度)をメインコントロ
ーラ20に入力する。メインコントローラ20は、入力
情報に基づいてフロン113の供給量,水蒸気の供給量
及び空気の供給量を算出する。メインコントローラ20
は、入力装置48から指定された種類の有機ハロゲン化
合物(本例ではフロン113)に対して算出した供給量を
コントローラ17に、算出した水蒸気の供給量をコント
ローラ18に、算出した空気の供給量をコントローラ1
9にそれぞれ設定値として出力する。
【0073】キャリアガスである空気の供給量は、コン
トローラ19が上記設定値に基づいて流量計測器16で
測定された空気流量をフィードバック信号として流量調
整弁3の開度を調節することにより制御される。水蒸気
の供給量は、コントローラ18が上記設定値に基づいて
流量計測器15で測定された空気流量をフィードバック
信号として流量調整弁4の開度を調節することにより制
御される。フロン113の供給量は、コントローラ17
が上記設定値に基づいて流量計測器14で測定された空
気流量をフィードバック信号としてポンプ5の回転数を
調節することにより制御される。
【0074】コントローラ17,18、及び19の設定
値はメインコントローラ20による算出により変えられ
る。このように設定値を可変にすることにより、各流量
調整弁がハンチングする可能性がある。このため、流量
制御がある範囲内に安定した時、該当する流量制御用の
コントローラは、設定値を受け入れする等の条件設定の
機能を有する必要がある。
【0075】本実施例により、分解処理する有機ハロゲ
ン化合物量,水蒸気量,キャリアガス量を触媒によるフ
ロン113の分解処理能力に適した最適な混合ガス濃度
に制御することができる。
【0076】本実施例で用いられる触媒容器2の構造を
図2を用いて詳細に説明する。
【0077】触媒容器2は、内部に、多数の孔が設けら
れ流体が通過できる多孔板33を溶接で固定している。
多孔板33上に触媒が充填されてなる触媒層24が設け
られる。触媒層24は、触媒容器2内に配置される。触
媒を充填するための充填口34及び触媒を取出すための
排出口35が触媒容器2に設けられる。充填口34及び
排出口35は、混合ガスが流れている間、閉止板36A
及び36Bによって封鎖されている。なお、触媒として
予め成形された触媒(例えばハニカム状触媒)を用いる場
合には、上部と下部に分割できる触媒容器2を用い、ハ
ニカム状触媒の取付け取出しを容易にすることも可能で
ある。混合ガス流を分散させるための邪魔板38が触媒
容器32内で触媒層24の上方、特に配管22の開口部
付近に設けられる。邪魔板38は、溶接等で触媒容器2
に固定される。冷却室39が触媒容器2の下部に設けら
れる。冷却空間42が冷却室39内に形成される。一個
または複数のスプレイノズル40が冷却室39内に設け
られる。スプレイノズル40はスプレイされる冷却水が
冷却空間42全体にスプレイできるように配置される。
冷却室39は、冷却空間42と共にセパレート室43を
内部に形成する。冷却空間42とセパレート室43は、
互いに下部で連通し、冷却室39内に設置された仕切板
44によって区切られる。配管25は上部でセパレート
室43に連絡され、配管26が下部でセパレート室43
に連絡される。セパレート室43の大きさは、流体の速
度が充分低くなるように、特に飛沫が流体に同伴しない
ように配慮する。冷却室39は、スプレイノズル40か
ら噴出された冷却水を排出しやすくするために配管27
に向かって傾斜する底部49を有する。バッフル37が
冷却空間42内で触媒層24の出口付近に配置され、冷
却室39に溶接により取付けられる。バッフル37はス
プレイノズル40から噴出されたスプレイ水が触媒層2
4に流入することを防止する。触媒容器2,多孔板3
3,充填口34,排出口35,閉止板36及びバッフル
46は、フロン113を触媒により分解した時に生成す
る高温の塩素及び塩化水素に対して耐食性の良いNi−
Cr合金等の耐熱鋼で製作する。
【0078】フロン113を含む混合ガスが、配管22
を通って触媒容器2に流入する。混合ガスは、邪魔板3
8に衝突分散して均一に触媒層24の上面に到達し触媒
層24を通過する。このとき、フロン113が触媒の作
用により分解される。分解に伴って塩素,塩化水素が生
成される。これらの生成物は、高温であり、極めて強い
腐食性を有する。冷却室39を含む触媒容器2、及び冷
却室39内の構造物は、腐食性ガスに対して耐食性の良
いNi−Cr合金等の耐熱鋼で構成される。触媒層24
から排出された排ガスは冷却空間42に達する。排ガス
は、ここでスプレイノズル40から噴出される冷却水に
よって急冷される。この急冷によって、猛毒ガスである
ダイオキシンが生成される300℃前後の状態に保持さ
れることを回避できる。すなわち、排ガス中でのダイオ
キシンの生成を防止できる。塩素または塩素化合物を含
むガスを冷却する過程で300℃前後をゆっくり経過さ
せると、ダイオキシンが生成されることは良く知られて
いることである。上記のスプレイ方式はダイオキシン生
成防止に効果的である。
【0079】冷却空間42内ではスプレイにより生じる
飛沫が四方に飛散する状態となる。バッフル46は、こ
の飛沫が触媒層24内に流入することを防いでいる。従
って、触媒層24内の温度を低下しなくて済むので、フ
ロン113の高い分解性能を維持できる。
【0080】上記飛沫のうち排ガスに同伴する飛沫はセ
パレート室43内を配管25に向かって上昇する。しか
し、セパレート室43が充分な大きさを有するので、飛
沫の上昇速度が低下し、飛沫は重力の作用で自然落下し
排ガスから分離される。このように、配管25に流出す
る排ガスの湿分を制限することができるので、配管25
及び排ガス処理装置6等の配管及び機器の腐食要因を緩
和することができる。
【0081】スプレイノズル40から噴出する冷却水に
水酸化カルシウム等のアルカリを添加し、触媒の作用に
よってフロン113が分解して生成された塩素及び塩化
水素を中和してもよい。フロンの替わりに有機フッ素化
合物を処理する場合には、触媒による分解で生成される
フッ素,フッ化水素を中和できる。従って、触媒層24
から排出された排ガスの腐食性が緩和される。この場合
には、構造材も一般に使われているものでよく、冷却室
39等はステンレス鋼、またはテフロン,磁器,レンガ
等をライニングした炭素鋼で製作できる。
【0082】冷却室39の底部には、スプレイされた冷
却水及び中和によって生成された塩素化合物が排水に混
じってスラリー状となるが、傾斜した底部49によって
容易に配管27に排出される。この物質は、排水処理装
置10で処理され、無害化された後、配管28より外部
に放出される。
【0083】配管25に流入した排ガスは、排ガス処理
装置6に流入する。注入ライン41からアルカリ溶液
が、排ガス処理装置6に供給される。このアルカリ溶液
は、排ガス処理装置6内を排ガスと接触しながら下降す
る。アルカリ溶液は、排ガスに含まれた酸性ガス(塩素
ガス,塩化水素ガス等)を吸収し、排ガスから酸性ガス
を除去する。下流にある有機ハロゲン化合物吸着装置7
の腐食を防止できる。酸性ガスを吸収したアルカリ溶液
は、配管26により冷却室39内に導入される。この溶
液は、スプレイノズル40から噴出された冷却水と共に
配管27に排出される。
【0084】有機ハロゲン化合物吸着装置7の詳細構造
を図3により説明する。有機ハロゲン化合物吸着装置
は、活性炭が充填された吸着塔50及び51,開閉弁5
2A,52B,53A,53B,54A,54B,55
A及び55Bを有する。配管29は、開閉弁52Aを介
して吸着塔50に、開閉弁54Aを介して吸着塔51に
接続される。配管31は、開閉弁53Aを介して吸着塔
50に、開閉弁55Aを介して吸着塔51に接続され
る。配管30は、開閉弁52Bを介して吸着塔50に、
開閉弁54Bを介して吸着塔51に接続される。配管4
4は、開閉弁53Bを介して吸着塔50に、開閉弁55
Bを介して吸着塔51に接続される。配管45との接合
部より下流側で、開閉弁56が配管44に設けられる。
【0085】有機ハロゲン化合物吸着装置7は、排ガス
に含まれる未分解のフロン113を吸着塔50(または
吸着塔51)で吸着する。吸着塔50及び51は、開閉
弁を切り換えて交互に吸着及び再生を繰り返す。図3で
は、黒く塗りつぶした開閉弁が閉ざされている。黒く塗
りつぶされていない開閉弁が開されている。吸着塔50
が吸着を行っており、吸着塔51が再生されている。
【0086】排ガス処理装置6から排出された排ガスに
含まれている微量の未分解のフロン113は、吸着塔5
0で吸着される。未分解のフロン113が除去された排
ガスは、排風機11の駆動により配管30を通して外部
に排気される。吸着塔50によって未分解のフロン11
3が吸着されるため、系外へのフロン113の放出を防
ぐことができる。
【0087】加熱器1から排出された加熱空気の一部
は、弁46を介して配管31に流入し配管31内の空気
を約100℃に加熱する。この空気は、吸着塔51に導
かれ活性炭に吸着されている未分解のフロン113を脱
着し、配管44及び45を介して配管22に供給する。
未分解のフロン113は、触媒層24に再度導かれ分解
される。加熱器1から排出された加熱空気の一部を脱着
用空気の加熱に使用するので、脱着用空気を加熱する加
熱器を別に設ける必要がない。これは、システム構成を
単純化する。
【0088】所定時間運転後、開閉弁を切り換えて吸着
作用を吸着塔50から吸着塔51に切り換える。排ガス
処理装置6から排気された排ガスは、吸着塔51に導か
れ、配管30を通って外部に排気される。吸着塔50へ
は、約100℃に加熱された加熱空気が配管31より供
給される。活性炭から脱着した未分解のフロン113
は、前述と同様に触媒層24に導かれる。脱着用の加熱
空気の戻り位置は、加熱器1より下流側、できれは水蒸
気供給位置8より下流側で触媒容器2より上流側が好ま
しい。これは、同伴するフロン113が加熱により部分
的に分解し腐食性ガスが発生するのを防ぐためである。
【0089】所定時間,加熱空気を吸着塔50に供給し
て未分解のフロン113の脱着,活性炭の再生を行った
後、流量調整弁46を閉じて加熱空気の供給を止め、温
度の低い空気のみを配管31より吸着塔50に供給す
る。この空気は、送風機12及び開閉弁56を介して外
部に排気される。このとき、開閉弁56は開き弁13は
閉じている。温度の低い空気は、脱着後の吸着塔50内
を冷却し、吸着操作に備えることができる。なお、この
再生,脱着方法であれば主たる処理対象のフロンの分解
運転(以下「主分解運転」と称す。)を停止することな
く、吸着塔の再生,脱着及び脱着されたフロンの分解運
転を行うことができる。このため、有機ハロゲン化合物
処理装置の稼働率を向上できる。
【0090】このように排気配管に吸着塔を設置すれ
ば、未分解フロンの放出量を大幅に低減できトータルシ
ステムとしての分解効率を大幅に向上できる。また、吸
着塔を2塔設け、吸着及び再生作業を吸着塔50,51
で交互に実施することにより、連続的にフロン113の
吸着及び再生,脱離を行うことができる。さらに、該フ
ロンの主分解運転を停止することなく吸着塔の再生及び
脱離されたフロンの分解運転もでき、かつ再生,脱離を
吸着塔50,51で連続的に行うことにより再生,脱離
ガスがほぼ一定となることから触媒容器2の負荷変動を
平滑化させることもできて安定な運転が可能となる。
【0091】フロン113の分解処理について述べた
が、本実施例は、他の有機塩素化合物,有機フッ素化合
物及び有機臭素化合物等の有機ハロゲン化合物の分解処
理に使用することができる。これは、後述の各実施例に
おいても同じである。
【0092】本実施例において、図1のポンプ5として
定量供給ポンプを用いてもよい。
【0093】図1の実施例では、フロン113を液体状
で配管22内に供給したが、沸点が−40℃と低いフロ
ン22を専用に処理する装置では、ボンベに充填された
フロン22を気体状で供給位置9に供給してもよい。こ
の場合、図1においてポンプ5は、流量調整弁に置き換
えられる。コントローラ17は、設定されたフロン11
3の供給量(メインコントローラ20で算出)に基づい
て、この流量調節弁の開度を制御する。
【0094】〔実施例2〕本発明の他の実施例である有
機ハロゲン化合物処理装置を図4に基づいて説明する。
本実施例は、図1の実施例における配管23を配管22
ではなく加熱器1に接続したものである。本実施例の他
の構成は、実施例1と同じである。
【0095】水蒸気は、配管23により加熱器1内に供
給される。水蒸気は、加熱器1内の温度が高いので、昇
温のための熱エネルギーが得やすい。また、加熱器1内
では燃焼ガスが流動しているので、水蒸気とキャリアガ
スである空気との混合が促進される。気化器は、不要で
ある。また、100℃の水蒸気を加熱器1内に供給する
ことは、加熱器1内の温度を低下させるので、加熱器1
の耐熱性を緩和できる。すなわち、図1の実施例の場合
で、加熱器1内で空気が800℃まで加熱され、その
後、水蒸気供給位置8で水蒸気にて加熱空気の温度が6
00℃に低下していたとすると、水蒸気を加熱器1に供
給することにより、加熱器1内の温度を600℃に低下
できる。このため、加熱器1の構造材の温度条件が緩和
される。本例では、実施例1で得られる効果も生じる。
【0096】〔実施例3〕本実施例が実施例1と異なる
点は、配管23にて水を配管22に供給することであ
り、実施例1の構成のうち流量調節弁4をポンプに替え
たことにある。コントローラ18は、設定された水の供
給量(メインコントローラ20で算出)に基づいてそのポ
ンプの回転数を制御する。本実施例の他の構成は、実施
例1と同じである。本実施例は、実施例1で必要な水蒸
気発生器が不要となり、設備の簡素化が図れる。しか
し、配管22内での水と加熱空気との混合性が劣るの
で、水をスプレイを用いて配管22内に供給するか、気
化器を通して水を配管内に供給する必要がある。本実施
例は、これら以外の点で実施例1と同じ効果を生じる。
【0097】実施例3において、実施例2と同様に、配
管23を加熱器1に接続して水を加熱器1内に供給する
ことも可能である。この場合は、水を配管22に供給す
る場合に比べて気化器等が不要となる。
【0098】〔実施例4〕本発明の他の実施例である有
機ハロゲン化合物処理装置を図5に基づいて説明する。
本実施例は、実施例1の構成から流量調整弁4,流量計
測器14,コントローラ14及び配管23を取り除いた
構成を有する。本実施例は、触媒容器2におけるフロン
113の分解に必要とする水蒸気の全量を、加熱器1内
での炭化燃料、例えばプロパンの燃焼によって得るもの
である。燃料供給管47から供給されるプロパンの供給
量は、フロン113の分解に必要な水蒸気の全量を生成
するに足りる量となる。
【0099】例えば、(数1)の化学反応式に示すよう
に、1モルのプロパン(C38)を燃焼させると、4モル
のH2O が発生する。また、触媒を用いて1モルのフロ
ン113(C2Cl33) を分解するためには、(数2)の化
学反応式に示すように、3モルのH2Oが必要となる。
【0100】
【数1】
【0101】
【数2】
【0102】このため、配管24を通して単位時間当り
1モルのフロン113を配管22に供給する場合は、燃
料供給管47より単位時間当り1モルのプロパンを加熱
器1内に供給すればよい。この場合、フロン113の分
解に必要な水蒸気量の1.33倍の量の水蒸気が、プロパン
の燃焼によって得ることができる。従って、実施例1の
ように配管23を通して外部より水蒸気を供給する必要
がない。本実施例は、実施例1で得られる効果に加え
て、外部より水蒸気を供給する設備が不要になる分、設
備がコンパクトになる。
【0103】メインコントローラ20は、空気の供給量
及びフロン113の供給量を算出し、設定値として該当
する下位のコントローラ19,17に出力する。
【0104】〔実施例5〕本発明の他の実施例である有
機ハロゲン化合物処理装置を図6に基づいて説明する。
本実施例は、図1,図2及び図3に示す実施例1の構成
に、燃料流量制御装置,流量制御弁57、及び温度検出
計63及び64を加えた構成を有する。流量制御弁57
は、燃料供給管47に設けられる。温度検出計63は、
水蒸気供給位置8とフロン113供給位置9との間の配
管22に設けられ、加熱空気と水蒸気との混合ガスの温
度を測定する。温度計64は、触媒容器2に取り付けら
れ、触媒層24の温度を測定する。燃料流量制御装置
は、コントローラ58,信号切替器59,警報設定器6
0,警報器61及び信号設定器62を備える。
【0105】水蒸気及びフロン113は、加熱器1で加
熱された空気に混合され、触媒容器2に導かれる。触媒
は酸化チタン−酸化タングステンを使用した触媒が用い
られる。この触媒は、フロン113を99.9% 以上分
解するために最低約400℃に保持しなければならな
い。フロン113の部分的な分解温度は約700℃であ
る。
【0106】加熱器1から排出される加熱空気の温度制
御は、以下のようになされる。温度計63の出力信号
(加熱空気と水蒸気との混合ガスの温度)及び温度計64
の出力信号(触媒層24の温度)は、信号設定器62に入
力される。信号設定器62は、温度計64の出力が40
0℃未満であるか否かを判定する。信号切替器59は、
信号設定器62から400℃未満であるとの判定信号を
入力したとき、信号切替器コントローラ58に700℃
よりも低い650℃を第1設定値として出力すると共
に、温度計63の出力信号をコントローラ58に伝え
る。コントローラ58は、温度計63の出力信号をフィ
ードバック信号として用い第1設定値(650℃)に基
づいて流量調整弁57の開度を調節する。触媒層24の
温度が400℃未満の状態としては、例えば処理装置の
起動時がある。コントローラ58による流量調整弁57
の開度調節により加熱器1に供給される燃料の流量が増
加し、加熱空気の温度が上昇する。処理装置の起動時に
おいては、触媒の温度上昇が緩やかであり起動時間短縮
の意味からも加熱空気の温度を急速に立ち上げる必要が
ある。上記のように温度計63の出力信号がフィードバ
ック信号として作用しているので、水蒸気との混合後の
温度が650℃となるような温度で加熱空気が加熱器1
から排出される。このような制御を行わない場合には、
加熱空気と水蒸気との混合ガスの温度が700℃を越え
る可能性がある。この状態でフロン113を供給する
と、フロン113が、高温(約700℃以上)の、加熱
空気と水蒸気の混合ガスに混合されフロン113の部分
的な分解が起こる。これは、配管22及び触媒容器2の
腐食の原因となる。本実施例では、起動時において急速
な立ち上げが可能となりかつ構造材の腐食が生じない。
【0107】温度計64の出力信号が400℃以上にな
ったとき、信号切替器59は、信号設定器62から40
0℃以上であるとの判定信号を入力する。このとき、信
号切替器59は、コントローラ58に400℃よりも高
い430℃を第2設定値として出力すると共に、温度計
64の出力信号をコントローラ58に伝える。コントロ
ーラ58は、温度計64の出力信号をフィードバック信
号として用い第2設定値(430℃)に基づいて流量調整
弁57の開度を調節する。加熱空気の温度は、触媒層2
4の温度が430℃になるように制御される。
【0108】温度計63の出力信号は、警報設定器60
に入力される。警報設定器60は、温度計63で測定さ
れた温度が680℃を超えたとき、警報器61を作動さ
せる。オペレータは、警報器61の作動によりフロン1
13の分解が配管22内で生じる危険性があることを知
る。信号切替器59は、入力した温度計63の出力信号
が650℃を超えたとき、コントローラ58に第1設定
値を設定すると共に、フィードバック信号として温度計
63の出力信号をコントローラ58に伝える。コントロ
ーラ58は、第1設定値に基づいた制御を行うので、加
熱空気と水蒸気との混合ガスの温度が650℃を超える
ことがない。
【0109】本実施例は、実施例1で得られる効果を生
じると共に、触媒層24より上流側でのフロン113の
部分的な分解を確実に防止できる。従って、触媒層24
より上流側の構造材の腐食が、確実に防止される。
【0110】〔実施例6〕燃料流量制御装置の他の実施
例を図7により説明する。本実施例の燃料流量制御装置
は、コントローラ58Aを有する。有機ハロゲン化合物
処理装置の構成は、第1実施例と同じである。本実施例
の燃料流量制御装置は、触媒層24の温度が所定の運転
温度に達して安定した時点でフロン113の供給を開始
する場合の制御を行うものである。コントローラ58A
は、温度計63及び64の出力信号を入力する。
【0111】まず、加熱器1から排出された加熱空気
が、触媒容器2に導かれる。コントローラ28Aは、触
媒層24の温度が430℃になるように流量調整弁57
の開度を調節し、加熱器1に供給する燃料の量を制御す
る。触媒層24の温度上昇は遅いので、この温度は目標
温度(430℃)をオーバーシュートし徐々に目標温度に
収束する。この過程で、温度計63で測定された温度が
水蒸気の温度よりも十分高くなったとき、コントローラ
58Aよりメインコントローラ20に水蒸気供給開始信
号が出力される。メインコントローラ20は、コントロ
ーラ18に水蒸気供給開始指令を出力する。コントロー
ラ18の作用により流量調整弁4が開き水蒸気の供給が
開始される。
【0112】触媒層24の温度が温度計64の出力信号
により目標温度にほぼ収束しかつ温度計63で測定され
た温度がフロン113の分解温度よりも低いとの判定が
コントローラ58Aでなされたとき、コントローラ58
Aは、メインコントローラ20に有機ハロゲン化合物供
給開始信号を出力する。メインコントローラ20は、コ
ントローラ18に有機ハロゲン化合物供給開始指令を出
力する。コントローラ17の作用によりポンプ5が駆動
されフロン113の供給が開始される。
【0113】フロン113の触媒による分解反応は、発
熱反応であり、触媒の温度が30〜60℃上昇する。こ
のため、フロン113の供給量は、少量から徐々に増や
し、触媒層24の温度のハンチングを防止する。これ
は、他の有機ハロゲン化合物でも同じである。
【0114】本実施例は、温度が適切に調節された状態
でフロン113が供給されるので、フロン113の部分
的な分解を防止できる。本実施例の構成は、図6の構成
と併用することができる。
【0115】〔実施例7〕本発明の他の実施例である有
機ハロゲン化合物処理装置を図8に基づいて説明する。
図3の構成と異なる部分について説明する。送風機12
の替わりに排風機65が開閉弁56の下流側で配管44
に設けられる。水蒸気凝縮器66が配管45に設けられ
る。配管23に接続される配管68が、開閉弁69の下
流側で配管31に接続される。開閉弁69は配管31に
設けられる。その他の構成は、実施例1と同じである。
【0116】本実施例は、吸着塔50及び51の再生ガ
スとして水蒸気を用いるものである。この水蒸気は、配
管68から配管31に供給され、再生すべき吸着塔に導
かれる。水蒸気の流量は、流量調整弁67の開度調節に
より制御される。
【0117】この再生,脱着方法でもフロン113の主
触媒運転を停止することなく、吸着塔の再生,脱着、及
び再生,脱着されたフロン113の分解運転を行うこと
ができる。ただし、このときの再生,脱着のために供給
する水蒸気流量は、フロン113の主分解運転に影響を
与えないように微量とする。水蒸気凝縮器66は、配管
22に戻す脱着された未分解のフロン113を含む気体
を約60℃まで冷却し含まれている水蒸気を分離する。
このため、水蒸気を含まずフロン113を含む気体を配
管45から配管22に供給することができる。従って、
触媒容器2に供給される水蒸気量は、コントローラ18
により適切に制御できる。水蒸気凝縮器66の設置は、
制御されない水蒸気によるフロン113の主触媒分解運
転への影響を抑制できる。
【0118】所定時間の間、水蒸気を吸着塔に通して吸
着塔の再生,脱着を行った後、加熱空気により吸着塔を
乾燥させる方法としては、加熱空気は加熱器1の下流側
位置から配管32を介して加熱空気の一部を配管31に
導くことによって可能である。この加熱空気は、該当す
る吸着塔に通気し吸着塔の乾燥を行う。乾燥終了後の吸
着塔の冷却は流量調整弁52を閉じて空気のみを配管3
1により吸着塔に通気すれば容易に冷却できる。
【0119】本実施例は、実施例1と同じ効果も生じ
る。
【0120】〔実施例8〕本発明の他の実施例である有
機ハロゲン化合物処理装置を図9を用いて説明する。本
実施例は、実施例1の構成のうち触媒容器2及び排ガス
処理装置6を図9に示す構成に替えたものである。もっ
と具体的に言えば、第1実施例の図2の構成を図9の構
成に替えたものである。今までに述べた各実施例は、排
ガス処理装置が湿式の方式を採用していたのに対して、
本実施例は乾式の方式を採用したものである。
【0121】図2の構成と異なる部分について説明す
る。触媒容器2A内で触媒層24の下方に形成される空
間74は、配管25によってバグフィルタ70に接続さ
れる。バグフィルタ70は、配管29によって有機ハロ
ゲン化合物吸着装置7に接続される。バグフィルタ70
の下部に設けられる開閉弁71は、図示されていないが
配管によって消石灰処理装置(図示せず)に接続される。
冷却空気供給管72が、空間74の近くで配管25に接
続される。消石灰供給管73が、配管25に接続され
る。
【0122】触媒の作用によってフロン113が分解し
て生成された酸性ガスを含む排ガスが、空間74を介し
て配管25に排出される。冷却空気が、冷却空気供給管
72より配管25に供給されるので、排ガスの温度が1
00℃まで急激に低下する。この冷却空気は、実施例1
においてスプレイノズル40からスプレイされる冷却水
と同じ作用を生じる。有機ハロゲン化合物として塩素を
含む化合物を処理の対象とした場合は、冷却空気により
排ガスの温度が急激に低下するので、ダイオキシン等の
有毒物の発生を防止できる。
【0123】消石灰供給管73から供給される消石灰
は、排ガスに含まれる酸性ガスを吸収する。このため、
排ガスから酸性ガスが除去される。酸性ガスと反応した
消石灰はバグフィルタ70で除去される。この消石灰
は、開閉弁71を開することにより消石灰処理装置に送
られ処理される。消石灰が除去された排ガスは、有機ハ
ロゲン化合物吸着装置7に導かれる。
【0124】このような本実施例も、実施例1と同じ効
果を生じる。
【0125】
【発明の効果】請求項1及び請求項12の発明によれ
ば、キャリアガスによる加熱によって有機ハロゲン化合
物から腐食性物質が発生することを抑制でき、かつ有機
ハロゲン化合物の分解を効率良く行なえる。
【0126】請求項2及び請求項13の発明によれば、
請求項1の発明による効果を生じると共に、キャリアガ
スの温度が低下するので、有機ハロゲン化合物が加熱に
より分解して腐食性物質を発生する確立は請求項1の発
明よりも低下する。
【0127】請求項3及び請求項4の発明によれば、請
求項1または請求項2によって得られる効果を生じると
共に、常温で液体状態の有機ハロゲン化合物を液体状態
でキャリアガスに加えるので、有機ハロゲン化合物の供
給量調節が容易である。
【0128】請求項5の発明によれば、請求項1の発明
の効果を生じると共に、キャリアガスに加える水(水蒸
気の状態も含む)の量が減少し、水の供給設備を単純化
できる。
【0129】請求項6の発明によれば、請求項1または
請求項5による効果を得ると共に、加熱器から排出され
た気体に加えられた有機ハロゲン化合物の熱による分解
を触媒層より上流側で防止できる。このため、触媒層よ
り上流側での構造材の腐食を防止できる。
【0130】請求項7及び請求項14の発明によれば、
請求項1または請求項5の効果を生じると共に、触媒の
作用により発生した有機ハロゲン化合物の分解ガスによ
る腐食を抑制できる。
【0131】請求項8の発明によれば、請求項1または
請求項5の効果を得ると共に、有機ハロゲン化合物の分
解により発生した分解ガスから有毒物質が生成されるこ
とが防止される。
【0132】請求項9の発明によれば、請求項1または
請求項5の効果を得ると共に、触媒層から排出された排
ガス中に含まれる酸性ガスが取り除かれるので、触媒層
下流での腐食環境をより改善できる。
【0133】請求項15の発明によれば、請求項14の
効果を生じると共に、触媒層にミストが流入しなく、触
媒層の構造材の腐食を抑制できる。
【0134】請求項16の発明によれば、請求項14の
効果を生じると共に、下流側への飛沫の移行量を低減で
き、触媒層から排出される排ガス中の酸性ガスの除去効
率を向上させる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の好適な一実施例である有機ハロゲン化
合物処理装置の構成図である。
【図2】図1の触媒容器及び排ガス処理装置の詳細構成
図である。
【図3】図1の有機ハロゲン化合物吸着装置の詳細構成
図である。
【図4】本発明の他の実施例である有機ハロゲン化合物
処理装置の構成図である。
【図5】本発明の他の実施例である有機ハロゲン化合物
処理装置の構成図である。
【図6】本発明の他の実施例である有機ハロゲン化合物
処理装置の構成図である。
【図7】燃料流量制御装置の他の実施例の構成図であ
る。
【図8】本発明の他の実施例である有機ハロゲン化合物
処理装置の構成図である。
【図9】本発明の他の実施例である有機ハロゲン化合物
処理装置の構成図である。
【符号の説明】
1…加熱器、2…触媒容器、3,4…流量調整弁、5…
ポンプ、6…排ガス処理装置、7…有機ハロゲン化合物
吸着装置、14,15,16…流量計測器、17,1
8,19…コントローラ、20…メインコントローラ、
24…触媒層、37…バッフル、38…邪魔板、39…
冷却室、40…スプレイノズル、50,51…吸着塔。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高野 利英 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 横山 久男 茨城県日立市幸町三丁目2番1号 日立エ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 森 俊浩 茨城県日立市幸町三丁目2番1号 日立エ ンジニアリング株式会社内

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】有機ハロゲン化合物を触媒により処理する
    方法において、加熱器によって加熱され前記加熱器から
    排出されたキャリアガスに有機ハロゲン化合物を加え、
    この有機ハロゲン化合物を含むキャリアガスを触媒層に
    供給することを特徴とする有機ハロゲン化合物の処理方
    法。
  2. 【請求項2】前記有機ハロゲン化合物を、水蒸気と混合
    された前記キャリアガスに加える請求項1の有機ハロゲ
    ン化合物の処理方法。
  3. 【請求項3】常温で液体状態の前記有機ハロゲン化合物
    を液体状態で前記キャリアガスに加える請求項1または
    請求項2の有機ハロゲン化合物の処理方法。
  4. 【請求項4】常温付近に沸点を有する前記有機ハロゲン
    化合物を加圧し液体状態で前記キャリアガスに加える請
    求項1または請求項2の有機ハロゲン化合物の処理方
    法。
  5. 【請求項5】前記加熱器で水素もしくは炭化水素燃料を
    燃焼させ、前記加熱器から排出された燃焼ガスに有機ハ
    ロゲン化合物を加え、この有機ハロゲン化合物を含む前
    記燃焼ガスを触媒層に供給することを特徴とする有機ハ
    ロゲン化合物の処理方法。
  6. 【請求項6】前記加熱器から排出される気体の温度が、
    前記有機ハロゲン化合物が触媒により分解する温度以上
    で、かつ前記有機ハロゲン化合物を少なくとも部分的に
    分解させる温度以下になるように加熱器による加熱温度
    を制御する請求項1または請求項5の有機ハロゲン化合
    物の処理方法。
  7. 【請求項7】前記触媒層から排出された排ガスをその直
    後で冷却する請求項1または請求項5の有機ハロゲン化
    合物の処理方法。
  8. 【請求項8】前記有機ハロゲン化合物が塩素を含むガス
    であり、前記触媒層から排出された排ガスをその直後で
    冷却する請求項1または請求項5の有機ハロゲン化合物
    の処理方法。
  9. 【請求項9】前記触媒層から排出された排ガス中に含ま
    れる酸性ガスと反応する物質を、前記触媒層から排出さ
    れた排ガスに添加する請求項1または請求項5の有機ハ
    ロゲン化合物の処理方法。
  10. 【請求項10】前記酸性ガスと反応する物質がアルカリ
    液体である請求項9の有機ハロゲン化合物の処理方法。
  11. 【請求項11】前記酸性ガスと反応する物質が固体であ
    る請求項9の有機ハロゲン化合物の処理方法。
  12. 【請求項12】供給されるキャリアガスを加熱する加熱
    器と、前記加熱器から排出された前記キャリアガスが供
    給される触媒層を内蔵する触媒容器と、前記加熱器と前
    記触媒容器との間で、前記加熱された空気に有機ハロゲ
    ン化合物を加える手段とを備えたことを特徴とする有機
    ハロゲン化合物の処理装置。
  13. 【請求項13】前記有機ハロゲン化合物を加える前で、
    前記加熱されたキャリアガスに水蒸気を供給する手段と
    を備えた請求項12の有機ハロゲン化合物の処理装置。
  14. 【請求項14】前記触媒層の下流側で前記触媒容器内に
    形成された空間内に、前記触媒層から排出された排ガス
    を冷却する手段を備えた請求項12または請求項13の
    有機ハロゲン化合物の処理装置。
  15. 【請求項15】前記スプレイ手段からの液体のスプレイ
    により発生するミストが前記触媒層に侵入することを防
    止する手段を、前記空間内に設ける請求項14の有機ハ
    ロゲン化合物の処理装置。
  16. 【請求項16】前記スプレイ手段からの液体のスプレイ
    により発生するミストの下流側への移行を防止する手段
    を、前記空間内に設ける請求項14の有機ハロゲン化合
    物の処理装置。
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