JPH1176756A - ダイオキシン類の低温熱分解方法 - Google Patents

ダイオキシン類の低温熱分解方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 活性炭あるいは活性コ−クスなどの炭素質吸
着剤に吸着したダイオキシン類の分解をより高い効率で
行う方法を提供する。 【解決手段】 ダイオキシン類を吸着させた炭素質吸着
剤を充填した反応槽に於いて、酸素濃度１％以下の酸欠
状態又は不活性雰囲気内でアルカリ成分の存在下で３５
０℃以上で１時間以上加熱する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は排ガス中のダイオキ
シン類（有機塩素化合物でポリ塩化ジベンゾダイオキシ
ンおよびポリ塩化ジベンゾフランの略）を活性炭やコ−
クス等の炭素質吸着剤に吸着させ、これを燃焼等により
高温(約１３００℃)で処理して熱分解する方法の改良に
係り、より低温で熱分解処理する方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来ダイオキシン類やダイオキシン捕集
物を高温にさらすことにより熱分解する技術は公知であ
る。しかしこの方法では極めて高い温度（約１３００
℃）で処理するため、エネルギ−の消費が大きくなるこ
と、及びダイオキシン捕集剤（炭素質吸着剤）をも燃焼
させるため、これ又資源の浪費をさけることができなか
った。又燃焼の後段でダイオキシンを再形成する等の不
合理があり、その改善がのぞまれている。
【０００３】この問題を解決すべく、本出願人は、特開
平５−３０１０２２号において、ダイオキシン類の低温
分解方法を開示した（以下既開示技術という）。これは
酸素濃度１％以下の酸欠状態で３５０℃以上の温度で１
時間以上加熱することでダイオキシン類を分解する方法
である。
【０００４】（既開示技術１）以下図７と図８で上記既
開示技術について概略説明する。図７は並流型熱分解装
置Ａを、図８は向流型熱分解装置Ａ′を示す。まず図７
について説明する。並流型熱分解装置Ａは炭素質吸着剤
の移動層方式で、上部に加熱部、下部に冷却部を有する
多管式の熱交換器である。縦長の装置の上部からダイオ
キシン類を吸着した炭素質吸着剤１をシ−ルバルブ８を
介し投入する。２はキャリヤガス即ち不活性ガスの入
口、３は脱着ガスの出口である。４は熱風の入口、５は
熱風の出口である。熱風の入口４から吸込まれた熱風は
炭素質吸着剤１の下降流と逆に下から上向きに流れる。
６は冷却水の入口、７は同じく出口で、この間で加熱処
理された炭素質吸着剤を冷却する。９は装置下部のシ−
ルバルブである。
【０００５】さて、ダイオキシン類を吸着した炭素質吸
着剤１を分解装置Ａの上部より供給する。装置Ａ内で分
解を容易にするためキャリアガスの入口２から不活性ガ
スを導入し、熱風の入口４より供給した熱風により炭素
質吸着剤１を約４００℃に加熱する。炭素質吸着剤１は
下部に設けたロ−ルフィ−ダ１０で定量切り出される。
炭素質吸着剤１が降下する間、少なくとも３５０℃以上
のゾ−ンを１時間以上経過するように切出量を定めるこ
とにより、ダイオキシン類は分解し脱着分解ガスとして
脱着ガスの出口３より分解装置から取出される。シ−ル
バルブ９から切出された炭素質吸着剤は冷却され再使用
される。
【０００６】通常のダイオキシン類は高温でないと分解
しないが、ダイオキシン類の量に対して多量の炭素質吸
着剤が存在すると、炭素質吸着剤が触媒効果を奏し、ダ
イオキシン類の２つのベンゼン環をつないでいる部分を
切り離す作用をする（図１１参照）。そのため加熱状態
では酸素の無いことが理想であるが、実用上の面から酸
素濃度１％以下の不活性ガス雰囲気にすると、ほぼ完全
にダイオキシン類の熱分解が行なわれる。
【０００７】次に図８で向流型熱分解装置Ａ′について
説明する。この場合は炭素質吸着剤１が縦長の移動層を
下降する点は前記並流型と同じである。この場合にはキ
ャリヤガスの入口２が装置の下部にあり、脱着ガスの出
口３が上部にある。従って不活性ガスは炭素質吸着剤１
の下降流と逆向き即ち向流状態で流れる。低温熱分解の
態様は図７の場合と同様である。
【０００８】又ダイオキシン類を吸着した炭素質吸着剤
を(ＨClとＳＯ2も同時に吸着している）、イ）酸欠状態
で且つ不活性ガスを注入しない状態で、ロ）低温（温度
３５０℃以上）に約１時間以上加熱する方法も開示し
た。この方法により、既開示技術１と同様に、イ）低温
分解であるためエネルギ消費が少なく、ロ）吸着した炭
素質吸着剤を再利用できるので資源の節約となり、ハ）
且つダイオキシン類の再形成、再生成の機会もつくらな
い、全く無害化の状態にすることが可能である。
【０００９】（既開示技術２）図９と図１０はこの酸欠
状態による開示技術の他の方法を実施する装置を示し、
図９は並流型熱分解装置Ｂを、図１０は向流型熱分解装
置Ｂ′を示す。まず図９について説明する。並流型熱分
解装置Ｂは炭素質吸着剤の移動層方式で、上部に加熱
部、下部に冷却部を有し、多管式の熱交換器である。縦
長の装置の上部からダイオキシン類を吸着した炭素質吸
着剤１１をシ−ルバルブ１２を介し投入する。１３は脱
着ガスの出口である。１４は熱風の入口、１５は熱風の
出口である。熱風の入口１４から吹込まれた熱風は活性
炭１１の下降流と逆に下から上向きに流れる。１６は冷
却水の入口、１７は同じく冷却水の出口でこれにより加
熱処理された炭素質吸着剤を冷却する。１８は装置下部
のシ−ルバルブである。
【００１０】この構成であるから、ダイオキシン類を吸
着した炭素質吸着剤１１（ＨClとＳＯ2も同時吸着して
いる）を分解装置上部より供給する。炭素質吸着剤１１
は加熱部で３５０℃以上に加熱する。下部に設けたフィ
−ダ１９で定量切出し３５０℃以上のゾ−ンを１時間以
上経過するよう切出し量を定める。炭素質吸着剤１１に
吸着したダイオキシン及びＳＯ2とＨClは脱塩素化及び
脱着をし、発生したガスを加熱部の下部（並流方式の場
合）より抜き出す。即ち酸欠の状態で発生したガスを抜
出す。脱着した炭素質吸着剤は下部の冷却部で冷却され
（間接冷却）、分解装置から取り出される。取り出され
た炭素質吸着剤は再使用される。
【００１１】次に図１０で向流型熱分解装置Ｂ′につい
て説明する。この場合は炭素質吸着剤１１が縦長の移動
層を下降する点は前記並流型と同じである。この場合に
は脱着ガスの出口１３が装置の上部にある。
【００１２】このようにしたので、従来炭素質吸着剤に
吸着したダイオキシン類を燃焼等により約１３００℃の
高温で処理してダイオキシン類を熱分解していたが、高
温にするためのエネルギ−の無駄はもとより、加熱源か
らダイオキシン類が再生成されるという不合理をもなく
すことが可能となった。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】活性炭あるいは活性コ
−クスなどの炭素質吸着剤に吸着したダイオキシン類の
分解を上記開示した例よりさらに高い効率で行う方法を
提供することを課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
（１）ダイオキシン類を吸着させた炭素質吸着剤を充填
した反応槽に於いて、酸素濃度１％以下の酸欠状態又は
不活性雰囲気内で炭素質吸着剤をアルカリ成分の存在下
で３５０℃以上で１時間以上加熱する。 （２）不活性ガスを炭素質吸着剤流と並流させた。 （３）不活性ガスを炭素質吸着剤流と向流させた。 （４）アルカリ成分として尿素等の固体成分をダイオキ
シン類を含む炭素質吸着剤に混ぜて加熱部に投入するよ
うにした。 （５）アルカリ成分としてアンモニアを液状でダイオキ
シン類を含む炭素質吸着剤に噴霧し加熱部に投入するよ
うにした。 （６）アルカリ成分としてアンモニアガスを外部から導
入するキャリヤガス（不活性ガス）と混合して加熱部に
投入するようにした。 （７）アルカリ成分を予め炭素質吸着剤に吸着させて、
加熱部に投入するようにした。 ここでいう不活性ガスとは外部から導入されるキャリヤ
ガスおよび加熱されることにより、炭素質吸着剤に吸着
していた成分が脱着することにより生成される発生ガス
のことで、キャリヤガスを外部から導入しても、しなく
てもよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】図７，図８又は図９，図１０で先
に開示した方法を説明したが、これら技術にさらに研究
を加えた結果、本発明者は、活性炭又は活性コ−クス等
の炭素質吸着剤を加熱しているとき、アルカリ性の物
質、例へば、アンモニア、尿素などの他、アルカリ金
属、アルカリ土類金属などの化合物を加えることによっ
て、さらに効率的なダイオキシン類の低温分解が可能で
あることを見出した。
【００１６】アルカリ成分の供給方法としては以下のよ
うな方法がある。 アンモニアなどガス状でアルカリ成分を加熱部に直接
注入する方法。 固体でのアルカリ成分を炭素質吸着剤に混ぜて加熱部
に投入する方法。 液体状態のアルカリ成分を炭素質吸着剤に噴霧し加熱
部に注入する方法。 アルカリ成分を予め炭素質吸着剤に吸着させて、加熱
部に注入する方法。 これら以外にも加熱部でアルカリ成分が共存できる方
法であれば、上記の方法に限られるものではない。
【００１７】以下、各々の例について図面を参照して説
明する。図１と図２はガス状でアンモニアガスを加熱部
に直接注入する例である。これは図７で説明した並流型
熱分解装置Ａにおいて、キャリヤガス（不活性ガス）に
アンモニアガスを直接混ぜてキャリヤガスの入口２から
送り、アルカリ成分であるアンモニアをガス状で直接注
入する方法である。
【００１８】次に図２は図８で説明した向流型熱分解装
置Ａ′において、アルカリ成分であるアンモニアガスを
装置の下部にあるキャリヤガスの入口２からキャリヤガ
スに混入して送り込み、上部の脱着ガス出口３から出す
ようにしたものである。
【００１９】図３はアルカリ成分を固体の状態で炭素質
吸着剤に混ぜ、加熱部に投入する方法である。図１の並
流型熱分解装置Ａの頂部にダイオキシンを吸着した炭素
質吸着剤に固体の状態で尿素を混ぜてシ−ルバルブ８を
介し投入する方法である。
【００２０】図４は図２の向流型熱分解装置Ａ′の頂部
にダイオキシンを吸着した炭素質吸着剤に固体の状態で
尿素を混ぜて投入する方法である。
【００２１】図５はアルカリ成分を液体状態で炭素質吸
着剤に噴霧し、加熱部に投入する方法である。即ち図７
で説明した並流式の場合には頂部にダイオキシンを吸着
した炭素質吸着剤を投入するが、こゝでアルカリ成分と
してアンモニア水をこれに噴霧し、下部の加熱部に投入
する方法である。
【００２２】図６はアルカリ成分を図８で説明した向流
式の場合に適用したもので、装置の上部にダイオキシン
を吸着した炭素質吸着剤を投入するとき、アルカリ成分
としてアンモニア水を噴霧し、下部の加熱部に投入する
方法である。アルカリ成分とダイオキシン類を吸着した
炭素質吸着剤を加熱処理する装置は、既開示技術で示し
た図７〜図１０とみかけ上は同一である。
【００２３】以上の如く、アルカリ成分をキャリヤガス
に混入又は、炭素質吸着剤に尿素を混入、あるいは又液
状でアンモニアを噴射して投入することにより、ダイオ
キシン類が分解する一形態として、ダイオキシン類に含
まれる塩素成分がはなれる脱塩素化作用があるが、この
分離した塩素と外部より供給されたアルカリ成分とが混
合し、塩を形成し、活性炭とともに系外へ排出されるも
のと考えられる。
【００２４】表１と表２は粒状活性炭にダイオキシン類
を吸着させ、それにアルカリ成分としてアンモニアを加
えた場合と加えなかった場合の分析結果を示す。表１は
アンモニアを加えた場合、表２は同じく加えなかった場
合の分析結果であるが、炭素質吸着剤を昇温した時に、
排出される排ガス中のダイオキシン類がもれ出ていない
ことを確認することができた。
【００２５】
【表１】
【００２６】
【表２】
【００２７】
【発明の効果】以上の如く、アルカリ成分としてのアン
モニアガスをキャリヤガス（不活性ガス）に混入、又は
炭素質吸着剤に尿素を混入、あるいは炭素質吸着剤に液
状でアンモニアを噴射して投入することにより、ダイオ
キシン類がダイオキシン類に含まれる塩素成分がはなれ
る脱塩素化作用中、この分離した塩素と外部より供給さ
れたアルカリ成分とが混合し、塩を形成し、活性炭とと
もに系外へ排出される。このようにアルカリ成分を加え
ることによって分離した塩素と塩を形成し、ダイオキシ
ン類の分解をより効果的に行うことが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】キャリヤガス（不活性ガス）にアンモニアガス
を混入した場合の並流型熱分解装置の断面図。
【図２】同じく向流型熱分解装置の断面図。
【図３】ダイオキシンを含む活性炭に尿素を混入し、加
熱部に投入する並流型熱分解装置の断面図。
【図４】同じく向流型熱分解装置の断面図。
【図５】ダイオキシンを含む活性炭にアンモニア水を噴
霧する並流型熱分解装置の断面図。
【図６】同じく向流型熱分解装置の断面図。
【図７】不活性ガスを用いる場合の並流型熱分解装置の
断面図。
【図８】同じく向流型熱分解装置の断面図。
【図９】不活性ガスを用いない酸欠状態の場合の並流型
熱分解装置の断面図。
【図１０】同じく向流型熱分解装置の断面図。
【図１１】ダイオキシンの分解状態を説明する構造図。
【符号の説明】
Ａ，Ｂ 並流型熱分解装置 Ａ′，Ｂ′ 向流
型熱分解装置 １，11 炭素質吸着剤 ２ (キャリヤガス)不活性ガスの入口 ３，13 脱着ガスの出口 ４，14 熱風の入
口 ５，15 熱風の出口 ６，16 冷却水の
入口 ７，17 冷却水の出口 ８，９，12，18
シ−ルバルブ 10 ロ−ルフィ−ダ 19 フィ−ダ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ダイオキシン類を吸着させた炭素質吸着
    剤を充填した反応槽に於いて、酸素濃度１％以下の酸欠
    状態又は不活性雰囲気内で炭素質吸着剤をアルカリ成分
    の存在下で３５０℃以上で１時間以上加熱することを特
    徴とするダイオキシン類の低温熱分解方法。
  2. 【請求項２】 不活性ガスを炭素質吸着剤流と並流させ
    た請求項１記載のダイオキシン類の低温熱分解方法。
  3. 【請求項３】 不活性ガスを炭素質吸着剤流と向流させ
    た請求項１記載のダイオキシン類の低温熱分解方法。
  4. 【請求項４】 アルカリ成分として尿素等の固体成分を
    ダイオキシンを含む活性炭に混ぜて加熱部に投入するよ
    うにした請求項１、請求項２または請求項３記載のダイ
    オキシン類の低温熱分解方法。
  5. 【請求項５】 アルカリ成分としてアンモニアを液状で
    ダイオキシンを含む活性炭に噴霧し加熱部に投入するよ
    うにした請求項１、請求項２または請求項３記載のダイ
    オキシン類の低温熱分解方法。
  6. 【請求項６】 アルカリ成分としてアンモニアガスを外
    部から導入するキャリヤガス（不活性ガス）と混合して
    加熱部に投入するようにした請求項１，請求項２または
    請求項３記載のダイオキシン類の低温熱分解方法。
  7. 【請求項７】 アルカリ成分を予め炭素質吸着剤に吸着
    させて、加熱部に投入するようにした請求項１，請求項
    ２または請求項３記載のダイオキシン類の低温熱分解方
    法。
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