KR100220170B1 - 유기 폐기물 성분의 제거시 발생하는 독성물질을 소멸시키는 방법 - Google Patents

유기 폐기물 성분의 제거시 발생하는 독성물질을 소멸시키는 방법 Download PDF

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Abstract

고온 반응기를 사용하여 유기 폐기물 성분을 열처리하는 동안 발생하는 화학적으로 상대적으로 안정한 분자구조를 비가역적 물질 분해하는 것에 의한 독성물질을 소멸시키는 방법이 기술되어 있다.
이목적을 위해, 반응기 버너 존에는 화학량론적 과잉량의 산소뿐만 아니라 액체 및/또는 기체형태인 불꽃 온도를 높이는 추가적인 가연성 가스와 혼합된 독성물질-분자구조 혼합물을 공급한다. 다음에 산소 버너에서 열적으로 분해된 반응가스를 적어도 1400℃의 온도로 유지된 반응기의 안정화 구역에 적어도 5초 동안 유지시키고, 이어서 이 온도를 적어도 100℃로 갑자기 냉각시킨다.

Description

유기 폐기물 성분의 제거시 발생하는 독성물질을 소멸시키는 방법
본 발명은 특허청구범위 제1항의 전문에 따른 비가역적인 물질분해에 의한 독성 물질을 제거하는 방법 및 이 방법을 수행하기 위한 장치에 관한 것이며, 특히 이런 목적을 위해 특별히 구성한 버너 팁 또는 헤드에 관한 것이다.
열분해 가능한 화학물질을 포함하는 폐기물을 CO2, CO, H2O등과 같은 최종생성물로 전환시키는 공지의 방법은, 폐기물을 고온 플라즈마 가스에 노출시켜서, 반응 존(zone)에 산소 포텐셜을 유지시켜 결과적으로 분해 생성물이 연속적으로 앞서 언급한 최종 생성물로 전환할수 있도록 하는 방법이다.
반응기 챔버중의 가스-투과성 덩어리 장입물(charge), 즉 적어도 부분적으로 탄소를 함유하는 물질로 형성된 장입물 안의 홈 또는 채널에 의해 구성되고 적어도 2000℃로 가열된 반응존을 통해 폐기물을 통과시킨다. 공지의 방법에 있어서 반응물이 반응존에 머무르는 기간은 단지 수 미리초(millisecond)에 불과하지만 장입물이 반응기 챔버의 찌꺼기 장입물 내에 머무르는 기간은 1 내지 5초이다.
폐기물들이 가스상태로 존재한다면, 이것들은 부분적으로 또는 완전히 플라즈마 가스와 혼합되지만 그렇지 않으면 이것들은 반응기 반응존에서 운반기체에 의해 고체형태 또는 액체형태로 된다. 이 공지의 방법에 있어서, 반응기 챔버는 전통적인 코크스노(coke furnace)축에 위치하며, 여기에서 탄소-함유 물질 덩어리가 코스크와 같은 형태로 용광로 노구로 공급된다. 전 반응과정 동안에 동일한 열조건을 유지하기 위해서는, 하부 버너 가스들에 대하여 실질적으로 일정한 가스 상승류가 전 반응기 챔버내에 존재하도록 보장되야 한다.
소멸시킬 폐기물은 반응기 바닥위에 걸쳐있는 공급압에 의해 반응기 챔버안으로 공급되며, 예열존에는 약 1370℃의 온도가 유지된다. 이어서 이폐기물은 플라즈마 아크가 탄소-함유 가스-투과성 반응기 챔버 장입물 위로 향하여져 있고 적어도 2000℃로 가열된 반응존을 통과한다. 이 공지의 방법에 있어서, 반응존상에 위치한 안정화존, 잔류물로서의 가스-투과성 덩어리 충전물 및 반응존에 관한 유리한 열역학적 조건은 형성되지만, 이 목적을 위해서는 코크스 노가 필요하며, 이 노는 코크스, 돌로마이트(dolomite), 석탄 등을 사용하여 가동해야하는 단점이 있다. 플라즈마 가스는 공급챔버에 존재하는 가스 또는 액체형태의 폐기물 및/또는 그것의 분해 생성물과 명백히 혼합되고 강한 난류를 동반하지만, 이것은 실질적으로 버너노즐에서 나오며 여기에서 모든 독성물질이 2000℃이상의 고온 플라즈마에 노출된다는 보장이 없다.
본 발명의 과제는 이 선행기술에 기초한 것이며, 이것은 어떤 추가적인 외부 탄소 운반체도 필요로 함이 없이 독성 폐기물을 열제거시키는 것이 가능하며, 환경에 어떤 손상도 주지 않고 경제적으로 수행되게 하는 방식으로 발생한 독성물질을 과량의 산소존재하에서 안정한 연소생성물로 전환시키는 방법을 제공하려는 것이다.
본 발명에 따라 이과제는 특허청구범위에 나타낸 방법으로 해결한다.
연소존상의 고온 반응기내의 안정화 구역은 열적으로 적당히 제제된 폐기물의 탄소-함유 잔류성분에 의해 제공되지만 이 잔류성분이 덩어리 또는 단편상의 가스-투과성 형태인 경우에만 제공된다는 사실에 기인하여, 이것이 반응기안에 계속적으로 공급된다면 코크스베드(coke bed)와 같은 어떤 탄소-함유 외부에너지 공급원도 필요치 않다. 표준적인 가정 폐기물에 존재하는 유기성분은 상응하는 열전처리를 하는 경우 적당한 탄소-함유 반응기 장입물의 존재를 보장하기에 적당하며, 여기에서 신합성(neosynth-eses)을 방지하기 위한 불꽃온도에서 독성물질을 무해하게 만드는 상대적으로 긴 잔류 시간이 보장된다. 이로써 매우 다양한 산업 및 가정폐기물에서 발견되는 모든 독성폐기물 성분을 100%소멸시킬수 있다. 연소를 조절함으로써 이들 독성 또는 다른 환경적으로 해로운 폐기성분 또는 분자 구조는 무해한 최종생성물로 분해되며, 이과정은 비가역적인 것이다. 고도로 염소화 및 기타 임의의 할로겐화된 분자성분을 갖는 탄화수소는 2000℃이상의 고온 버너에서 분해되며, 분해생성물은 적어도 온도가 1400℃인 안정화 구역에서의 적어도 5초의 잔류시간으로 인해 안정화된다.
적당한 잔류시간의 경과후, 가스-투과성 덩어리 반응기 장입물로 고운 반응기에 남아 있는 무해한 분해 생성물을 약 1400℃로부터 바람직하게 100℃이하로 갑자기 냉각시켜서, 가스성분들이 새로이 합성하는 것을 확실히 막을 수 있다. 열전처리 이후의 안정한 분자구조 형태의 독성물질을 예컨대 아세틸렌과 같은 연소를 가속시키고 불꽃온도를 높이는 가연성 가스와 혼합시켜서, 버너의 불꽃 온도를 추가적으로 상승시킨다. 버너의 팁 또는 헤드는 발생한 가스나 액체독성물질 또는 독성물질-가스 혼합물을 복수의 산소노즐로 둘러싸인 버너 불꽃의 내부안으로 중앙 구멍을 통해 도입시킬 수 있게 구성된 조합버너이다. 외부가스/산소 노즐링으로 부터의 버너불꽃 때문에 모든 독성물질들은 고온 불꽃구역을 통과하게 되며 이후 무해하게 분해된 분자구조 형태로 안정화구역에 들어가서 필수적으로 고온분해의 비가역성이 보장되게 한다.

Claims (1)

  1. 고온 축 반응기를 사용하여 유기폐기물 성분을 열처리하는 동안 발생하는 화학적으로 상대적으로 안정한 분자구조의 비가역적인 물질분해로 독성물질을 소멸시키는 방법에 있어서, 화학량론적 과잉량의 산소 뿐만 아니라 불꽃온도를 높이는 추가적인 가연성 가스와 혼합된 독성물질-분자구조가 공급된 하부 반응기 버너존에서 산소 버너의 산소를 사용하여 적어도 2000℃의 온도로 탄소성분의 적어도 일부분을 기체화시키고, 결과로 생성된 반응가스를 안정화 구역을 형성하는 상부 반응기 축을 통해 흘려보내고, 산소버너에서 열적으로 분해된 반응가스를 적어도 1400℃로 유지된 안정화 구역에 적어도 5초 동안 유지시키고, 이어서 이 온도를 적어도 100℃로 갑자기 냉각시키는 것을 특징으로 하는 방법.
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