NL8501034A - Werkwijze voor het vernietigen van gevaarlijke afvalstoffen. - Google Patents

Description

-1- julj

Werkwijze voor het vernietigen van gevaarlijke afvalstoffen.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze * ί voor het vernietigen van vaste en/of vloeibare gevaarlijke afvalstoffen, zoals materialen die gechloreerde koolwaterstoffen en soortgelijke giftige verbindingen omvatten die 5 in de natuur niet worden afgebroken.

De accumulatie van gevaarlijke afvalstoffen vormt een groeiend probleem in alle geïndustrialiseerde landen van de wereld. Tot nu bestaat er geen efficiënte methdde voor het vernietigen van deze materialen en men tracht er mee 10 af te rekenen door ze ergens te storten of door ze te verbranden in allerlei typen ovens.

Voorbeelden van niet afbreekbare verbindingen die een ernstige bedreiging vormen voor het milieu zijn PCB’s, dat wil zeggen gepolychloreerde bifenylen. Dit 15 type stoffen wordt dikwijls toegepast als diëlectrische vloeistof in condensatoren en transformatoren en is ook aanwezig in afvalolie en in insecticiden en herbiciden enz.

Als deze materialen ergens worden gestort vormen 20 ze een gevaar voor het milieu, omdat ze niet onschadelijk kunnen worden gemaakt door natuurlijke ontleding. De verbranding met normale methoden is onvolledig en bij lage temperaturen worden nieuwe giftige stoffen genoemd, die soms zelfs nog giftiger zijn dan het oorspronkelijke afvalmateriaal. 25 De doelstelling van de onderhavige uitvinding is te voorzien in een werkwijze voor het vernietigen van vaste en/of vloeibare gevaarlijke afvalmaterialen die stoffen bevatten welke in de natuur niet worden afgebroken en welke werkwijze de vorming garandeert van stabiele,‘ongevaarlijke 30 eindproducten.

Dit wordt met de werkwijze volgens de uitvinding bereikt waarbij het afvalmateriaal, dat in de eerste plaats in vloeibare vorm beschikbaar is, wordt onderworpen aan een 8501054 ψ -2- onder-stecheometrische verbranding bij een temperatuur van tenminste J200°C waarbij de verhouding tussen geïnjecteerd afvalmateriaal en oxydatiemiddel zo wordt geregeld dat een quotiënt CO^/CO + CO^ wordt bereikt van minder 5 dan 0,1. Het verbrandingsproces wordt bij voorkeur uitgevoerd bij een temperatuur boven circa 1400°C. Het voordeel van de vernietiging of het afbreken van de stof bij hoge temperatuur, dat wil zeggen bij voorkeur boven 1400°C, in een atmosfeer met een ondermaat oxydatiemiddel is, dat 10 de hoge temperatuur bij de werkwijze leidt tot een snelle en volledige desintegratie van het afvalmateriaal tot stoffen zoals CO, CO^, H^, H^O, HC1 en Cl^.

Het opnieuw vormen van giftige stoffen die gevaarlijk zijn voor het milieu dat bij conventionele werkwijzen 15 optreedt wordt tegengegaan door de hoge temperatuur, het heersende tekort aan zuurstof en de korte verblijfstijd.

De verblijfstijd is van de orde van circa 0,5 tot 1 sec.

Volgens een voorkeursuitvoering van de uitvinding wordt de warmte-energie'voor de werkwijze nodig is geleverd 20 door een gas dat in een piasmagenerator wordt verhit op de ionisatietemperatuur. Dit garandeert (het bereiken van) de vereiste hoge temperaturen bij de werkwijze onder de werkomstandigheden. In de piasmagenerator wordt electrische energie in een geschikt gas omgezet in warmte-energie en . dip 25 wel m een eléctrische boogontladmg', m de piasmagenerator wordt opgewekt. Hët gas kan bijvoorbeeld tenminste ten dele bestaan uit het oxydatiemiddel dat aan de reactiekamer wordt toegevoerd. Ultraviolette straling die door het gas wordt uitgezonden bij de ionisatietemperatuur bewerkstelligt 30 voorts op effectieve wijze het kraken van eventuele giftige chloorverbindingen die in het gas over zijn gebleven.

Het oxydatiemiddel kan bijvoorbeeld bestaan uit een gas dat lucht, zuurstof (0^, kooldioxyde (CO^) en/of waterdamp (H^O) bevat en dat geheel of ten dele via 35 de piasmagenerator aan de werkwijze kan worden toegevoerd.

85 0 1 0 3 4 « -3-

De reactiekamer bestaat uit een gesloten van een warmte-isolatie voorziene met een, vuurvaste bekleding uitgeruste houder die is voorzien van verbindingen voor een of meer piasmagenerators, injectielansen voor afvalmateriaal en oxydatie-5 middel en van een uitlaat voor het ontwikkelde gas.

Volgens een geschikte uitvoeringsvorm volgens de uitvinding kunnen na de verbrandingstrap waarin uitwendige energie wordt toegevoerd door middel van een piasmagenerator, de gassen nog worden onderworpen aan een verkolingstrap waarin 10 ze worden gedwongen door een reactor te stromen die is gevuld met een vaste koolstofdragr zoals cokes waaraan eventueel een toevoegsel voor het verhogen van de reactiviteit bijvoorbeeld een alkalimetaalverbinding, is toegevoegd. De fysische warmte van het gas wordt zo gebruikt om 15 de cokes te verhitten op de temperatuur van het gas waarbij de koolstof en de cokes wordt gedwongen te reageren met zuurstof, kooldioxyde en waterdamp in het gas onder vorming van koolmonoxyde en waterstofgas waardoor de kalorische coëfficiënt van het gas wordt vergroot.

20 Het gas kan op conventionele wijze worden bevrijd van zijn gehalte aan chloorverbindingen door het in een wasser te leiden waarin het gas wordt afgekoeld en de chloor bevattende verbindingen worden verwijderd. Het van chloor bevrijde gas kan dan naar een uiteindelijke verbrandingskamer 25 worden geleid of rechtstreeks in een industrieel proces worden gebruikt.

Om het geyaar da opnieuw giftige verbindingen, en/of nieuwe giftige chloorverbindingen worden gevormd te verminderen kan volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding 30 een additionele behandelingstrap worden uitgevoerd, waarbij na warmte-üitwisseling (temperatuurverlaging) tot een temperatuur van 350 - 700°C, de gassen in een reactor worden geleid die is gevuld met een geschikt chlooracceptor teneinde chloor en/of waterstofchloride te verwijderen en eventuele 35 overgebleven metaaldampen te condenseren. Gebluste kalk of 8501034 -4- gebrande kalk en/of dolomiet worden als chlooracceptor gebruikt.

De uitvinding zal nu nader worden beschreven aan de hand van de tekening waarop 5 fig. 1 een vereenvoudigd diagram van een inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding weergeeft en fig. 2 een uitvoeringsvorm van een reactiekamer in combinatie met een verkolingsschacht weergeeft.

10 De installatie weergegeven in fig. 1 omvat een reactiekamer 1 die is bekleed met een vuurvast materiaal.

Het te behandelen afvalmateriaal wordt via tenminste één lans 2 ingevoerd. Volgens de voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvi-ding wordt de vereiste energie geleverd door middel 15 van een gas dat in tenminste één piasmagenerator 3 werd verhit. Het te verhitten gas wordt toegevoerd door een leiding 4. Dat gas kan geschikt bestaan uit tenminste een gedeelte van het oxydatiemiddel dat bij de werkwijze wordt gebruikt. Aanvullend oxydatiemiddel en/of andere reagentia 20 wordt (worden) toegevoerd door lansen 5.

Het volume van de reactiekamer wordt aangepast aan andere procesparameters zoals de gassnelheid, de energie-dichtheid in het plasmagas, de hoeveelheid afvalmateriaal die per tijdseenheid wordt toegevoerd enz., om de 25 noodzakelijke verblijfstijd voor het bewerkstelligen van de reacties, dat wil zeggen een verblijfstijd in de orde van 0,5-1 sec te garanderen. Het gas wordt uit de reactiekamer afgevoerd door een leiding 6 naar een wasser 7 waar het gas wordt afgekoeld en alle chloorhoudende verbindingen worden 30 verwijderd.

Het gewassen gas wordt daarna door een leiding 8 naar een laatste yerbrandingskamer 9 gevoerd waarin het wordt verbrand met lucht die wordt toegevoerd door een lans 10.

35 Het gas kan uiteraard ook direct na het verlaten van 850 1 0 34 * -5- de wasser worden gebruikt, als het een samenstelling en een energieinhoud heeft die geschikt zijn voor ëën of ander industrieel procëdë of dergelijke.

Fig. 2 laat een reactiekamer 11 zien die is verbonden 5 met een verkolingsschacht 12. De reactiekamer is voorzien van een inlaat 13 voor het te vernietigen materiaal. Een gas wordt toegevoerd aan een piasmagenerator 14 en daarin verhit tot ionisatietemperatuur. Het gas wordt aan de reactiekamertemperatuur toegevoerd waarbij het warmte 10 afgeeft aan het materiaal en dit tegelijkertijd blootstelt aan ultraviolette straling. De fysische warmteinhoud van het hier opgewekte gas wordt in de daaropvolgende verkolings-schacht 12 gebruikt. Deze omvat een toevoerorgaan 15 voor cokes aan het boveneinde en een uitlaat 16 aan het .15 ondereinde voor niet verbrandbaarmateriaal. Het ontwikkelde gas wordt aan de bodemzijde van de reactor ingevoerd en afgevoerd door een gasuitlaat aan de bovenzijde 17.

De vulling van cokes in de reactor wordt verhit door de fysische warmte van het gas tot de temperatuur 20 van het gas, en zuurstof, kooldioxyde en waterdamp worden met de koolstof van de cokes omgezet onder vorming van koolmonoxyde en koolwaterstofgas. Indien nodig kan vervolgens zwavel op conventionele wijze uit het gas worden verwi j derd.

25 Na een eventuele reiniging van zwavel wordt het gas afgekoeld of in warmteuitwisseling gebracht zodat het een temperatuur krijgt van ongeveer 350 - 700°C en wordt het door een geschikte acceptor voor chloor en waterstofchloride uit het gas geleid. Een geschikte chlooracceptor bestaat uit 30 gebluste of ongebluste (gebrande) kalk en/of dolomiet.

Hiervoor wordt bij voorkeur een verticale reactor gebruikt die is gevuld met de acceptor, waarvoor geschikt een reactor kan worden toegepast van het type zoals gebruikt voor de verko1ings schacht.

35 8501034

Claims (8)

1. 2. Werkwijze volgens conclusie 1 met het kenmerk dat de warmtè-energie die nodig is voor het destructieproces wordt geleverd door een gas dat in tenminste één piasmagenerator werd verhit.
2. 3. Werkwijze volgens conclusie 2 mét hét kérimerk 15 dat aan het gas in de piasmagenerator een energiedichtheid 3 wordt gegeven van tenminste 8 kWh/m (N).
3. 4. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies met het kenmerk dat het oxydatiemiddel bestaat uit lucht.
4. 5. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies 20 met hét kenmerk dat met het gas dwingt door een reactor te stromen die is geyuld met een koolstofdrager in de vorm van klonten van vast materiaal.
5. 6. Een werkwijze volgens conclusie 5 mét hét kéiimérk dat de vulling van de reactor ook een toevoegsel bevat 25 dat de reactiviteit eryan vergroot, bijvoorbeeld een alkali- metaalverbinding.
6. 7. Werkwijze volgens conclusie 5 of 6 mét hét kenmerk, dat de fysische warmte-inhoud yan het gas wordt gebruikt om de koolstofdrager te verhitten op de temperatuur van 30 het gas en dat de koolstof tot reactie wordt gebracht met zuurstof, kooldioxyde en waterdamp in het gas onder vorming van CO en R Q® ^e kalorische coëfficiënt van het gas te vergroten.
7. 8. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies 8S01034 * -7- met het kenmerk dat het gas, na warmteuitwisseling (temperatuurverlaging) tot een temperatuur van 350 - 700°C in een reactor wordt ingevoerd die is gevuld met een chloor-acceptor teneinde chloor en/of waterstofchloride uit het 5 gas te verwijderen en om eventuele overgebleven metaaldampen te condenseren.
8. 9. Werkwijze volgens conclusie 8 met het kenmerk dat gebluste of ongebluste kalk en/of dolomiet worden gebruikt als chlooracceptor. 10 6501034