DD299915A7 - Verfahren zur totalvernichtung toxischer abprodukte - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Totalvernichtung toxischer Abprodukte. Das Verfahren zur Totalvernichtung toxischer Abprodukte ist anwendbar zur vollstaendigen Vernichtung von thermisch und chemisch hochstabilen toxischen Stoffen, wie halogenierte Kohlenwasserstoffe enthaltende gasfoermige, fluessige, breiige und feste Abprodukte, und ihre UEberfuehrung in umweltfreundliche und unbedenkliche Stoffe, wie Kohlendioxid und Wasserdampf. Die Aufgabe wird dadurch geloest, dasz die Abprodukte in einer ersten Stufe einem Wasserdampfplasmastrahl hoher Enthalpie zugemischt und ihre Kohlenwasserstoffsubstanz vollstaendig in stabile Brennstoffe vergast wird, wobei Halogene in Halogenwasserstoffe ueberfuehrt werden. In einer zweiten Stufe werden die stabilen Brennstoffe definiert zu Kohlendioxid und Wasserdampf oxidiert, die nach einer basischen Waesche zur Entfernung der Halogenwasserstoffe an die Umwelt abgefuehrt werden koennen.{Abprodukt; toxische Stoffe; halogenierte Kohlenwasserstoffe; Vernichtung; Wasserdampfplasma; Vergasung; basische Waesche; Halogenwasserstoff; Kohlendioxid; Wasserdampf; Umwelt}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung ist anwendbar zur Totalvernichtung stabiler, fester, gasförmiger, flüssiger oder pastöser hochtoxischer Stoffe bzw. toxische Stoffe enthaltender Abprodukte beliebiger Zusammensetzung, insbesondere solcher, die hochchlorhaltige oder hochfluorhaltige Verbindungen enthalten, wie sie im Bereich der chemischen Industrie, der Miki oelektronikindustrie und anderer Industriezweige anfallen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Abprodukte chemischer Stoffwandlungsprozesse, Aufbereitungs- und Syntheseprozesse fallen gegenwärtig in allen Industrienationen der Welt in großer Menge an. Dabei enthalten diese festen, flüssigen als auch gasförmigen Abprodukte zum Teil hochtoxische, direkt physiologisch wirksame oder kanzerogene Substanzen oder auch solche, die genetisch aktiv sind bzw. in diesem Verdacht stehen. Hierzu gehören z. B. per- oder polychlorierte (bzw. per- oder polyfluorierte) Aliphaten oder Aromaten, Dioxine. Furane, aber auch anorganische Verbindungen, wie Fluoride, Boride, polychlorierte Biphenyle etc. Derartige Substanzen weisen neben ihrer Gefährlichkeit und Giftigkeit meist eine hohe chemische und thermische Beständigkeit auf und sind in den Abprodukten zumeist in relativ geringer Konzentration vorhanden (ppm-Bereich), was ihre Gefährlichkeit in keiner Weise vermindeit, aber die Verarbeitungsmöglichkeiten weiter einschränkt. Darüber hinaus treten überwiegend mehrere (bis zu einigen hundert) toxische Spezies nebeneinander in einem Abprodukt auf. Typisch für diese Abproduktgruppe sind Produktionsrückstände der chemischen oder pharmazeutischen Industrie und solche, die beim Trockenätzen von Schaltkreisen (Chips) in der Mikroelektronikindustrie entstehen

Aus den genannten Gründen haben sich weltweit nur 2 Verfahren der Entsorgung kontaminierten Materials durchgesetzt:

die direkte Deponie und

die Hochtemperaturverbrennung.

Im erstgenannten Verfahren werden die Abprodukte generell nicht vernichtet und müssen mit hohem Aufwand und speziellen Sicherheitsvorkehrungen in grundwasser- und atmosphärisch sicheren Deponien gelagert werden, die ständig überwacht werden müssen und die letztlich trotz allem einen permanenten Gefahrenherd darstellen.

Das Hochtemperaturverbrennungsverfahren (z. B. Drehrohrofensystem) arbeitet im Bereich von 1000⁰C bis 1500⁰C und hat folgende Nachteile:

1. Die erreichbaren Temperaturen reichen generell nicht aus, alle Schadstoffe zu vernichten, es kann prinzipiell nur eine Verminderung ihrer Menge erreicht werden.

2. Ein weiterer Grund für die Unvollständigkeit der Vernichtung und Abgabe der thermisch stabilsten Schadstoffe (z. B. polychlorierte Aromaten) in die Atmosphäre liegt darin, daß bei jedem Verbrennungsprozeß in der Verbrennungsstufe inhomogene Temperaturfelder vorhanden sind, die ständige Schadstoffemission aus kälteren Zonen in den Rauchgaskamin und damit in die Atmosphäre gestatten.

3. Im Bereich einiger hundert ⁰C in bestimmten Zonen der Feuerung kann es zur zusätzlichen Bildung von Dioxinen und Furanen kommen. Diese Tatsache begründet die nachgewiesenen Dioxinemissionen von Sondermüllverbrennungsanlagen.

4. Es treten Probleme bei der Vernichtung unbrennbarer Abprodukte auf. Die Schadstoffe werden aus dem Abproduktmaterial in die Gasphase verdampft und damit nicht umgesetzte Toxino in die Atmosphäre abgegeben.

Weitere Nachteile der Drehrohrofensysteme bestehen in einer unkontrollierbaren Verflüchtigung von Gasen durch die Öffnungen am Ein- und Ausgang eines Ofens und die Kontaminierung des Ofeninncnteils.

Beide genannten Verfahren (Deponie und HT-Verbrennung) sind nicht für eine Vernichtung von Schadstoffen in gasförmigen Abprodukter, geeignet.

Für diese Gruppe von Abprodukten werden z. B. im Bereich dor Entsorgung von toxischen Abgasen des Trockenätzprozesses zur Herstellung von Mikroprozessoren Ab- bzw. Adsorpiionsvei fahren eingesetzt, mit welchon eine zumindest partielle Entfernung der Schadstoffe aus dem Abgas gelingt, wodurch die Atmosphäre entlastet wird (JP-PS 5812 2025, JP-PS 62030525, JP-PS 62136230, JP-PS 59109227, JP-PS 60044023). Der Hauptnachteil dieser Verfahren besteht jedoch darin, daß dieToxine nicht beseitigt werden, sondern wiederum mit gleicher oder höherer Schadstoffkonzentration kontaminierte feste bzw. flüssige Absorptions- und Adsorptionsmittel entstehen, für welche nur die Einlagerung in eine Deponie mit allen bekannten und eingangs genannten Nachteilen möglich ist.

Weiterhin ist der Einsatz von Plasmapyrolyse· und Plasmaverbrennungsverfahren bekannt, um Schadstoff zu beseitigen. Das Bogenplasmaverbrennungsverfahren arbeitet mit dem Einsatz eines Luftplasmas. Die Anlage ist für flüssige und feste Abprodukte mit einem Drehrohrplasmareaktor ausgerüstet, um die Bogenrotation zu gewährleisten. Im Drehrohrplasmareaktor wird eine direkte Lichtbogeneinwirkung auf die Abprodukte initiiert. Diese e 'fordert verhältnismäßig hohe technische Aufwendungen und ruft eine gewisse Störanfälligkeit hervor, wobei die Gefahr eines Schadstoffaustritts durch bewegte Teile besteht. Nachteilig ist auch die Existenz von starken Temperaturfeldorn zwischen Bogenzone und übrigem Reaktorraum, da stets die Gefahr von Schadstoffdurchbrüchen durch nlativ kalte Reaktorzonen besteht.

Der Einsatz von Luft als Plasmagas weist überdies einige grundsätzliche Nachteile auf:

1. Bei den zur Wirkung kommenden hohen Temperaturen, insbesondere im Bereich des Bogenplasmas, kommt es zur Bildung von Stickoxiden, die als zusätzlich produzierte Schadstoffe in Erscheinung treten.

2. Bei Einsatz von Luft als Plasmagas liegt das Verhältnis chemisch reaktiver zu chemisch inerter Plasmakomponente nur bei 1:4 (20% Saue, ;toff, 80% Stickstoff). Dies resultiert daraus, daß Stickstoff als Hauptbestandteil der eingesetzten Luft selbst unter Plasms'oedingungen kaum reaktive Spezies bildet, der Prozeß seiner Dissoziation in reaktive Atome setzt erst oberhalb von 5000K ein, während aus energetischen Gründen im Verfahren eine Plasmatemperatur von 3500K nicht überschritten werden sollte. Der gesamte eingesetzte Stickstoff wird somit lediglich thermisch wirksam. Ein weiterer, unmittelbar daraus resultierender Nachteil besteht darin, daß infolge des im Arbeitsbereich der Anlage nicht dissoziierenden Stickstoffes nur eine wesentlich verminderte Energiedichte erzielt wird.

3. Das Verfahren ist insbesondere für die Umsetzung hochchtorierter bzw. hochfluorierter vvasserstoffarmer Kohlenwasserstoffe, wie sie z. B. in Abgasen der Mikroelektronikindustrie auftreten, nicht geeignet, da große Mengen Chlor und Fluor aus den Produkten in molekularer Form freigesetzt werden, die nicht abgebunden werden können (z. B. durch Wasserstoff in Form von HCI).

4. Der im System nicht vorhandene atomare Wasserstoff zieht das Fehlen von Atomtransferreaktionen zwischen den kompliziert aufgebauten Toxinen und atomarem Wasserstoff, die wesentlich für den destruktiven Abbau dieser Stoffe 6ind, nach sich.

Das Plasmaverbrennungsverfahren erfüllt infolge mechanisch bewegter Teile (Drehrohrplasmareaktor, Dichtheitsproblemen) mit Freisetzung von mechanischem Abrieb sowie durch den relativ hohen Platzbedarf nicht die Anforderungen, die durch die Hochreinheitsbedingungen in den Weiß- und Grauzonen der Mikroelektronikindustrie bestehen.

Als eine weitere Lösung zur Vernichtung toxischer Abprodukte wird die Durchführung einer Plasmapyrolyse mittels eines H₂-PIaSmBs in DD-WP 245941 für flüssige und gasförmige Abprodukte beschrieben. Dieses Verfahren weist folgende Nachteile

1. Das Wasserstoffplasma ist chemisch nicht aggressiv genug, insbesondere gegenüber stabilen polychlorierten Aromaten.

2. Die durch das Wasserstoffplasma stark reduzierend vorgegebene Atmosphäre wirkt nachteilig auf das Verfahrensziel, da zwar grundsätzlich die Möglichkeit zum Ablauf von Atomtransferreaktionen zur sukzessiven Abspaltung randständiger H- und Cl-Atome in den Abprodukten und deren stabile Bindung in H₂ bzw. HCI möglich ist, aber keine Möglichkeit einer dauerhaften Zerstörung des Kohlenstoffgerüstes besteht, d.h., daß stabile Schadstoffrümpfe höhermolekularer Struktur erhalten bleiben.

3. Das Verfahren benötigt eine Quenchstufe. Dabei ist die unkontrollierte Bildung neuer Schadstoffe mit veränderter chemischer Struktur aus den nicht abgebauten Rümpfen der Ursprungskohlenwasserstoffe begünstigt.

Das Verfahren gewährleistet keine stabile (unschädliche) Bindung des in den toxischen Abprodukten vorhandenen Kohlenstoffes.

4. Die stark reduzierende Atmosphäre der Plasmapyrolysestufe führt stets dazu, daß sich aus den eingesetzten organischen Produkten Ruß (Pyrolsekoks) bildet. Daraus resultieren folgende Nachteile:

4.1. Es besieht die Notwendigkeit, in bestimmten Abständen eine Reinigung einzelner Prozeßstufen vorzunehmen, wobei abgelagerter Ruß stets kontaminiert ist und eine Bedrohung des Anlagenpersonals darstellt.

4.2. Dereinmal in der Plasmapyrolysestufe prinzipiell gebildete Ruß stellt in der verfahrensgemäß dem Ouench nachfolgenden Verbrennungsstufe mit Luft bzw. Sauerstoff ein Problem dar, da eine heterogene Rußverbrennuny in einem Strömungsreaktor schwer vollständig realisierbar ist und die Gefahr des Durchbruches kontaminierter Rußpartikel in nachfolgende Prozoßstufen bzw. die Atmosphäre gegeben ist.

4.3. Eine Plasmapyrolysestufe muß zur Vermeidung der Bildung explosibler Gemische stets mit geringem Überdruck betrieben werden. Dadurch kommt es mit Sicherheit zum Austritt von Ruß in die Umgebung, was z. B. für die Reinraumzone einer Chipfabrik katastrophale Auswirkungen hätte.

5. Die Plasmapyrolysestufe trägt infolge ablaufender pyrolytischer Reaktionen endothermen Charakter, wodurch eine axiale Abkühlung des Plasmastrahles eintritt. Die Folge davon ist eine niedrigere Betriebstemperatur der nachfolgenden Verbrenn-jngsstule. Da aus dem Chlor in der Plasmapyrolysestufe neue chlorierte Kohlenwasserstoffe bzw. Kohlenwasserstoffrümpfe entstehen, die eine hohe Stabilität besitzen, ist deren Beseitigung letztlich nicht gewährleistet.

6. Das Verfahren ist nicht geeignet für die Umsetzung anorganischer Bestandteile der Abprodukte (z. B. Silizium-, Vanadium-, Borverbindungen), da daraus in der Pl&smapyrolysestufe bzw. der Quenchstufe giftige metallorganische Verbindungen (z.B. BH₁) entstehen.

7. In der verfahrensgemäß nachgestalteten Verbrennungsstufe besteht die schwierige Aufgabe, eine Vielzahl Undefinierter chemischer Verbindungen gleichzeitig definiert verbrennen zu müssen.

Die DE-OS 3427 710 beschreibt eine Vorrichtung zur Plasmapyrolyse von Abprodukten direkt im Lichtbogen. Für dieses Verfahren gölten analog die bereits zum DD-WP 245941 gemachten obigen Aussagen. Dos weiteren sind Verfahren zur Entsorgung (Verbrennung) von Hausmüll bekannt (DE-OS 3605785, DE-OS 3524316, DE-OS 3424710). Infolge der dargestellten technischen Probleme bei der Vernichtung hochstabiler, toxischer Stoffe worden diese in dar chemischen und Mikroolektronikindustrie sowie anderen Industriezweigen anfallenden Produkte gegenwärtig zu einem geringen Teil in konventionellen Hochtemperaturverbrennungsanlagen mit den genannten Nachtellen unvollständig verbrennt, während dor größte Teil auf Sondermülldeponion vorbracht und endgelagert wird. Dabei steigt die i'viengo der gelagerten gefährlichen Abfälle weltweit stark an, so daß es immer größore Schwierigkeiten gibt, geeignete Deponien zu finden und diese zu erschließen (insbesondere in dicht besiedelten Gebieten) und in vermehrtem Umfang gelangen diese Produkte durch Wasser und Luft an die Umwelt.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist, thermisch und chemisch hochbeständige gefahrliche Abprodukte, Insbesondere solche, die hochchlorierte bzw. -fluorierte Kohlenwasserstoffe enthalten, von gasförmiger, flüssiger bis pastöser oder foster Konsistenz und beliebiger chemischer Zusammensetzung einer Totaldntgiftung zu unterziehen. Dabei soll eine solche Universalität gewährleistet werden, daß ein Einsatz des Verfahrens in den Reinraumzonen der Mikroelektronikindustrie ermöglicht wird.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Gesamtheit der in gefährlichen Abprodukten enthaltenen toxischen Stoffe, wie Dioxine, Furane, polychlorierte Biphenyle, per- bzw. polychlorierte (per- bzw. pclyfluorierte) Aliphaten oder Aromaten, Siliziumchlorid, Siliziumfluorid, Silizium- oder metallorganische Vorbindungen, Borverbindungen u. a. (in manchen Abprodukten, z. B. aus der Mikroelektronikindustrie, sind mehrere hundert toxischer Verbindungen enthalten) unspezifisch total zu vernichten und in unschädliche und umweltfreundliche Produkte zu überführen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Vorfahren gelöst, bei dem die toxischen Abprodukte in flüssiger, foster, pastöser oder gasförmiger Konsistenz direkt in den Pl. ,mastrahl mit einer mittleren Massentemperatur von mindestens 1500⁰C eingebracht werden, die mittlere Massentamperatur im Plasmastrahl nach dom Vermischen und Verdampfen der Abprodukte mindestens 1300°C beträgt und das anfallen Ό Pmciuktgas nach einer Nachreaktionsstufe einer alkalischen Wäsche unterzogen wird. Die Besonderheit besteht darin, daß dio Abprodukte in einer sich dem Mischbereich anschließenden Plasmareaktionsstufe mit einem Wasserdampfplasmastrahl während einer Verweilzeit von mindestens 10"³s reagieren. Am Ausgang dieser Plasmareaktionsstufe wird der Plasmastrahl in einer Nachroaktionsstufe bei einer Temperatur von mindestens 1500⁰C einem oxidierenden Medium ausgesetzt, wobei die Verweilzeit mindestens 10"²s beträgt. Das oxidierende Medium kann Luft odor ein andetes freien Sauerstoff enthaltendes Gasgemisch sein. Vorteilhafterweise werden feste Abprodukte auf eine Korngröße unterhalb von 300μσι aufgemahlen und mit Hilfe eines Schleppgases in den Plasmastrahl eingebracht. Das erfindungsgemäße Verfahren setzt voraus, daß sich das Wasserdampfplasma in einem chemischen Gleichgewichtszustand befindet, der seiner mittleren Massontemporatur entspricht und dadurch charakterisiert ist, daß ein großer Teil der ursprünglichen Wassermoleküle in außerordentlich reaktive Radikale, wie z. B. Wasserstoffatome bzw. eine Ionen- und Elektronengaskomponente, gespalten ist. Die Temperatur von mindestens 1500⁰C ist erforderlich, weil insbesondere chlorierte bzw. fluorierte Kohlenwasserstoffe (z.B. Hexachlorbenzol) bis ca. 1300⁰C stabil sind.

Die Wirkungsweise besteht darin, daß das Wasserstoffplasma nach der Vermischung mit den Schadstoffen sowohl thermisch als auch chemisch auf diese einwirkt, was schnelle Reaktionen mit hohen Umsatzgraden zwischen beiden Komponenten bewirkt. Seine Spezifität besteht darin, nacheinander bzw. gleichzeitig drei Wirkungen auf die eingebrachten Toxino auszuüben: Zunächst werden dio zumeist größeren Moleküle der Toxine durch thermische Einwirkung, d.h. durch ein Bombardement hochenergetischer Konstituenten des Wasserdampfplasmas, in kleinere Bruchstücke gespalten. Der nächste wichtige Schritt besteht im Herausbrechen der randständigen Chlor- bzw. Fluoratome aus dem Kohlenwasserstoffgrundgerüst durch chemisch hochreaktive Wasserstoffatome unter HCI- bzw. HF-Bildung, welche unter den vorliegenden Bedingungen relativ stabile Verbindungen darstellen, die beim späteren Abkühlprozeß endgültig stabilisiert werden. Im dritten Schritt des Wirkungsmechanismus des Wasserdampfplasmas wird der übrig gebliebene entchlorierte bzw. entfluorierte Kohlenwasserstoffrumpf insbesondere durch den chemischen Angriff sauerstoffhaltiger Radikale, wie HO₂, OH, O oder O₂, in die stabilen definierten Verbindungen CO und H₂ überführt, in welchen die Kohlenstoff- bzw. Wasserstoffsubstanz endgültig und vollständig stabil fixiert ist, ohne daß eine Rückbildung zu höhermolekularen Verbindungen möglich ist. Ein wesentliches Kennzeichen der Erfindung besteht also in der Nutzung des parallelen Auftretens von H-Atomen und Sauerstoffradikalen im H₂O-Dampfplasma, so daß zwei wichtige Aufgaben gleichzeitig gelöst werden können:

Entchlorierung bzw. Entiluorierung des Kohlenwasserstoffrumpfes von den randständigen Halogenatomen und fixierende Vergasung des Kohlenwasserstoffrumpfes.

Die gegebenenfalls im Prii ärabprodukt enthaltenen Silizium- oder Borverbindungen (z.b. BH₃) bzw. metallorganischen Verbindungen werden durch die Anwesenheit von Sauerstoffverbindungen in ihre Oxide überführt und dadurch ebenfalls in unschädliche Verbindungen umgewandelt. Der evtl. im Abprodukt vorhandene Schwefel wird in H₂S oder SO₂ überführt. Der beschriebene Prozeß erfordert in Abhängigkeit von der vor dem Einbringen der Schadstoffe vorgelegten Wasserdampfplasmaenthalpie und der Molekülgröße der Toxine eine bestimmte Mindestreaktionszeit von 10"³s. Nach Ablauf der in Abhängigkeit von Art und Charakter der Abprodukte und der gewählten Plasmaenthalpie optimalen Reaktionszeit wird der Plasmastrahl, der nun aus HCI, HF, CO, H₂, H₂S, SO₂, Metall- oder Halbmetalloxiden, wie SiO₂, B₂O₆ etc. und aus im Primärprodukt gegebenenfalls enthaltenen Inertkomponenten (z.B. N₂) bestehen kann, anschließend durch Eindüsen eines oxidierenden Kühlmediums (z.B. Luft) abgekühlt, wobei noch vorhandene Radikale rekombinieren und die Temperatur des Plasmastrahles so

abgesenkt wird (auf ca. 1000 bis 1600⁰C), daß Dich ein Übergang des Plasmas in den gewöhnlichen Gaszustand vollzieht. Gleichzeitig kommt es unter Ausnutzung der Restonthalpie dos Gases zu einer vollständigen und gezielten Oxidation der im Gas vorliegenden stabilen Brennstoffe (CO, H₂, H₂S) mit dem oxidierenden Kühlgas. Nach diesem Prozeßschritt enthält das Produktes HCI, HF, CO₂, H₂O-Dampf, evtl. SO₂ sowie Metall- oder Halbmetalloxide oder Elemente und gegebenenfalls N₂. Die Komponente HCI, HF, SO₂ zum Teil CO₂ werden nunmehr in einer nachgeschalteten zweistufen basischen Laugewäscho aus dem Produktgas entfernt und ein völlig unschädliches Gasgemisch, bestehend aus CO₂, HjO-Dampf und gegebenenfalls N₂ wird an die Umweit abgegeben. Mit dem erfindung3gemäßen Verfahren laßt sich ein Entgiftungsgrad erroichon, bei dem in den Abgasen mit den genauesten derzeit bekannten Methoden (Massenspoktroskopie) keine toxischen Stoffe nachweisbar sind. Es können in gleicher Weise gasförmige, flüssige oder breiigpastöse Abprodukte, aber auch feste, auf kleine Korngrößen aufgemahlene Schadstoffe beseitigt worden.

Ausführungsboisplel

Eine zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung wird anhand einer konkreten Entgiftungsaufgabe orläutert: Es besteht die Aufgabe, einen Abgasstrom mit einer Anfallmenge von durchschnittlich 7 m³/h und der Zusammensetzung )

90% N₂

3% chlorierte Kohlenwasserstoffe (> 300 perchlorierte Verbindungen) 4% BCI₃ 2% Cl₃ 1 % HCI

total zu entgiften und in ein umweltfreundliches und für Mensch und Biosphäre unbedenkliches Gas umzuwandeln. Dazu wird der Abgasstrom radial in ein Plasmatron oder einen Plasmareaktor eingedost, in dem sich ein Wasserdampfplasmastrahl befindet, der aus einem Verdampfer mit Dampf gespeist wird und folgende Parameter aufweist:

- Wasserdampfmenge: 1,5kg/h

- Plasmastrahlleistung: 6,6kW

- mittlere Massentemperatur Plasma: 3200K

- ehem. Gleichgewichtszusammensetzung Vol.-% des Plasmas bei mittlerer H₂O 50 Massetemperatur: H₂ 16

H 10

OH 12,36

O 4,7

O₂ 5,5

Nach der Vermischung von Abgas und Wasserdampfplasmastrahl in einer Vermischungszone, wobei eine mittlere Massentemperatur v&n ca. 1000⁰C erreicht wird, findet die Gesamtheit der chemischen Reaktionen (plasmachemische Enthalogenierung, fixierende Vergasung) in einem mit dem Plasmatron verbundenen Plasmareaktoi statt, an dessen Ende nach Ablauf der Reaktionszeit in einer sich anschließenden Nachreaktionskammer eine Zumischung von 10m³/h vorgewärmte Luft erfolgt, wodurch es zum gleichzeitigen Abkühlen des Plasmastrahles und einer Sekundärreaktion in Form einer gezielten Oxidation der im Plasmareak\or gebildeten stabilen Brennstoffe H₂ und CO kommt. Nach dem Verlassen der Nachreaktionskammer liegt ein Gasstrom von ca. 17 mVh, bestehend aus HCI, H₂, CO₂, H₂0-Dampf und O₂ vor, der eine Temperatur von ca. 1500⁰C besitzt. Dieser Gasstrom wird in einem nachfolgenden Vorabsorber mit 500 l/h Natronlauge berieselt, wobei beide Phasen im Gleichstrom geführt werden. Der Natronlaugestrom ist so bemessen, daß eine Abkühlung des Gasstromes auf ca. 100⁰C erfolgt, ohne daß eine Verdampfung der Lauge erfolgt. A'is dem Vorabsorber, wo gleichzeitig ein Teil der HCI absorbiert wird, um die nachfolgende Füllkörperkolonne zu entlasten, werden Gasphase und flüssige Natronlauge getrennt abgezogen, wobei die Natronlauge dem Kolonnensumpf der nachfolgenden Füllkörperkolonne zugeführt wird, während die Gasphase unterhalb der Füllkörperschüttung eingebracht wird.

Nach der Hnuptwäsche des Gasstromes in der Füllkörperkolonne besteht dieser nur noch aus N₂,0₂, CO₂ und Wasserdampf und kann über den Gaskamin gefahrlos an die Umwelt abgegeben werden.

Die Erfindung weist neben dem Hauptvorteil einer vollständigen Beseitigung der toxischen Abprodukte eine Reihe weiterer Vorteile auf:

- Einsatz von billigem Wasserdampf als Plasmagas

- Zerstörung aller toxischen Verbindungen einschließlich solcher anorganischer Natur im Abprodukt

- Wegfall der Konzentrierung, Zwischenlagerung und des Transportes gefährlicher Abprodukte

- Wegfall der Erschließung von Deponien

- Es entstehen im Verfahren keine neuen toxischen Produkte.

- Die Erfindung wird den hohen Weiß- und Grauzonenanforderungen der Mikroelektronikindustrie gerecht.

- Das Verfahren ist gleichermaßen für die Vernichtung flüssiger, fester, pastöser und gasförmiger Produkte geeignet und damit universell einsetzbar.

- Das Verfahren ist auch anwendbar für wenig stabile toxische Abprodukte, die bereits bei Temperaturen unterhalb von 1300⁰C zerfallen.

Claims (3)

1. -1- 2S9 915 Patentansprüche:

   1. Verfahren zur Totalvernichtung toxischer Mn >i( iukte, insbesondere chlorierter oder fluorierter Kohlenwasserstoffe, mittels Plasma, wobui ilio Abprodukte in flüssiger, fester, pastöser oder gasförmiger Form direkt in den Plasmasti uhl mit einer mittleren Massentemperatur von mindestens 1500⁰C eingebracht werden, die Temperatur des Plasmostrahls nach dem Vermischen und Verdampfen der Abprodukte mindestens 1300⁰C b6uägt und das anfallende Produktgas aus der Nachreaktionsstufe einer alkalischen Wäsche unterzogen wird, gekennzeichnet dadurch, daß die Abprodukte mit einem Wassordampfplasmastrahl bei einer Verweilzeit von mindestens 10~³s reagieren und der Plasmastrahl in einer Nachreaktionsstufe einem oxidierenden Medium bei einer Temperatur von mindestens 1500⁰C und einer Verweilzeit von mindestens 10~²s ausgesetzt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das oxidierende Medium Luft oder ein anderes freien Sauerstoff enthaltendes Gasgemisch ist.
3. 3. Vorfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß feste Abprodukte auf eine Korngröße unterhalb von 300μιη aufgemahlen und mit Hilfe eines Schleppgases in den Plasmastrahl eingebracht werden.