FI70998B - SAETTING OVER ANGLING FOR AVAILING AVFALLSMATERIAL TILL STABILA SLUTPRODUKTER - Google Patents

Description

1 709981 70998

Menetelmä ja laitos jäteaineen muuttamiseksi stabiileiksi lopputuotteiksiMethod and plant for converting waste material into stable end products

Keksintö koskee menetelmää termisesti hajotettavia 5 kemiallisia aineita sisältävän ja/tai niistä koostuvan jäteaineen muuttamiseksi stabiileiksi lopputuotteiksi, kuten CC^rksi, IVOiksi ja HClrksi, jolloin jäteaine hajotusta varten asetetaan alttiiksi plasmageneraattorissa tuotetulle korkean lämpötilan plasmakaasulle, sekä menetelmän suoritta-10 miseksi tarkoitettua laitosta.The invention relates to a process for converting waste material containing and / or consisting of thermally decomposable chemicals into stable end products, such as CCl 4, IVO and HCl, by exposing the waste material for decomposition to high temperature plasma gas produced in a plasma generator, and to carrying out the process.

Aikaisemmin on ehdotettu, että jäteainetta poltettaisiin reaktiouunissa, jossa on reaktiopesä ja pesän yläpuolella lukuisia plasmapolttimia, jolloin plasmapolttimesta poistuva kaasu yhteisesti ja suihkeenmuotoisesti suuntautuu 15 pesän päällä olevaan jäteaineeseen. Jäteaine on tällöin mekaanisesti hajotettu, mutta ei kuitenkaan hiukkasmuodossa, ja jää plasmakaasun vaikutuksesta pesän päälle. Tällöin saadut stabiilit lopputuotteet voidaan poistaa sulaneessa muodossa tai kaasuina. Plasmapolttimien tehtävänä on vaaditta-20 vien korkeiden lämpötilojen tuottaminen. Kokonaisuudessaan reaktiot ovat tällöin hyvin heikosti hallittavissa. Jätteen yksittäiset tilavuusyksiköt eivät lisäksi ole yhdenmukaisessa termodynaamisessa ympäristössä. Tämä kaikki merkitsee, että tällä tunnetulla menetelmällä ei ole mahdollista var-25 mistaa määrättyä stabiilien lopputuotteiden generointia.It has previously been proposed that the waste material be incinerated in a reaction furnace with a reaction chamber and a plurality of plasma burners above the housing, with the gas leaving the plasma burner being directed in a common and spray form to the waste material on top of the housing. The waste material is then mechanically decomposed, but not in particulate form, and remains on the housing under the influence of plasma gas. The stable end products obtained in this case can be removed in molten form or as gases. The function of plasma torches is to produce the required high temperatures. On the whole, the reactions are then very poorly controllable. In addition, the individual volume units of waste are not in a uniform thermodynamic environment. All this means that with this known method it is not possible to ensure a certain generation of stable end products.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on ohjata alussa selostettua menetelmää siten, että reaktioita kokonaisuudessaan voidaan hallita ja ohjata niin, että voidaan varmistaa toivottujen stabiilien lopputuotteiden generointi. Kek-30 sinnön tarkoituksena on edelleen asettaa käytettäväksi laitos, jonka avulla keksinnön mukainen menetelmä helposti ja toimivasti voidaan toteuttaa.It is an object of the present invention to control the process initially described so that the reactions as a whole can be controlled and controlled so as to ensure the generation of the desired stable end products. The object of the Kek-30 invention is further to provide a plant by means of which the method according to the invention can be easily and efficiently implemented.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista, että jäteaine syötettävässä muodossa saatetaan korkeaan läm-35 pötilaan alhaisessa happipotentiaalissa niin että tapahtuu hajoaminen hapettumisen ollessa vähäistä, minkä jälkeen jäteaineen hajoamistuotteet saatetaan virtaamaan reaktiovyöhyk- 2 70998 keen läpi, joki) on kuumennettu vähintään 2000 °C:seen plasma-kaasun avulla, jonka reaktiovyöhykkeen muodostavat reaktio-kammioon järjestetyn, kaasua läpäisevän kappalemuotoisen täytteen ontelot, jolloin ontelot generoidaan suuntaamalla 5 ja johtamalla plasmaqoneraattorin plasmasäde mainittuun täytteeseen, ja että reakt. iovyöhykkeessä ylläpidetään sellainen happipotentiaa 1i että hajoamistuotteet jatkuvasti muuttuvat stabiileiksi lopputuotteiksi.The process according to the invention is characterized in that the waste material in the feed form is brought to a high temperature at a low oxygen potential so that decomposition takes place with little oxidation, after which the decomposition products of the waste material flow through the reaction zone (heated to at least 2000 ° C plasma). by means of a gas, the reaction zone of which is formed by the cavities of a gas-permeable body-shaped filling arranged in the reaction chamber, the cavities being generated by orienting and directing the plasma beam of the plasma ionizer to said filling, and that the react. the oxygen potential 1i is maintained in the ion zone so that the decomposition products are continuously converted into stable end products.

Keksintö perustuu siihen, että sekä ieaktiolampötilaa 10 että reak t. ioa iko ja ja lisäksi myös hape t uspotent iaal i a on tarkasti säädettävä mikäli halutaan saavut taa stabiilien lopputuotteiden määrätty generointi. Tällöin on olemassa yhteys reaktiolämpötLian ja reaktioajän välillä, vaadittava reaktioaika lyhenee nousevan reaktiolämpöti1 an mukana ja 15 kääntäen. Keksinnön mukaisesti varmistetaan ensin määrätty hajotus alhaisessa hapetuspotentiaa1issa säätämällä reaktio-lämpötila ja reaktioaika. Reaktiolämpöti1 an säätö tapahtuu tällöin vastaavalla p1asmapolttimen asetuksella. Reaktioai-kaa voidaan säätää jär jestämällä esi reakt. iokammio jäteaine-20 syöttöön käytettävän hormen ja pääreaktiokammion väliin.The invention is based on the fact that both the reaction temperature 10 and the reaction temperature and, in addition, also the oxygen potential must be precisely controlled if it is desired to achieve a certain generation of stable end products. In this case, there is a relationship between the reaction temperature and the reaction time, the required reaction time is shortened with increasing reaction temperature and vice versa. According to the invention, a predetermined decomposition at a low oxidation potential is first ensured by adjusting the reaction temperature and reaction time. The reaction temperature is then adjusted with the corresponding plasma burner setting. The reaction time can be adjusted by arranging the reaction. a chamber between the flue used to feed the waste-20 and the main reaction chamber.

Vasta määrätyn hajotuksen jälkeen reaktiota jatketaan, jälleen määrätyssä happipotentiaa1issa happoa lisäämällä, kunnes saadaan stabiileja lopputuotteita.Only after a certain decomposition is the reaction continued, again at a certain oxygen potency, with the addition of acid, until stable end products are obtained.

Tässä voidaan reaktionikaa muutelin erilaisin virta-25 ustien manipuloinnein. Sekä ha jotuksossa että reaktion etenemisessä stabiileiksi lopputulot Le i ks i on erittäin edullista, jos jäteaine voidaan syöttää hienojakoisessa muodossa. Tällöin päästään siihen, että jäteaineen yksittäisillä osilla on suuri ominaispinta-a]a ja erityisen hyvä reaktiivisuus. 30 Tämän lisäksi käytännöllisesti katsoen kaikki nämä yksittäiset osat ovat sekä hajotuksessa että sitä seuraavassa reaktiossa samassa termodynaamisessa ympäristössä mitä paineeseen, lämpötilaan ja muihin reaktioaineisiin tulee. Hienojakoisella muodolla tarkoitetaan, että jäteainetta on työstet-35 ty niin, että se on kuljetettavissa t.s. se on syötettävässä muodossa ja voidaan ruJskut Lama I I , i syöttää hormiin.Here, the reaction time can be varied by various manipulations of the current 25. In both the application and the progress of the reaction to a stable end result, it is highly advantageous if the waste material can be fed in finely divided form. In this case, it is achieved that the individual parts of the waste material have a high specific surface area and a particularly good reactivity. 30 In addition, virtually all of these individual components are in both the decomposition and the subsequent reaction in the same thermodynamic environment in terms of pressure, temperature and other reactants. By finely divided form is meant that the waste material has been processed so that it can be transported, i.e. it is in a feedable form and can be fed into the flue.

Keksinnön mukaistat menetelmää voidaan kellit tää useus- 3 70998 sa eri suhteessa. Osa hajoitustuotteiden stabilointia varten vaadittavasta happimäärästä voidaan siten sekoittaa kanto-kaasuun ja/tai plasmakaasuun. Erityisesti voidaan lämmitettyä happea ha joitustuotteineen sekoittaa kantokaasuun ja/tai 5 plasmakaasuun. Vaadittaessa erittäin korkeita lämpötiloja voidaan happi lisätä plasmakaasuvirtana jonka lämpötila on 2000 - 4000 °C. Happi voidaan syöttää ilmana ja/tai hapella rikastettuna ilmana tai teknisesti puhtaana happena. Vettä voidaan kuitenkin myös käyttää hapenkantajana, koska vesi 10 dissosioituu plasmakaasussa hapeksi ja vedyksi korkean lämpötilan vaikutuksesta.The method according to the invention can be clocked in various ratios. Thus, part of the amount of oxygen required to stabilize the decomposition products can be mixed with the carrier gas and / or plasma gas. In particular, the heated oxygen with its decomposition products can be mixed with the carrier gas and / or the plasma gas. When very high temperatures are required, oxygen can be added as a plasma gas stream having a temperature of 2000 to 4000 ° C. Oxygen can be supplied as air and / or oxygen-enriched air or as technically pure oxygen. However, water can also be used as an oxygen carrier because water 10 dissociates in plasma gas into oxygen and hydrogen under the influence of high temperature.

Keksinnön puitteissa voidaan jäteaine syötettävässä muodossa kokonaan tai osittain tuoda plasmakaasuun plasma-polttimen jälkeen. Kun kyseessä ovat jäteaineet kuten di-15 oksiinit, PCB, öljypitoinen maa, jne. päästään toistettaviin tuloksiin kun käytetään reaktioaikoja jotka ovat suuruusluokaltaan millisekunteja, ja sopivasti asetetaan kantokaasu tai muodostunut plasmaknasu tällöin alttiiksi sopivalle turbulenssille tai siirretään sopivaan kiertokulkuun plasma-20 polttimeen ja reaktiokammioon. Stabiileja lopputuotteita sisältävää kaasua voidaan jäähdyttää reaktiokammiosta poistumisen yhteydessä tai sen jälkeen.Within the scope of the invention, the waste material in the feed form can be completely or partially introduced into the plasma gas after the plasma burner. In the case of wastes such as di-15 oxines, PCBs, oily soils, etc., reproducible results are obtained when using reaction times of the order of milliseconds, and suitably exposing the carrier gas or the plasma plasma formed to a suitable turbulence or transferring to a suitable rotation and plasma cycle. The gas containing stable end products can be cooled on or after leaving the reaction chamber.

Keksinnön edullisen toteutusmuodon mukaisesti plasma-generaattorin plasmasuihkeet voidaan sopivasti suunnata polt-25 tokammiossa olevaan kaasua läpäisevään koksitäytteeseen, jolloin jäteaine syötettävässä muodossa ja/tai sen reaktiotuotteet syötetään reaktiokammioon plasmasuihkeen mukana.According to a preferred embodiment of the invention, the plasma sprays of the plasma generator can be suitably directed to a gas-permeable coke filling in the combustion chamber, whereby the waste material in the feed form and / or its reaction products are fed to the reaction chamber with the plasma spray.

Keksintö koskee myös laitosta termisesti hajotettavia kemiallisia aineita sisältävän ja/tai niistä koostuvan jäte-30 aineen muuttamiseksi stabiileiksi lopputuotteiksi kuten CO^rksi, H^Orksi ja HCl:ksi, joka laitos koostuu vähintään yhdestä plasmageneraattorista 3, välineistä 4 jäteaineen syöttöä varten, sekä välittömästi ennen plasmageneraattoria olevasta hormista. Keksinnön mukaiselle laitokselle on tun-35 nusomaista, että laitos käsittää reaktiokammion 1 joka on varustettu tulenkestävällä vuorauksella 2, jolloin reaktio-kammiossa 1 on kaasua läpäisevä kappalemuotoinen täyte 6 ja 4 70998 että plasmageneraattori 3 on reaktiokammioon nähden järjestetty siten, että plasmageneraattorista tulevan plasmasäteen vaikutuksesta täytteeseen palaa ontelo 7, joka muodostaa re-aktiovyöhykkeen. Plasmapolttimen plasmakaasusuihke purkautuu 5 tällöin reaktiokammioon ja reaktiokammiosta voidaan poistaa kaasumaiset reaktiotuotteet. Laitteessa olevaan välittömästi ennen plasmageneraattoria asennettuun hormiin päättyvät sekä jäteaineen syöttölaite että myöskin hapen syöttölaite.The invention also relates to a plant for converting waste material containing and / or consisting of thermally decomposable chemicals into stable end products such as CO 2, H 2 O and HCl, which plant consists of at least one plasma generator 3, means 4 for feeding the waste material, and immediately from the flue before the plasma generator. The plant according to the invention is characterized in that the plant comprises a reaction chamber 1 provided with a refractory lining 2, wherein the reaction chamber 1 has a gas-permeable body-shaped filling 6 and 4 70998 and the plasma generator 3 is arranged relative to the reaction chamber so that the plasma from the plasma generator the cavity 7, which forms the reaction zone, returns. The plasma gas spray of the plasma torch is then discharged into the reaction chamber, and gaseous reaction products can be removed from the reaction chamber. Both the waste material supply device and the oxygen supply device end in the flue installed in the device immediately before the plasma generator.

Keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisesti reak-10 tiokammio on varustettu koksivuorauksella, joka koostuu karkeista koksikappaleista muodostuneesta koksitäytteestä, jolloin reaktiokammio sopivasti on kuilu-uuni, jossa on yläauk-ko koksin syöttöä varten ja alempi kuonanpoistoputki. Tällä tavalla voidaan kulutettua koksia koko ajan korvata yläau-15 kon kautta kuten normaalisti tapahtuu kuilu-uuneissa. Kaasumaisia reaktiotuotteita jälkikäsitellään tietenkin yleensä esimerkiksi jäähdyttämällä ja/tai hiukkassuodattamalla.According to a preferred embodiment of the invention, the reaction chamber is provided with a coke liner consisting of a coke filling formed of coarse coke bodies, the reaction chamber suitably being a shaft furnace with an upper opening for feeding coke and a lower slag removal pipe. In this way, the consumed coke can be replaced all the time through the upper opening, as is normally the case in shaft furnaces. Of course, the gaseous reaction products are generally worked up, for example by cooling and / or particle filtration.

Keksintö perustuu siihen, että jäteaineen muuttamiseen stabiileiksi lopputuotteiksi vaadittavat reaktiot on 20 toteutettava tarkasti määrättyjen olosuhteiden alaisina, toisin sanoen määrätyssä lämpötilassa, määrätyissä paineissa ja määrätyissä reaktiopotentiaaleissa ja tällöin erityisesti määrätyssä happipotentiaalissa. Esimerkiksi on reaktioiden eteneminen stabiileiksi lopputuotteiksi tapahduttava 25 tietyn happiylimäärän läsnäollessa, mutta tällöin on samalla häiritsevien kemiallisten yhdisteiden muodostusta estettävä. Yllättäen on osoittautunut, että tämä ongelma voidaan ratkaista keksinnön avulla, koska polttokammiossa oleva kok-sitäyte huolehtii nopeasti happiylimäärästä. Koksitäytettä 30 voidaan myös käyttää pelkistävän ilmakehän aikaansaamiseksi reaktiota varten.The invention is based on the fact that the reactions required for the conversion of the waste material into stable end products must be carried out under well-defined conditions, i.e. at a certain temperature, at certain pressures and at certain reaction potentials, and in particular at a certain oxygen potential. For example, the progress of the reactions to stable end products must take place in the presence of a certain excess of oxygen, but at the same time the formation of interfering chemical compounds must be prevented. Surprisingly, it has been found that this problem can be solved by the invention, since the coke sample in the combustion chamber quickly takes care of the excess oxygen. Coke filler 30 can also be used to provide a reducing atmosphere for the reaction.

Koksitäyte stabiloi nopeasti muuttumisreaktioita. Plasmakaasun lämpötilaa ja koostumusta sopeutetaan esillä oleviin erityisiin käyttöolosuhteisiin, ja siten esillä ole-35 vaan jäteaineeseen.The coke fill quickly stabilizes the transformation reactions. The temperature and composition of the plasma gas are adapted to the specific conditions of use present, and thus to the waste material present.

Jäteainetta voidaan esimerkiksi sekoittaa hienojakoisessa muodossa kantokaasuvirtaukseen, joka plasmapolttimessa 5 70998 siirtyy plasmakaasuvirtaukseen ja jonka happipotentiaali ei ole riittävä jäteaineen tai jäteaineen hajoamistuotteiden polttamiseen, jonka takia jäteaine ensin hajotetaan plasma-kaasussa ja sen jälkeen käsitellään edelleen happilisäyksen 5 avulla. Happea voidaan kuitenkin myös sekoittaa jo kantokaa-suun. Hajotus voi tapahtua lämpötilassa 2000 - 4000 °C, ja vielä senkin jälkeen ovat korkeat lämpötilat käytettävissä. Erityisolosuhteista johtuen voi keksinnön mukaisesti olla sopivaa järjestää itse reaktiokammiota edeltävä esireaktio-10 kammio, esimerkiksi pyörresekoituskammio, jossa happisyöttö tapahtuu.For example, the waste material can be mixed in finely divided form with a carrier gas stream which enters the plasma gas stream in the plasma torch 5 70998 and has insufficient oxygen potential to burn the waste or waste decomposition products, which is first decomposed in plasma gas and then further treated with oxygen. However, oxygen can also be mixed already in the carrier mouth. Decomposition can take place at a temperature of 2000 - 4000 ° C, and even after that high temperatures are available. Due to the special conditions, it may be suitable according to the invention to provide a pre-reaction chamber 10 preceding the reaction chamber itself, for example a vortex mixing chamber in which the oxygen supply takes place.

Keksintöä tullaan alla selostamaan lähemmin viitaten suoritusesimerkkiin, joka on kuvattu liitteenä olevassa piirroksessa .The invention will be described in more detail below with reference to an exemplary embodiment described in the accompanying drawing.

15 Kuviossa esitetty laitos on tarkoitettu termisesti hajotettavia kemiallisia aineita sisältävän tai niistä koostuvan jäteaineen muuttamiseksi. Tämä voi erityisesti koskea muoviaineen polttamista. Toivottuja stabiileja lopputuotteita ovat esimerkiksi CC>2, H20 ja HC1. Laitos käsittää periaat-20 teessä poltto- tai reaktiokammion 1, jossa on tulenkestävä vuoraus 2, vähintään yhden plasmapolttimen 3 ja jäteaineen syöttöön tarkoitetun syöttölaitteen 4. Plasmapoltin 3 on edullisesti poltin, jossa on kaksi lieriön muotoista elektrodia, joiden välissä on rengasmuotoinen aukko, jonka kautta 25 plasmakaasu kulkee. Plasmakaasua syötetään tuloputkea 12 myöten ja plasmapolttimesta 3 poistuva plasmakaasusuihke 5 purkautuu reaktiokammioon 1 ja muodostuvat reaktiotuotteet vir-taavat reaktiokammiossa ylöspäin ja poistuvat ulostulon 11 kautta. Reaktiokammion 1 koksitäyte on kaasua läpäisevää.The plant shown in the figure is intended for the conversion of waste material containing or consisting of thermally decomposable chemical substances. This may apply in particular to the incineration of plastic material. Desirable stable end products include, for example, CC> 2, H2O and HCl. The plant basically comprises a combustion or reaction chamber 1 with a refractory lining 2, at least one plasma torch 3 and a feed device 4 for feeding waste material. The plasma torch 3 is preferably a torch with two cylindrical electrodes with an annular opening through which 25 plasma gas passes. Plasma gas is fed up to the inlet pipe 12 and the plasma gas spray 5 leaving the plasma torch 3 discharges into the reaction chamber 1 and the reaction products formed flow upwards in the reaction chamber and exit through the outlet 11. The coke filling of the reaction chamber 1 is gas permeable.

30 Plasmasuihke 5 syöttää jäteainetta ja/tai jäteaineen reaktio-tuotteita reaktiokammioon 1. Suoritusesimerkin koksitäytteen 1 muodostaa karkeiden koksikappaleiden muodostama pilari. Sisääntulevan plasmasuihkeen 5 alueella muodostuu ajon aikana aukipoltettu ontelo 7, joka muodostaa reaktiovyöhykkeen, 35 jossa muuttuminen stabiileiksi lopputuotteiksi tapahtuu. Tässä suoritusesimerkissä on reaktiokammio muuten, keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisesti, rakennettu kuilu-uunik- 6 70998 si, jossa on koksin syöttöä varten yläaukko 8, kuten myös alempi kuonan poistoputki 9. Ennen reaktiokammiota on esi-reaktiokammiona 10 toimiva pyörresekoituskammio.The plasma spray 5 feeds the waste material and / or the reaction products of the waste material into the reaction chamber 1. The coke filling 1 of the exemplary embodiment is formed by a column formed by coarse coke bodies. In the region of the incoming plasma spray 5, an open cavity 7 is formed during the run, which forms a reaction zone 35 in which the conversion to stable end products takes place. In this exemplary embodiment, the reaction chamber is otherwise, according to a preferred embodiment of the invention, a shaft furnace 670998 with an upper opening 8 for the supply of coke, as well as a lower slag outlet pipe 9. Before the reaction chamber there is a vortex mixing chamber acting as a pre-reaction chamber 10.

Syöttämällä hiilipitoista kappalemuotoista ainetta, 5 kuten kuviossa näytetään, yläkautta reaktiokammioon yläau-kon kautta siten, että aine tulee sisään kammion reunoista, tulee aineen rajoituspinta kammion yläosassa muodostamaan kartionmuotoisen syvennyksen, joka vastaa aineen luonnollista sortumiskulmaa, toisin sanoen ainekerros tulee ylöspäin 10 pienenevällä paksuudella peittämään kammion sisärajapintaa. Tällä tavalla saatu kappalemuotoison aineen jakautuminen kammion yläosassa edistää keskikaasuvirtausta täytteessä ja ulos kaasunpoistosta, samalla kun yläaukon lämpörasitusta voidaan lieventää ja kammion vuorausta oleellisesti vähentää. 15 Tällöin aikaansaadaan edelleen kaasuvirtausolosuhteita, jotka pääasiassa ovat vakioita koko reaktiokammion sisällä, jolla seikalla on suuri merkitys kun halutaan aikaansaada kaikille reaktioprosesseissa osallistuville aineille termo-dynaamisesti yhtenäiset puitteet.By feeding a carbonaceous particulate material, as shown in the figure, from above to the reaction chamber through the top opening so that the material enters the edges of the chamber, the material baffle at the top of the chamber forms a conical recess corresponding to the natural angle of inclination of the material. the internal interface. The distribution of the particulate material obtained in this way in the upper part of the chamber promotes the medium gas flow in the filling and out of the degassing, while the thermal stress on the upper opening can be alleviated and the lining of the chamber substantially reduced. This further provides gas flow conditions which are essentially constant throughout the reaction chamber, which is of great importance in order to provide a thermodynamically uniform framework for all substances involved in the reaction processes.

20 Jäteainetta syötetään siten syöttölaitteen 4 kautta hormiin, joka on välittömästi ennen plasmageneraattoria. Esitetyssä suorituksessa on hormi rakennettu yhteen esireak-tiokammion 10 kanssa. Happea voidaan syöttää sekä ennen esi-reaktiokammiota että sen jälkeen, esimerkiksi kuten kuvios-25 sa kohdassa 13 on esitetty.The waste material is thus fed via a feeder 4 to a flue immediately before the plasma generator. In the embodiment shown, the flue is built together with the pre-reaction chamber 10. Oxygen can be fed both before and after the pre-reaction chamber, for example as shown in Fig. 25 at 13.

Keksinnön mukaan saavutetut edut ovat siinä, että reaktio voidaan suorittaa erittäin hyvän valvonnan alaisena ja että stabiilien lopputuotteiden generointi voidaan varmistaa. Keksinnön mukainen menetelmä soveltuu mitä erilaisempien jä-30 teaineiden käsittelyyn, mukaanlukien termisesti hajotettavia kemiallisia aineita sisältävät tai niistä koostuvat jäteaineet sekä myös sellaiset jäteaineet, jotka ovat vaikeasti poltettavissa tai joita ei voida polttaa. Erityisen edullista on se, että menetelmä voidaan suorittaa yksinkertaisessa 35 ja siten toimintavarmassa laitoksessa.The advantages achieved according to the invention are that the reaction can be carried out under very good control and that the generation of stable end products can be ensured. The process according to the invention is suitable for the treatment of a wide variety of waste materials, including waste materials containing or consisting of thermally decomposable chemical substances, as well as waste materials which are difficult to incinerate or which cannot be incinerated. It is particularly advantageous that the process can be carried out in a simple and thus reliable plant.

Esimerkki 1Example 1

Kuvion 1 mukaisessa laitoksessa suoritetussa keksin- 7 70998 non mukaisessa koeajossa hävitettiin 37 kg pentakloori-fenolin 10-%:tista liuosta orgaanisessa liuottimessa. Kokeessa käytettiin plasmakaasuna ilmaa ja plasmapolttimesta poistuvan kaasun lämpötila säädettiin noin 2500 °C:een.In a test run according to the invention according to the invention of Figure 7, 37 kg of a 10% solution of pentachlorophenol in an organic solvent were destroyed. Air was used as the plasma gas in the experiment, and the temperature of the gas leaving the plasma torch was adjusted to about 2500 ° C.

5 Koelaitteisto lämmitettiin käyttölämpötilaan, ts. noin 2000 °C:een, jonka jälkeen pentakloorifenoliliuoksen syöttö hormiin aloitettiin syöttönopeudella 1,3 kg minuutissa. Plasmageneraattorin teho säädettiin 460 kW:iin. Plasma-kaasuna käytettiin paineilmaa ja plasmakaasuvirtaus oli 3 10 1,8 m (n)/min. Hormiin ennen plasmapoltinta lisättiin 1,2 m^(n) happikaasua minuutissa. Pcntakloorifenolin hajoaminen tapahtuu sen joutuessa alttiiksi plasmakaasun korkealle lämpötilalle ja täydelliseen hajotukseen päästään kuumassa koksikerroksessa, nk. ontelossa 7 ennen hormia. Välittö-15 mästi hajotuksen jälkeen ja pääasiallisesti ennen hormia koksitäytteeseen muodostuvassa ontelossa 7 sitoutuu koko vapautuva hiilimäärä ja pieni osa vedystä plasmakaasussa olevan ja tuodun happikaasun avulla. Koksikuilusta ulostulon 11 kautta poistuvaa kaasua, jonka lämpötila edelleen on noin 20 1900 °C, pikajäähdytetään ja pestään natronlipeäliuoksella kloorin ja mahdollisen hiilivedyn poistamiseksi. Pesusta poistuva kaasu koostuu hiilioksidin, vedyn ja typen seoksesta, jossa on noin 4 % hiilidioksidia. Suoritetuissa analyyseissä pentakloorifenolia ei voitu osoittaa pesuliuoksessa 25 eikä poistuvassa kaasussa. Kuilusta poistuvan kaasun kokonaismäärä oli mittausten mukaan 8 m3(n)/min. Pestyn kaasun analyysi antoi koostumukseksi 36 % CO, 4 % CO2, 42 % vety-kaasua ja loput typpikaasua. Koksin kokonaiskulutus kokeen aikana oli noin 2,5 kg ja uunin pohjaosaan voitiin todeta 30 muodostuneen tietyn kuonamäärän. Pesunesteeseen sidotun kloorin määrä oli 2,45 kg.5 The test apparatus was heated to the operating temperature, i.e. about 2000 ° C, after which the supply of the pentachlorophenol solution to the flue was started at a feed rate of 1.3 kg per minute. The power of the plasma generator was adjusted to 460 kW. Compressed air was used as the plasma gas and the plasma gas flow was 3 m 1.8 m (n) / min. 1.2 m 2 (n) of oxygen gas per minute was added to the flue before the plasma torch. The decomposition of p-chlorochlorophenol takes place when it is exposed to the high temperature of the plasma gas and complete decomposition is achieved in the hot coke bed, the so-called cavity 7 before the flue. Immediately after decomposition and mainly before the flue in the coke-filled cavity 7, all the released carbon and a small part of the hydrogen are bound by the oxygen gas present in the plasma gas and introduced. The gas leaving the coke shaft through the outlet 11, which still has a temperature of about 20 to 1900 ° C, is quenched and washed with sodium hydroxide solution to remove chlorine and any hydrocarbon. The scrubbing gas consists of a mixture of carbon dioxide, hydrogen and nitrogen with about 4% carbon dioxide. In the analyzes performed, pentachlorophenol could not be detected in the wash solution 25 or in the exhaust gas. According to the measurements, the total amount of gas leaving the shaft was 8 m3 (n) / min. Analysis of the scrubbed gas gave a composition of 36% CO, 4% CO2, 42% hydrogen gas and the remainder nitrogen gas. The total consumption of coke during the experiment was about 2.5 kg and a certain amount of slag could be found in the bottom of the furnace. The amount of chlorine bound in the washing liquid was 2.45 kg.

Esimerkki 2Example 2

Keksinnön mukaisesti suoritetussa koeajossa hävittiin muuntajaöljyllä kyllästettyä hiekkaa. Muuntajaöljy sisälsi 35 kloorattuja hiilivetyjä. Näytteen kokonaispaino oli 60 kg ja se sisälsi 6,2 kg öljyä, jossa oli 2 % (noin 125 g) kloorattuja hiilivetyjä. Plasmakaasuna käytettiin ilmaa ja 3 70998 plasmapolttimesta poistuvan kaasun lämpötila säädettiin 2500 °C:ksi. Saastunut hiekka sekoitettiin 55 kgraan poltettua kalkkia muodostuneen kuonan sulamispisteen ja juoksevuu-den säätämiseksi ja seos ruiskutettiin ilmaa kantokaasuna 5 käyttäen plasmakaasuun sen poistuessa plasmapolttimesta.In the test run according to the invention, the sand saturated with transformer oil was destroyed. Transformer oil contained 35 chlorinated hydrocarbons. The total weight of the sample was 60 kg and it contained 6.2 kg of oil with 2% (about 125 g) of chlorinated hydrocarbons. Air was used as the plasma gas and the temperature of the gas leaving the 70708 plasma torch was adjusted to 2500 ° C. The contaminated sand was mixed with 55 kg of quicklime to control the melting point and fluidity of the slag formed, and the mixture was injected with air into the plasma gas using air as the carrier gas 5 as it exited the plasma burner.

Plasmakaasun avulla kuljetettiin reaktantit reaktiokuiluun, jossa oli täyte, joka koostui kappalemuotoisesta koksista (40 - 60 mm). Ennen koetta reaktiotilaa lämmitettiin käyttö-lämpötilaan (noin 2000 °C:een). Syöttönopeus oli 2 kg/min 3 10 ja kantokaasun määrä oli 0,6 m (n)/min. Plasmapolttimen teho ..... 3 säädettiin 540 kW:iin ja plasmakaasumäärä oli 1,8 m (n)/min.Plasma gas was used to transport the reactants to a reaction shaft with a filler consisting of lump coke (40-60 mm). Prior to the experiment, the reaction space was warmed to operating temperature (about 2000 ° C). The feed rate was 2 kg / min 3 10 and the amount of carrier gas was 0.6 m (n) / min. The power of the plasma torch ..... 3 was adjusted to 540 kW and the amount of plasma gas was 1.8 m (n) / min.

Reäktiotilassa hajotettiin muuntajaöljy ja klooratut hiilivedyt hiileksi (noeksi), vedyksi ja klooriksi, jotka välittömästi reagoivat hapen kanssa muodostaen hiilidioksidia ja 15 pienen määrän vesihöyryä. Samanaikaisesti hiekka kalkin vaikutuksesta muuttui CaO.Si02-kuonaksi, jota poistettiin kuilun alaosasta kohdasta 9. Kuilusta poistuva kaasu, joka koostui CO^ista, H^sta ja Cl2/HCl:stä, pikajäähdytettiin ja pestiin natronlipeäliuoksessa. Suoritetuissa analyyseissä 20 kloorattuja hiilivetyjä ei voitu todeta pesuliuoksessa, pakokaasussa eikä muodostuneessa kuonassa. Pesuliuoksessa olevan kloorin määrä oli 77 g ja pestyn kaasun analyysi antoi koostumukseksi 28 % CO, 4 % CC>2, 7 % H2 ja loput pääasiassa N2. Kokeessa kuluneen koksin määrä oli 4,1 kg ja kuonaa pois-25 tettiin 117 kg.In the reaction space, the transformer oil and chlorinated hydrocarbons were decomposed into carbon (soot), hydrogen, and chlorine, which reacted immediately with oxygen to form carbon dioxide and a small amount of water vapor. At the same time, the sand was converted by lime to CaO.SiO 2 slag, which was removed from the bottom of the shaft at point 9. The gas leaving the shaft, consisting of CO 2, H 2 and Cl 2 / HCl, was flash cooled and washed in sodium hydroxide solution. In the analyzes performed, 20 chlorinated hydrocarbons could not be detected in the scrubbing solution, in the exhaust gas or in the slag formed. The amount of chlorine in the scrubbing solution was 77 g and analysis of the scrubbed gas gave a composition of 28% CO, 4% CC> 2.7% H2 and the remainder mainly N2. The amount of coke consumed in the experiment was 4.1 kg and 117 kg of slag was removed.

Ylläolevat esimerkit ovat ainoastaan edulliset suoritukset. Keksinnössä ehdotettua menetelmää voidaan tämän lisäksi käyttää monien muiden aineiden hävittämiseen. Hävitettäväksi tarkoitettu aine voi olla neste- tai kaasumuodossa 30 tai kiinteänä aineena.The above examples are only preferred embodiments. In addition, the method proposed in the invention can be used to dispose of many other substances. The substance to be disposed of may be in liquid or gaseous form 30 or as a solid.

Esimerkkejä nestemuotoisista aineista ovat orgaaniset liuottimet, dioksiinit, biosidit, ym. ja esimerkiksi teollisten valmistusprosessien liuotinylijäämät.Examples of liquid substances are organic solvents, dioxins, biocides, etc. and, for example, solvent residues from industrial manufacturing processes.

Kiinteistä aineista mainittakoon esimerkiksi penta-35 kloorifenoli, saastunut hiekka ja maa, jne.Examples of solids include Penta-35 chlorophenol, contaminated sand and earth, etc.

Sopivia kaasumaisia aineita ovat esimerkiksi freonit, kemialliset ja biologiset taistelukaasut, ym.Suitable gaseous substances include, for example, freons, chemical and biological combat gases, and the like.

9 709989 70998

Keksinnön mukaisesti on lähtöaine saatettava "syöttö-kelpoiseen" muotoon. Kiinteitä aineita voidaan esimerkiksi liuottaa, liettää tai hajottaa.According to the invention, the starting material must be brought into a "feedable" form. For example, solids can be dissolved, slurried or decomposed.

Kiinteä aine, jota aiotaan syöttää kantokaasun avul-5 la, on hajotettava hiukkaskokoon alle 2 mm. Sisäänpuhallus-paineen on tällöin noustava yli 2 bar'in.The solid to be fed by the carrier gas must be decomposed to a particle size of less than 2 mm. The supply pressure must then rise above 2 bar.

Lietettäessä nesteeseen hiukkaskoon on alitettava 0,25 mm. Vaaratekijät huomioiden on Imettämistä tai liuottamista käyttävät tekniset ratkaisut pidettävä edullisina, 10 koska niitä voi käyttää suljetuissa järjestelmissä. Mekaanista hajotusta käytettäessä on vaikea estää leviämistä.When slurried in a liquid, the particle size must be less than 0.25 mm. In view of the hazards, technical solutions using breastfeeding or dissolution should be considered preferable, 10 as they can be used in closed systems. When using mechanical decomposition, it is difficult to prevent spreading.

Riippumatta siitä, tapahtuuko syöttö kaasu- tai nestemuodossa, on sisäänpuhallusnopeuden sopivasti ylitettävä 5 metriä sekunnissa ja edullisesti oltava 40 - 100 metriä 15 sekunnissa. Tämä koskee myös nesteitä. Sisäänpuhalluksen on tarkoituksenmukaisesti tapahduttava hormiin ennen plasma-poltinta.Irrespective of whether the supply takes place in gaseous or liquid form, the injection rate must suitably exceed 5 meters per second and preferably be 40 to 100 meters in 15 seconds. This also applies to liquids. The blowing must suitably take place in the flue before the plasma torch.

Kun jäteaine on kaasumuodossa se voidaan parhaiten syöttää plasmapolttimen kautta. Se voidaan tietenkin myös 20 jakaa niin, että ainoastaan osa johdetaan plasmageneraatto-rin kautta plasmakaasun kanssa, kun taas toinen osa syötetään plasmakaasuun generaattorin jälkeen tai suoraan reaktio-vyöhykkeeseen. Keksinnössä käytetyn plasmakaasun tulee parhaiten olla prosessiin sopivan happipitoisuuden omaava kaa-25 su - vaihtoehtoisesti voidaan lisä "hapotus" ohjata ylimääräisellä happilisäyksellä hormiin tai reaktiovyöhykkeeseen.When the waste material is in gaseous form, it can best be fed through a plasma torch. Of course, it can also be divided so that only a part is passed through the plasma generator with the plasma gas, while the other part is fed to the plasma gas after the generator or directly to the reaction zone. The plasma gas used in the invention should preferably be gas with a suitable oxygen content for the process - alternatively, further "acidification" may be directed by additional oxygen addition to the flue or reaction zone.

Polttimesta poistuvan plasmakaasun lähtölämpötilan on oltava vähintään 1000 °C ja plasmakaasulla on sopivasti oltava sellainen energiasisältö, että lämpötila reaktiotilassa 30 ylittää 2000 °C.The outlet temperature of the plasma gas leaving the burner must be at least 1000 ° C and the plasma gas must suitably have an energy content such that the temperature in the reaction space 30 exceeds 2000 ° C.

Plasmakaasuna voi olla esimerkiksi ilma, prosessin kiertokaasu jne.The plasma gas can be, for example, air, process circulating gas, etc.

Mitä tulee tyhjän tilan eli kuilun reaktiovyöhykkeen paikallistamiseen, tämä syntyy plasmageneraattorin edessä 35 itse reaktion aikana. Tyhjä tila ei kuitenkaan jää koskemattomaksi vaan se muodostuu uudelleen lysähtääkseen jälleen, muodostuakseen jälleen jne. Tyhjä tila muodostuu periaattees- 10 70998 sa täyteväleistä, jotka suurenevat reaktion edetessä.As for the localization of the void reaction zone, this occurs in front of the plasma generator 35 during the reaction itself. However, the void space does not remain intact but is re-formed to re-lick, re-form, etc. The void space is basically formed by fill gaps that increase as the reaction proceeds.

Happea voidaan tuoda reaktioon missä muodossa tahansa, esimerkiksi vetenä, vesihöyrynä jne.Oxygen can be introduced into the reaction in any form, for example, water, steam, etc.

Täyte voi kuitenkin myös sisältää dolomiittia tai 5 vastaavia rikin sitomiseen sopivia aineita, esimerkiksi kalkkia.However, the filling may also contain dolomite or similar sulfur-binding substances, for example lime.

Kappalemuotoisena hiilivetypitoisena aineena käytetään edullisesti kappalemuotoista koksia, jonka raekoko on sopivasti suurempi kuin 20 mm, edullisesti 40 - 60 mm.As the unitary hydrocarbonaceous substance, unitary coke with a grain size suitably larger than 20 mm, preferably 40 to 60 mm, is preferably used.

10 Mitä aineen viipymisaikoihin tulee, noussee viipymis- aika itse tyhjätilassa muutamaan millisekuntiin, kun taas viipymisaika jäljellä olevissa koksipila roissa noussee noin 1-5 sekuntiin.With regard to the residence times of the substance, the residence time in the empty state itself increases to a few milliseconds, while the residence time in the remaining coke droplets increases to about 1-5 seconds.

Näitä tietyissä yhteyksissä sopivia viipymisaikoja 15 voidaan kuitenkin monin tavoin ohjata, esimerkiksi mukauttamalla syöttönopeutta sopivalla tavalla.However, these residence times 15, which are suitable in certain contexts, can be controlled in many ways, for example by adjusting the feed rate in a suitable manner.

Mikäli prosessiteknisistä syistä on toivottavaa, voidaan kaasun lämpötila kuilun yläosassa laskea vesilisäyksen avulla noin 1000 °C:een.If it is desirable for process technical reasons, the temperature of the gas at the top of the shaft can be reduced to about 1000 ° C by adding water.

20 Kuilusta virtaava kaasu voidaan sopivasti pikajäähdyt- tää huoneenlämpötilaan.The gas flowing from the shaft can be suitably flash-cooled to room temperature.

Mikäli on tarpeellista voidaan sopivasti kuonanmuodos-tajia lisätä.If necessary, slag formers can be suitably added.

Claims (15)

1. Sätt att omvandla avfallsmaterial innehällande och/eller bestaende av termiskt sönderdelbara kemiska sub-5 stanser till stabila slutprodukter, säsom C02, H2° oc^ ^Cl · varvid avfallsmaterialet i och för sönderdelning utsättes för en i en plasmagenerator alstrad plasmagas med hög tem-peratur, kännetecknat därav, att avfallsmaterialet i matningsbar form underkastas hög temperatur vid 10 lag syrepotential i och för sönderdelning med ringa oxidation, varefter avfallsmaterialets sönderdelningsprodukter bringas att genomströmma en av en plasmagas tili ätminstone 2000°C upphettad reakt ionszon, bestäende av hälrum i en i en reaktionskammare anordnad gasgenomsläpplig sLyckeformig fyll-15 ning, varvid nämnda hälrum genereras genom att plasmagenera-torns plasmasträle riktas mot och utmynnar i nämnda fyll-ning, och att en sadan syrepotential upprätthälles i reak-tionszonen att sönderdelningsprodukterna kontinuerligt över-föres tili stabila slutprodukter. 20A method of converting waste material containing and / or consisting of thermally decomposable chemical substances into stable final products, such as CO 2, H 2 ° and 2 Cl · wherein the waste material in and for decomposition is subjected to a plasma gas generated in a high temperature plasma generator. temperature, characterized in that the waste material in a feedable form is subjected to high temperature at low oxygen potential in and with little oxidation decomposition, after which the waste material's decomposition products are passed through a reaction gas heated to an at least 2000 ° C heating zone in a heated reaction zone. arranged in a reaction chamber gas-permeable cylindrical filling, said cavities being generated by directing the plasma generator's plasma jet towards and opening in said filling, and such an oxygen potential is maintained in the reaction zone to produce decomposition products to decompose . 20 2. Sätt enligt patentkravet 1, känneteck nat därav, att avfallsmaterialet införes direkt i reak-tionszonen.2. A method according to claim 1, characterized in that the waste material is introduced directly into the reaction zone. 3. Sätt enligt patentkraven 1-2, k anne teck -n a t därav, att i fast form föreliggande avfallsmaterial 25 bringas i matningsbar form genom upplösning, uppslamning och/eller mekanisk sönderdelning.3. A process according to claims 1-2, characterized in that solid waste material is brought into feedable form by dissolution, slurry and / or mechanical decomposition. 4. Sätt enligt patentkraven 1-3, kännetecknat därav, att avfallsmaterialet tillföres medelst en bärgas, varvid kornstorleken uppgär tili högst 2 mm. 304. A method according to claims 1-3, characterized in that the waste material is supplied by means of a carrier gas, the grain size being up to a maximum of 2 mm. 30 5. Sätt enligt patentkraven 1-4, känneteck nat därav, att avfallsmaterialet tillföres i form av en vätska, varvid, om denna vätska innehäller uppslammade par-tiklar, kornstorleken uppgär tili högst ca 0,25 mm.5. A process according to claims 1-4, characterized in that the waste material is supplied in the form of a liquid, where, if this liquid contains slurry particles, the grain size will be up to a maximum of about 0.25 mm. 6. Sätt enligt patentkraven 1-5, känneteck-35 n a t därav, att inbläsningstrycket för avfallsmaterialet vid inmatningen bringas att överstiga 2 bar. 15 709986. A method according to claims 1-5, characterized in that the supply pressure of the waste material at the feed is caused to exceed 2 bar. 15 70998 7. Sätt enligt patentkraven 1-6, känne-t e c k n a t därav, att inbläsningshastigheten för avfalls-materialet överstiger 5 m per sekund och företrädesvis uppgär tili mellan 40 och 100 m per sekund. 57. A method according to claims 1-6, characterized in that the feed rate of the waste material exceeds 5 m per second and preferably is between 40 and 100 m per second. 5 8. Sätt enligt patentkravet 1, kännetecknat därav, att plasmagasen med avfallsmaterialet och/eller dess sönderdelningsprodukter införes i en förreaktionskammare, anordnad mellan plasmageneratorn och reaktionskammaren, och där bibringas en kraftig turbulens. 108. A method according to claim 1, characterized in that the plasma gas with the waste material and / or its decomposition products is introduced into a pre-reaction chamber, arranged between the plasma generator and the reaction chamber, and where a strong turbulence is imparted. 10 9. Sätt enligt patentkraven 1-8, känne tecknat därav, att fyllningen i reaktionskammaren helt eller delvis utgöres av kolhaltigt material, t ex koks.9. A method according to claims 1-8, characterized in that the filling in the reaction chamber consists wholly or partly of carbonaceous material, for example coke. 10. Sätt enligt patentkraven 1 - 8, kännetecknat därav, att fyllningen i reaktionskammaren 15 helt eller delvis utgöres av dolomit eller annat svavel-bindande material.10. A process according to claims 1 to 8, characterized in that the filling in the reaction chamber 15 is wholly or partly made up of dolomite or other sulfur-binding material. 11. Sätt enligt patentkraven 1 - 10, kännetecknat därav, att uppehällstiden för reaktanterna i själva hälrummet uppgär tili nägra millisekunder och att 20 uppehällstiden i den resterande fyllningen uppgär tili ca 1-5 sekunder.11. A method according to claims 1 to 10, characterized in that the residence time of the reactants in the actual well space is up to several milliseconds and that the residence time in the remaining filling takes up to about 1-5 seconds. 12. Anläggning för omvandling av avfallsmaterial innehällande och/eller bestäende av termiskt sönderdelbara kemiska substanser för genomförande av sätt enligt patent- 25 kravet 1, med ätminstone en plasmagenerator (3), organ (4) för tillförsel av avfallsmaterial samt en omedelbart framför plasmageneratorn anordnad forma, kännetecknad därav, att anläggningen omfattar en reaktionskammare (1) med eldfast infodring (2), varvid reaktionskammaren (1) uppvisar 30 en gasgenomsläpplig styckeformig fyllning (6) och att plasmageneratorn (3) är Sei anordnad i förhällande tili reaktions-kammaren, att genom den frän plasmageneratorn utträdande plasmasträlen ett hälrum (7), som utgör reaktionszon, brännes ur i fyllningen.12. A plant for the conversion of waste material containing and / or resistant to thermally decomposable chemical substances for carrying out the method according to claim 1, with at least one plasma generator (3), means (4) for supply of waste material and one immediately in front of the plasma generator arranged molding, characterized in that the plant comprises a reaction chamber (1) with refractory liner (2), the reaction chamber (1) having a gas permeable unitary filling (6) and the plasma generator (3) being Sei arranged in relation to the reaction chamber. that, from the plasma generator exiting from the plasma generator, a healing space (7), which constitutes the reaction zone, is burned out in the filling. 13. Anläggning enligt patentkravet 12, känne tecknad därav, att fyllningen (6) utgöres av kolhaltigt material, företrädesvis grova koksstyeken.Plant according to claim 12, characterized in that the filling (6) is made of carbonaceous material, preferably coarse coke.