SE467483B - Foerfarande foer destruktion av halogenhaltiga substanser - Google Patents

Description

467 485 2 miljöfarliga substanser eller miljöfarligt avfall, utan kan hanteras på konventionellt sätt.

Uppfinningen hänför sig således till ett förfarande för destruktion av en halogenhaltig substans, såsom en substans av typen halogenkarbon eller en klorerad organisk substans, genom oanvancilirxg av substansen, där den halogen- haltiga substansen bringas att reagera med flytande järn och. bilda järnsalt/- er genom att tillföras ett järnbad tillsammans med syrgas och/eller syrehal- tigt material.

Förfarandlet utnärks särskilt av, att nämnda järnsalt/-er bringas att avgå från badet i ett från järnbadet avgående flöde av stoft och gas, samt av, att vätehalogenider bringas att bildas, genom att vätgas och/eller vätehal- tigt material tillförs järnbadet och/eller nämnda stoft- och gasflöde.

Nedan besln-ivs *uppfinningen närmare i anslutning till utförillgsexeltapel samt bifogade ritning, där - fig. 1 schematiskt visar en utföringsform av en anläggning för utförande av ett förfarande enl. uppfinningen.

Vid den i fig. 1 visade anläggningen betecknas med 1 en reaktor, ett reaktorkärl, med ett järnbad 2, en utloppsöppning 3 samt injektionsmunstyclcen 4, vilka här, såsom ett exenpel, är bottenplaoerad och vilka är anordnade för injektion av syrgas 5 eller motsvarande, tillsatsbränsle 6, såsom kol 6, samt halogenhaltig/-a substans/-er 7. Med 8 betecknas reaktionszoner löpande upp genom järnbadet och med 9 betecknas en flytande slagg.

Syrgasen 5 utgör här oxidationslnedium för oxidation av kolet ingående i den/de för destruktion avsedda substansen/-erna. Som oxidationslnediurn kan annat syrehaltigt material, såsom järmlalln, tänkas, liksom kornbillationer av syrgas och annat syrehaltigt material. Föredraget är ofta att syrgas een/eller syreneltigt mteriel tillförs i väsentligen stöldanetriele :längder i relation till total mängd tillfört kol, vilket innefattar i form av rlämrlda Substans/-er tillfört kol.

För vissa tillämpningar förefinns även möjlighet till tillförsel av väte- 467 485 3 haltigt material, såsom vissa slag av kolpulver, vätgas, vatten etc. för bildning av väteförenixxgar, främst syror.

Tillförsel av tillskottsbränsle 6 sker vid behov av enecrgitillskott. Bränslet 6 kan utgöras av exempelvis kol i form av kolpalver och/eller kolväten såsom propan.

Halogenerna i den halogenhaltiga substansen, den "miljöfarliga" substansen, reagerar med järn i järnbadet, varvid järnhalogeraider bildas, vilka kan deponeras eller camvandlas till syror med t.ex. vatten i ett senare process- steg, vilka syror kan hanteras på konventionellt sätt. I denna form är halogenenia ej längre att betrakta som miljöfarligt förekommande.

Halogenkarboner innehåller ofta klor (Cl), fluor (F) eller brcm (Br) förutom kol (C). Reaktionsförloppet avseende auvandlizmg av halogenkarborxer kan schematiskt beskrivas med den generella reaktionen (1) , Fe(l) + CXyfl/g) + 0,5 02(9) = FeXyß/l) + C0(9) (1) där (s), (l), (g) fast, flytande resp. gasformig fas och CXY är en halogenkarbon. Eïxemnpel på sådana föreningar återfinns i tabell 1. Reaktions- förloppet för några av dessa föreningar fraxngår av reaktionerna (2) och (3) .

Tabell 1. Exempel på halogenkarboner.

Förening Kemisk formel cFc 11 cc13F cFc 12 cclzFz om: 113 cclzF - cciFz cFc 114 cclFz - ociFz CFC 115 0C1F2 - CF3 Hcfc 22 cficlrz Halon 1202 CBrZFZ Halon 1211 CBrCIFZ Halon 1301 cBrF-3 Halon 2402 cBr2F4 6cc1-3F+11Fe+3o2=soo+9Fec1_-¿+2FeF3 (2) 467 485 zcßrF3+sns+oz=zoo+Fsßrz+zFeF3 (s) co2+c=zoo (4) När halogenkarbonerna kommer i kontakt med ett jär-nbad vid en tenrperatxxr av 1soo° c bildas sålunda järnsaltsr och gas. Huvudsakligsn bildas Faciz, Faarz och FsF3. Bildade jårnsaltsr avgår sålunda från järnbadst 2 i att flöde 10 av stoft och gas. Under ett förlopp, där reaktionsprodukterïla länmar järnbadet, avkyls och avskiljs, komner dessa att från kondenserad form övergå till ett fast stoft. Föreningarnas tillstånd vid olika temperatu- rer framgår av Tabell 2.

Tabell 2. Några järnsalters Jansalt smältpumct Fezßrz 691 °c FeF3 >1s27°c FsFZ 11oo °c Fsclz 677 °c (Fa 1536 °c) Bildnjngen av järnsalter har bekräftats vid försök i ett järnbad, varvid halon 1301 injioerats i badet. Brom- och fluorsalterna lämnade järnbadet och avskiljdes som ett stoft.

Vissa av de föreningar scan skall destrueras utvecklar inte tillräckligt med värme för att förfarandet skall vara autogent. Eftersom reaktion (4) är loraftigt förskjutsn åt högar madar batmgaissna i janmadst kan inte all energi, som skall tillföras järnbadet för att kcmnpensera för endoteJnna reaktioner, entalpi i avgas och reaktor-förluster, tillföras genom oxidation av ingående kol, C, till kolmonoxid, CO. Det finns olika sätt att kompensera processen för energikrävande reaktioner. Ett sätt är att ovanför badytan bränna kolmonoxiden med syrgas eller annat oxidationsmedium och på så sätt utveckla erforderligt värme i reaktorn, vilket sålunda är avsett att medverka till täckande av för destrulctioneza erforderlig energi. Härvid tillförs således stoft- och gasflödet 10 syrgas och/eller syrehaltigt material. Ett annat sätt är att förgasa något bränsle i processen, t.ex. kolpulver och 'x 467 483 5 på detta sätt tillföra energi. Det kommer då samtidigt för vissa slag av kolpulver att frigöras vätgas, som reagerar med halogenerna till HBr, HCl och HF. Mer allmänt kan sägas att vätehalogenider kan bildas genom att vätgas Och/eller Vätehaltigt material tillförs järnbadet och/eller rlämrxia stoft- och gasflöde.

Vid den visade anläggningen förefinns en första gasledning 11 för stoft- och gasflödet, vilken löper från reaktorn 1 till en första s.k. våtslmlbber 12, i vilken kylnirmg och stoftavskiljning är avsedd att ske, samt en andra gasledning 13 för stoft- och gasflödet, Vilken löper från den första 12 till en andra våtslmJbber 14, i Vilken och Stoftavskilj- ning är avsedd att ske. För vätska, i huvudsak vatten, vilken avrinner från den första slofubbern 12, förefinns en avskiljare 15, såsom en lamellav- skiljare 15, för partiklar samt en efter avskiljaren anordnad sedimenterirxgs- anordningie, såsdnenbassäng. Förvätskafråndenarxdraskrwibbernnz förefinns en korxditionerizigsanordnirxg 17 innefattande en tank där pH- justering medelst, i detta fall, natrimnhydroxid, NaOH, sker, innan vätskan tillförs sedimenteringstanken 16, vilken även tillförs kalciumhydroxid, Ca(OH)2. Från tanken 16 kan kalciuunhalogerlider och rent vatten uttagas.

Från den andra våtskrubbern 14 utlöper renad gas och passerar härvid enl. det visade exemplet, en droppavskiljare 18 och en :nätstation 19.

Ett exempel på destruktion av halogenhaltigt organiskt material framgår nedan.

Ett ton per tiJnme av det halogenhaltiga materialet halon 1301 injioeras i ett 10 tons järnbad i en reaktor tillsammans :med 75 m3n oxygen. För att inte ackumulera kol i järnbadet tillförs en Stökioïnetrisk syrgas genom munstycken i reaktorns vägg. Förgasning av kolet sker i jämbadet, genom en partiell förbränning av tillfört kol, som härvid bildar kolmnoxid.

Det tinförda naterialet har en kart uppehåiistid i järnbadet (< 1 s) men bryts ned effektivt p.g.a. den extremt goda värmeöverföriragen samt den höga nedeltefperatmlren i jäznbadet, 1soo° c (lokalt zooo - z3oo° c) . net kommer att bildas 726 kg Feßrz, 159 kg Feæg samt iso nån co. Efter det att gas och stoft har lämnat järnbadet passerar de en gasledning innan kylning och stoftavskiljning sker i en våtskrubber. Ingångstenperaturen på gasen vid är c:a 1200° C och den totala uppehållstiden för gas och stoftisystexnetirmanslmzbberriärz-5sberoendepågasflödeochtryck. 467 483 för en effektiv och homogen nedbrytning av organiskt material är sålunda mycket goda i denna process.

Förfarandet enl. uppfinningen torde till väsentlig del framgått ovan. Under utnyttjannie av hög temperatur och god vänneöverförixlg i ett järnbad bringas således det aktuella halogenhaltiga miljöfarliga materialet att omsättas till jämsalt/-er, vilket/-a efter konventionell behandling kan släppas ut, återvinnas eller deponeras och vilket/-a sålunda ej utgör miljöfarligt avfall.

Såsom torde framgått ovan erbjuder Llppfirmingen ett förhållandevis enkelt och :tycket effektivt sätt att onmänaertaga naiogennaitigt miljöfarligt avfall.

Ovan har uppfinningen beskrivits i anslutning till utförirxgsexetrpel.

Naturligtvis kan fler utföringsformer och mindre förändringar tänkas, utan att Lzppfinningstanken därför frångås.

Vidare kan, såsom torde framgått ovan, efterbehandling av stoft- och gasflödet göras på annat sätt än det som visas i fig. 1.

Den halogenhaltiga substansen kan tillföras jämbadet genom injektion under järnbadets överyta och/eller injektion uppifrån mot järnbadets överyta.

Enligt ett utförande bringas miljöfarliga substanser i gas- och stoftflödet att oxidera genom tillförsel av syrgas och/eller syrahaltigt material.

Enligt ett utförande upphettas stoft- och gasflödet i en efterbrärmingszon för att säkerställa att inga miljöfarliga substanser kvarstår efter destruk- tionen. Upphettnirxgen sker på länpligt sätt medelst syrgas-gasol, plasma eller liknande. Destrulctionen kan ske vid atmosfärstryck eller över- atmoefäi-iskt tryck.

Enligt ett i vissa fall föredraget utförande bringas stoft- och gasflödet passera en torr eller våt/torr gasreraing, där kalciumföreningar tillsätts för att absorbera vätehalogerzider. 1*- 467 483 7 Ilppfiamizgen skall således ej anses begränsad till ovan angivna utförings- fonner utan kan varieras inom sin av bifogade patentkrav angivna ram.

Claims (12)

467 485 8 Patentkrav

1. Förfarande för destruktion av en halogenhaltig substans, såsom en substans av typen halogenkarbon eller en klorerad organisk substans, genom omvandling av substansen, där den halogenhaltiga substansen bringas att reagera med flytande järn och bilda järnsalt/-er genom att tillföras ett järnbad tillsammans med syrgas coin/eller syrehaltigt material, k ä n n e - t e c k n a t a v, att nämnda järnsalt/-er bringas att avgå från badet (2) i ett från jänmadet avgående flöde (10) av steft een (gas, samt av, att vätehalogenider bringas att bildas, genom att vätgas och/eller vätehal- tigt Iraterial tillförs järnbadet och/eller nämnda stoft- och gasflöde.

2. Förfarandeenl.lmavLkännetecknat av, attsyrgas och/eller syrehaltigt material tillförs i väsentligen stökiornetrislra mängder.

3. Förfarandeenl. kravlellerz, kännetecknat av, attden nalegenhaltiga substansen (v) tillförs jänmaaet (2) genom mjektien meet järnbadets överyta och/eller injektion uppifrån mot järnbadets överryta.

4. Förfarandeenl. kravl, 2eller3, kännetecknat av, att värme, avsedd att medverka till täckande av för destruktionen erforderlig energi, genereras ovanför badet genom att syrgas och/eller syrehaltigt material tillförs nämnda gas- och stoftflöde.

5. FörfarandeenLkravl,2,3el1er4,kännetecknat av, att värme tillförs järnbadet genom tillförsel och förbränning av kol eller kolhaltigt material, såsom kolväten. n

6. Förfarandeenl. kravl, 2, 3, 4eller5, kännetecknat a v, att bränsle, såsom kolpulver, förgasas i järnbadet, varigenom energi tillförs. w q 467 483

7. Förfarandeenl. kravl, 2, 3, 4, 5eller6, kännetecknat a v, att miljöfarliga substanser i stoft- och gasflödet bringas att oxideras genom tillförsel av syrgas och/eller syrehaltigt material.

8. Förfarandeenl. kravl, 2, 3, 4, 5, 6e1ler7, känneteck- n a t a v, att stoft- och gasflödet upphettas i en efterbränningszon, varvid säkerställes att miljöfarliga substanser ej kvarstår efter destruk- tionen.

9. Förfarandeenl. kravl, 2, 3, 4, 5, 6, 7eller8, känneteck- n a t a v, att destruktionen sker vid överaünosfäriskt tryck.

10. För-farande enl. något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t a v, att den halogenhaltiga substansen utgörs av halon av ett eller flera slag och/eller CFC av ett eller flera slag och/eller av en eller flera PCB-haltiga substanser.

11. Förfarande enl. något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t a v, att stoft- och gasflödet från järnbadet bringas att passera åtnfinstorxe en s.k. våtslcubber, där kylning och stoftavskiljning sker.

12. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t a v, att stoft- och gasflödet från järnbadet bringas att passera en torr eller våt/torr gasrening, där kanlciucrnförerxirxgar tillsätts för att absorbera vätehalogenider.