JP2934508B2 - 廃棄物処理 - Google Patents
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- A62D3/30—Processes for making harmful chemical substances harmless or less harmful, by effecting a chemical change in the substances by reacting with chemical agents
- A62D3/37—Processes for making harmful chemical substances harmless or less harmful, by effecting a chemical change in the substances by reacting with chemical agents by reduction, e.g. hydrogenation
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- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
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- G21F9/28—Treating solids
- G21F9/30—Processing
- G21F9/32—Processing by incineration
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Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は有機廃棄物の処理に関し、この場合、「処
理」とは、廃棄物を減容することにより取扱いおよび保
管の問題を少なくすることを主要な目的として廃棄物を
熱的径路を通じて分解することをいう。より特定的には
本発明は有機硫黄を含有する固形廃棄物を処理するため
の新規な方法および装置に関し、この場合、熱による分
解には廃棄物の熱分解を含む。本発明の新規な方法は減
容の目的を達成するのみならず、また、例えば廃棄ガス
からそれの含む硫黄含量をそして同様にそれの含むすべ
ての放射能含量を効果的かつ直接除去するなどの利益を
もたらすものである。従って本発明はある程度の放射能
を示し、そのために廃棄物の最終的な処分および保管に
対する慣用の方法を必要とする、核施設から出るイオン
交換媒体を処理するのに特に役立つ。
理」とは、廃棄物を減容することにより取扱いおよび保
管の問題を少なくすることを主要な目的として廃棄物を
熱的径路を通じて分解することをいう。より特定的には
本発明は有機硫黄を含有する固形廃棄物を処理するため
の新規な方法および装置に関し、この場合、熱による分
解には廃棄物の熱分解を含む。本発明の新規な方法は減
容の目的を達成するのみならず、また、例えば廃棄ガス
からそれの含む硫黄含量をそして同様にそれの含むすべ
ての放射能含量を効果的かつ直接除去するなどの利益を
もたらすものである。従って本発明はある程度の放射能
を示し、そのために廃棄物の最終的な処分および保管に
対する慣用の方法を必要とする、核施設から出るイオン
交換媒体を処理するのに特に役立つ。
発明の背景 核産業は放射能で汚染されたイオン交換媒体として分
類される廃棄物をかなりな量で毎年産生する。スウェー
デンにおいては、床岩内のチャンバー内に最終処分する
に先立って、このような廃棄物が個々の核施設で様々な
仕方で管理されている。この管理は技術的に錯綜してお
り、概して容積の増大となり、そのため保管費用に影響
する。妥当な費用で減容させる方法は従って商業的に極
めて興味深い。
類される廃棄物をかなりな量で毎年産生する。スウェー
デンにおいては、床岩内のチャンバー内に最終処分する
に先立って、このような廃棄物が個々の核施設で様々な
仕方で管理されている。この管理は技術的に錯綜してお
り、概して容積の増大となり、そのため保管費用に影響
する。妥当な費用で減容させる方法は従って商業的に極
めて興味深い。
イオン交換媒体は有機物質である。この物質は通常、
グラフトされた硫酸とアミン基とを有するスチレンポリ
マーをベースとする。従ってこの物質は可燃生である
が、燃焼中に空気が供給されると硫黄および窒素の酸化
物が生成するので、これらはなんらかの方法で分離され
なければならない。加えて、燃焼の際に、放射性セシウ
ムが部分的に蒸発する程温度が高くなる。生成するフラ
イアッシュは残留放射能をある程度伴うであろう。この
ため極えて高性能の濾過装置が必要になる。従って燃焼
技術には技術的および経済的問題がからむ。
グラフトされた硫酸とアミン基とを有するスチレンポリ
マーをベースとする。従ってこの物質は可燃生である
が、燃焼中に空気が供給されると硫黄および窒素の酸化
物が生成するので、これらはなんらかの方法で分離され
なければならない。加えて、燃焼の際に、放射性セシウ
ムが部分的に蒸発する程温度が高くなる。生成するフラ
イアッシュは残留放射能をある程度伴うであろう。この
ため極えて高性能の濾過装置が必要になる。従って燃焼
技術には技術的および経済的問題がからむ。
燃焼に代る方法は熱分解である。しかしながらこの技
術分野においてすでに知られた熱分解の方法はいくつか
の点で不十分であり、また特に、硫黄および窒素を含む
放射性廃棄物の問題を包括的に解決ししかも許容可能な
経済的条件でこの問題を解決する熱分解法を案出した成
功例は従来全くない。以下の技術はこの件に関する既知
の技術の例としてあげることができる。
術分野においてすでに知られた熱分解の方法はいくつか
の点で不十分であり、また特に、硫黄および窒素を含む
放射性廃棄物の問題を包括的に解決ししかも許容可能な
経済的条件でこの問題を解決する熱分解法を案出した成
功例は従来全くない。以下の技術はこの件に関する既知
の技術の例としてあげることができる。
SE−B 8405113−5は流動床内で単段階で熱分解し引
続いて、生成するガス中のタールを赤外石を触媒として
使用して非凝縮性ガスに転化することを記載している。
続いて、生成するガス中のタールを赤外石を触媒として
使用して非凝縮性ガスに転化することを記載している。
US 4,628,837、US 4,636,335およびUS 4,654,172はす
べてイオン交換樹脂の熱分解を記載しているが、これら
の中で熱分解は確かに二段階で実施されているが、これ
ら両段階ともにイオン交換媒体そのものすなわち固形物
の熱分解に関するものである。一般的に言って、両段階
はさらに、比較的低い温度で実施されており、さらにま
たこれらの明細書はいずれも、本発明の方法が目的とす
る、固型有機硫黄含有廃棄物の問題の包括的解決には何
ら言及していない。
べてイオン交換樹脂の熱分解を記載しているが、これら
の中で熱分解は確かに二段階で実施されているが、これ
ら両段階ともにイオン交換媒体そのものすなわち固形物
の熱分解に関するものである。一般的に言って、両段階
はさらに、比較的低い温度で実施されており、さらにま
たこれらの明細書はいずれも、本発明の方法が目的とす
る、固型有機硫黄含有廃棄物の問題の包括的解決には何
ら言及していない。
発明の説明 本発明の主な目的は圧密可能な「死んだ」(生物学的
用語を用いるとして)熱分解残留物を生成し、廃棄物を
効果的に減容する、上記したタイプの固形廃棄物を処理
する方法を提供することである。
用語を用いるとして)熱分解残留物を生成し、廃棄物を
効果的に減容する、上記したタイプの固形廃棄物を処理
する方法を提供することである。
本発明の別な目的は、上記した減容に加えて、生成す
る廃棄ガスの効果的処理を可能にする方法を提供するこ
とである。
る廃棄ガスの効果的処理を可能にする方法を提供するこ
とである。
本発明のさらに別な目的は、熱分解残留物中の放射能
の保持率を著しく高くする方法を提供することである。
の保持率を著しく高くする方法を提供することである。
本発明のさらなる別の目的は技術的見地からみて直接
的であり、従って固形廃棄物の減容および生成する廃棄
ガスの管理に関してすべてを考慮にいれた経費の上から
効果のある方法を提供することである。
的であり、従って固形廃棄物の減容および生成する廃棄
ガスの管理に関してすべてを考慮にいれた経費の上から
効果のある方法を提供することである。
上述した目的は一般的に二段階の熱分解方法によって
達せられる。この方法においては、第一の熱分解工程を
固形廃棄物に対して比較的低い温度で実施し、第二の熱
分解工程を生成するガスに対してより一層高い温度で実
施することが必要である。これらの二つの熱分解工程に
次いでガスを硫化物を生成する金属に暴露する工程、場
合により、ガスをまず還元条件下におく中間工程を行な
う。
達せられる。この方法においては、第一の熱分解工程を
固形廃棄物に対して比較的低い温度で実施し、第二の熱
分解工程を生成するガスに対してより一層高い温度で実
施することが必要である。これらの二つの熱分解工程に
次いでガスを硫化物を生成する金属に暴露する工程、場
合により、ガスをまず還元条件下におく中間工程を行な
う。
本発明は、詳細には a)廃棄物を高くとも700℃、望ましくは高くとも600℃
の温度で熱分解にかけて、有機硫黄化合物を含むガス廃
棄物から放射性物質を含む固形の熱分解残留物を生成
し、 b)この熱分解残留物からガスを分離し、そしてガス中
の有機硫黄化合物を炭素数のより低い炭素質化合物と無
機硫黄化合物とに分解するための、あるいは分解と称し
てもよい熱分解にかけ、 c)場合により、存在する酸化硫黄を硫化水素にすべて
還元するために、工程b)からのガスを還元条件下で固
体還元剤の床に暴露し、そして d)工程b)からのガスあるいは工程c)を実施する場
合には工程c)からのガスを、硫化物を生成する金属と
ともに前段からの硫黄化合物が金属硫化物を生成する条
件下で、この金属の床に暴露する ことを特徴とする。
の温度で熱分解にかけて、有機硫黄化合物を含むガス廃
棄物から放射性物質を含む固形の熱分解残留物を生成
し、 b)この熱分解残留物からガスを分離し、そしてガス中
の有機硫黄化合物を炭素数のより低い炭素質化合物と無
機硫黄化合物とに分解するための、あるいは分解と称し
てもよい熱分解にかけ、 c)場合により、存在する酸化硫黄を硫化水素にすべて
還元するために、工程b)からのガスを還元条件下で固
体還元剤の床に暴露し、そして d)工程b)からのガスあるいは工程c)を実施する場
合には工程c)からのガスを、硫化物を生成する金属と
ともに前段からの硫黄化合物が金属硫化物を生成する条
件下で、この金属の床に暴露する ことを特徴とする。
換言すると、最初の工程は固形廃棄物を高くとも700
℃、好ましくは高くとも600℃で熱分解にかけることか
らなるが、「熱分解」という用語は慣用的な意味で、つ
まり熱の作用によるが酸素を実際にはなんら供給しない
かあるいは極めて少量しか酸素を供給しないので実際に
は燃焼しないで物質を化学的に分解することとして用い
られる。これにより、熱分解は炭素質の廃棄物を比較的
ふわふわした熱分解残留物へと分解し、この残留物は使
用する熱分解反応器の底部から抜き出すことができ、そ
の後、圧縮によって容積を顕著に小さくすることができ
る。さらに、上記のより高くない温度を維持することに
より、実際にはすべての放射性物質特に137Csが熱分解
残留物中に保持されるので、追加的な放射能を除去する
ための手段およびそれに伴なう経費を最少化できる。し
かしながら生成するフライアッシュはそれ自体既知の方
法で、望ましくは熱分解反応器内のセラミックフィルタ
ーで、生成ガスから除去することができる。このように
して、フィルター中に捕捉されるフライアッシュ中の放
射性物質を熱分解残留物中に戻すことができる。
℃、好ましくは高くとも600℃で熱分解にかけることか
らなるが、「熱分解」という用語は慣用的な意味で、つ
まり熱の作用によるが酸素を実際にはなんら供給しない
かあるいは極めて少量しか酸素を供給しないので実際に
は燃焼しないで物質を化学的に分解することとして用い
られる。これにより、熱分解は炭素質の廃棄物を比較的
ふわふわした熱分解残留物へと分解し、この残留物は使
用する熱分解反応器の底部から抜き出すことができ、そ
の後、圧縮によって容積を顕著に小さくすることができ
る。さらに、上記のより高くない温度を維持することに
より、実際にはすべての放射性物質特に137Csが熱分解
残留物中に保持されるので、追加的な放射能を除去する
ための手段およびそれに伴なう経費を最少化できる。し
かしながら生成するフライアッシュはそれ自体既知の方
法で、望ましくは熱分解反応器内のセラミックフィルタ
ーで、生成ガスから除去することができる。このように
して、フィルター中に捕捉されるフライアッシュ中の放
射性物質を熱分解残留物中に戻すことができる。
本発明を実施する際に、熱分解残留物中への放射能の
保持率をこのようにして極めて高くできることが証明さ
れている。この点に関して、原子力発電所から出される
イオン交換媒体に対してなされた試験によると、ほとん
ど106:1の保持率を示す。つまり汚染除去係数DFは106の
オーダーである。この放射性物質とは別に、熱分解残留
物は炭素、そしておそらくは酸化鉄および硫化鉄のよう
な鉄の化合物を含む。これに関する試験によると熱分解
残留物中の硫黄の保持の割合は90%を越えることが示さ
れる。
保持率をこのようにして極めて高くできることが証明さ
れている。この点に関して、原子力発電所から出される
イオン交換媒体に対してなされた試験によると、ほとん
ど106:1の保持率を示す。つまり汚染除去係数DFは106の
オーダーである。この放射性物質とは別に、熱分解残留
物は炭素、そしておそらくは酸化鉄および硫化鉄のよう
な鉄の化合物を含む。これに関する試験によると熱分解
残留物中の硫黄の保持の割合は90%を越えることが示さ
れる。
工程a)における熱分解に関して、直ちに臨界的であ
る温度の下限は明瞭でないが、この限界はどちらかとい
えば有効性および(または)費用によって決まる。しか
しながら、実用的目的のためには、下限は一般に400℃
と設定することができ、従って本発明の方法の好ましい
態様は、400〜700℃、好ましくは400〜600℃、特に450
〜600℃、例えば450〜550℃の範囲の温度で実施する段
階a)を含む。
る温度の下限は明瞭でないが、この限界はどちらかとい
えば有効性および(または)費用によって決まる。しか
しながら、実用的目的のためには、下限は一般に400℃
と設定することができ、従って本発明の方法の好ましい
態様は、400〜700℃、好ましくは400〜600℃、特に450
〜600℃、例えば450〜550℃の範囲の温度で実施する段
階a)を含む。
加えて、本発明の方法は全体として、固形物の含有率
と発生するガスとの双方に関して極めて有効であるの
で、工程a)は廃棄物中の炭素化合物を分解するのに触
媒を何ら使用せずに実施するのが望ましい。このことは
勿論、比較した場合、触媒の費用が全費用の大きな部分
をしばしば占めるので、本発明の方法の経費上の効果が
極めて高いことを意味する。
と発生するガスとの双方に関して極めて有効であるの
で、工程a)は廃棄物中の炭素化合物を分解するのに触
媒を何ら使用せずに実施するのが望ましい。このことは
勿論、比較した場合、触媒の費用が全費用の大きな部分
をしばしば占めるので、本発明の方法の経費上の効果が
極めて高いことを意味する。
熱分解工程a)は、熱分解反応器の型式に関しそれ自
体知られた方法で、例えば流動床内で実施できるが、本
発明の方法の全体的構成においては、「フラッシュ熱分
解」が例外的なまでに良好な結果を生むことが証明され
ている。フラッシュ分解という表現は、本明細書におい
てはその慣用的な意味で、つまり物質の比較的急速な流
通を伴うものとして用いられる。換言すると、それは滞
留時間の短縮の問題であり、通常は30秒より短い、そし
てより一般的には著るしく短い時間、例えば15秒より短
い時間となる。特に好ましいフラッシュ熱分解は、好適
な滞留時間が3〜15秒、一層好ましくは4〜10秒、例え
ば5〜8秒、例えば約6秒でありうる重力式反応器ある
いはフラッシュ反応器中で実施される。しかし好適な滞
留時間は、個々の場合に当該技術に熟達する者によって
容易に決定される。
体知られた方法で、例えば流動床内で実施できるが、本
発明の方法の全体的構成においては、「フラッシュ熱分
解」が例外的なまでに良好な結果を生むことが証明され
ている。フラッシュ分解という表現は、本明細書におい
てはその慣用的な意味で、つまり物質の比較的急速な流
通を伴うものとして用いられる。換言すると、それは滞
留時間の短縮の問題であり、通常は30秒より短い、そし
てより一般的には著るしく短い時間、例えば15秒より短
い時間となる。特に好ましいフラッシュ熱分解は、好適
な滞留時間が3〜15秒、一層好ましくは4〜10秒、例え
ば5〜8秒、例えば約6秒でありうる重力式反応器ある
いはフラッシュ反応器中で実施される。しかし好適な滞
留時間は、個々の場合に当該技術に熟達する者によって
容易に決定される。
本発明の場合、「固形廃棄物」は問題の物質の溶液と
は関係しないことが了解されよう。しかしながら固形廃
棄物は、もっぱら乾燥物質のみである必要はなく、しば
しばイオン交換媒体を使用する場合のように、例えば50
%まで、通常は10〜30%のある程度の水分含有率を有す
る物質も含まれる。しかし例えばフラッシュ熱分解に関
しては、熱分解a)に先立って廃棄物質を調整するのが
好都合であり、このことはある程度の乾燥と必要なら粉
砕を意味する。この点からみると、粉末状の物質は最初
の熱分解a)において極めて良好な結果が得られること
が判っている。
は関係しないことが了解されよう。しかしながら固形廃
棄物は、もっぱら乾燥物質のみである必要はなく、しば
しばイオン交換媒体を使用する場合のように、例えば50
%まで、通常は10〜30%のある程度の水分含有率を有す
る物質も含まれる。しかし例えばフラッシュ熱分解に関
しては、熱分解a)に先立って廃棄物質を調整するのが
好都合であり、このことはある程度の乾燥と必要なら粉
砕を意味する。この点からみると、粉末状の物質は最初
の熱分解a)において極めて良好な結果が得られること
が判っている。
工程a)における熱分解中に生成するガスは、「ター
ル」と称される、有機廃棄物からの分解生成物を含有す
る。このタールは主として、純粋な炭化水素と水蒸気と
を含有し、また廃棄物が硫黄と窒素とを含むイオン交換
媒体タイプである場合は有機硫黄化合物とアミンとを含
有する。ガスは熱分解残留物から分離され、そして第二
の工程b)の熱分解にかけられる。この工程の温度は、
他の条件に注意を払いながら、工程内の有機硫黄を含む
中程度の炭素数を有する化合物が、より少ない炭素数を
有する化合物と無機硫黄化合物に分解するように選定さ
れる。廃棄物が窒素を含有するならば、無機窒素化合物
もまた生成する。言いかえるならば、工程b)の温度は
一般に工程a)から生成するガスの組成に従って選定さ
れる。通常、これは少なくとももし分解触媒を使用しな
い場合は工程b)の温度が工程a)より高いことを意味
する。工程a)の温度が高くなると、そのことは工程
b)の温度が700℃より高いことを意味する。しかしな
がら、以下にさらに述べるように分解触媒を使用する場
合は特に、工程b)の温度は工程a)の温度よりある程
度低くあるいは工程a)の上限温度より少なくとも低
い。これは、600℃またはそれ以上、望ましくは650℃を
越える温度を意味する。温度の上限は所望の分解に関し
て特に決定的なものではなく、むしろこの上限を決める
のは技術(材料科学)的または経済的要因である。従っ
て例えば、約1500℃より高い温度に耐える材料を利用す
ることは費用効果の観点から困難である。しかしより最
適な温度の上限は1300℃であり、従って特に触媒を用い
ない場合に好都合な温度範囲は700℃以上〜1300℃まで
である。しかしながら、工程b)のための特に好ましい
温度範囲は700℃以上〜1000℃までであり、最も好まし
い範囲は700℃以上〜850℃までである。
ル」と称される、有機廃棄物からの分解生成物を含有す
る。このタールは主として、純粋な炭化水素と水蒸気と
を含有し、また廃棄物が硫黄と窒素とを含むイオン交換
媒体タイプである場合は有機硫黄化合物とアミンとを含
有する。ガスは熱分解残留物から分離され、そして第二
の工程b)の熱分解にかけられる。この工程の温度は、
他の条件に注意を払いながら、工程内の有機硫黄を含む
中程度の炭素数を有する化合物が、より少ない炭素数を
有する化合物と無機硫黄化合物に分解するように選定さ
れる。廃棄物が窒素を含有するならば、無機窒素化合物
もまた生成する。言いかえるならば、工程b)の温度は
一般に工程a)から生成するガスの組成に従って選定さ
れる。通常、これは少なくとももし分解触媒を使用しな
い場合は工程b)の温度が工程a)より高いことを意味
する。工程a)の温度が高くなると、そのことは工程
b)の温度が700℃より高いことを意味する。しかしな
がら、以下にさらに述べるように分解触媒を使用する場
合は特に、工程b)の温度は工程a)の温度よりある程
度低くあるいは工程a)の上限温度より少なくとも低
い。これは、600℃またはそれ以上、望ましくは650℃を
越える温度を意味する。温度の上限は所望の分解に関し
て特に決定的なものではなく、むしろこの上限を決める
のは技術(材料科学)的または経済的要因である。従っ
て例えば、約1500℃より高い温度に耐える材料を利用す
ることは費用効果の観点から困難である。しかしより最
適な温度の上限は1300℃であり、従って特に触媒を用い
ない場合に好都合な温度範囲は700℃以上〜1300℃まで
である。しかしながら、工程b)のための特に好ましい
温度範囲は700℃以上〜1000℃までであり、最も好まし
い範囲は700℃以上〜850℃までである。
触媒を使用する場合に対応する好ましい温度は、600
〜1300℃、特に650〜1300℃あるいはさらに好ましくは6
50〜1000℃、例えば650〜850℃である。
〜1300℃、特に650〜1300℃あるいはさらに好ましくは6
50〜1000℃、例えば650〜850℃である。
しかしながら工程b)に関する熱分解条件は、含まれ
る硫黄と炭素数が中程度である窒素含有炭素化合物を炭
素数のより少ない化合物に完全に分解し、しかも直接副
反応や副生物で妨害しないことが主たる問題であるの
で、工程a)の熱分解条件ほどには臨界的ではない。従
って工程b)の熱分割は、あるいは一般に受けいれられ
ている用語に従って分解と称してもよい。分解は煤に多
く生成する。温度が高くなるほど煤の生成が多くなる。
煤の生成は分解ガスの高温濾過をおそらく必要とする
が、このためには慣用的な技術が利用できる。しかしな
がら、より簡単で時間が節減できる方法はすでに述べた
ように分解に先立つタール凝縮である。凝縮というこの
別法は有機硫黄化合物の良好な分離をさらにもたらす。
る硫黄と炭素数が中程度である窒素含有炭素化合物を炭
素数のより少ない化合物に完全に分解し、しかも直接副
反応や副生物で妨害しないことが主たる問題であるの
で、工程a)の熱分解条件ほどには臨界的ではない。従
って工程b)の熱分割は、あるいは一般に受けいれられ
ている用語に従って分解と称してもよい。分解は煤に多
く生成する。温度が高くなるほど煤の生成が多くなる。
煤の生成は分解ガスの高温濾過をおそらく必要とする
が、このためには慣用的な技術が利用できる。しかしな
がら、より簡単で時間が節減できる方法はすでに述べた
ように分解に先立つタール凝縮である。凝縮というこの
別法は有機硫黄化合物の良好な分離をさらにもたらす。
上記のことから、従って、工程b)は上に示したよう
に従来から知られている分解触媒の存在で好都合に実施
することができる。石灰石、例えばドロマイト石灰石は
工程b)に関する触媒としてあげることができる。
に従来から知られている分解触媒の存在で好都合に実施
することができる。石灰石、例えばドロマイト石灰石は
工程b)に関する触媒としてあげることができる。
工程a)からのガスがタール生成物と水とを含む場
合、本発明の好ましい態様では、工程b)に先立って、
工程a)におけるタール生成物が凝縮されそして工程
b)に導入される前に分離されるような凝縮条件下に、
上記のガスをおくことを包含する。この意味からは、
「タール生成物」は、工程a)における熱分解の後、勿
論ガス状であるが水と混合して多少とも粘稠なタールの
形で追い出される炭素質の化合物を含むものと理解され
よう。凝縮物は分別凝縮によって高発熱量の低粘度ター
ル、水および硫黄に富む粘稠なタールへと分離されう
る。工程b)の熱分解過程または分解過程の一層の改良
は、前記タール分離によりおよびこれによる操業の経費
節減効果がもたらされる。
合、本発明の好ましい態様では、工程b)に先立って、
工程a)におけるタール生成物が凝縮されそして工程
b)に導入される前に分離されるような凝縮条件下に、
上記のガスをおくことを包含する。この意味からは、
「タール生成物」は、工程a)における熱分解の後、勿
論ガス状であるが水と混合して多少とも粘稠なタールの
形で追い出される炭素質の化合物を含むものと理解され
よう。凝縮物は分別凝縮によって高発熱量の低粘度ター
ル、水および硫黄に富む粘稠なタールへと分離されう
る。工程b)の熱分解過程または分解過程の一層の改良
は、前記タール分離によりおよびこれによる操業の経費
節減効果がもたらされる。
硫黄酸化物、特にSO2が熱分解工程から出るガス中に
存在するならば、硫黄酸化物および他の硫黄化合物の放
出に対する厳しい要件に留意しつつ適切に対処せねばな
らない。
存在するならば、硫黄酸化物および他の硫黄化合物の放
出に対する厳しい要件に留意しつつ適切に対処せねばな
らない。
本発明においてこのことは、硫黄酸化物が主として硫
化水素および二硫化炭素へと還元されるような工程b)
からのガス還元条件下にある固体還元剤の床に工程c)
で暴露する一体下された方法で単純かつ効果的な仕方で
達成される。特に炭素は本発明の方法に関して極めて良
好な還元剤として働くことが判っている。さらに、炭素
は最終生成物のようなもの、特に二酸化炭素になり、こ
の最終生成物は無害でありまた原則的に大気に直接に放
出される。
化水素および二硫化炭素へと還元されるような工程b)
からのガス還元条件下にある固体還元剤の床に工程c)
で暴露する一体下された方法で単純かつ効果的な仕方で
達成される。特に炭素は本発明の方法に関して極めて良
好な還元剤として働くことが判っている。さらに、炭素
は最終生成物のようなもの、特に二酸化炭素になり、こ
の最終生成物は無害でありまた原則的に大気に直接に放
出される。
工程c)の還元のための温度は、所望の反応を達成す
るような仕方で、この分野の技術に熟達する者によって
選定される。これは、好ましくは700〜900℃の範囲の温
度で還元を実施し、約800℃の温度がおそらく最適温度
に近いことを意味する。
るような仕方で、この分野の技術に熟達する者によって
選定される。これは、好ましくは700〜900℃の範囲の温
度で還元を実施し、約800℃の温度がおそらく最適温度
に近いことを意味する。
工程c)は、熱分解工程の後の酸化窒素がガス中に存
在する場合に、酸化窒素の還元をさらに行なうことにな
る。工程b)の後のガス中の煤を濾過するのに炭素質フ
ィルター型または類似の型の高温フィルターを利用する
場合、このフィルターは本発明の最適な工程に使用する
ための還元手段とみなすことができる。
在する場合に、酸化窒素の還元をさらに行なうことにな
る。工程b)の後のガス中の煤を濾過するのに炭素質フ
ィルター型または類似の型の高温フィルターを利用する
場合、このフィルターは本発明の最適な工程に使用する
ための還元手段とみなすことができる。
最後に、工程d)におけるガスを、残留する硫黄化合
物が硫化物を生成する金属とともに金属硫化物を生成す
る条件下でこの金属の床に暴露する。この意味では、こ
のガスは還元工程c)があるならばそれからのガスある
いは第二の熱分解工程からのガスである。各々の場合、
硫化水素を金属硫化物に変換することが主たる問題であ
る。鉄は安価な材料でありまた主として二硫化鉄、パイ
ライトの形態の無害な生成物を生成するので、硫化物を
生成する金属として鉄を使用するのが好ましい。しかし
ながら他の金属もまた考えられ、その例としてニッケル
をあげることができる。この工程d)のための温度もま
た、所望の反応が起こるように、この分野の技術に熟達
する者によって選択することができる。しかし、特に好
ましい温度範囲は400〜600℃であり、約500℃のレベル
の温度が多くの場合に特に好適である。
物が硫化物を生成する金属とともに金属硫化物を生成す
る条件下でこの金属の床に暴露する。この意味では、こ
のガスは還元工程c)があるならばそれからのガスある
いは第二の熱分解工程からのガスである。各々の場合、
硫化水素を金属硫化物に変換することが主たる問題であ
る。鉄は安価な材料でありまた主として二硫化鉄、パイ
ライトの形態の無害な生成物を生成するので、硫化物を
生成する金属として鉄を使用するのが好ましい。しかし
ながら他の金属もまた考えられ、その例としてニッケル
をあげることができる。この工程d)のための温度もま
た、所望の反応が起こるように、この分野の技術に熟達
する者によって選択することができる。しかし、特に好
ましい温度範囲は400〜600℃であり、約500℃のレベル
の温度が多くの場合に特に好適である。
凝縮工程で凝縮せずそして分解の間生成する極めて揮
発性の有機ガスもまた、工程c)で使用される還元剤お
よび工程d)で使用される硫化物を生成する反応器に浸
透する。スウェーデンにおけるこのガス状物質の放出に
対する要求はこのように転化または分離を必要とする。
ガスが酸化性である場合、ガスは酸化(燃焼)、例えば
接触酸化により分解される。酸化はイオン交換媒体の熱
分解に適している。廃棄ガスが塩素を含まず、従ってダ
イオキシンが何ら生成しないからである。
発性の有機ガスもまた、工程c)で使用される還元剤お
よび工程d)で使用される硫化物を生成する反応器に浸
透する。スウェーデンにおけるこのガス状物質の放出に
対する要求はこのように転化または分離を必要とする。
ガスが酸化性である場合、ガスは酸化(燃焼)、例えば
接触酸化により分解される。酸化はイオン交換媒体の熱
分解に適している。廃棄ガスが塩素を含まず、従ってダ
イオキシンが何ら生成しないからである。
前述したように、本発明の固形のおよびガス状の最終
生成物は取扱いが容易である。例えば生成する灰は単純
に圧縮の形態をとる後処理に特に好適であり、その場
合、本発明の実施においては容積が75%までも減少でき
ることが判っている。さらに生成するガスは軽質の有機
化合物に富み、このことはこの化合物が、燃焼可能な熱
含有量の高いガスであることを意味する。さらに、ここ
で言及するガスは例えば二酸化炭素、窒素ガス、水素ガ
スおよび水蒸気のように環境に害を及ぼさないので、全
体として本発明の方法な既知の技術に対して比類のない
利点を有する。
生成物は取扱いが容易である。例えば生成する灰は単純
に圧縮の形態をとる後処理に特に好適であり、その場
合、本発明の実施においては容積が75%までも減少でき
ることが判っている。さらに生成するガスは軽質の有機
化合物に富み、このことはこの化合物が、燃焼可能な熱
含有量の高いガスであることを意味する。さらに、ここ
で言及するガスは例えば二酸化炭素、窒素ガス、水素ガ
スおよび水蒸気のように環境に害を及ぼさないので、全
体として本発明の方法な既知の技術に対して比類のない
利点を有する。
本方法を効果的に実施し、そして特に系からの漏洩に
より放射性のまたは不快なまたは危険なガスが放出さ
れ、その結果作業者を危険にさらすようなことを回避す
るために、さらに好ましい態様は、ある程度の真空また
は負圧の下で本方法を実施することを含み、そのために
工程d)の下流に吸引ポンプまたはガス排出ポンプを配
置するのが好都合である。
より放射性のまたは不快なまたは危険なガスが放出さ
れ、その結果作業者を危険にさらすようなことを回避す
るために、さらに好ましい態様は、ある程度の真空また
は負圧の下で本方法を実施することを含み、そのために
工程d)の下流に吸引ポンプまたはガス排出ポンプを配
置するのが好都合である。
本発明はさらにその方法を実施する装置に関し、この
装置は、 A)好ましくは400〜700℃、特に400〜600℃の範囲の温
度で固形廃棄物の熱分解を実施するための熱分解反応
器、 B)好ましくは、触媒を使用しない場合は700℃以上〜1
300℃まで、触媒が存在する場合は600〜1300℃の範囲の
温度で、反応器A)から出るガスの熱分解を実施するた
めの熱分解反応器または分解反応器、 C)場合により、ガス中に存在する二酸化硫黄をすべて
還元するための固体還元剤の床、および D)工程B)からのガス、あるいは工程C)からのガス
とともに金属硫化物を生成するための硫化物生成金属の
床 からなる。
装置は、 A)好ましくは400〜700℃、特に400〜600℃の範囲の温
度で固形廃棄物の熱分解を実施するための熱分解反応
器、 B)好ましくは、触媒を使用しない場合は700℃以上〜1
300℃まで、触媒が存在する場合は600〜1300℃の範囲の
温度で、反応器A)から出るガスの熱分解を実施するた
めの熱分解反応器または分解反応器、 C)場合により、ガス中に存在する二酸化硫黄をすべて
還元するための固体還元剤の床、および D)工程B)からのガス、あるいは工程C)からのガス
とともに金属硫化物を生成するための硫化物生成金属の
床 からなる。
さらに、本発明の装置に関しても、上述した方法のす
べての特質および好ましい態様は適合するので、これら
の詳細については繰り返し述べない。
べての特質および好ましい態様は適合するので、これら
の詳細については繰り返し述べない。
しかしながら本装置の以下は特に好ましい態様であ
る。
る。
特に、熱分解反応器は重力式反後器である。
ガス中のタール生成物を凝縮させるための凝縮器は反
応器B)の上流に位置するのが好ましい。
応器B)の上流に位置するのが好ましい。
ガスからのすべてのフライアッシュの分離用フィルタ
ーは好ましくは反応器A)中に置く。
ーは好ましくは反応器A)中に置く。
本装置は反応器B)からのガスから煤を分離するため
のフィルターを包含するのが好ましい。
のフィルターを包含するのが好ましい。
反応器A)から出る熱分解残留物を圧縮するための圧
密機を包含するのが好ましい。
密機を包含するのが好ましい。
上記のガスを燃焼するために床D)の下流にアフター
バーナーが存在するのが好都合である。
バーナーが存在するのが好都合である。
図面の説明 本発明による装置の一態様を添付の図面に略図で示
す。
す。
示されたこの装置は以下の機器を以下のように包含す
る。固形廃棄物を供給部2を経て重力式の第1の熱分解
反応器1に供給する。この反応器1内での熱分解の後、
固形の熱分解残留物(灰)をスクリュー3を介して容器
4へと抜き出す。容器4はこの残留物のための圧縮手段
を場合により有する。
る。固形廃棄物を供給部2を経て重力式の第1の熱分解
反応器1に供給する。この反応器1内での熱分解の後、
固形の熱分解残留物(灰)をスクリュー3を介して容器
4へと抜き出す。容器4はこの残留物のための圧縮手段
を場合により有する。
反応器1内での熱分解に際して生成されるガスはその
後、セラミックフィルター5と導管6とを経て第2の熱
分解反応器7に導入し、そこでガスをすでに述べた条件
下で熱分解にかける。本発明の装置の図示した態様にお
いては、凝縮器8が追加的に存在するが、これは、熱分
解反応器7の上流で凝縮する必要のあるタール生成物
を、ガスが含有する場合に必要に応じて連接される。こ
のような場合、このタール生成物は抜き出し導管9を経
て凝縮器8から抜き出す。
後、セラミックフィルター5と導管6とを経て第2の熱
分解反応器7に導入し、そこでガスをすでに述べた条件
下で熱分解にかける。本発明の装置の図示した態様にお
いては、凝縮器8が追加的に存在するが、これは、熱分
解反応器7の上流で凝縮する必要のあるタール生成物
を、ガスが含有する場合に必要に応じて連接される。こ
のような場合、このタール生成物は抜き出し導管9を経
て凝縮器8から抜き出す。
反応器7中で熱分解されたガスは導管10を経て炭素還
元剤の床11に導入し、そこで、存在する硫黄酸化物を硫
化水素と二硫化炭素とに還元する。
元剤の床11に導入し、そこで、存在する硫黄酸化物を硫
化水素と二硫化炭素とに還元する。
床11からの還元されたガスは次いで、導管12を経て硫
化物生成金属例えば鉄の床13に移送する。生成される金
属硫化物は次いでこの床13の底部から導管14を経て抜き
出すことができる。床に金属として鉄を使用する場合、
これは抜き出される金属硫化物が主としてパイライトか
らなることを意味する。
化物生成金属例えば鉄の床13に移送する。生成される金
属硫化物は次いでこの床13の底部から導管14を経て抜き
出すことができる。床に金属として鉄を使用する場合、
これは抜き出される金属硫化物が主としてパイライトか
らなることを意味する。
本発明の装置に関して図示した態様は、廃棄ガスの最
終的酸化もしくは燃焼のためのバーナーとポンプとをさ
らに含む。このポンプは本態様においては、床13とバー
ナー15との間に設置するが、それは装置内に負圧を与え
るためである。
終的酸化もしくは燃焼のためのバーナーとポンプとをさ
らに含む。このポンプは本態様においては、床13とバー
ナー15との間に設置するが、それは装置内に負圧を与え
るためである。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−106100(JP,A) 特開 昭59−220696(JP,A) 特公 昭61−53104(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F23G 5/027 F23G 7/00 G21F 9/30 G21F 9/32 B01D 53/34
Claims (22)
- 【請求項1】a)廃棄物を高くとも700℃、好ましくは
高くとも600℃の温度で熱分解にかけて、有機硫黄化合
物を含むガスと廃棄物からの放射性物質を含む固形の熱
分解残留物とを生成し、 b)この熱分解残留物からガスを分離し、そしてガス中
の有機硫黄化合物を炭素数のより低い炭素質化合物と無
機硫黄化合物とに分解するための熱分解あるいは分解に
かけ、 c)場合により存在する酸化硫黄を硫化水素にすべて還
元するために、工程b)からのガスを還元条件下で固体
還元剤、好ましくは炭素の床に暴露し、そして d)工程b)からのガスあるいは工程c)からのガス
を、硫化物を生成する金属とともに前工程からの硫黄化
合物が金属硫化物を生成する条件下で、この金属の床に
暴露する ことを特徴とする、廃棄物を減容することを主な目的と
する廃棄物の熱分解を包含する、有機硫黄を含む固形廃
棄物、特に核施設から出されるイオン交換媒体を処理す
る方法。 - 【請求項2】工程b)に先立ってガスをその中のタール
生成物を凝縮させ、そしてガスが工程b)に導入される
前に分離される凝縮条件下におくことを特徴とする請求
項1記載の方法。 - 【請求項3】工程a)の後に、好ましくはセラミックフ
ィルター中でフライアッシュをすべてガスから分離する
ことを特徴とする、請求項1または2に記載の方法。 - 【請求項4】工程a)の熱分解を400〜700℃、好ましく
は400〜600℃、特に450〜550℃の範囲で実施することを
特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方
法。 - 【請求項5】工程a)の熱分解を、廃棄物中の炭素化合
物の分解のための触媒なしに実施することを特徴とす
る、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項6】工程a)の熱分解を、好ましくは10秒以
下、特に5〜8秒の滞留時間で重力式反応器もしくはフ
ラッシュ反応器内で実施することを特徴とする、請求項
1〜5のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項7】工程b)の熱分解あるいは分解を、分解触
媒を存在させないで、工程a)の熱分解温度より高い温
度、好ましくは700℃以上、より好ましくは700℃以上〜
1300℃まで、特に700℃以上〜1000℃まで、例えば700℃
以上〜850℃までの温度で実施することを特徴とする請
求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項8】工程b)の熱分解または分解を、分解触媒
の存在下で、600℃以上、特に600〜1300℃、好ましくは
650〜1300℃の範囲の温度で実施することを特徴する、
請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項9】工程b)の熱分解または分解を、ドロマイ
ト石灰石の存在下で実施することを特徴とする請求項8
記載の方法。 - 【請求項10】工程c)の還元を700〜900℃の範囲、特
に約800℃の温度で実施することを特徴とする、請求項
1〜9のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項11】工程d)における硫化物の生成を400〜6
00℃の範囲、特に約500℃の温度で実施することを特徴
とする、請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項12】工程a)から生成する残留物の体積を圧
密により減少することを特徴とする、請求項1〜11のい
ずれか1項に記載の方法。 - 【請求項13】負圧で実施することを特徴とする、請求
項1〜12のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項14】工程b)の後で、好ましくは炭素フィル
ター中でガスを濾過することを特徴とする、請求項1〜
13のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項15】工程d)の後で、廃棄ガスを酸化させ
る、請求項1〜14のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項16】A)好ましくは400〜700℃、特に400〜6
00℃の範囲の温度で固形廃棄物の熱分解を実施するため
の熱分解反応器(1)、 B)好ましくは、触媒を存在させない場合は700℃以上
〜1300℃まで範囲の温度で、触媒を存在させる場合は60
0〜1300℃の範囲の温度で、反応器(1)から出るガス
の熱分解を実施するための熱分解反応器あるいは分解反
応器(7)、 C)場合により、ガス中に存在する二酸化硫黄をすべて
還元するための固体還元剤の床(11)、および D)工程B)からのガス、あるいは工程C)からのガス
とともに金属硫化物を生成するための硫化物生成金属の
床(13) からなることを特徴とする、廃棄物の熱分割を包含す
る、有機硫黄を含む固形廃棄物、特に核施設から出され
る交換媒体を処理する装置。 - 【請求項17】熱分解反応器(1)が重力式反応器また
はフラッシュ反応器であることを特徴とする請求項16記
載の装置。 - 【請求項18】反応器(7)の上流に、ガス中のタール
生成物を凝縮するための凝縮器(8)を有することを特
徴とする、請求項16または17に記載の装置。 - 【請求項19】ガスからフライアッシュを分離するため
のフィルター(5)、好ましくはセラミックフィルター
を反応器(1)内に包含することを特徴とする、請求項
16〜18のいずれか1項に記載の装置。 - 【請求項20】反応器(7)から出るガスから煤を分離
するためのフィルター好ましくは炭素フィルターを包含
することを特徴とする、請求項16〜19のいずれか1項に
記載の装置。 - 【請求項21】反応器(1)から出る熱分解残留物を圧
縮するための圧密機を包含することを特徴とする、請求
項16〜20のいずれか1項に記載の装置。 - 【請求項22】床(13)の下流にアフターバーナー(1
5)を包含することを特徴とする、請求項16〜21のいず
れか1項に記載の装置。
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