(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイオキシン類を吸着させた炭素質吸着剤を充填した反応槽に於いて、酸素濃度１％以下の酸欠状態又は不活性雰囲気内で炭素質吸着剤をアルカリ成分の存在下で３５０℃以上で１時間以上加熱し、前記アルカリ成分として尿素等の固体成分をダイオキシンを含む活性炭に混ぜて加熱部に投入するすることを特徴とするダイオキシン類の低温熱分解方法。
【請求項２】
ダイオキシン類を吸着させた炭素質吸着剤を充填した反応槽に於いて、酸素濃度１％以下の酸欠状態又は不活性雰囲気内で炭素質吸着剤をアルカリ成分の存在下で３５０℃以上で１時間以上加熱し、前記アルカリ成分としてアンモニアを液状でダイオキシンを含む活性炭に噴霧し加熱部に投入することを特徴とするダイオキシン類の低温熱分解方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は排ガス中のダイオキシン類（有機塩素化合物でポリ塩化ジベンゾダイオキシンおよびポリ塩化ジベンゾフランの略）を活性炭やコ−クス等の炭素質吸着剤に吸着させ、これを燃焼等により高温(約１３００℃)で処理して熱分解する方法の改良に係り、より低温で熱分解処理する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来ダイオキシン類やダイオキシン捕集物を高温にさらすことにより熱分解する技術は公知である。しかしこの方法では極めて高い温度（約１３００℃）で処理するため、エネルギ−の消費が大きくなること、及びダイオキシン捕集剤（炭素質吸着剤）をも燃焼させるため、これ又資源の浪費をさけることができなかった。
又燃焼の後段でダイオキシンを再形成する等の不合理があり、その改善がのぞまれている。
【０００３】
この問題を解決すべく、本出願人は、特開平５−３０１０２２号において、ダイオキシン類の低温分解方法を開示した（以下既開示技術という）。これは酸素濃度１％以下の酸欠状態で３５０℃以上の温度で１時間以上加熱することでダイオキシン類を分解する方法である。
【０００４】
（既開示技術１）
以下図７と図８で上記既開示技術について概略説明する。図７は並流型熱分解装置Ａを、図８は向流型熱分解装置Ａ′を示す。
まず図７について説明する。並流型熱分解装置Ａは炭素質吸着剤の移動層方式で、上部に加熱部、下部に冷却部を有する多管式の熱交換器である。縦長の装置の上部からダイオキシン類を吸着した炭素質吸着剤１をシ−ルバルブ８を介し投入する。２はキャリヤガス即ち不活性ガスの入口、３は脱着ガスの出口である。４は熱風の入口、５は熱風の出口である。熱風の入口４から吸込まれた熱風は炭素質吸着剤１の下降流と逆に下から上向きに流れる。６は冷却水の入口、７は同じく出口で、この間で加熱処理された炭素質吸着剤を冷却する。９は装置下部のシ−ルバルブである。
【０００５】
さて、ダイオキシン類を吸着した炭素質吸着剤１を分解装置Ａの上部より供給する。装置Ａ内で分解を容易にするためキャリアガスの入口２から不活性ガスを導入し、熱風の入口４より供給した熱風により炭素質吸着剤１を約４００℃に加熱する。炭素質吸着剤１は下部に設けたロ−ルフィ−ダ１０で定量切り出される。炭素質吸着剤１が降下する間、少なくとも３５０℃以上のゾ−ンを１時間以上経過するように切出量を定めることにより、ダイオキシン類は分解し脱着分解ガスとして脱着ガスの出口３より分解装置から取出される。シ−ルバルブ９から切出された炭素質吸着剤は冷却され再使用される。
【０００６】
通常のダイオキシン類は高温でないと分解しないが、ダイオキシン類の量に対して多量の炭素質吸着剤が存在すると、炭素質吸着剤が触媒効果を奏し、ダイオキシン類の２つのベンゼン環をつないでいる部分を切り離す作用をする（図１１参照）。そのため加熱状態では酸素の無いことが理想であるが、実用上の面から酸素濃度１％以下の不活性ガス雰囲気にすると、ほぼ完全にダイオキシン類の熱分解が行なわれる。
【０００７】
次に図８で向流型熱分解装置Ａ′について説明する。この場合は炭素質吸着剤１が縦長の移動層を下降する点は前記並流型と同じである。この場合にはキャリヤガスの入口２が装置の下部にあり、脱着ガスの出口３が上部にある。従って不活性ガスは炭素質吸着剤１の下降流と逆向き即ち向流状態で流れる。低温熱分解の態様は図７の場合と同様である。
【０００８】
又ダイオキシン類を吸着した炭素質吸着剤を(ＨClとＳＯ2も同時に吸着している）、イ）酸欠状態で且つ不活性ガスを注入しない状態で、ロ）低温（温度３５０℃以上）に約１時間以上加熱する方法も開示した。この方法により、既開示技術１と同様に、イ）低温分解であるためエネルギ消費が少なく、ロ）吸着した炭素質吸着剤を再利用できるので資源の節約となり、ハ）且つダイオキシン類の再形成、再生成の機会もつくらない、全く無害化の状態にすることが可能である。
【０００９】
（既開示技術２）
図９と図１０はこの酸欠状態による開示技術の他の方法を実施する装置を示し、図９は並流型熱分解装置Ｂを、図１０は向流型熱分解装置Ｂ′を示す。
まず図９について説明する。並流型熱分解装置Ｂは炭素質吸着剤の移動層方式で、上部に加熱部、下部に冷却部を有し、多管式の熱交換器である。縦長の装置の上部からダイオキシン類を吸着した炭素質吸着剤１１をシ−ルバルブ１２を介し投入する。１３は脱着ガスの出口である。１４は熱風の入口、１５は熱風の出口である。熱風の入口１４から吹込まれた熱風は活性炭１１の下降流と逆に下から上向きに流れる。１６は冷却水の入口、１７は同じく冷却水の出口でこれにより加熱処理された炭素質吸着剤を冷却する。１８は装置下部のシ−ルバルブである。
【００１０】
この構成であるから、ダイオキシン類を吸着した炭素質吸着剤１１（ＨClとＳＯ2も同時吸着している）を分解装置上部より供給する。炭素質吸着剤１１は加熱部で３５０℃以上に加熱する。下部に設けたフィ−ダ１９で定量切出し３５０℃以上のゾ−ンを１時間以上経過するよう切出し量を定める。炭素質吸着剤１１に吸着したダイオキシン及びＳＯ2とＨClは脱塩素化及び脱着をし、発生したガスを加熱部の下部（並流方式の場合）より抜き出す。即ち酸欠の状態で発生したガスを抜出す。脱着した炭素質吸着剤は下部の冷却部で冷却され（間接冷却）、分解装置から取り出される。取り出された炭素質吸着剤は再使用される。
【００１１】
次に図１０で向流型熱分解装置Ｂ′について説明する。この場合は炭素質吸着剤１１が縦長の移動層を下降する点は前記並流型と同じである。この場合には脱着ガスの出口１３が装置の上部にある。
【００１２】
このようにしたので、従来炭素質吸着剤に吸着したダイオキシン類を燃焼等により約１３００℃の高温で処理してダイオキシン類を熱分解していたが、高温にするためのエネルギ−の無駄はもとより、加熱源からダイオキシン類が再生成されるという不合理をもなくすことが可能となった。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
活性炭あるいは活性コ−クスなどの炭素質吸着剤に吸着したダイオキシン類の分解を上記開示した例よりさらに高い効率で行う方法を提供することを課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
そのため本発明のダイオキシン類の低温熱分解方法は、ダイオキシン類を吸着させた炭素質吸着剤を充填した反応槽に於いて、酸素濃度１％以下の酸欠状態又は不活性雰囲気内で炭素質吸着剤をアルカリ成分の存在下で３５０℃以上で１時間以上加熱し、前記アルカリ成分として尿素等の固体成分をダイオキシンを含む活性炭に混ぜて加熱部に投入するすることを特徴とする。
また、本発明の他のダイオキシン類の低温熱分解方法は、ダイオキシン類を吸着させた炭素質吸着剤を充填した反応槽に於いて、酸素濃度１％以下の酸欠状態又は不活性雰囲気内で炭素質吸着剤をアルカリ成分の存在下で３５０℃以上で１時間以上加熱し、前記アルカリ成分としてアンモニアを液状でダイオキシンを含む活性炭に噴霧し加熱部に投入することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図７，図８又は図９，図１０で先に開示した方法を説明したが、これら技術にさらに研究を加えた結果、本発明者は、活性炭又は活性コ−クス等の炭素質吸着剤を加熱しているとき、アルカリ性の物質、例へば、アンモニア、尿素などの他、アルカリ金属、アルカリ土類金属などの化合物を加えることによって、さらに効率的なダイオキシン類の低温分解が可能であることを見出した。
【００１６】
アルカリ成分の供給方法としては以下のような方法がある。
▲１▼アンモニアなどガス状でアルカリ成分を加熱部に直接注入する方法。
▲２▼固体でのアルカリ成分を炭素質吸着剤に混ぜて加熱部に投入する方法。
▲３▼液体状態のアルカリ成分を炭素質吸着剤に噴霧し加熱部に注入する方法。
▲４▼アルカリ成分を予め炭素質吸着剤に吸着させて、加熱部に注入する方法。
▲５▼これら以外にも加熱部でアルカリ成分が共存できる方法であれば、上記の方法に限られるものではない。
【００１７】
以下、各々の例について図面を参照して説明する。図１と図２はガス状でアンモニアガスを加熱部に直接注入する例である。
これは図７で説明した並流型熱分解装置Ａにおいて、キャリヤガス（不活性ガス）にアンモニアガスを直接混ぜてキャリヤガスの入口２から送り、アルカリ成分であるアンモニアをガス状で直接注入する方法である。
【００１８】
次に図２は図８で説明した向流型熱分解装置Ａ′において、アルカリ成分であるアンモニアガスを装置の下部にあるキャリヤガスの入口２からキャリヤガスに混入して送り込み、上部の脱着ガス出口３から出すようにしたものである。
【００１９】
図３はアルカリ成分を固体の状態で炭素質吸着剤に混ぜ、加熱部に投入する方法である。図１の並流型熱分解装置Ａの頂部にダイオキシンを吸着した炭素質吸着剤に固体の状態で尿素を混ぜてシ−ルバルブ８を介し投入する方法である。
【００２０】
図４は図２の向流型熱分解装置Ａ′の頂部にダイオキシンを吸着した炭素質吸着剤に固体の状態で尿素を混ぜて投入する方法である。
【００２１】
図５はアルカリ成分を液体状態で炭素質吸着剤に噴霧し、加熱部に投入する方法である。即ち図７で説明した並流式の場合には頂部にダイオキシンを吸着した炭素質吸着剤を投入するが、こゝでアルカリ成分としてアンモニア水をこれに噴霧し、下部の加熱部に投入する方法である。
【００２２】
図６はアルカリ成分を図８で説明した向流式の場合に適用したもので、装置の上部にダイオキシンを吸着した炭素質吸着剤を投入するとき、アルカリ成分としてアンモニア水を噴霧し、下部の加熱部に投入する方法である。アルカリ成分とダイオキシン類を吸着した炭素質吸着剤を加熱処理する装置は、既開示技術で示した図７〜図１０とみかけ上は同一である。
【００２３】
以上の如く、アルカリ成分をキャリヤガスに混入又は、炭素質吸着剤に尿素を混入、あるいは又液状でアンモニアを噴射して投入することにより、ダイオキシン類が分解する一形態として、ダイオキシン類に含まれる塩素成分がはなれる脱塩素化作用があるが、この分離した塩素と外部より供給されたアルカリ成分とが混合し、塩を形成し、活性炭とともに系外へ排出されるものと考えられる。
【００２４】
表１と表２は粒状活性炭にダイオキシン類を吸着させ、それにアルカリ成分としてアンモニアを加えた場合と加えなかった場合の分析結果を示す。表１はアンモニアを加えた場合、表２は同じく加えなかった場合の分析結果であるが、炭素質吸着剤を昇温した時に、排出される排ガス中のダイオキシン類がもれ出ていないことを確認することができた。
【００２５】
【表１】
0003721247.tif 000002
【００２６】
【表２】
0003721247.tif 000003
【００２７】
【発明の効果】
以上の如く、アルカリ成分としてのアンモニアガスをキャリヤガス（不活性ガス）に混入、又は炭素質吸着剤に尿素を混入、あるいは炭素質吸着剤に液状でアンモニアを噴射して投入することにより、ダイオキシン類がダイオキシン類に含まれる塩素成分がはなれる脱塩素化作用中、この分離した塩素と外部より供給されたアルカリ成分とが混合し、塩を形成し、活性炭とともに系外へ排出される。このようにアルカリ成分を加えることによって分離した塩素と塩を形成し、ダイオキシン類の分解をより効果的に行うことが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】キャリヤガス（不活性ガス）にアンモニアガスを混入した場合の並流型熱分解装置の断面図。
【図２】同じく向流型熱分解装置の断面図。
【図３】ダイオキシンを含む活性炭に尿素を混入し、加熱部に投入する並流型熱分解装置の断面図。
【図４】同じく向流型熱分解装置の断面図。
【図５】ダイオキシンを含む活性炭にアンモニア水を噴霧する並流型熱分解装置の断面図。
【図６】同じく向流型熱分解装置の断面図。
【図７】不活性ガスを用いる場合の並流型熱分解装置の断面図。
【図８】同じく向流型熱分解装置の断面図。
【図９】不活性ガスを用いない酸欠状態の場合の並流型熱分解装置の断面図。
【図１０】同じく向流型熱分解装置の断面図。
【図１１】ダイオキシンの分解状態を説明する構造図。
【符号の説明】
Ａ，Ｂ  並流型熱分解装置          Ａ′，Ｂ′  向流型熱分解装置
１，11  炭素質吸着剤
２  (キャリヤガス)不活性ガスの入口
３，13  脱着ガスの出口            ４，14  熱風の入口
５，15  熱風の出口                ６，16  冷却水の入口
７，17  冷却水の出口              ８，９，12，18  シ−ルバルブ
10  ロ−ルフィ−ダ                19  フィ−ダ
【図１】
0003721247.tif 000004
【図２】
0003721247.tif 000005
【図３】
0003721247.tif 000006
【図４】
0003721247.tif 000007
【図５】
0003721247.tif 000008
【図６】
0003721247.tif 000009
【図７】
0003721247.tif 000010
【図８】
0003721247.tif 000011
【図９】
0003721247.tif 000012
【図１０】
0003721247.tif 000013
【図１１】
0003721247.tif 000014