(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被分解処理物とともに酸素と水、又は空気と水、若しくは水のみを供給して、所定の温度に加熱された常圧の反応器内を所定の反応時間経過させて通過させることにより、酸化分解、加水酸化分解、加水分解の３種の分解原理のいずれか又はこれらの組合せに基づいて難分解物質を分解し、更に反応器の途中から空気を供給することにより、供給された空気中の酸素によって酸化反応を促進するとともに、供給された空気中の窒素によって反応器内の冷却を行なうことを特徴とする難分解物質の分解処理方法。
【請求項２】
被分解処理物とともに酸素と水、又は空気と水、若しくは水を供給する機構と、該被分解処理物と酸素と水、又は空気と水、若しくは水を所定の温度と反応時間だけ通過させることにより、酸化分解、加水酸化分解、加水分解の３種の分解原理のいずれか又はこれらの組合せに基づいて難分解物質を分解する反応器と、反応器の途中に空気を供給する機構を有し、供給された空気中の酸素によって酸化反応を促進するとともに、供給された空気中の窒素によって反応器内の冷却を行なうことを特徴とする難分解物質の分解処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は環境汚染物質等の難分解物質の分解処理方法及びその装置に関し、特にはフロンガスとかポリエチレン，プラスチック，ベンゼン核を持つ有機化合物及びその他の産業廃棄物等の環境汚染物質を酸素と水、又は空気と水、若しくは水の過熱蒸気の雰囲気中で反応させることにより、酸化分解、加水酸化分解、加水分解及びこれらの組合せによって分解するようにした処理方法とその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から冷媒とかスプレー剤として使用されているフロンガス及び消化剤として使用されているハロンガスは環境汚染物質であることが指摘されており、これら物質の無害化処理が地球環境を守る観点から全世界的な関心事となっていて各種の対処手段が提案されている。例えばフロンガス処理方法に関しては、水熱反応法，焼却法，爆発反応分解法，微生物分解法，超音波分解法及びプラズマ反応法等が提案されている。
【０００３】
これらの処理方法の中で、水熱反応法はフロンガス等に限定することなく、トリクレン等有機溶剤、廃油、ダイオキシン、ＰＣＢ、糞尿等の産業廃棄物を主体とする被分解物質全般に対し汎用性のある処理方法として注目されている。この水熱反応法では、例えばフロンガスを塩化ナトリウム、二酸化炭素等の安全な物質に分解することができる。
【０００４】
水熱反応法を具体化するための装置に関しては、実験室においてオートクレーブを用いた処理実験、例えば苛性ソーダ液，エタノール，フロン液の混合比率、温度の設定値、圧力の設定値及び反応時間の設定値についての実験が行われているが、通常水熱反応は３００〜４５０℃で１００〜２５０(ｋｇ／ｃｍ2）という高温高圧条件を維持して行われている。
【０００５】
本願出願人は先に特願平８−１５５９９３号により難分解物質を過熱蒸気の雰囲気の中で反応させることにより、熱分解、加水分解、還元反応、酸化反応及びこれらの組合せによって分解するようにした環境汚染物質の処理方法と装置に関する提案を行った。その内容を図２のフロン処理システムフローに基づいて簡単に説明すると、被処理液タンク１内に被処理液としてフロンを投入するとともに溶媒タンク２内に水、メタノール等の溶媒を投入し、流体ポンプ３，４を起動することによってフロンと溶媒を配管を通して蒸気発生装置５に送り込んで両者を適当な比率で混合する。蒸気発生装置５に配備されたヒータ６を働かせて蒸気発生装置５の内部を２００℃〜３００℃に加熱しておくことにより、蒸気発生装置５内で１００℃以上の混合蒸気が生成する。
【０００６】
混合蒸気が発生する際に比体積が大きくなるため、蒸気発生装置５内の圧力が数（ｋｇ／ｃｍ2）となり、この蒸気圧によって次段の過熱蒸気発生装置７内に配置されたスパイラル状の配管８に混合蒸気が移送される。過熱蒸気発生装置７はヒータ９，９を働かせて内部を分解処理するために必要な過熱蒸気とするための所定温度に加熱する。分解処理するために必要な過熱蒸気の温度は被分解処理物によって異なるため、それぞれ被分解処理物に応じて設定する。例えばフロンガスの場合は５００℃以上、ポリエチレンで４００℃前後の過熱蒸気とすることが適当である。被分解処理物がフロンガスの場合は蒸気発生装置５から圧力勾配によって移送された混合蒸気が５００℃前後に過熱されて過熱蒸気となり、圧力勾配によって反応装置１０に移送される。
【０００７】
反応装置１０は予めヒータ１１，１１の駆動によって過熱蒸気の温度を維持するように過熱されて保持されている。この反応装置１０内を過熱蒸気が通過する間に所定の反応時間が経過保持されて過熱蒸気中の被分解処理物が分解処理され、次段の冷却装置１２内に送り込まれる。この冷却装置１２では冷却水の入口１３から冷却水を供給して同出口１４から流出させることにより、反応装置１０と連通するスパイラル状の配管１５内で分解処理された分解物のガスを冷却することにより液化する。冷却装置内の温度は分解物のガスを液化できる温度であればよく、フロンガスの場合は略２５℃とする。排液は配管１６を通って排液タンク１７内に貯留される。
【０００８】
更に本願出願人は特願平８−３４０５６０号により、環境汚染物質の処理方法と装置に関する他の提案を行った。その内容を図３のフロン処理システムフローに基づいて簡単に説明すると、被分解物タンク２１内にフロンを投入し、被分解物ポンプ２２と水ポンプ２４を起動することによってフロンと溶媒としての水タンク２３内の水が配管を通して加熱器２５に送り込まれ、適当な比率で混合される。予め加熱器２５に配置された内部ヒータ２６と外部ヒータ２７を働かせて、加熱器２５の内部を５００℃〜７５０℃に加熱しておくことによって過熱蒸気が発生する。
【０００９】
加熱器２５内において鉄板２８，２８がほぼ同温度に加熱されると、過熱蒸気が鉄板２８と接触してマグネタイトと水素を生成する。ここで生成した水素は非常に還元力が強く、多くの物質と結合して被分解処理物を分解する。反応器２９内も予め内部ヒータ３０，３０及び外部ヒータ３１，３１の駆動によって過熱蒸気の温度を維持するように加熱されて保持されており、反応器２９内には同じ雰囲気中に過熱蒸気も存在しているため、加水分解も併行して起こり、複合的な分解反応が進行する。これに伴って被分解処理物の分解速度が速くなるとともに分解率も向上する。
【００１０】
反応器２９内は加熱器２５内と略同じ温度に加熱しておくことが適当であり、反応器２９内を過熱蒸気が通過する間に所定の反応時間が経過して、過熱蒸気中の被分解処理物が分解処理され、次段の冷却装置３２内に送り込まれる。冷却装置３２では冷却水の入口３４から冷却水を供給して同出口３５から流出させることにより、反応器２９と連通する配管３３内で分解処理された分解物のガスが冷却されて液化する。冷却装置３２内の温度は分解物のガスを液化できる温度であればよく、フロンガスの場合は略２５℃とする。排液は配管３８を通って気液分離器３６に入り、気液が分離されて液状物が中和装置３７に流入し、所定の中和処理が行われて排出口４０から排出され、図外の排液タンク内に貯留される。
【００１１】
上記の説明において、溶媒としての水のみを加熱器２５により過熱蒸気とし、反応器２９に連続して供給し、この溶媒の過熱蒸気の雰囲気中の反応器２９内に被分解処理物を供給して所定の反応時間経過させることもできる。この構成は被分解処理物として流体状又は気体状以外の固形状の被分解処理物、例えばＰＥ、プラスチック、ゴム、木材、紙等を分解処理する場合に適しており、固形状の被分解処理物を反応器２９に供給すると共に、反応器２９内にフィーダ等の被分解処理物の移送手段を設けておくとよい。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
前記したように水熱反応を利用した分解手段は、反応器内を高温高圧条件を維持しなければならないので、反応器及び圧力調整弁等の構造が複雑になるとともに機械的な強度、例えば引張応力とか熱応力に耐えるための設計が難しく、使用する材料が限定されるという難点がある。また、高温高圧下での固液混合液の圧送と排出を行う機構は複雑であって被分解物質の種類によっても構造を変える必要があり、操作上のコントロールが難しいという問題点がある上、高圧に伴って運転中に配管の破損事故が生じることがあり、安全性確保の観点からも難点を残している。
【００１３】
先に提案した特願平８−１５５９９３号及び特願平８−３４０５６０号は、難分解物質を過熱蒸気の雰囲気の中で反応させることによって熱分解、加水分解、還元反応、酸化反応及びこれらの組合せによって分解することができる点で有効であるが、以下に記すような改善の必要性が残っている。例えば反応形態が一律でなく、どの反応が起きるかが不明であること、鉄とか炭素鋼等を反応助材として用いたことによって反応時間が早くなるとともに低温で分解可能であるが、一酸化炭素等の有毒ガスとか水素ガス、メタカンガス等の爆発性を有する可燃性ガスが生成する問題があること、ＦｅＣｌ2，ＦｅＦ2等が生成して反応器内に堆積し、配管の詰まる原因となること、更にフロンが蒸発器で水と混合してから加熱されることにより、この蒸発器内で反応が開始されて反応器に到る配管が腐食するという難点が生じる。特に一酸化炭素は排出基準が１００ｐｐｍ以下とＵＮＥＰで定められており、そのまま大気中に放散することができない。
【００１４】
そこで本発明は環境汚染物質であるフロンガスとかポリエチレン，プラスチック，木材，更にはベンゼン核を持つ有機化合物及びその他の産業廃棄物等の難分解物質の分解を行うシステムにおける上記問題点を解消して、反応形態を一律にできるとともに反応助材を用いないことにより有毒ガスとか爆発性を有する可燃性ガスが生成せず、配管の詰まりとか腐食が生じることがない難分解物質の分解処理方法及びその装置を提供することを目的とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、被分解処理物とともに酸素と水、又は空気と水、若しくは水のみを供給して、所定の温度に加熱された常圧の反応器内を所定の反応時間経過させて通過させることにより、酸化分解、加水酸化分解、加水分解の３種の分解原理のいずれか又はこれらの組合せに基づいて難分解物質を分解し、更に反応器の途中から空気を供給することにより、供給された空気中の酸素によって酸化反応を促進するとともに、供給された空気中の窒素によって反応器内の冷却を行なうようにした難分解物質の分解処理方法と装置を基本手段とする。
【００１７】
かかる分解処理方法と装置によれば、フロンガスとかベンゼン核を持つ有機化合物及びその他の産業廃棄物等の難分解物質を、酸素と水、又は空気と水、若しくは水のみを供給して常圧で温度のみが上昇した反応器内を所定の反応時間経過させて通過することにより、水の過熱蒸気により加水分解される形態と、空気中の酸素による酸化分解の形態及び水と空気中の酸素の添加による加水酸化分解の何れかの形態により難分解物質が分解処理される。その後に分解の終了した蒸気は無害化されたガスとして放散されるか、冷却液化して排出される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下図面に基づいて本発明にかかる難分解物質の分解処理方法及びその装置の具体的な実施形態を説明する。本願発明者は種々の改良実験を試みた結果、反応装置内にフロン等の被分解処理物とともに酸素と水、又は空気と水、若しくは水のみを供給することにより、酸化分解、加水酸化分解、加水分解の３種の分解原理のいずれか又はこれらの組合せに基づいて難分解物質を分解することができるという知見を得た。反応時には反応器内を高圧状態とすることなく、水を加えた場合には過熱蒸気の雰囲気を維持することによって過熱蒸気中の被分解処理物を分解処理することができるとともに有毒ガスとか可燃性ガスが生成することがない。以下に具体的な実施形態を説明する。
【００１９】
なお、酸素と空気はどちらを使用してもよいものであるが、酸素に代えて空気を使用すると、酸素と同時に必要酸素量の４倍の窒素が供給されることとなり、ガス量が増加することとなるが、反応器の冷却効果がある。酸化分解においては酸化熱が発生し、この酸化熱が反応器内の温度を上昇させることとなるが、反応器のあまり高い温度上昇は装置の安全性の面から好ましくない。したがって、反応に全く関与しない窒素の存在によって反応器内の全体温度を下げることができる。
【００２０】
本発明はフロンガス等の環境汚染物質を始めとする難分解物質を常圧の状態で分解処理するものであり、対象とする難分解物質は有機化合物で安定なものをいうが、特に限定はなく、フロンガス、トリクレン等有機溶剤、廃油、ダイオキシン、ＰＣＢ、糞尿等の産業廃棄物、木材、紙、ゴム等あらゆるものを対象とし、その状態は固体、液体、気体を問わず特に限定がない。なお、主には有機化合物で有用ではあるが使用後の処理が困難なものや有害なもの、例えばクロロベンゼン、フロン（ハロゲン炭素化合物）、問題となっているダイオキシン等であり、又は有機化合物で有用であるが極めて安定なものであって有害ではないが処理の困難なもの、例えばＰＥ、プラスチック、ゴム等である。
【００２１】
これらは石油を原料とする場合が多く、分解すると殆ど油化できるから燃料として用いるか、リサイクルできるように分解処理することを目的とする。また、ゴムの場合は有機化合物を無害化処理するか、リサイクルできるように分解処理をすることを目的とする。更に紙や木材等の分解はセルロースを分解してグルコースに変えるものであり、利用価値が少ないものを有用なものに変換することを目的とする。
【００２２】
本発明によればベンゼン環を開環することが可能であり、本発明が分解対象としているベンゼンは芳香族炭化水素の基本的化合物であってＣ6Ｈ6で表わされ、モノクロロベンゼンはＣ6Ｈ5Ｃｌで表わされる。ベンゼン核を持つ有機化合物としてはフェノール類が挙げられる。このフェノール類はベンゼン核にＯＨ基が結合した有機化合物の総称であり、Ｃ6Ｈ5ＯＨで表わされる。また、本発明によればベンゼン環を骨格構造とするダイオキシン、ＰＣＢなども分解して無害化することが可能である。
【００２３】
図１は本発明の一実施形態を概略的に示すシステム図であり、図中の４１はフロン等被分解物タンク、４２は流量調整弁、４３はエアコンプレッサ、４４は流量調整弁、４５は水タンク、４６は定量ポンプ、４７は反応器であり、流量調整弁４２，４４と定量ポンプ４６から導出された配管４８，４９，５０の他端部が反応器４７内に導入されている。各配管４８，４９，５０には予備加熱ヒータ５１，５２，５３が配備されている。また、反応器４７には３個の加熱ヒータ５４，５５，５６が配備されていて、反応器内の温度分布Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３が自在に得られるように制御される。反応器４７は被分解処理物と水及び空気中の酸素を所定の温度を保って反応させて分解処理するための装置である。６９は反応器４７に途中から空気を供給するためのエアコンプレッサ、７０はその流量調整弁である。
【００２４】
５７，５８，５９はシャワリング塔、６０は中和冷却器であり、各シャワリング塔５７，５８，５９の下端部は中和冷却器６０の内部に挿通されている。シャワリング塔５７，５８，５９内には反応ガスのみを通過させるテラレット５７ａ，５８ａ，５９ａが配置されている。６１はシャワリング用ポンプ、６２はヘッダ、６３は冷却器、６４は吸引ブロワであり、冷却器６３内には中和冷却器６０から導出された配管６０ａ，６０ｂが連結されている。６３ａは冷却水の入口、６３ｂは同冷却水の出口である。反応器４７から導出された配管６５がシャワリング塔５７の中間部に連結され、配管６６，６７を介してシャワリング塔５８，５９内を流れ、吸引ブロワ６４を通って外部に排気されるようになっている。
【００２５】
シャワリング塔５７，５８，５９は被分解処理物の蒸気中の液体成分を分離するための装置であり、図示した３個に限定されず、単数又は複数個のシャワリング塔が配備されている。中和冷却器は得られた液体成分を冷却し、シャワリング用ポンプ６１とヘッダ６２は得られた液体成分をシャワリング塔５７，５８，５９内に噴霧して液化を促進する循環機構を構成している。
【００２６】
反応器４７内は加圧されておらず、排出口側を開放した常圧としている。つまり注入口側の配管の圧力は管路による圧損のみの圧力勾配となっている。このように反応器４７は従来の高圧の水熱反応装置と異なって強制的に加圧をしない開放型の装置を使用して被分解処理物質を分解処理できることが本発明の特徴のひとつである。この反応器４７内は過熱蒸気によって僅かな圧力が自然に発生し、圧力勾配となって被分解物を移送する。本発明で常圧とはこのように従来の水熱反応装置のように強制的に高圧に加圧することなく、排出口を開放した状態であることを示している。
【００２７】
かかる本実施形態の動作態様を説明する。先ず環境汚染物質であるフロンガスを加水酸化分解によって分解処理する場合を例にとると、被分解物タンク４１内にフロンを投入し、エアコンプレッサ４３と定量ポンプ４６を起動することによってフロンと空気が流量調整弁４２，４４と配管４９，４８を通って反応器４７に送り込まれ、同時に水が配管５０を通して反応器４７に一定量だけ送り込まれて適当な比率で混合される。この時に各配管４８，４９，５０に配備された予備加熱ヒータ５１，５２，５３を駆動して予備加熱を行い、更に反応器４７に配備されている３個の加熱ヒータ５４，５５，５６を駆動することにより、反応器４７内の温度分布Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を制御する。
【００２８】
このように予備加熱ヒータ５１，５２，５３と加熱ヒータ５４，５５，５６を働かせて反応器の内部を所定温度範囲に加熱しておくことによって過熱蒸気が発生する。分解処理するために必要な過熱蒸気の温度は被分解処理物によって異なるため、それぞれ被分解処理物に応じて設定する。例えばフロンＣＦＣ−２２の場合には、空気の投入量を１３０（ｌ／ｍｉｎ），水を３（ｋｇ／ｈ），フロンＣＦＣ−２２を１０（ｋｇ／ｈ）とし、反応器４７内の温度分布Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3をそれぞれ９５０℃，１０５０℃，１０８０℃に制御する。この時に空気の投入量を１１０（ｌ／ｍｉｎ）に下げると、各温度分布Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3はそれぞれ９８０℃，１１００℃，１１４０℃に変化する。また、空気の投入量を１５０（ｌ／ｍｉｎ）に上げると、各温度分布Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3はそれぞれ９５０℃，９８０℃，１０１０℃に変化する。Ｔ1の温度が９５０℃近辺で変化が少ないのは、加熱ヒータ５４により目標温度の９５０℃に自動制御されていることによる。
【００２９】
反応器４７により被分解処理物であるフロンＣＦＣ−２２と水及び空気中の酸素とが所定の温度を保って反応して加水酸化分解処理が行われる。尚、被分解処理物によっては３００℃前後の過熱蒸気でもよい場合もあって被分解処理物に応じて個々的に適した温度に設定するものであり、過熱蒸気とすることができれば設定温度に限定はない。反応器４７内を過熱蒸気が通過する間に所定の反応時間が経過して、過熱蒸気中の被分解処理物が分解処理され、次段のシャワリング塔５７内に送り込まれる。
【００３０】
また、反応器４７の途中からエアコンプレッサ６９及び流量調整弁７０を使用して反応器４７内に空気を供給してもよい。このように反応器４７の途中から空気を供給することにより、供給された空気中の酸素によって酸化反応を促進するとともに、供給された空気中の窒素によって反応器４７内を冷却することが同時にできる。即ち、反応器４７内で不足した酸素を空気によって供給することにより酸素過剰な雰囲気を作り出し、一酸化炭素を完全に炭酸ガスに代えることができる。同時に空気中の窒素によって反応器４７内を効果的に冷却することができる。
【００３１】
シャワリング塔５７では被分解処理物中の反応ガスのみがテラレット５７ａから配管６６，テラレット５８ａ，配管６７，テラレット５９ａを経由して流れ、吸引ブロワ６４を通って外部に排気される。被分解処理物中の液体成分は各シャワリング塔５７，５８，５９から中和冷却器６０に流入し、一部が配管６０ａから冷却器６３に流入する。この冷却器６３の冷却水の入口６３ａから冷却水を供給して同出口６３ｂから流出させることにより、分解物のガス成分が冷却されて完全に液化される。冷却器６３内の温度は分解物のガス成分を液化できる温度であればよく、フロンガスの場合は略２５℃とした。
【００３２】
液化された分解物をシャワリング用ポンプ６１からヘッダ６２に送り込み、各シャワリング塔５７，５８，５９内に噴霧することによってガス成分が冷却され、液化が促進される。このように分解物を急冷して液化することによって副生成物の発生が防止されるとともに、ガス状のまま放出して大気中に飛散することによる２次汚染の心配もない。急冷するのは、高温から低温にゆっくりと冷却するとダイオキシンなどの有害副生成物ができるため、有害副生成物の生成を防ぐためである。中和冷却器に貯留された分解物は定期的に配管６８を介して排出され、図外の排液タンク内に送り込まれる。
【００３３】
上記の説明において、加水分解を行う場合には、エアコンプレッサ４３を起動せずに定量ポンプ４６だけ起動して、被分解物と水を反応器４７に供給して過熱蒸気とし、この過熱蒸気の雰囲気中で所定の反応時間経過させる。この方法は被分解処理物として流体状又は気体状以外の固形状の被分解処理物、例えばＰＥ、プラスチック、ゴム、木材、紙等を分解処理する場合に適している。また、酸化分解を行う場合には、定量ポンプ４６を起動せずにエアコンプレッサ４３だけ起動して、被分解物と空気を反応器４７に供給して酸素雰囲気中で所定の反応時間経過させることで分解できるが、副生成物ができることが多いため、この場合でも適量の過熱蒸気雰囲気で酸化分解をしたほうが、副生成物ができずに二次汚染の問題がない。また、空気に代えて別途に用意した酸素ガスを用いると分解効率が向上する。
【００３４】
被分解物がフロンＣＦＣ−１２の場合には、水のみを加えて反応させることにより、下記（１）式の加水分解が進行する。
ＣＣｌ２Ｆ２＋２Ｈ２Ｏ → ＣＯ２＋２ＨＣｌ＋２ＨＦ…………………（１）
【００３５】
同様にフロンＣＦＣ−２２の加水分解は、下記の（２）〜（４）式により行われる。
ＣＨＣｌＦ2＋２Ｈ2Ｏ → ＣＯ2＋ＨＣｌ＋２ＨＦ＋Ｈ2……………（２）
ＣＨＣｌＦ2＋Ｈ2Ｏ → ＨＣｌ＋２ＨＦ＋ＣＯ………………………（３）
４ＣＨＣｌＦ2＋６Ｈ2Ｏ → ３ＣＯ2＋８ＨＦ＋４ＨＣｌ＋ＣＨ4…（４）
（２）（３）（４）式によれば、Ｈ2ガス，ＣＯガス，ＣＨ4ガスという有害もしくは可燃性ガスが生成する問題がある。そこで水とともに空気もしくは酸素を加えて加水酸化分解を行わせるると下記の（５）式が進行する。
ＣＨＣｌＦ2＋２Ｈ2Ｏ＋Ｏ2 → ２ＣＯ2＋２ＨＣｌ＋４ＨＦ………（５）
従って一酸化炭素ＣＯは
２ＣＯ＋Ｏ2＝２ＣＯ2
となり、水素ガスＨ2は
２Ｈ2＋Ｏ2＝２Ｈ2Ｏ
となり、メタンガスＣＨ4は
ＣＨ4＋３Ｏ2＝ＣＯ2＋２Ｈ2Ｏ
となる。従って有害もしくは可燃性ガスは二酸化炭素として無害化されるか水分に変換され、（５）式で示す結果に帰結する。
【００３６】
フロンＣＦＣ−１３４ａの加水分解は、下記の（６）〜（８）式により行われる。
Ｃ2Ｈ2Ｆ4＋２Ｈ2Ｏ → ４ＨＦ＋２ＣＯ＋２Ｈ2………………………（６）
Ｃ2Ｈ2Ｆ4＋４Ｈ2Ｏ → ４ＨＦ＋２ＣＯ2＋３Ｈ2 ……………………（７）
Ｃ2Ｈ2Ｆ4＋３Ｈ2Ｏ → ４ＨＦ＋ＣＯ＋２Ｈ2＋ＣＯ2 ………………（８）
（６）（７）（８）式の場合でもＨ2ガス，ＣＯガスという有害もしくは可燃性ガスが生成するが、水とともに空気もしくは酸素を加えて反応させると前記（５）式が進行し、加水酸化分解が行われる。
【００３７】
フロンＣＦＣ−１４１ｂの加水分解は、下記の（９）〜（１０）式により行われる。
Ｃ2Ｈ3Ｃｌ2Ｆ＋２Ｈ2Ｏ → ２ＣＯ＋ＨＦ＋２ＨＣｌ＋２Ｈ2………（９）
Ｃ2Ｈ3Ｃｌ2Ｆ＋４Ｈ2Ｏ → ２ＣＯ2＋ＨＦ＋２ＨＣｌ＋４Ｈ2……（１０）
（９）（１０）式は一酸化炭素，Ｈ2ガスが生成するため不適である。そこで水とともに空気もしくは酸素を加えて反応させると下記の（１１）（１２）式が進行し、加水酸化分解が行われる。
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この場合、水、酸素を加えると（１１）（１２）式のようにＣＯ，Ｈ2が発生して不適である。この場合酸素だけを加えた酸化分解の場合には下記の（１３）（１４）式が進行する。
Ｃ2Ｈ3Ｃｌ2Ｆ＋２Ｏ2 → ２ＣＯ2＋２ＨＣｌ＋ＨＦ ………………（１３）
Ｃ2Ｈ3Ｃｌ2Ｆ＋Ｏ2 → ２ＣＯ＋２ＨＣｌ＋ＨＦ  …………………（１４）
この場合にも（１４）式に示されるようにＣＯガスが生成されるが、実際には酸素過剰の状態で（１３）式が優先して起きるため、酸素が十分に過剰な雰囲気を作り、どの過程の分解が起きても最終的には（１３）式になるようにすることが可能となる。酸素だけを加えた場合には酸化分解が進行するが、予期できない副生成物ができることがあるため、水を適量添加することによって生じる過熱蒸気の存在が重要となる。従って分解方法としては加水酸化分解が最適である。
【００３８】
被分解処理物としてフロンガスを用いた場合には下記の生成物が確認された。先ず気体はＣＯ2，Ｈ2，ＨＣｌ，ＨＦ，ＣＯ（微量）であり、焼却後は水にＨＣｌ，ＨＦは溶けて強酸となる。
【００３９】
下記の（１５）式に示したようにフロンの濃度に応じて苛性ソーダＮａＯＨを加えて炭酸ガスを重炭酸ソーダＮａＨＣＯ3とし、（１６）式のように苛性ソーダと塩酸の反応で食塩ＮａＣｌを生成して、更に（１７）式のように苛性ソーダとフッ酸の反応でフッ化ナトリウムＮａＦを生成して対処する場合もある。液化後の強酸性液をＮａＯＨで中和する場合、（１６）（１７）式が、又必ずＣＯ2が発生するので（１５）式も起きて炭酸ガスを放出しない方法も可能となる。
ＮａＯＨ＋ＣＯ2   →  ＮａＨＣＯ3……………………………（１５）
ＮａＯＨ＋ＨＣｌ  →  ＮａＣｌ＋Ｈ2Ｏ………………………（１６）
ＮａＯＨ＋ＨＦ    →  ＮａＦ＋Ｈ2Ｏ…………………………（１７）
【００４０】
以上説明した実施形態は、流体状或は気体状の被分解処理物を分解処理するためのものであり、環境汚染物質としてフロンガスの外にクロロベンゼン，トリクロロエタン等のハロゲン炭化化合物の液状物の分解が可能である。本実施形態によるトリクロロエタン（ＣＨ3・ＣＣｌ3）及びベンゼン核を持つ有機物であるクロロベンゼン（Ｃ6Ｈ5Ｃｌ）の分解反応を説明する。
【００４１】
先ずトリクロロエタン（ＣＨ３・ＣＣｌ３）を分解する場合は以下のように反応が進行する。水を使用した場合の加水分解は、
ＣＨ３・ＣＣｌ３＋Ｈ２Ｏ → ３ＨＣｌ＋ＣＯ＋Ｃ＋Ｈ２ …………（１８）
ＣＨ３・ＣＣｌ３＋２Ｈ２Ｏ → ３ＨＣｌ＋ＣＯ２＋Ｃ＋２Ｈ２……（１９）
となる。過熱蒸気の存在により生成された水素によって、
ＣＨ３・ＣＣｌ３＋３Ｈ２ → ＣＨ３・ＣＨ３＋３ＨＣｌ……………（２０）
となる水素による置換反応が認められ、更に
ＣＨ３・ＣＨ３＋Ｈ２ → ２ＣＨ４ ……………………………………（２１）
なる分解が進行し、メタンガスとして放出されるが、次いで
ＣＨ４ → Ｃ＋２Ｈ２ …………………………………………………（２２）
となる場合もある。従って最終的にＣＯ２，ＣＯ，Ｈ２，Ｃ，ＨＣｌに分解される。
【００４２】
次にクロロベンゼン（Ｃ6Ｈ5Ｃｌ）を分解する場合は、以下のように加水分解が進行する。
Ｃ6Ｈ5Ｃｌ＋Ｈ2Ｏ → Ｃ6Ｈ5ＯＨ＋ＨＣｌ………………………（２３）
過熱蒸気の存在によって生成された水素による分解は、
Ｃ6Ｈ5Ｃｌ＋Ｈ2 → Ｃ6Ｈ6＋ＨＣｌ………………………………（２４）
となって、ベンゼンと塩酸が生成されるが、更にＨが付加されて、
Ｃ6Ｈ6＋３Ｈ2 → Ｃ6Ｈ12 …………………………………………（２５）
となり、シクロヘキサン（Ｃ6Ｈ12）が生成され、更に開環されてメタン、エタン等に分解される。
Ｃ6Ｈ12＋６Ｈ2 → ６ＣＨ4…………………………………………（２６）
このメタンは
ＣＨ4 → Ｃ＋２Ｈ2 …………………………………………………（２７）
となってＣ（グラファイト）と塩酸と水素に分解される。
【００４３】
（１８）〜（２７）式にＯ2を加えることで，ＣＯ→ＣＯ2に、Ｈ2→Ｈ2Ｏに、Ｃ→ＣＯ2に、ＣＨ4→ＣＯ2＋Ｈ2Ｏにと、すべてＣＯ2，Ｈ2Ｏの無害なものに分解される。勿論、ＨＣｌ，ＨＦなどはＮａＯＨで中和した場合に、ＮａＣｌ，ＮａＦとＨ2Ｏになる。従って、その反応の形態を見て、加水分解、加水酸化分解、酸化分解のどれかを主な反応に選ぶことで完全に無害化することができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によればフロンガスとか有機化合物及びその他の産業廃棄物等の難分解物質を、酸素と水、又は空気と水、若しくは水のみを供給して反応器内で所定の反応を行わせることにより、水の過熱蒸気により加水分解される形態と、空気中の酸素による酸化分解の形態及び水と空気中の酸素の添加による加水酸化分解の何れかの形態によって難分解物質を分解処理することができる。特に本発明は酸化分解、加水酸化分解、加水分解の３種の分解原理を利用しているため、水熱反応を利用した分解手段のように反応器内を高温高圧に維持する必要がなく、反応器及びその他の圧力調整弁等を不要とし、操作上のコントロールも容易となる利点がある。
【００４５】
また、反応形態は一律であって酸化分解、加水酸化分解、加水分解の３種の分解形態が明らかであり、しかも鉄とか炭素鋼等の反応助材を用いていないため、一酸化炭素等の有毒ガスとか水素ガス等の爆発性を有する可燃性ガスは生成しないか、生成しても直ちに無害化処理することが可能となる。更に反応生成物に起因する配管の詰まりとか、途中の配管内で反応が開始されることによる配管の腐食現象を防止することができる。
【００４６】
分解の終了したガス成分を冷却することにより液化して排出することができる。特に常圧下での加熱が主工程となっているため、高圧ポンプは不要であり、排出弁とか配管が破損する懸念はない。更に反応は全て反応器の中で起こるクローズドシステムであるので二次汚染がないという効果が得られる。
【００４７】
特に従来から知られている過熱蒸気と空気雰囲気中において触媒の存在下で有機化合物を分解処理する方法は、触媒の酸化等による劣化が生じる難点があるのに対して、本発明の場合には触媒を使用していないために上記の問題点はなく、しかもフロンのみならず他の産業廃棄物とかベンゼン核を持つ有機物にも適用可能である。
【００４８】
更に本発明によれば、低圧で工程が進行するため所定の高温に耐えられる材質であれば材質は任意に選択することが出来る上、機械的な強度及び引張応力とか熱応力に耐えるための設計は要求されないという利点があり、各種機器の破損に対する対策は容易であるとともに装置自体の自動化も容易であり、安全性が高いという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる難分解物質の分解処理方法と装置の基本的実施形態を示すシステム図。
【図２】従来の難分解物質の分解処理方法の実施形態を示すシステム図。
【図３】従来の他の難分解物質の分解処理方法の実施形態を示すシステム図。
【符号の説明】
４１…被分解物タンク
４２，４４，７０…流量調整弁
４３，６９…エアコンプレッサ
４５…水タンク
４６…定量ポンプ
４７…反応器
５１，５２，５３…予備加熱ヒータ
５４，５５，５６…加熱ヒータ
５７，５８，５９…シャワリング塔
６０…中和冷却器
５７ａ，５８ａ，５９ａ…テラレット
６１…シャワリング用ポンプ
６２…ヘッダ
６３…冷却器
６４…吸引ブロワ
整理番号  Ｐ２９９１
【図１】
0003669881.tif 000003
【図２】
0003669881.tif 000004
【図３】
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