(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学兵器薬品を含む化学兵器コンポーネントの、低温で非焼却による浄化方法であって、
（ａ）化学兵器薬品を洗浄容器内の液体洗浄剤で洗い流す段階であって、洗浄容器が、洗浄剤の液面と、複数の化学兵器コンポーネントを回転させて洗浄剤に浸漬し、および、洗浄剤から取り出すためのカルーセルと、を内部に含む段階と、
（ｂ）化学兵器コンポーネントと化学兵器薬品を、実質上乾燥している第一加熱容器内で少なくとも約１５分間、実質的に大気圧と等しい圧力下で約５６０℃以上の蒸気を接触させ、化学兵器コンポーネントから本質的に全化学兵器薬品を取り除く段階と
（ｃ）凝縮可能部分と凝縮不可能部分から成る、化学兵器薬品を含んでいる第一排出気体流を、第一加熱容器から除去する段階と
（ｄ）実質上乾燥している第二容器内で第一排出気体流を実質的に大気圧で約５００℃以上まで加熱し、第二容器内で、化学量論で約２５０％以上の濃度の蒸気を含む大気中で、第一排出気体流を約５００℃以上で約１秒以上維持し、それにより第一排出気体流内の約９９重量％以上の化学兵器薬品を非化学兵器薬品へ転化させる段階と
（ｅ）凝縮可能部分と凝縮不可能部分から成る、化学兵器薬品の濃度が減少した第二排出気体流を、第二容器から除去する段階と
（ｆ）第二排出気体流を凝縮装置に通過させ、第二排出気体流の凝縮可能部分を化学兵器薬品濃度が約１００ｍｇ／Ｌ未満の凝縮液に凝縮する段階と
（ｇ）凝縮液の化学兵器薬品の濃度を約１．０ｍｇ／Ｌ未満に減らすために、凝縮液の水素イオン濃度（ｐＨ）を約８．０以上に上げる段階と
（ｈ）第二排出気体流の凝縮不可能部分の化学兵器薬品の濃度が標準の温度と圧力で約１．０ｍｇ／ｍ３未満に減るように、第二排出気体流の凝縮不可能部分を酸素を用いて接触処理する段階を含む方法。
【請求項２】
化学兵器コンポーネントと化学兵器薬品を蒸気に接触させる段階（ａ）は、約５６０℃から約７５０℃の温度の蒸気を用いて行われる請求項１に記載の方法。
【請求項３】
化学兵器コンポーネントと化学兵器薬品を蒸気に接触させる段階（ａ）は、約１５分から約４時間の間にわたって行われる請求項１に記載の方法。
【請求項４】
化学兵器コンポーネントと化学兵器薬品を蒸気に接触させる段階（ａ）は、約１５分から約１２０分の間にわたって行われる請求項１に記載の方法。
【請求項５】
第一排出気体流を約５００℃以上に維持する段階（ｃ）は、約５００℃から約７００℃の間にわたって行われる請求項１に記載の方法。
【請求項６】
第一排出気体流を約５００℃以上に維持する段階（ｃ）は、約１秒から約１０秒の間にわたって行われる請求項１に記載の方法。
【請求項７】
第一排出気体流を約５００℃以上に維持する段階（ｃ）は、約１秒から約５秒の間にわたって行われる請求項１に記載の方法。
【請求項８】
第一排出気体流を約５００℃以上に加熱し維持する段階（ｃ）で第一排出気体流に含まれる化学兵器薬品の約９９．９９重量％を非化学兵器薬品に転化させる請求項１に記載の方法。
【請求項９】
化学兵器薬品を含む化学兵器コンポーネントの、低温で非焼却による浄化方法であって、
（ａ）化学兵器薬品を洗浄容器内の液体洗浄剤で洗い流す段階であって、洗浄容器が、洗浄剤の液面と、複数の化学兵器コンポーネントを回転させて洗浄剤に浸漬し、および、洗浄剤から取り出すためのカルーセルと、を内部に含む段階と、
（ｂ）化学兵器コンポーネントと化学兵器薬品を、実質上乾燥している第一加熱容器内で約１５分間から約１２０分の間、約５６０℃から７５０℃の蒸気と実質的に大気圧と等しい圧力下で接触させ、化学兵器コンポーネントから本質的に全化学兵器薬品を取り除く段階と
（ｃ）凝縮可能部分と凝縮不可能部分から成る、化学兵器薬品を含む第一排出気体流を、第一加熱容器から除去する段階と
（ｄ）実質上乾燥している第二容器内で第一排出気体流を実質的に大気圧で約５００℃以上まで加熱し、第二容器内で、化学量論で約２５０％を超える濃度の蒸気を含む大気中で第一排出気体流を約５００℃から約７００℃で約１秒から約５秒の間維持し、それにより第一排出気体流内の約９９．９９重量％以上の化学兵器薬品を非化学兵器薬品へ転化させる段階と
（ｅ）凝縮可能部分と凝縮不可能部分から成る、化学兵器薬品濃度の減少した第二排出気体流を、第二容器から除去する段階と
（ｆ）第二排出気体流を凝縮装置に通過させ、第二排出気体流の凝縮可能部分を化学兵器薬品濃度が約１００ｍｇ／Ｌ未満の凝縮液に凝縮する段階と
（ｇ）凝縮液内の化学兵器薬品の濃度を約１．０ｍｇ／Ｌ未満に減らすために、凝縮液の水素イオン濃度（ｐＨ）を約８．０以上に上げる段階と
（ｈ）第二排出気体流の凝縮不可能部分の化学兵器薬品の濃度が標準の温度と圧力で約１．０ｍｇ／ｍ３未満に減るように、第二排出気体流の凝縮不可能部分を酸素を用いて接触処理する段階と、
を含む方法。
【請求項１０】
第一容器は電気的に加熱される容器である請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
第一容器は電気誘導により加熱される容器である請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
洗浄容器はさらに化学兵器コンポーネント内に洗浄剤を吹き付けるための複数の噴霧ノズルを備える請求項１又は９に記載の方法。
【請求項１３】
複数の噴霧ノズルのうち、少なくとも一つの噴霧ノズルは洗浄容器内の洗浄剤の液面の上方に配置されていて、少なくとも一つの噴霧ノズルは液面の下方に配置されている請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
化学兵器コンポーネントと化学兵器薬品を蒸気に接触させる段階（ａ）の間、第一容器は複数の分離した化学兵器コンポーネントのセットを含み、それぞれのセットは複数の化学兵器コンポーネントを含んでいる請求項１又は９に記載の方法。
【請求項１５】
各化学兵器コンポーネントのセットが蒸気に接触する段階（ａ）で、該セットが２回以上別々に、各々が約１５分以上の間、温度が約５６０℃以上の蒸気に接触する請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
第一容器は複数の延長ラックを含み、各々の延長ラックは複数の化学兵器コンポーネントを保持するように寸法を決められている請求項１又は９に記載の方法。
【請求項１７】
第一容器には縦方向の軸があり、その縦方向の軸を中心として延長ラックが回転することができる請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
化学兵器コンポーネントと化学兵器薬品が蒸気に接触する段階（ａ）では、化学兵器コンポーネントを第一容器の入口端から第一容器の出口端へ移動させるために第一容器内に備えられたらせん状部分が使用される請求項１又は９に記載の方法。
【請求項１９】
前記らせん状部分は複数の調整可能なブレードを備えている請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
化学兵器コンポーネントと化学兵器薬品が蒸気に接触する段階（ａ）で、第一容器内で充填材が化学兵器コンポーネントと混ぜ合わせられる請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、広くは、化学兵器コンポーネントのような汚染物質の浄化方法に関する。更に詳細には、焼却せずに、汚染物質を浄化する方法である。
【０００２】
【従来の技術】
汚染物質の浄化は非常に困難である。化学兵器用の薬品を用いている化学兵器の廃棄については特にそうである。これに関する本質的な問題は、このような化学兵器に使用されている猛毒の化学兵器薬品をいかに安全に取り除き、中和し、廃棄するかである。現代の技術では、いったん化学兵器ハウジングから取り出された化学兵器薬品の中和については好結果を得られるようになった。しかし、化学兵器薬品の大部分が化学兵器ハウジングから取り除かれた後も、ハウジングと様々なコンポーネントは一般に残った化学兵器薬品で汚染されたままである。これらの化学兵器コンポーネントの浄化はいまだに困難な問題である。
【０００３】
従来技術に属する化学兵器コンポーネント浄化方法で最も多いのは二段階の処理を行う方法である。第一段階で、化学兵器コンポーネントに付着している化学兵器薬品を原則的にすべて除去または分解するために、コンポーネントを液体薬品または高温にさらす。第二段階では、第一段階で発生した蒸気に残留する化学兵器薬品すべてを除去するためこの蒸気を焼却する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、有害燃焼物質を大気中に排出する可能性があるので、焼却過程は現在問題視されている。したがって、焼却を行うことは米国を含む多くの工業国では禁止されている。
【０００５】
従って、効率的かつ安価で、かつ焼却過程を用いることなく、全化学兵器薬品を完全に除去する化学兵器コンポーネントの新しい浄化方法が必要とされている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
次に、本発明の実施例および該実施例のいくつかの変化形についての詳細を述べる。しかし、この説明は本発明をこのような特定の実施例に限定するものではない。当業者は同様に他の実施形態が多数あることがわかるはずである。
【０００７】
本発明は有害物質を含む汚染物質の、低温、非焼却による浄化の方法である。「有害物質」というのは人間および/または他の生物にとって害があると考えられる化学化合物または物質を意味する。有害物質は自然界では一般的には有機物であるが、約５６０℃以上の温度で揮発する有毒な金属または金属化合物でもありうる。水銀および亜鉛はそのような金属に含まれる。
【０００８】
本発明は特に、有害物質が化学兵器薬品である化学兵器コンポーネントの浄化に適切である。「化学兵器薬品」というのは、その生命活動に対する化学作用により、人または動物に対し、死、一時的に機能を著しく害する状態または恒久的な害を引き起こしうる化学物質を言う。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１に図示されたような方法で、ミサイル弾頭や爆弾のような化学兵器コンポーネント１０は開口され、その中の化学兵器薬品は洗い流される。化学兵器コンポーネント１０から洗い流された化学兵器薬品は、浄化のため  別の処理施設（図示されていない）へと移される。
【００１０】
洗い流された後でも化学兵器コンポーネント１０は残った化学兵器薬品で汚染されている。このように洗浄しても汚染の残る化学兵器コンポーネント１０は次に実質上乾燥している第一加熱容器１２の中に密閉される。化学兵器薬品を第一加熱容器１２内で、実質上大気圧下で蒸気に約１５分間以上接触させる。接触時間は、一般的には約１５分から約４時間、その中でも多いのは約１５分から約２時間の間である。実質上大気圧下で、というのは約９．９９×１０４Ｐａ（１４．５psia）から約１．０１３×１０５Ｐａ（１４．７psia）の圧力下でということである。第一加熱容器１２内で化学兵器薬品に接触する蒸気の温度は約５６０℃以上で、一般的には約５６０℃から約７５０℃である。このように接触することにより、化学兵器コンポーネント１０内部の、及びそれに付着している化学兵器薬品の基本的にはすべてが、化学兵器コンポーネント１０から除去され、蒸気を含んだ気体へと転移する。
【００１１】
第一加熱容器１２内の化学兵器薬品を含んだ蒸気は、第一排出管１６を通じて第一加熱容器１２から第一排出気体流として排出される。この第一排出気体流には凝縮可能な部分と凝縮不可能な部分がある。
【００１２】
第一加熱容器１２から排出された第一排出気体流は、実質上乾燥している第二加熱容器１８内で、実質的に大気圧で約５００℃以上まで（一般的には約５００℃から約７００℃）加熱される。第二加熱容器１８内では第一排出気体流は化学量論で約１５０％から約３５０％、好適には約２５０％から約３００％、最も好適には約２２５％から約２７５％の濃度の蒸気を含む大気中で約１秒以上約５００℃以上に維持される。一般的には第一排出気体流はこのように第二容器内に約１秒から約１０秒、より一般的には約１秒から約５秒保たれる。この場合「化学量論」とは、第一排出流の中の化学兵器薬品すべてを反応させて非化学兵器薬品にすることが理論上可能な蒸気の量を表している。この段階までに、第一排出気体流に含まれる化学兵器薬品の約９９重量％以上、一般的には約９９．９重量％以上、そして最も一般的には約９９．９９重量％以上が非化学兵器薬品に変化する。
【００１３】
第二加熱容器１８内の気体混合物は第二気体排出管２０を通じて第二加熱容器１８から第二排出気体流として排出される。この第二排出気体流にも凝縮可能な部分と凝縮不可能な部分がある。この第二排出気体流は凝縮装置２２を通過し、そこで第二排出気体流の凝縮可能部分は凝縮されて凝縮液となる。本発明の一般的な実施例では、この凝縮液中の化学兵器薬品の濃度は約１００ｍｇ／Ｌ未満である。
【００１４】
凝縮液の化学兵器薬品の濃度を約１．０ｍｇ／Ｌ未満まで下げるために、（一般的には、凝縮液処理容器２４内の）凝縮液の水素イオン指数（ｐＨ）は、約８．０以上に上げられる。
【００１５】
第二排出気体流の凝縮不可能な部分は凝縮装置２２から架空管２６を通って反応装置２８へと送られ、（標準の圧力と温度で）凝縮不可能部分の化学兵器薬品の濃度を約１．０ｍｇ／ｍ３未満にするために酸素を用いて接触反応処理される。この接触処理段階は、カリフォルニア州のサーマトリックス社（Thermatrix, Inc.）が権利を所有しているサーマトリックス完全酸化プロセス（Thermatrix Blameless Oxidation process）や、カリフォルニア州のアルチェタ社（Alzeta Corporation）が権利を所有しているエッジＩＩ（登録商標）（Edge II（登録商標））およびイリノイ州のハンチントンエンバイロメンタルシステム（Huntington Environmental System）が権利を所有するイーコン−アベーター酸化触媒システム（Econ-Abator Catalytic Oxidation System）等、先行技術として知られる多くの接触酸化処理方法の一つを用いて行うことができる。ニュージャージー州モーリスタウンのハニーウェル社（Honeywell, Inc.）が権利を所有するキャトックスプロセス（CATOX process）は、第二排出流の凝縮不可能な部分に含まれる化学兵器薬品を酸化して非化学兵器薬品へ転化させる特に効率的な方法であるということがわかっている。この方法の詳細は米国特許第６，０８０，９０６号に開示されており、同特許をここに参照して取り込む。
【００１６】
図２に図示されているように、化学兵器コンポーネント１０は主洗浄容器３２と補助洗浄容器３４を含む洗浄装置３０を使用して洗浄することができる。主洗浄容器３２内では化学兵器コンポーネント１０をまず開口し、その中の流動性の化学兵器薬品は別の処理施設３６へ移すため主洗浄容器３２の底部へ廃棄される。流動性の化学兵器薬品の実質的にすべてが各化学兵器コンポーネント１０から流下し終えた後、化学兵器コンポーネント１０は補助洗浄容器３４の中へ入れられる。
【００１７】
補助洗浄容器３４には、水や他の溶媒のような液体洗浄剤４０に一部が浸かっている回転カルーセル３８がある。カルーセル３８は各化学兵器コンポーネント１０を回転させて、洗浄剤に浸けたり洗浄剤から出したりする。液面４２の上方および下方では、高圧噴霧器４４が化学兵器コンポーネント１０の開口部分４６に液体洗浄剤を吹き付け、化学兵器薬品をさらに洗い流すことができる。
【００１８】
好適には、各々の化学兵器コンポーネント１０が水平方向に対して約３０度から約９０度の角度を保つようにカルーセル３８を調節することにより、化学兵器コンポーネント１０がカルーセル３８の上部にあるときには各々の化学兵器コンポーネント１０の開口部４６が下方に向かうように傾き、カルーセル３８の下部にあるときには上方に向かうように傾く。この設計により、カルーセル３８内の化学兵器コンポーネント１０は、回転しカルーセル３８の上部に位置したとき自動的に液体を排出し、回転しカルーセル３８の底部に位置したとき自動的に液体を汲み上げる。
【００１９】
補助洗浄容器３４を出た後、化学兵器コンポーネント１０は、第一加熱容器１２内に配置され、上述したようにそこで蒸気に接触する。図示されるように、第一加熱容器１２を好適には誘導加熱により電気加熱できるように、第一加熱容器１２に電気加熱コイル４７を備えることができる。
【００２０】
第一加熱容器１２内での操作は、バッチ式またはセミバッチ式または半自動式または完全自動式で行うことができる。図３はセミバッチ式での第一加熱容器１２の操作を図示したものである。図３に図示されているように、第一加熱容器１２内には二つの独立した化学兵器コンポーネント１０のセット４８が収納される。一般的にそれぞれのセット４８は、複数の化学兵器コンポーネント１０をパレット上に配置したものである。それぞれのセット４８は二度、加熱蒸気に当てられることになる。一回の蒸気の噴射が終わるごとに、前方のセット４８ａは第一加熱容器１２の出口端５０から出され、後方のセット４８ｂは第一加熱容器１２内で前進する。そして、新しいセット４８ｃが第一加熱容器１２の入口端５２から挿入される。
【００２１】
（図示されていない）別の実施例では、化学兵器コンポーネント１０を一つ以上のトレーに載せ、前段落に述べたようなセット４８と同様な方法で当該トレーを第一加熱容器１２に通過させる。
【００２２】
図４Ａおよび図４Ｂは半自動式の実施例を図示している。この実施例では複数の延長ラック５４が第一加熱容器１２内に備えられている。それぞれのラック５４は複数の独立した化学兵器コンポーネント１０を端から端まで入れることができるようになっている。（図示されていない）搭載メカニズムが第一加熱容器の入口部５２に備えられていて、一度に一個の化学兵器コンポーネント１０を一つのラック５４の入口５６に搭載する。一つの化学兵器コンポーネント１０がラック５４の入口５６に搭載されると、完全に浄化された化学兵器コンポーネント１０はラック５４の出口５８で取り出しメカニズム（図示されていない）によって取り出される。搭載メカニズムおよび取り出しメカニズムまたはラック５４は第一加熱容器１２の縦軸５９を軸に回転するので、搭載メカニズムによってそれぞれのラック５４への化学兵器コンポーネント１０の搭載は連続的に反復される。この操作により、全ラックへの搭載および取り出しが連続的になされる。
【００２３】
図５は、本発明のまた別の実施例を図示したものである。本発明のこの実施例は半自動または全自動式で行うことができる。この実施例ではらせん状部分６０が第一加熱容器１２に備えられている。この構造は、事前に切断された化学兵器コンポーネント１０のように、大きさが比較的に縮小された化学兵器コンポーネント１０に適する。この実施例では、らせん状部分６０がゆっくりと回転するのにつれて、化学兵器コンポーネントは第一加熱容器１２の入口部５２から第一加熱容器１２の出口部５０に向かってゆっくりと移動する。
【００２４】
多くの場合、この実施例の操作は粉砕した石灰石、珪酸アルミニウムまたは粒状の木炭のような充填材を化学兵器コンポーネント１０と共に第一加熱容器１２内に搭載することによって容易になる。一般的には充填材は幅が約０．６３ｃｍ（１／４ｉｎｃｈ）から約２．５ｃｍ（１ｉｎｃｈ）、特に一般的には約０．６３ｃｍ（１／４ｉｎｃｈ）から約１．３ｃｍ（１／２ｉｎｃｈ）の塊を含んでいる。一般的な操作では、そのような充填材は第一過熱容器１２内のバラ材料の体積の約１／３から約２／３を占める。充填材は第一加熱容器１２の出口部５０で、完全に浄化された化学兵器コンポーネントと共に取り出される。そして、ふるいにかけられたり、または空気を吹き付けられたりして充填材は化学兵器コンポーネント１０から分離される。その後、充填材はリサイクルされ、このプロセスで繰り返し使用される。
【００２５】
図６は、本発明に有用ならせん状部分の構造の詳細を図示したものである。この構造では、らせん状部分６０は軸として回転する中心部分６２を備え、その中心部分６２には外側に向かって放射状に伸びる複数の支持部材６４が取り付けられている。支持部材６４は中心部分６２のまわりにらせん状に配置している。各支持部材６４の末端にはブレード６６がある。図６に図示されている実施例ではそれぞれのブレード６６はＬ字型で、横方向の部分６８と縦方向の部分７０を備えている。ブレード６６は支持部材６４に取り付けられているが、例えばボルトとナット７２で取り付けられているなど、調整可能な方法で付けられている。調整可能なので、各ブレード６６の角度は、バラ材料が第一加熱容器１２を通って滑らかに移動できるように最適に調節することができる。
【００２６】
多くの物質に対し、らせん状部分６０の軸方向に沿ってブレード６６の角度を変えることは有益であることがわかっている。操作によっては、一部のブレード６６に第一加熱容器内で物質を後ろ向きに押すように角度をつけ、残りのブレード６６には物質を前向きに押すように角度をつけることが実際役に立つ可能性がある。そのような構造は一部の物質について第一加熱容器１２内での移動を滑らかに保つ点で大変有益であることがわかっている。
【００２７】
本発明は焼却方法を用いることなく化学兵器コンポーネントを浄化するのに、大変効果的な方法を提供するものである。プロセスは実質的に大気圧下で行われるので、資本、稼動および補修管理費用は最小となる。また、本発明は、有機汚染物質および放射性汚染物質を含んだ混合廃棄物の全体量を減らすのに効果的な方法を提供する。このような混合廃棄物の非放射性成分は本発明を用いて大体除去することができるので、処理しなくてはならない廃棄物の量を最小にできる。またさらに、汚染土壌のように有害物質を含んでいる他の汚染物質を浄化する効果的な方法を提供する。
【００２８】
本発明に関する上記の説明から、多数の構造上の変更および調節は、本発明の範囲および意味するところからそむくことなく実行できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の方法を図示した系統図である。
【図２】  本発明に適用できる洗浄装置の概略を示した断面図である。
【図３】  本発明に有用な加熱容器の第一の方法の概略を示した断面図である。
【図４】  図４Ａ４Ｂ本発明に有用な加熱容器の第二の方法の概略を示した断面図であり、図４Ｂは、図４Ａに図示された加熱容器を線４Ｂ−４Ｂに沿って切断した断面図である。
【図５】  本発明に有用な加熱容器の第三の方法の概略を示した断面図である。
【図６】  本発明に有用ならせん状部分の詳細な斜視図である。
【符号の説明】
１０  化学兵器コンポーネント
１２  第一加熱容器
１６  第一排出管
１８  第二加熱容器
２０  第二気体排出管
２２  凝縮装置
２４  凝縮液処理容器
２６  架空管
２８  反応装置
３０  洗浄装置
３２  主洗浄容器
３４  補助洗浄容器
３６  処理装置
３８  カルーセル
４０  液体洗浄剤
４２  液面
４４  高圧噴霧器
４７  電気加熱コイル
４６  開口部
４８、４８ａ、４８ｂ、４８ｃ  化学兵器コンポーネントのセット
５０  出口端
５２  入口端
５４  ラック
５６  入口
５８  出口
５９  第一加熱容器１２の縦方向の軸
６０  らせん状部分
６２  中心部分
６４  支持部材
６６  ブレード
６８  ブレードの横方向の部分
７０  ブレードの縦方向の部分
７２  ボルトおよびナット
【図１】
0003669964.tif 000002
【図２】
0003669964.tif 000003
【図３】
0003669964.tif 000004
【図４】
0003669964.tif 000005
【図５】
0003669964.tif 000006
【図６】
0003669964.tif 000007