(57)【要約】【課題】六フッ化硫黄を簡易且つ確実に分解無害化処理できる六フッ化硫黄分解処理装置及び方法を提供する。【解決手段】六フッ化硫黄１１を貯蔵する六フッ化硫黄貯蔵タンク１２と、例えば鉄等の金属の加水分解反応剤１３を供給する供給タンク１４と、前記加水分解反応剤１３を充填し、加水分解反応させる加水分解反応部１５と、加水分解による液体反応生成物１６及び固体反応生成物１７を各々回収する液体回収部１８及び固体回収部１９と、前記加水分解反応部１５を外部から加熱する加熱手段である加熱ヒータ２０と、前記加水分解反応部１５内の加水分解反応剤１３に、六フッ化硫黄（ＳＦ6）１１を供給する六フッ化硫黄（ＳＦ6）ガス供給ラインＬ1と、前記加水分解反応部１５内に高温蒸気２１を供給する蒸気供給手段２２とを具備し、前記加水分解反応部１５内において、六フッ化硫黄１１を加水分解反応させ、無害化処理してなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
六フッ化硫黄（ＳＦ6）を貯蔵する六フッ化硫黄貯蔵タンクと、
前記六フッ化硫黄（ＳＦ6）を加水分解する加水分解反応剤を供給する供給タンクと、
前記加水分解反応剤を充填した加水分解反応部と、
前記加水分解反応部内に、六フッ化硫黄（ＳＦ6）を供給する六フッ化硫黄供給手段と、
前記加水分解反応部を外部から加熱する加熱手段と、
前記加水分解反応部内に高温蒸気を供給する蒸気供給装置と、
前記六フッ化硫黄（ＳＦ6）の加水分解により得られる液体反応生成物と固体反応生成物とを回収する液体回収部及び固体回収部とを具備し、
前記加水分解反応部内において、六フッ化硫黄（ＳＦ6）を加水分解反応させ、無害化処理してなることを特徴とする六フッ化硫黄分解処理装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記加水分解反応剤を不活性ガスにより、加水分解反応部内に供給してなることを特徴とする六フッ化硫黄分解処理装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記加水分解反応部内を不活性ガス雰囲気とすることを特徴とする六フッ化硫黄分解処理装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一つにおいて、
前記加水分解反応部内の温度が５００〜６００℃であることを特徴とする六フッ化硫黄分解処理装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一つにおいて、
前記加水分解反応剤が、金属又はリン酸塩であることを特徴とする六フッ化硫黄分解処理装置。
【請求項６】
六フッ化硫黄（ＳＦ6）を貯蔵する六フッ化硫黄貯蔵タンクと、
内部に、加水分解反応剤を充填してなる加水分解反応器と、
前記加水分解反応器内に高温蒸気を供給する蒸気供給手段とを具備し、
前記加水分解反応器内において、六フッ化硫黄（ＳＦ6）を加水分解反応させ、無害化処理してなることを特徴とする六フッ化硫黄分解処理装置。
【請求項７】
加水分解反応器内に、加水分解反応剤、高温蒸気及び六フッ化硫黄を供給し、加水分解反応により、六フッ化硫黄（ＳＦ6）を無害化処理することを特徴とする六フッ化硫黄分解処理方法。
【請求項８】
請求項７において、
前記加水分解の温度が５００〜６００℃であることを特徴とする六フッ化硫黄分解処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、六フッ化硫黄を簡易且つ確実に分解無害化処理できる六フッ化硫黄分解処理装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
六フッ化硫黄（ＳＦ6）は、化学的に安定度の高い無毒、無臭、無色の不燃性の気体であり、例えば、電気絶縁、酸化防止剤、液晶ドライエッチング剤等で用いられていた。
しかしながら、気候変動に関する政府間パネル（ＩＰＣＣ：Ｉｎｔｅｒｇｏｖｅｒｎｍｅｎｔａｌ  Ｐａｎｅｌ  ｏｎ  Ｃｌｉｍａｔｅ  Ｃｈａｎｇｅ）の第二次評価報告書（１９９５）において、温室効果ガス（Ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ  Ｇａｓ：ＧＨＧ）として、二酸化炭素（ＣＯ2）、メタン（ＣＨ4）、亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）、ハイドロフルオロカーボン、パーフルオロカーボン、六フッ化硫黄（ＳＦ6）が指定され、近年の法規制強化から温室効果ガスの削減が急務となっている。
【０００３】
この温室効果ガス（ＧＨＧ）において、特に六フッ化硫黄（ＳＦ6）の温暖化係数は、二酸化炭素（ＣＯ2）の２３，９００倍とされており、その発生量の低減が切望されている。寿命は３２００年と極めて長い安定した物質である。
【０００４】
そこで、従来において、例えばヒータによる加熱分解処理、水素及び酸素、プロパン、都市ガス等を用いて、例えば燃焼分解、誘導結合熱プラズマ処理による廃棄六フッ化硫黄の分解手法等が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３００２９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に係る従来提案の方法は、廃棄六フッ化硫黄（ＳＦ6）を熱分解するので、有害な分解性生物（例えばＳＦ4、Ｓ2Ｆ2、ＳＯＦ4、ＳＯ2Ｆ2、ＨＦ、Ｆ2、ＣＯＣｌ2等）を生じるという問題がある。
【０００７】
これらの分解生成物の除去設備として、ＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）2、ＭｇＯとの化学反応による無害化処理することとしているが、その除去率は十分ではなく、問題である。
【０００８】
また、燃焼処理は熱分解処理では、分解温度が均一でないために、未分解で排出される場合があり、ＣａＯ等を用いた除去設備を素通りする、という問題がある。
【０００９】
さらに、六フッ化硫黄（ＳＦ6）は無害物資であるにもかかわらず、その処理工程において有害物質が発生するために、環境に十分配慮する必要から、処理設備の設置費用が嵩むと、いう問題がある。
【００１０】
なお、再生処理をすることも提案されるが、前述したように、温室効果ガスの削減の観点からその使用は制限され、保管している貯蔵タンク等の廃棄六フッ化硫黄（ＳＦ6）の無害化処理の技術の確立が急務である。
【００１１】
本発明は、前記問題に鑑み、廃棄六フッ化硫黄を簡易且つ確実に分解無害化処理できる六フッ化硫黄分解処理装置及び方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、六フッ化硫黄（ＳＦ6）を貯蔵する六フッ化硫黄貯蔵タンクと、前記六フッ化硫黄（ＳＦ6）を加水分解する加水分解反応剤を供給する供給タンクと、前記加水分解反応剤を充填した加水分解反応部と、前記加水分解反応部内に、六フッ化硫黄（ＳＦ6）を供給する六フッ化硫黄供給手段と、前記加水分解反応部を外部から加熱する加熱手段と、前記加水分解反応部内に高温蒸気を供給する蒸気供給装置と、前記六フッ化硫黄（ＳＦ6）の加水分解による得られる液体反応生成物と固体反応生成物とを回収する液体回収部及び固体回収部とを具備し、前記加水分解反応部内において、六フッ化硫黄（ＳＦ6）を加水分解反応させ、無害化処理してなることを特徴とする六フッ化硫黄分解処理装置にある。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明において、前記加水分解反応剤を不活性ガスにより、加水分解反応部内に供給してなることを特徴とする六フッ化硫黄分解処理装置にある。
【００１４】
第３の発明は、第１又は２の発明において、前記加水分解反応部内を不活性ガス雰囲気とすることを特徴とする六フッ化硫黄分解処理装置にある。
【００１５】
第４の発明は、第１乃至３のいずれか一つの発明において、前記加水分解反応部内の温度が５００〜６００℃であることを特徴とする六フッ化硫黄分解処理装置にある。
【００１６】
第５の発明は、第１乃至４のいずれか一つの発明において、前記加水分解反応剤が、金属又はリン酸塩であることを特徴とする六フッ化硫黄分解処理装置にある。
【００１７】
第６の発明は、六フッ化硫黄（ＳＦ6）を貯蔵する六フッ化硫黄貯蔵タンクと、内部に、加水分解反応剤を充填してなる加水分解反応容器と、前記加水分解反応部内に高温蒸気を供給する蒸気供給手段とを具備し、前記加水分解反応容器内において、六フッ化硫黄を加水分解反応させ、無害化処理してなることを特徴とする六フッ化硫黄分解処理装置にある。
【００１８】
第７の発明は、加水分解反応部内に、加水分解反応剤、高温蒸気及び六フッ化硫黄を供給し、加水分解反応により、六フッ化硫黄を無害化処理することを特徴とする六フッ化硫黄分解処理方法にある。
【００１９】
第８の発明は、第７の発明において、前記加水分解温度が５００〜６００℃であることを特徴とする六フッ化硫黄分解処理方法にある。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、加水分解反応剤を用いて、六フッ化硫黄を加水分解処理するので、六フッ化硫黄（ＳＦ6）の完全無害化処理を確実に且つ安全に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、実施例１に係る六フッ化硫黄分解処理装置の概略図である。
【図２】図２は、実施例２に係る六フッ化硫黄分解処理装置の概略図である。
【図３】図３は、加水分解の反応温度（℃）と分解率（％）との関係図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００２３】
本発明による実施例に係る六フッ化硫黄分解処理装置について、図面を参照して説明する。図１は、実施例１に係る六フッ化硫黄分解処理装置の概略図である。
図１に示すように、六フッ化硫黄分解処理装置１０Ａは、廃棄物である六フッ化硫黄１１を貯蔵する六フッ化硫黄貯蔵タンク１２と、例えば鉄等の金属の加水分解反応剤１３を供給する供給タンク１４と、前記加水分解反応剤１３を充填し、加水分解反応させる加水分解反応部１５と、加水分解による液体反応生成物１６及び固体反応生成物１７を各々回収する液体回収部１８及び固体回収部１９と、前記加水分解反応部１５を外部から加熱する加熱手段である加熱ヒータ２０と、前記加水分解反応部１５内の加水分解反応剤１３に、六フッ化硫黄（ＳＦ6）１１を供給する六フッ化硫黄（ＳＦ6）ガス供給ラインＬ1と、前記加水分解反応部１５内に高温蒸気２１を供給する蒸気供給手段２２とを具備し、前記加水分解反応部１５内において、六フッ化硫黄１１を加水分解反応させ、無害化処理してなるものである。
なお、図１中、符号２３は反応ガス、２４はアルカリ液スクラバー装置、２５は分析計、２６は切替弁、Ｌ2は不活性ガス供給ライン、Ｌ3は金属Ｌｉ供給ライン、Ｌ4は水蒸気供給ライン、Ｌ5は反応ガス２３のガス排出ライン、Ｌ6は反応ガス２３のガス再循環ライン、Ｌ7は反応ガスのガス放出ライン、Ｌ8は液体反応生成物１６の排出ライン、Ｖ1〜Ｖ6は開閉バルブ、Ｐはポンプ、Ｆは排気ファンを各々図示する。
【００２４】
ここで、本実施例においては、加水分解反応部１５は鉛直方向の反応領域１５ａと水平方向の反応領域１５ｂとから構成されており、鉛直方向の反応領域１５ａの下端部側及び水平方向の反応領域１５ｂに亙って、その底部側に、流動床式のコンベアー２７が設けられている。これにより、反応時間の経過と共に、該流動床式のコンベアー２７を駆動して、固体反応生成物１７を固体回収部１９側へ移動させ、回収容器１９ａ内に固体反応生成物１７を落下・回収している。
回収された固体反応生成物１７は、公知のリサイクル工程（図示せず）において、加水分解反応剤１３へと再生し、再利用している。
【００２５】
この加水分解反応部１５内には、予め加水分解反応剤（例えば鉄）１３が充填されており、必要に応じて、供給タンク１４から加水分解反応剤１３を供給するようにしている。
【００２６】
この加水分解反応部１５において、加水分解反応を促進するために、加水分解反応部１５内に、蒸気供給手段（例えばボイラ等）２２からの高温蒸気（例えば５００℃）２１を供給している。
【００２７】
本実施例では、加水分解反応剤１３として、金属担体の鉄（Ｆｅ）を用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばアルミニウム（Ａｌ）の金属担体、リン酸塩のＦｅＰＯ4、ＡｌＰＯ4等を用いるようにしてもよい。
【００２８】
ここで、加水分解反応剤１３として、鉄（Ｆｅ）を用いた場合には、加水分解反応部１５内では、下記式（１）の加水分解反応が進行する。加水分解反応により、ＳＦ6（気体）が最終的に、二酸化硫黄（ＳＯ2）となり、さらに硫酸（Ｈ2ＳＯ4）となる。
ＳＦ6（気体）＋Ｈ2Ｏ＋Ｆｅ→Ｈ2ＳＯ4（液体）＋ＦｅＦ3（固体）・・・（１）
【００２９】
図３に、加水分解の反応温度（℃）と分解率（％）との関係図を示す。
この加水分解反応部１５における加水分解反応は、１５０℃を超えるあたりからその分解が始まるが、図３に示すように、１００％の分解率とする場合には、Ｆｅの場合には、５００℃以上とする必要がある。
【００３０】
ここで、図３において、加水分解反応剤１３として鉄（Ｆｅ）、リン酸鉄（ＦｅＰＯ4）５ｋｇを用いて、ここに反応ガスを４０Ｌ／ｈの条件で供給した。反応ガスの組成は、六フッ化硫黄（ＳＦ6）：１０容量％、窒素（Ｎ2）８０容量％、蒸気（Ｈ2Ｏ）：１０容量％とした。
図３に示すように反応剤としてＦｅＰＯ4を用いた場合には、４５０℃で１００％の分解率を達成することが確認された。
【００３１】
よって、加水分解反応部１５に供給する高温蒸気２１は５００℃以上とすると共に、加熱ヒータ２０での加熱も該加水分解反応部１５内の温度を５００〜６００℃を保持するように制御している。
また、ＳＦ6ガス供給ラインＬ1の周囲を加熱手段によりさらに加熱するようにしてもよいが、反応が十分進行する場合には、設ける必要がない。
【００３２】
これにより廃棄六フッ化硫黄（ＳＦ6）の完全分解処理を達成することができる。
【００３３】
ここで、加水分解反応剤１３の供給の際には、例えばアルゴン（Ａｒ）の不活性ガス３１を不活性ガスボンベ３２から供給するようにしている。不活性ガスとしては、アルゴン（Ａｒ）の他に、ヘリウム（Ｈｅ）等を用いるのが好ましい。なお、窒素は六フッ化硫黄の窒化物を生成するので好ましくない。
【００３４】
また、加水分解反応部１５内の気相部は、不活性ガスであるアルゴンガス雰囲気としている。これは空気が存在すると空気中の二酸化炭素とＬｉとが反応して炭酸リチウム（Ｌｉ2ＣＯ3）を発生し、好ましくないからである。
【００３５】
廃棄六フッ化硫黄（ＳＦ6）を貯蔵する貯蔵タンク１２は、通常気体状態で貯蔵しているが、所定圧（例えば圧力１０ｋｇ／ｃｍ3以上）として、液体状態で保管するようにしてもよい。
【００３６】
ここで、液体状態で六フッ化硫黄（ＳＦ6）を貯蔵する場合には、例えばアルコール（例えばエチルアルコール）を用いることができる。これは、六フッ化硫黄（ＳＦ6）はエチルアルコールへの溶解性が良好であると共に、アルコールのＯＨ基が加水分解反応に寄与し、分解を促進し、好ましいからである。
【００３７】
加水分解反応により発生した液体反応生成物１６である硫酸（Ｈ2ＳＯ4）、フッ化水素酸（ＨＦ）等は、コンベアー２７の隙間から液体回収部１８側へ落下し、その後、液体反応生成物１６の排出ラインＬ8の開閉バルブを開いて、廃液タンク２８へ回収され、その後は廃液処理がなされる。
【００３８】
また、固体回収部１９側から排出される反応ガス２３は、ガス排出ラインＬ5に介装されたアルカリ液スクラバー装置２４で浄化処理され、排気ファンＦにより反応ガスのガス放出ラインＬ7から外部に放出される。
【００３９】
この際、ガス排出ラインＬ5に介装された分析計２５により反応ガス２３中の未反応の六フッ化硫黄（ＳＦ6）の有無を確認するようにしている。
【００４０】
分析計２５としては、六フッ化硫黄（ＳＦ6）を確認するものであれば、いずれでも良いが、例えば赤外分光法を用いた赤外線計測装置（ＩＲ計）等を用いることができる。
【００４１】
この分析計２５での分析の結果、反応ガス２３中に六フッ化硫黄（ＳＦ6）が残留している場合には、切替弁２６を切替て、ガス再循環ラインＬ6へ反応ガス２３を導き、再度反応部１５で加水分解反応を行い、１００％の完全分解処理を行うこととしている。
【００４２】
本実施例では、加水分解反応剤１３として鉄（Ｆｅ）を用いたが、鉄以外の金属（アルミニウム、マンガン、亜鉛、カルシウム）及びリン酸塩（リン酸鉄、リン酸アルミニウム、リン酸マンガン、リン酸亜鉛、リン酸カルシウム）を用いた場合の加水分解の一例を以下式（２）〜（１０）に示す。
ＳＦ6（気体）＋Ｈ2Ｏ＋Ａｌ→Ｈ2ＳＯ4（液体）＋ＡｌＦ3（固体）・・・（２）
ＳＦ6（気体）＋Ｈ2Ｏ＋Ｍｎ→Ｈ2ＳＯ4（液体）＋ＭｎＦ2（固体）・・・（３）
ＳＦ6（気体）＋Ｈ2Ｏ＋Ｚｎ→Ｈ2ＳＯ4（液体）＋ＺｎＦ2（固体）・・・（４）
ＳＦ6（気体）＋Ｈ2Ｏ＋Ｃａ→Ｈ2ＳＯ4（液体）＋ＣａＦ2（固体）・・・（５）
ＳＦ6（気体）＋Ｈ2Ｏ＋ＦｅＰＯ4→Ｈ2ＳＯ4（液体）＋Ｈ2ＰＯ4（液体）＋ＦｅＦ3（固体）・・・（６）
ＳＦ6（気体）＋Ｈ2Ｏ＋ＡｌＰＯ4→Ｈ2ＳＯ4（液体）＋Ｈ2ＰＯ4（液体）＋ＡｌＦ3（固体）・・・（７）
ＳＦ6（気体）＋Ｈ2Ｏ＋Ｍｎ3（ＰＯ4）2→Ｈ2ＳＯ4（液体）＋Ｈ2ＰＯ4（液体）＋ＭｎＦ2（固体）・・・（８）
ＳＦ6（気体）＋Ｈ2Ｏ＋Ｚｎ3（ＰＯ4）2→Ｈ2ＳＯ4（液体）＋Ｈ2ＰＯ4（液体）＋ＺｎＦ2（固体）・・・（９）
ＳＦ6（気体）＋Ｈ2Ｏ＋Ｃａ3（ＰＯ4）2→Ｈ2ＳＯ4（液体）＋Ｈ2ＰＯ4（液体）＋ＣａＦ2（固体）・・・（１０）
【００４３】
以上、本発明によれば、廃棄六フッ化硫黄（ＳＦ6）の完全無害化処理を確実に且つ安全に行うことができる。
【実施例２】
【００４４】
本発明による実施例に係る六フッ化硫黄分解処理装置について、図面を参照して説明する。図２は、実施例２に係る六フッ化硫黄分解処理装置の概略図である。なお、図１に示す実施例１の六フッ化硫黄分解処理装置の構成部材と同一部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
図２に示すように、六フッ化硫黄分解処理装置１０Ｂは、六フッ化硫黄（ＳＦ6）１１を貯蔵する六フッ化硫黄貯蔵タンク１２と、内部に、加水分解反応剤１３を充填してなる加水分解反応器５１と、前記加水分解反応器５１内に高温蒸気２１を供給する蒸気供給手段２２とを具備し、前記加水分解反応容部５１内において、六フッ化硫黄（ＳＦ6）１１を加水分解反応させ、無害化処理してなるものである。
【００４５】
実施例１においては、加水分解反応剤１３を反応部１５内に供給・流動させ、ここに六フッ化硫黄（ＳＦ6）１１を供給して加水分解しているが、本実施例においては、加水分解反応剤１３を内部に充填させ、この充填された加水分解反応剤１３に加水分解反応容器５１の下方側から六フッ化硫黄（ＳＦ6）１１と高温蒸気２１とを供給し、加熱ヒータ２０にて５００〜６００℃に加熱することで、六フッ化硫黄（ＳＦ6）１１の加水分解処理を行うようにしている。
【００４６】
この加水分解により生じた液体反応生成物１６は、加水分解反応器５１の底部側の液体回収部１８で回収され、別途廃液処理される。
【００４７】
反応ガス２３は、実施例１と同様に図示しない分析計によりその分解の程度を確認し、必要であれば、再循環させて加水分解率を１００％となるようにしている。
【００４８】
本実施例では、バッチ式の反応となり、廃棄六フッ化硫黄（ＳＦ6）を連続して処理する必要がない場合には、好適である。
【００４９】
また、六フッ化硫黄分解処理装置１０Ｂにおいて、加水分解反応器５１を２台設け、１台で加水分解処理中に、他の１台では、加水分解反応剤を交換し、交互に六フッ化硫黄（ＳＦ6）を供給することで、連続した処理が可能となる。
【００５０】
以上、本願発明によれば、簡易な構成の分解装置でありながら、六フッ化硫黄（ＳＦ6）を１００％完全処理することができる。この結果、二酸化炭素（ＣＯ2）の２３，９００倍であると共に、その寿命が３２００年と極めて長い安定した六フッ化硫黄（ＳＦ6）の根絶を迅速に図ることが可能となる。
【符号の説明】
【００５１】
１０Ａ、１０Ｂ  六フッ化硫黄分解処理装置
１１  六フッ化硫黄（ＳＦ6）
１２  六フッ化硫黄貯蔵タンク
１３  加水分解反応剤
１４  供給タンク
１５  加水分解反応部
１６  液体反応生成物
１７  固体反応生成物
１８  液体回収部
１９  固体回収部
２０  加熱ヒータ
２１  高温蒸気
２２  蒸気供給手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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