(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被分解処理物と溶媒を混合したものを反応器内で酸化カルシウムと接触反応させ、反応により生成した酸性物質を生成とほぼ同時に反応器内で中和して無害化した後に、反応器から分解処理の終了した反応済みガスと液体成分を取り出して冷却器に送り込み、被分解処理物のガスを冷却し、冷却したガスを中和装置により中和して無害化することを特徴とする難分解物質の分解処理方法。
【請求項２】
中和装置により中和処理を行った後に燃焼装置により可燃成分を燃焼処理することを特徴とする請求項１に記載の難分解物質の分解処理方法。
【請求項３】
内部に酸化カルシウムが投入され、被分解処理物の流入口と溶媒の流入口及び内部ヒータを備えた反応器と、被分解処理物の高温のガスを冷却する冷却器と、反応により生成した物質を中和して無害化する中和装置からなり、被分解処理物と酸化カルシウムを溶媒の存在下で反応器内で加熱しながら接触反応させた後、被分解処理物の高温のガスを冷却器により冷却し、微量の残留酸性物質を中和装置により中和して無害化することを特徴とする難分解物質の分解処理装置。
【請求項４】
中和装置により中和処理を行った後に可燃成分を燃焼処理する燃焼装置を配備したことを特徴とする請求項３に記載の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ベンゼン核を持つ有機化合物，更にトリクロロエチレン，ハロン，ＳＦ６等のその他のハロゲン化物を酸化カルシウムと反応させることによって分解して無害化するとともに、分解によって生成される酸性ガスをほぼ同時に中和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、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おり、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１００〜２５０ｋｇ／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６−２０４５１９号により水熱反応処理による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１０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、タンク１にフロン液，苛性ソーダ液，エタノールの混合液を収容し、これをポンプ２，流量計３を介して配管４から熱交換器５に送り込み、水熱反応器６で反応させた後に再び熱交換器５を介して冷却器７に送り、冷却器７から流量制御のための圧力調整弁８を経て分離器９に送り、分離器９により清浄水及び清浄物に分離する。同図のタンク１ａ、ポンプ２ａ及び流量計３ａは、フロンガスの種類によっては常温でガス化する場合もあるため、このようなときに用いる系統である。
【０００６】
更に本願出願人は特願平８−３４０５６０号により他の水熱反応処理による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１１のフロン処理システムフローに基づいて説明すると、１１はフロン等被分解処理物タンク、１２は被分解物ポンプ、１３は溶媒としての水タンク、１４は水ポンプ、１５は加熱器であり、この加熱器１５には内部ヒータ１６と外部ヒータ１７が配置され、更に加熱器１５内には過熱蒸気と反応して水素を生成する物質として複数枚の鉄板１８，１８が配置されている。１９は反応器であり、所定の温度を保って被分解処理物と溶媒の過熱蒸気及び水素を所定時間反応させて分解処理する機能を有している。この反応器１９には内部ヒータ２０，２０と外部ヒータ２１，２１が配備され、更に該反応器１９内にも鉄板１８，１８が配置されている。尚、鉄板１８に代えて、過熱蒸気と反応して水素を生成する物質として炭素，炭素鋼等を用いることもできる。
【０００７】
上記反応器１９内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構成となっていて、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処理物を移送する。２２は冷却器であり、反応器１９から導出された配管と連通する配管２３が配置されている。２４は冷却水の入口、２５は冷却水の出口である。２６は気液分離器、２７は中和装置であって、冷却器２２から導出された配管２８の他端部が気液分離器２６に挿入されており、気液分離器２６から導出された配管２９の他端部が中和装置２７に挿入されている。３０は処理液の排出口である。
【０００８】
かかる装置によれば、被分解物タンク１１内にフロンを投入し、被分解物ポンプ１２と水ポンプ１４を起動することによってフロンと溶媒としての水が配管を通して加熱器１５に送り込まれ、適当な比率で混合される。そして予め加熱器１５に配置された内部ヒータ１６と外部ヒータ１７を働かせて５００℃〜７５０℃に加熱しておくことによって過熱蒸気が発生する。加熱器１５内において鉄板１８，１８がほぼ同温度に加熱されると、過熱蒸気が鉄板１８と接触してマグネタイトと水素を生成する。
【０００９】
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。また、反応器１９内も予め内部ヒータ２０，２０及び外部ヒータ２１，２１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、鉄板の存在により上記の反応が進行する。反応器１９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】
冷却装置２２では冷却水の入口２４から冷却水を供給して同出口２５から流出させることにより、反応器１９と連通する配管２３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。冷却器２２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１８℃とする。排液は配管２８を通って気液分離器２６に入り、気液が分離されて液状物が中和装置２７に流入し、所定の中和処理が行われて排出口３０から排出され、図外の排液タンク内に貯留される。
【００１１】
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１９に供給すると共に、反応器１９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。
【００１２】
他方で特公昭５８−５６３９６号公報には、過熱蒸気発生器で得られる過熱蒸気を分解炉内に噴射して、廃タイヤを分解ガス、カーボン等の残渣及びビートワイヤに分離して再利用するようにした熱分解装置が開示されている。更に特開平３−１２２２０号公報には、塩弗化アルカン（フロン）を水蒸気の存在下で酸化鉄を担持した活性炭でなる触媒と接触させることによって無害な化合物に加水分解する方法が開示されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
前記したように図１０の水熱反応器６は高温高圧条件を維持しなければならないので、圧力調整弁８の構造は複雑、高価となり、更に高温高圧で使用するために機械的な強度、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り、被分解物質の種類によっても構造を変える必要があって操作上のコントロールが難しいという問題点がある。更に高圧に伴って運転中に配管４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。
【００１４】
他方で図１１に示した過熱蒸気反応法は、難分解物質は溶媒と共に過熱蒸気となり、反応器１９で更に加熱されて常圧で温度のみが上昇した過熱蒸気となり、反応器１９内を所定の反応時間経過させて通過した際に鉄，炭素，炭素鋼等と反応して水素を生成し、この水素による還元反応と過熱水蒸気による加水分解反応によって難分解物質を分解処理することができるという作用が得られるが、反応器１９内を６５０℃以上の高温に維持する必要があってエネルギーコストがやや高くなるという難点がある外、反応ガス中にＨＣｌとかＨＦ等の強酸が生成されるために反応器１９及び中和装置２７に到るまでの管路が腐食されるという問題が残っている。
【００１５】
また、反応助剤として鉄板とか炭素，炭素鋼等を使用しているが、鉄板を使用した場合にはＦｅＣｌ2とかＦｅＦ2が固体として析出するため、管路の詰まりが生じる惧れがある。炭素を用いた場合には管路の詰まりは生じないが、容器等に含まれている鉄分が徐々に腐食して耐久性が低下するという難点があり、更に炭素自体が高価であるとともに消費量が多く、ランニングコストに悪影響を与えてしまうという課題がある。
【００１６】
特に強酸を液化すると腐食速度が大きくなるため、管路にテフロンとかＰＶＣを用いる必要が生じるが、これらの材料は熱に弱いため、装置設計が困難になるという問題がある。また、中和装置２７として大容量の設備が必要である上、中和剤も大量に使用するため設備と薬剤のために大きな費用がかかるという問題がある。
【００１７】
前記特公昭５８−５６３９６号公報に記載された熱分解装置では、廃タイヤを分解ガス、カーボン等の残渣に分離することができるものの、本発明が対象としているフロン等の難分解物質の効率的な分解については言及されておらず、これらの物質の分解は実施することが出来ない。更に特開平３−１２２２０号公報に記載されたフロンを水蒸気の存在下で触媒と接触させて加水分解する手段では、フロン以外の物質，例えばベンゼン核を持つ有機化合物とかその他の産業廃棄物の分解には適用することが出来ない上、フロンの種類によっては分解効率の面で充分な効果が得られず、使用する触媒は耐久性に欠け、更にフロンと油状物との混在物の分解は行えないという難点が存在する。
【００１８】
そこで本発明は環境汚染物質であるフロンガスとかトリクロロエチレン，ハロン，ＳＦ６等のハロゲン化物、更にはベンゼン核を持つ有機化合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、高温高圧に耐える機械的な強度が要求されない上、強酸に起因する配管とか排出弁の腐食がなく、材料費とかランニングコストが低廉化された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。
【００１９】
【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、被分解処理物と溶媒を混合したものを反応器内で酸化カルシウムと接触反応させ、反応により生成した酸性物質を生成とほぼ同時に反応器内で中和して無害化した後に、反応器から分解処理の終了した反応済みガスと液体成分を取り出して冷却器に送り込み、被分解処理物のガスを冷却し、冷却したガスを中和装置により中和して無害化する難分解物質の分解処理方法、及び中和装置により中和処理を行った後に燃焼装置により可燃成分を燃焼処理する手段を提供する。
【００２０】
また、内部に酸化カルシウムが投入され、被分解処理物の流入口と溶媒の流入口及び内部ヒータを備えた反応器と、被分解処理物の高温のガスを冷却する冷却器と、反応により生成した物質を中和して無害化する中和装置からなり、被分解処理物と酸化カルシウムを溶媒の存在下で反応器内で加熱しながら接触反応させた後、被分解処理物の高温のガスを冷却器により冷却し、微量の残留酸性物質を中和装置により中和して無害化する難分解物質の分解処理装置、及び中和装置により中和処理を行った後に可燃成分を燃焼処理する燃焼装置を配備した構成を提供する。
【００２１】
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ハロゲン化物等の難分解物質が反応器内で酸化カルシウムと反応して酸性物質と無害な無機物となり、この酸性物質は更に酸化カルシウムと反応して中和されるため、即ち生成とほぼ同時に反応器内で中和されて無害化されてから放出されるため、従来のように強い酸性物質によって管路が腐食されることがない。よって、分解処理装置の寿命が長く、又大容量の中和設備や大量の中和剤を必要としない。また、溶媒として水を使用することにより反応が継続して進行し、反応器に内部ヒータを配置したことによって初期分解反応が促進される。
【００２２】
また、冷却器を配備することによって反応器から得られる分解処理の終了した被分解処理物のガスが冷却された後、必要に応じて微量の残留酸性物質が中和装置により中和して無害化される。なお、この残留酸性物質は微量であるため、管路等を腐食させることがない。更に中和装置により中和処理を行った後に燃焼装置により可燃成分を燃焼処理することにより、難分解物質を安全に、かつ、確実に分解処理することができる。
【００２３】
【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。前記した水熱反応処理における問題点に鑑みて、本願発明者は種々の改良実験を試みた結果、フロン等の被分解処理物を酸化カルシウム（ＣａＯ，生石灰とも呼称される）と反応させると、反応器内を強酸性状態とすることなく被分解処理物を分解処理することができるという知見を得た。
【００２４】
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フロンガスとかベンゼン核を持つ有機化合物，更にトリクロロエチレン，ハロン，ＳＦ６等のその他のハロゲン化物を対象とし、その状態は固体、液体、気体を問わず特に限定がない。なお、特には有機ハロゲン化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る。
【００２５】
また、本発明によればハロゲン化物のみだけでなく、ベンゼン環を開環することが可能である。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り、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。
【００２６】
以下に具体的な実施形態を説明する。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３１はフロン等被分解処理物、３２は流量調整弁、３３は反応器、３４は溶媒としての水タンク、３５は水供給ポンプ、３６は蒸発器である。
【００２７】
図２，図３に拡大して示したように、反応器３３には複数個の内部ヒータ３７，３７が配置され、更に酸化カルシウムの投入口３９が設けられている。３８，３８は反応器３３の蓋部材３３ｂの固定用ボルト、４０は投入された酸化カルシウム、４１は該酸化カルシウムの載置板である。尚、３３ｃはフロン等被分解処理物と溶媒との混合物の流入路であり、被分解処理物と溶媒とを予め混合した図２の例では、図１の水タンク３４及び蒸発器３６は省略することができる。
【００２８】
図１に示す４２は冷却器であり、該冷却器４２は反応器３３から導出された配管３３ａに連結されている。４２ａは冷却水の入口、４２ｂは冷却水の出口である。４３は中和装置、４４は燃焼装置であって、冷却器４２から導出された配管４２ｃの他端部が中和装置４３に挿入されており、中和装置４３から導出された配管４３ａの他端部が燃焼装置４４に挿入されている。４５は燃焼ガスの排出口である。
【００２９】
本実施形態で用いた酸化カルシウム（ＣａＯ，生石灰）は、工業的に石灰石を焼いて生産されるが、純粋なＣａＯはシュウ酸カルシウムの熱分解によっても得られる。酸化カルシウムは無色結晶で融点２５７２℃、沸点２８５０℃、密度約３.３ｇ／ｃｍ3、水と光熱を発して反応し、水酸化カルシウムとなる。
【００３０】
かかる本実施形態の動作態様を以下に説明する。図１に示す被分解処理物３１として環境汚染物質であるフロンを用いた場合を例に取ると、先ず反応器３３の投入口３９から反応器３３内に酸化カルシウム４０を投入し、次に被分解処理物３１を流量調整弁３２を介して反応器３３内に流入させ、同時に水供給ポンプ３５を起動することによって溶媒としての水が水タンク３４から蒸発器３６と配管を通して反応器３３内に水蒸気として送り込まれ、フロンと適当な比率で混合される。なお、酸化カルシウム４０は所定の塊状或いは粒状として反応器３３内に収納する。
【００３１】
水の供給は液体状もしくは水蒸気の形態の何れでもよい。尚、図２に示す反応器３３の構成では、被分解処理物と溶媒との混合物の流入路３３ｃを設けたため、水タンク３４と蒸発器３６は省略されている。図２に示すように溶媒としての水又は水蒸気は予め被分解処理物と混合して反応器に供給してもよく、或いは図１に示すように個別に反応器に供給してもよい。
【００３２】
酸化カルシウム４０が被分解処理物としてのフロンと水の混合物に接触すると、後述する酸化カルシウムとフロンの反応式に基づいてフロンが分解して無害な無機物と強酸等の酸性物質が生成するが、これらの酸性物質は更に酸化カルシウムによって生成とほぼ同時に中和されて無害化される。そのため、従来のように強い酸性物質によって管路が腐食されることがない。よって、分解処理装置の寿命が長く、又大容量の中和設備や大量の中和剤を必要としない。この反応時に内部ヒータ３７，３７を働かせることによって分解反応が促進される。
【００３３】
反応器３３内での反応は発熱を伴うので、内部ヒータ３７，３７による加熱温度は低くてもよい。本実施の形態例では内部ヒータ３７，３７による加熱上限を４００℃に設定してあり、この温度を超えるケースではサーモスタットの作用で内部ヒータ３７，３７の駆動が自動的に停止するように設定されている。
【００３４】
理論上から水分がなくても酸化カルシウムとフロンの反応は進行するが、水分が存在することによって反応が継続して起きることが実験的に確認されたため、本実施の形態例では水タンク３４から蒸発器３６を介して反応器３３内に水分を供給する。
【００３５】
反応器３３の下側部に貯留した反応済みガスと液体成分は、配管３３ａを経由して冷却器４２に送り込まれる。冷却器４２では冷却水の入口４２ａから冷却水を供給して同出口４２ｂから流出させることにより、分解処理された分解物の高温のガスを冷却するとともに、溶媒としての水蒸気を液化する。冷却器４２内の温度は分解物のガスの温度を常温に下げることができる温度であればよい。このように急速に冷却することにより副生成物の発生が防止されるから２次汚染の心配がない。この冷却は主として分解によって生成された反応ガスが高温（４００℃程度）となるために、この温度を常温程度にまで下げるためのものである。分解によって生成された反応ガスはＣＯ2，ＣＨ4，Ｈ2，ＣＯ等が成分であるため、常温程度まで冷却しても液化されることはない。なお、冷却によって溶媒としての水蒸気は水に液化される。更に、このとき微量の残留酸性物質が水に解けだすので、これを後記の中和装置によって中和する。また、反応ガスの内、ＣＨ4，Ｈ2，ＣＯ等は燃焼できる可燃ガスであるため、後記の燃焼装置によって燃焼させるのである。
【００３６】
冷却によって液化された溶媒としての水と、分解によって生成された反応ガスは配管４２ｃを通って中和装置４３に流入し、残留酸性物質がある場合に所定の中和処理が行われ、更に生成ガスは燃焼装置４４に送り込まれ、メタン等の可燃成分を燃焼処理してから排出口４５から排出される。上記冷却器４２に熱交換器を組み込んで、熱交換器により冷却する熱を回収し、回収した熱を再利用することも可能である。なお、分解反応によって、生成するＣａＦ2，ＣａＣｌ2，ＣａＳＯ4等は固体であるため、反応装置から取り出して処分する。
【００３７】
以下に酸化カルシウムを用いてフロンを分解した場合の反応式を説明する。フロンＲ−１２の場合には、分解反応の基本式は下記の（１）式〜（５）式で表わされる。
ＣＣｌ2Ｆ2＋ＣａＯ＋２Ｈ2Ｏ → ２ＨＣｌ＋２ＨＦ＋ＣａＣＯ3…（１）
ＣａＯ＋２ＨＣｌ → ＣａＣｌ2＋Ｈ2Ｏ………………………………（２）
ＣａＯ＋２ＨＦ → ＣａＦ2＋Ｈ2Ｏ……………………………………（３）
ＣａＣＯ3＋２ＨＣｌ → ＣａＣｌ2＋Ｈ2Ｏ＋ＣＯ2…………………（４）
ＣａＣＯ3＋２ＨＦ → ＣａＦ2＋Ｈ2Ｏ＋ＣＯ2………………………（５）
【００３８】
先ず（１）式に示す反応でフロンＲ−１２が分解され、ＨＣｌ，ＨＦの強酸が生成されるが、ほぼ同時に反応器３３内でＣａＯによって（２）（３）式の反応が起きて中和される。そのため、従来のように強い酸性物質によって管路が腐食されることがない。よって、分解処理装置の寿命が長く、又大容量の中和設備や大量の中和剤を必要としない。また、（１）式のＣａＣＯ3は（４）（５）式の反応によってＣａＣｌ2とＣａＦ2に変化する。（２）〜（５）式は全て中和反応であるが、（２）（３）式による反応が主体となる。
【００３９】
結果としてフロンＲ−１２は
ＣＣｌ2Ｆ2＋２ＣａＯ → ＣａＣｌ2＋ＣａＦ2＋ＣＯ2…………… （６）
として分解され、少量は
0003730794.tif 000002
として分解処理される。
【００４０】
図４は酸化カルシウムによるフロンＲ−１２分解時の分解率と温度の関係を示すグラフであり、図中に記載したようにフロンの流量は２ｋｇ／ｈ、水は２０ｇ／ｍｉｎ、ＣａＯは２ｋｇとして反応させた例である。図４によれば反応器内の温度が４００℃に達した際に分解率はほぼ１００％となる。図５は同じく分解率と時間（分）との関係を示すグラフであり、温度は４００℃及び３００℃としたところ、４００℃の場合には約２０分で分解率が１００％に達していることが判明した。
【００４１】
フロンＲ−２２の場合には、分解反応の基本式は下記の（８）式又は（９）式で表わされる。
0003730794.tif 000003
【００４２】
実際には（８）式の反応の方が優先的に生じており、反応後のガス中にメタンＣＨ4が多く含まれている。上記の反応によって生じたＨＣｌ，ＨＦの中和反応が前記（２）〜（５）式に基づいてほぼ同時に行われる。また、反応器４２の内部温度が４００℃以上になると、以下の（１０）〜（１２）式の反応が起こる。
0003730794.tif 000004
【００４３】
しかし反応後のガス中にメタンＣＨ4が多く含まれていることから全体として（８）（１０）式の反応が主体であるものと思慮される。
【００４４】
図６は酸化カルシウムによるフロンＲ−２２分解時の分解率と温度の関係を示すグラフであり、図中に記載したようにフロンの流量は２ｋｇ／ｈ、水は２０ｇ／ｍｉｎ、ＣａＯは２ｋｇとして反応させた例である。図６によればフロンＲ−１２の場合と同様に反応器内の温度が４００℃に達した際に分解率はほぼ１００％となる。図７は同じく分解率と反応時間（分）との関係を示すグラフであり、温度が４００℃の場合には分解率は当初から１００％に達している。また、初期温度が３００℃程度の低温での反応時には、反応時間３０分で電源をオフにしても温度が除々に上昇し、反応時間が１００分で５００℃に達していることが判明した。これは酸化カルシウムとフロンＲ−２２の分解反応が発熱反応であることを示している。
【００４５】
フロンＲ−１３４ａの場合の分解反応の基本式は下記の（１３）〜（１６）式で表わされる。
0003730794.tif 000005
【００４６】
生成ガスの分析から（１４）（１５）式が多く生じており、次いで（１３）が生じている。（１６）式は稀に生じる程度である。更に反応器内の温度が３００℃以上に高くなると、下記の反応が僅かに生じる。
0003730794.tif 000006
【００４７】
図８は酸化カルシウムによるフロンＲ−１３４ａ分解時の分解率と温度の関係を示すグラフであり、図中に記載したようにフロンの流量は２ｋｇ／ｈ、水は２０ｇ／ｍｉｎ、ＣａＯは２ｋｇとして反応させた例である。図８によればフロンＲ−１２の場合と同様に反応器内の温度が４００℃に達した際に分解率はほぼ１００％となる。図９は同じく分解率と反応時間（分）との関係を示すグラフであり、温度が４００℃の場合には分解率は当初から１００％に達している。また、初期温度が３００℃程度の低温での反応時には、反応時間６０分で電源をオフにしても温度が除々に上昇し、反応時間が１００分で５００℃に達していることが判明した。これは酸化カルシウムとフロンＲ−１３４ａの分解反応が発熱反応であることを示している。
【００４８】
フロンＳＦ６（六フッ化硫黄）の場合の分解反応の基本式は下記の（２０）（２１）式で表わされる。このフロンＳＦ６は絶縁用ガスであり、通常高圧の電力スイッチの中に封入されている。
３ＣａＯ＋ＳＦ6＋Ｈ2Ｏ → ３ＣａＨ2＋Ｈ2ＳＯ4………………… （２０）
ＳＦ6＋ＣａＯ＋３Ｈ2Ｏ → ＣａＳＯ4＋６ＨＦ…………………… （２１）
【００４９】
上記（２０）式が主体となっている。この時に発生するＨ2ＳＯ4は
ＣａＯ＋Ｈ2ＳＯ4 → ＣａＳＯ4＋Ｈ2Ｏ………………………………（２２）
により中和される。
【００５０】
上記の説明はフロンに関しての反応式であるが、その他のハロン、トリクロロエチレン、トリクロロタン等のハロゲン化物、ベンゼン、モノクロロベンゼン等のベンゼン核を持つ有機化合物についても同様な反応式により分解することができる。
【００５１】
分解反応に直接関係ない反応として下記の（２３）式が生じる。
ＣａＯ＋Ｈ2Ｏ → Ｃａ（ＯＨ）2………………………………………（２３）
これは酸化カルシウムが水と反応して水酸化カルシウムを生成する発熱反応であり、Ｈ2Ｏとして水蒸気を用いると高温の蒸気が自然に得られてＣａＯによる分解に熱源を必要としないケースがある。また、反応器３３の放熱機構を工夫することにより、初期加熱以後は自己発熱による加熱が可能となり、自然に分解反応が進行する。
【００５２】
本実施の形態では水タンク３４から反応器３３に水分を加えているが、反応自体には水分は必ずしも必要としないものであって、例えば前記（６）式に記載した反応が進行する。この場合にはＣａＯを細かく砕いてフロンとの接触面積を大きくすることが肝要であり、ＣａＯの内部にまで反応が浸透しないことによって一定時間後は内部のＣａＯを砕いて未反応のＣａＯを表面に出す必要がある。
【００５３】
反応器３３に水分を加えた場合には、ＣａＯとの反応が内部まで浸透して前記（２３）式による発熱反応が進行する。そしてＣａＯがなくなるまで継続することが確認された。この場合には反応器３３の容器外部を空冷するとか水冷する必要が有る。
【００５４】
次に前記反応式（１）〜反応式（２３）についての反応熱バランスシートを表１〜表２３に示す。表はコンピュータのデータベースを用いてシミュレーションして得たものである。
【００５５】
【表１】
0003730794.tif 000007
【００５６】
表１の下記反応式は前記反応式（１）に対応しており、表２〜表２３の反応式もそれぞれ前記反応式（２）〜（２３）に対応している。
0003730794.tif 000008
【００５７】
表１〜表２３において、（ｇ）はガス状であることを示し、（ｌ）は液体状であることを示し、他は固体状であることを示している。各表中のＴは反応温度（℃）、ｄｅｌｔａＨ（ｋｃａｌ）中の発熱量の符号が（−）の場合には発熱反応であり、（＋）の場合は吸熱反応であることを示している。ｄｅｌｔａＳ（ｃａｌ）はエントロピーを示し、ｄｅｌｔａＧ（ｋｃａｌ）はギブスの自由エネルギーで反応の進む方向を示し、符号の（−）は反応式の左から右へ（→）のように進むことを示している。Ｋは反応式の左の量と右の量の比率であり、表１中の３.２０３Ｅ＋０６７は３.２０３×１０67倍右側の物質ができることを示している。以下表２〜表２３についても同様である。
【００５８】
【表２】
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【００５９】
【表３】
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【００６０】
【表４】
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【００６１】
【表５】
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【００６２】
【表６】
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【００６３】
【表７】
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【００６４】
【表８】
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【００６５】
【表９】
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【００６６】
【表１０】
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【００６７】
【表１１】
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【００６８】
【表１２】
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【００６９】
【表１３】
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【００７０】
【表１４】
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【００７１】
【表１５】
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【００７２】
【表１６】
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【００７３】
【表１７】
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【００７４】
【表１８】
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【００７５】
【表１９】
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【００７６】
【表２０】
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【００７７】
【表２１】
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【００７８】
【表２２】
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【００７９】
【表２３】
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【００８０】
【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ベンゼン核を持つ有機化合物，更にトリクロロエチレン，ハロン，ＳＦ６等のその他のハロゲン化物等の難分解物質を酸化カルシウムを利用して分解処理できるとともにＣａＯによる中和反応がほぼ同時に起きることにより、プラズマ法とか燃焼法のような他の分解方法を用いた分解過程で生成する強酸による容器とか配管類の腐食が発生せず、分解処理装置の寿命が長く、又大容量の中和設備や大量の中和剤を必要としないという効果が得られる。特に反応が発熱反応であるため、初期加熱だけ行えば反応開始と同時に加熱源を遮断しても分解反応が継続することになり、電力の節約にも資することができる。
【００８１】
特に水熱反応のように高温高圧条件を維持する必要がなく、機械的な強度に耐えるための設計は不要であり、使用する材料は限定されない。装置は機構的にも簡易であって、被分解物質の種類によって構造を変える必要がなく、操作上のコントロールは容易である。
【００８２】
また、反応器内を高温に維持する必要がないため、エネルギーコストを低廉化することができる。また、酸性物質によって容器とか管路が腐食される惧れがない。また、容器等に含まれている鉄分が酸によって腐食されて耐久性が低下する現象を防止することができる。
【００８３】
従来から知られている触媒法の場合には、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ハロゲン化物とかベンゼン核を持つ有機物にも適用可能である。
【００８４】
酸化カルシウム自体は安価であり、中和剤としても使用可能であるため、ランニングコストは低廉化されるという利点が得られる。分解反応によって生成される酸性ガスは酸化カルシウムによって生成とほぼ同時に反応器の中で中和されて反応器外に排出されることがないため、従来のように強い酸性物質によって管路が腐食されることがない。そして、反応器から排出されるガスはＣＯ2，ＣＨ4，Ｈ2，ＣＯ等が成分であるため、管路等の分解処理装置を腐食させることがなく、冷却した後に可燃性ガスを燃焼させて排出させることができる。また、反応によって生成される反応後の処理物であるＣａＦ2，ＣａＣｌ2，ＣａＳＯ4等は固体であるため、反応器から取り出して容易に処理することができ、リサイクルも可能となる。更に装置の構成は、従来の装置に較べて比較的簡単であり、装置自体のスケールアップとかスケールダウンを容易に行うことができる。
【００８５】
従って本発明によれば、環境汚染物質であるフロンガスとかベンゼン核を持つ有機化合物，更にトリクロロエチレン，ハロン，ＳＦ６等のその他のハロゲン化物等の難分解物質の分解を行う際に、高温高圧に耐える機械的な強度が要求されることがなく、しかも強酸に起因する配管とか排出弁の腐食を防止し、材料費とかランニングコストが低廉化された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ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本的実施形態を示すシステム図。
【図２】本実施形態で用いた反応器の側断面図。
【図３】図２の平面図。
【図４】フロンＲ−１２分解時の分解率と温度の関係を示すグラフ。
【図５】フロンＲ−１２分解時の分解率と時間との関係を示すグラフ。
【図６】フロンＲ−２２分解時の分解率と温度の関係を示すグラフ。
【図７】フロンＲ−２２分解時の分解率と時間との関係を示すグラフ。
【図８】フロンＲ−１３４ａ分解時の分解率と温度の関係を示すグラフ。
【図９】フロンＲ−１３４ａ分解時の分解率と時間との関係を示すグラフ。
【図１０】従来の水熱反応処理による環境汚染物質の処理装置を示すシステム図。
【図１１】従来の他の水熱反応処理による環境汚染物質の処理装置を示すシステム図。
【符号の説明】
３１…被分解処理物
３２…流量調整弁
３３…反応器
３４…水タンク
３５…水供給ポンプ
３６…蒸発器
３７…内部ヒータ
３９…（酸化カルシウムの）投入口
４０…酸化カルシウム
４２…冷却器
４３…中和装置
４４…燃焼装置
４５…排出口
整理番号  Ｐ２９０９
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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