CH660070A5

CH660070A5 - Procede de destruction du polychlorure de biphenyl et appareil pour sa mise en oeuvre.

Info

Publication number: CH660070A5
Application number: CH1537/84A
Authority: CH
Inventors: Yoshiaki Kitamura
Original assignee: Kitamura Gokin Seisakusho
Priority date: 1982-07-30
Filing date: 1984-03-27
Publication date: 1987-03-13
Also published as: CA1230616A; GB2156702A; JPS6255872B2; FR2562427A1; DE3416965A1; GB8407892D0; AU2590584A; US4481891A; JPS5925335A; AU560055B2; GB2156702B; FR2562427B1

Description

La présente invention a pour objets un procédé de destruction du polychlorure de biphényl (désigné ci-dessous par PCB) et un appareil pour sa mise en œuvre.

Il est bien connu des hommes du métier que le PCB est extrêmement nocif à l'homme et aux animaux. Le PCB présente une grande résistance à la chaleur, résiste aux attaques chimiques et constitue un isolant électrique. De ce fait, il est couramment utilisé comme isolant pour les condensateurs et les transformateurs, comme milieu calorifique dans les traitements thermiques, comme additif pour les peintures et encres d'impression, etc. Sa production uniquement au Japon de 1954 à 1960 se monte à plusieurs dizaines de millions de tonnes. La moitié environ de cette production a été utilisée comme indiqué plus haut. Ainsi le PCB apparaît partout et constitue une source de pollution.

Des efforts ont été entrepris pour détruire de façon inoffensive le PCB. Toutefois aucun procédé, ni appareil satisfaisants n'ont été développés jusqu'à ce jour.

Le but de l'invention est l'établissement d'un procédé et d'un appareil simples pour détruire de façon inoffensive le PCB.

On sait que le PCB peut être décomposé par la chaleur, en un anneau de benzène et en chlore, en le chauffant à une température d'environ 1100° C ou davantage. Dans ce cas, l'anneau de benzène est ensuite oxydé en C02 et H20 qui sont évacués avec le chlore à l'état de gaz dans une conduite d'échappement. Dans un procédé destiné à détruire de façon inoffensive le PCB, il n'est pas permis d'évacuer la moindre quantité de PCB non entièrement dissocié, par exemple une vapeur de PCB hautement résistante à la chaleur. De plus les gaz Cl2 et HCl résultant du traitement thermique doivent être absorbés de façon appropriée pour les neutraliser et ainsi les empêcher de s'échapper dans l'atmosphère.

Pour décomposer et brûler de façon sûre du PCB dans un four, il est nécessaire de maintenir fiablement la température du four au-dessus de 1100' C pendant toute la durée du traitement et de maintenir le PCB dans le four, la durée nécessaire pour qu'il soit totalement dissocié en cycle benzénique et en chlore. En général on peut réduire la durée d'une réaction chimique en faisant intervenir un effet catalytique. On peut ainsi diminuer la durée de rétention en accélérant la réaction à l'aide d'un catalyseur qui intervient efficacement dans toute une série de réactions chimiques.

Selon l'invention on préchauffe avec la chaleur d'échappement le PCB à traiter avant de l'introduire dans un four de combustion, cela pour faciliter l'obtention du point d'ébullition, on fait monter le PCB préchauffé à travers une couche de particules minérales disposées dans le four, ces particules étant en un minéral poreux constitué de plusieurs éléments, l'intérieur du four et en particulier la couche de particules minérales étant préchauffée à une température supérieure à 1100° C à partir d'une autre source de chaleur.

Lors de la réaction qui suit, le PCB est gazéifié, dissocié et brûlé pendant qu'il monte à travers la couche de particules minérales, la dissociation sous l'effet de la chaleur en anneau de benzène et en chlore et la combustion ultérieure de l'anneau de benzène étant facilitées par les effets catalytiques provoqués par l'absorption due à la grande surface des particules minérales, par le cracking catalytique des oxydes à plusieurs éléments disposés sur la surface poreuse des particules minérales et par la combustion de surface. Cela équivaut à prolonger la durée de rétention dans une atmosphère à haute température, de préférence supérieure à 1100° C.

Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareil pour détruire de façon inoffensive le PCB:

la figure 1 est une vue schématique en élévation et en coupe partielle, et la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne II-II de la figure 1.

Le four de combustion 1, représenté aux dessins, a dans sa paroi périphérique une ouverture la pour le brûleur et le ventilateur. Un récipient de combustion 2 est disposé dans le four 1 en un endroit fixe. Il comprend une grille 3 située à une position verticale intermédiaire. Une conduite de fluide 4 est reliée à un côté de la paroi du récipient 2, cela au-dessous de la grille 3. La conduite 4 communique avec un réservoir de remplissage 7c, qui sera décrit plus loin, cela par l'intermédiaire d'ijne vanne de fermeture 5, par exemple une vanne électromagnétique. Le récipient 2 renferme une couche de particules catalyseuses 6.

Les minéraux naturels utilisés sont de nature poreuse et peuvent être constitués par un grand nombre d'éléments différents. Ces minéraux peuvent être utilisés à l'état naturel ou peuvent être rendus catalytiques par des traitements thermiques oxydants. Des minéraux naturels tels que la pierre ponce, la zéolite et des minéraux de synthèse tels que la mordénite, constitués par un seul élément mais dont le corps poreux est imprégné de solutions de sels de métal, peuvent être convertis en porteurs présentant de nouvelles fonctions catalytiques, cela par frittage. Il est bien connu que ces oxydes de métaux présentent des propriétés catalysatrices pour l'oxydation ou la réduction. Ces oxydes de métaux et leurs systèmes composites peuvent être sommairement classés en acides solides donneurs de protons, solutions solides à paire d'électrons, et bases solides. A titre d'exemple on peut utiliser les oxydes d'aluminium, de magnésium, de calcium, de baryum, de strontium, de béryllium, de zinc, de fer, de cuivre, de molybdène, de vanadium, de cobalt et de plusieurs autres éléments qui, dans la pratique, peuvent être utilisés soit seuls, soit sous forme de systèmes composites. Les minéraux naturels à plusieurs éléments ont des structures plus compliquées. Le plus souvent ils présentent des microespaces ou micro-intervalles formés dans leur structure de cristal. Microscopiquement, ils sont activés physiquement et chimiquement comme acides solides, bases solides ou structure de cristal. Ils présentent également des défectuosités ponctuelles,

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linéaires et planes où l'énergie destinée à favoriser les réactions chimiques est emmagasinée, cette énergie accélérant les réactions.

Un réservoir 7 renfermant du PCB présente une paroi de séparation 7a entre une section d'alimentation 7b et une section de remplissage 7c. Le sommet de la paroi de séparation 7a est sensiblement au s même niveau que le sommet du récipient de combustion 2. Lorsque la vanne 5 est ouverte, le PCB de la section de remplissage 7c s'écoule dans le récipient de combustion 2 en le remplissant jusqu'à son bord supérieur. Le PCB prélevé de la section d'alimentation 7b est déchargé dans la section de remplissage 7c par une pompe 8 et io peut déborder dans la section d'alimentation 7c, par-dessus la paroi de séparation. Ainsi, le PCB amené au récipient de combustion 2 ne débordera jamais par-dessus le bord supérieur de celui-ci.

Un brûleur 9 et un ventilateur sont fixés à une tige de guidage et peuvent être déplacés en même temps que celle-ci. Le brûleur 9 est 15 maintenu en regard de l'orifice la du four 1 jusqu'à ce que la température à l'intérieur de celui-ci soit amenée aux 1100° C nécessaires pour la combustion du PCB. Lorsque le PCB est brûlé, de sorte que seul un apport d'air est maintenant nécessaire, le brûleur 9 est éteint, et le ventilateur est amené en face de l'orifice la. 20

Le sommet du four 1 communique avec l'extrémité d'une conduite d'échappement 12. L'autre extrémité de la conduite 12 communique avec le sommet d'une colonne 13 de traitement des gaz,

dans laquelle le chlore contenu dans les gaz d'échappement acheminés à travers la conduite 12 est enlevé. La colonne 13 comprend une 25 paroi de séparation 13a entre une chambre de giclage 13b et une chambre d'échappement 13c. Un tuyau de cheminée 14 prolonge le sommet de la chambre d'échappement 13c, La partie inférieure de la colonne 13 est remplie d'une solution alcaline de neutralisation.

tette solution est retirée par une pompe 16 et giclée depuis plu- 30 sieurs buses 15 (quatre dans la présente forme d'exécution) disposées dans la conduite d'échappement 12 et la chambre de giclage 13.

On va maintenant décrire le procédé de destruction inoffensive, mis en œuvre par l'appareil décrit ci-dessus.

Au début, la vanne 5 est maintenue fermée de sorte que la conduite 4 menant au récipient de combustion 2 n'est pas remplie de PCB. La température de l'intérieur du four est alors élevée par la mise en action du brûleur 9. Lorsqu'on est sûr que l'intérieur du four a été amené à une température de 1100° C, la vanne 5 est ouverte de sorte que le PCB est introduit par la conduite 4 dans une partie du récipient 2 située sous la grille 3. Le PCB est préchauffé par la température d'échappement. Etant donné que le niveau du liquide dans la section du remplissage 7c est sensiblement le même que celui de la surface supérieure de la couche de particules catalysatrices, le PCB introduit monte automatiquement en passant à travers la grille 3, jusqu'à la surface supérieure de la couche 6 des particules catalysatrices. Pendant ce temps, le PCB atteint son point d'ébulli-tion en raison de son préchauffage et de son exposition à la température élevée régnant à l'intérieur du four. Le PCB gazéifié est absorbé

par la surface poreuse du catalyseur 6. Etant donné que le catalyseur 6 lui-même a été préchauffé à une température supérieure à 1100 C, qui est la température de dissociation du PCB, le benzène décomposé est brûlé par l'oxygène contenu dans l'air insufflé par le ventilateur 10 qui a été substitué au brûleur 10, tandis que la plus grande partie du chlore est évacuée sous forme de Cl, dans les gaz d'échappement. La structure moléculaire du PCB comprend deux anneaux benzéniques et 10 atomes d'hydrogène. Théoriquement, tous les 10 atomes d'hydrogène peuvent être substitués par le chlore. Toutefois, dans le PCB dominant actuellement, tous les atomes d'hydrogène ne sont pas substitués. Les atomes d'hydrogène donnent lieu à la réaction :

4H + 02 -2H20

et par conséquent à des réactions telles que:

H20 + Cl2 ->2HC1 + 02 et H20 + Cl2 -HCl + HCIO

Les gaz d'échappement renfermant le chlore sous la forme indiquée sont acheminés par la conduite 12 dans la chambre de giclage 13b de la colonne de traitement 13. Dans la chambre de giclage le chlore contenu dans les gaz d'échappement est entièrement absorbé et neutralisé par le jet de solution alcaline de neutralisation sortant des buses 15 et vient en contact avec la surface de la solution alcaline de neutralisation. L'air nettoyé ainsi obtenu est évacué dans l'atmosphère par le tuyau 14. L'action de neutralisation peut, par exemple, être représentée par:

2NaOH + Cl2 -2NaCl + H20 + 02,

Ca(HO)2 + Cl2 -CaCl2 + H20 + 02, et

HCl + NaOH -NaCl + H2.

Le système de traitement des gaz peut être constitué par un système bien connu.

Dans le cas où la température intérieure du four tendrait à descendre au-dessous de 1100° C lors du fonctionnement, le brûleur 9 est immédiatement substitué au ventilateur et mis en action pour élever la température. Il est indispensable de maintenir la température du four au-dessus de 1100° C. En outre, le minéral constituant les particules catalysatrices, qui sont soit naturelles, soit artificielles, doit présenter une résistance à la chaleur aussi élevée que possible, de manière que sa structure poreuse ne soit pas facilement détruite par les températures élevées supérieures à 1100e C.

Comme décrit plus haut, les particules catalysatrices que peuvent produire les oxydes de métaux et qui fonctionnent comme catalyseur thermolytique oxydant sont préchauffées à une température de dissociation du PCB, ce dernier étant amené aux particules catalysatrices préchauffées pour être brûlé et enlever ainsi sa nocivité; on voit que celle-ci peut être enlevée de façon sûre. De plus, l'appareil selon l'invention est de construction simple, ce qui permet de diminuer le coût de l'équipement.

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1 feuille dessins

Claims

660 070 2 REVENDICATIONS

1. Procédé de destruction du polychlorure de biphényl PCB, caractérisé en ce qu'on dispose sur une grille renfermée dans un four une couche de particules catalysatrices en un minéral naturel présentant une structure poreuse, constitué de différents métaux et capable de produire un oxyde de métal lorsqu'il est chauffé et jouant le rôle de catalyseur thermolytique d'oxydation, ou en une substance obtenue par imprégnation d'un minéral naturel ou artificiel avec une solution d'un sel d'un élément capable de produire un oxyde de métal lorsqu'il est chauffé, on préchauffe l'intérieur dudit four à une température supérieure à la température de dissociation du PCB, on fait monter le PCB préchauffé à travers ladite couche de particules catalysatrices, en provoquant ainsi la gazéification, la dissociation thermique et la combustion du PCB à une température supérieure à la température de dissociation de celui-ci lorsqu'il se déplace à travers ladite couche de particules et en ce qu'on amène le gaz d'échappement résultant, contenant le chlore à l'état gazeux, dans un système de traitement des gaz communiquant avec le four, pour absorber et neutraliser le chlore gazeux, en détruisant ainsi la nocivité du PCB.

2. Appareil de destruction du polychlorure de biphényl PCB pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un four de combustion, un récipient de combustion disposé sensiblement au centre dudit four, une grille disposée dans ledit récipient de combustion et divisant son intérieur en une section supérieure et une section inférieure, des particules catalysatrices formant une couche dans ladite section supérieure dudit récipient de combustion, un réservoir de PCB communiquant avec ladite section inférieure dudit récipient de combustion, pour remplir ce dernier d'une quantité constante de PCB, un brûleur et un ventilateur pouvant être amenés à tour de rôle en regard d'une ouverture dudit four, et un réservoir de traitement des gaz communiquant avec ledit four par l'intermédiaire d'une conduite d'échappement, pour absorber et neutraliser le gaz de chlore contenu dans les gaz d'échappement acheminés à travers ladite conduite d'échappement.