JPH06503995A - 特に真空熱分解装置からの排気ガスを浄化するためのプロセス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 特に真空熱分解装置からの 排気ガスを浄化するためのプロセス この発明は、排気ガスを抽出し、それらを空気の供給によって燃焼させることで 、特に真空熱分解装置からの排気ガスを浄化するためのプロセスに関する。

現在までのところ、そのような排気ガスは抽出された後燃焼させられ、燃焼によ るガス状の生成物は大気中に放出されていた。排風機によっては、おそらくは有 害である成分を持つ排気ガスが、排風機に対し、特にたとえば水または油のよう な排風機内で用いられる動作媒体に対して多かれ少なかれ悪影響をもたらすおそ れがある。動作媒体に対する悪影響が、動作媒体を特殊廃棄物として処理しなけ ればならなくなるほど進むと、その結果特殊廃棄物の処理についての法的規定が 適用されることになるが、これを開始するには通常、承認の過程が伴わなければ ならない。いずれにせよこれは先行技術のプロセスが著しく複雑になるというこ とを示している。

この発明は、排風機または排風機の中のいかなる動作媒体も悪影響を受けること のないような態様で排気ガスの浄化を設計するという問題に基づいている。この 問題はこの発明に従って、請求項１の特徴部分によって解決される。

好ましくは、排気ガスは真空熱分解装置からの排気ガス、好ましくはトルエンお よび／またはベンゼンと、押出し加工からの排気ガス、好ましくはカプロラクタ ムおよび／′またはオリゴマのようなモノマ、好ましくは連鎖の短いモノマのよ り複雑な化合物であって、ポリマ融成物からのものである。

排気ガスの燃焼によって、好ましくはＣｏ２および／またはＨ２Ｏである安全な 燃焼生成物が、排風機とその中で用いられる動作媒体との双方に対して生成され る。この段階で、排気ガスの燃焼により生じる燃焼生成物の高い温度により、こ こでは真空ポンプとして設計される排風機を損傷することがあり得ないように、 燃焼生成物（気体の反応生成物）の形成のすぐ後に続いてその気体の反応生成物 を著しく、すなわち１０から２５℃にまで冷却してそれらがもはや後に続く真空 ポンプを損傷することがないようにする冷却ステップが存在する。好ましい実施 例では、摺動ベーンロータリポンプが用いられる。摺動ベーンロータリポンプの ためには、冷却の範囲は１０から２００℃、好ましくは１００から２００℃に拡 張される。真空ポンプにより発生される０、５から０．９５バール（絶対値で５ ００から５０ミリバール）の負圧下で燃焼が起こる、排気ガスの無害な気体の反 応生成物への燃焼とそれに続くその気体反応生成物の冷却との後では、もはや気 体の反応生成物が真空ポンプにどのような損傷を与えることもあり得ないので、 冷却された気体の反応生成物と噴射コンデンサからの冷却水とは真空ポンプで抽 出されて外気に放出され得る。摺動ベーンロータリポンプのため、真空ポンプに より発生する負圧の範囲は０．５から０．９９バール（絶対値で５００から１０ ミリバール）へ拡張する。

前述の液体リング真空ポンプは、一般的に容積式排気ポンプのグループに属する 。抽出されるべきガスはこれらのポンプの中で循環する液体すなわち液体リング の助けを借りて運ばれる。このタイプの真空ポンプは、液体リングを形成するの に、通常の場合は水であるが、適切な液体（すなわち動作媒体）が選ばれるなら ば、事実上いかなる種類の気体および蒸気を運ぶのにも適している。本発明では 水が好ましい。

インペラが、部分的に液体で満たされた円筒形ハウジングの中で偏心に配列され る。インペラが回転するので、液体はハウジングの軸と同心に回転するリングを 形成する。

この配列で、作動液がピストンのようにホイールセルから去り、再び入るという ことが達成される。インペラが回転する結果として、これらの気体および蒸気は 回転の方向に運ばれ、それによりセルは再び減少する。ポンプで送り出される気 体および蒸気は圧縮されて動作媒体の一部とともにポンプ内部から排出される。

ポンプの動作に伴い生じた熱は動作媒体を介して放出されるので、このため冷却 を行なうには新しい動作媒体を継続的に送らなければならない。動作媒体と気体 との混合物は、後続の液体セパレータ（すなわちセパレータ）の中で再び分離さ れ、そのプロセスの間に動作媒体の一部が再び真空ポンプへ運ばれ得る。

動作媒体としてたとえば水または油を備える液体リング真空ポンプを用いる、こ の発明のさほど好ましくない実施例では、気体の反応生成物は形成された後、２ ５℃より高い温度たとえば３０から４０℃まで冷却される。したがって、ポンプ の中にキャビテーションが起こるかもしれず、それによりポンプ内の真空度を低 減して長期的に見ればポンプを損傷するので、この実施例はさほど好ましくない 。

前述の摺動ベーンロータリポンプは、その名称で既に示唆されるように、摺動ベ ーンの回転原理に従って機能する。

円筒の中で偏心に装着された回転子が回転する。回転動作の遠心力によって、回 転子の中のスロット内で摺動する摺動ベーンは円筒の壁に押付けられ、その結果 摺動ベーンは円筒と回転子との間の三日月形の空間をチャンバに分ける。

それらのチャンバが吸込みチャネルに接続されると、ガスが吸込まれ、より多く の回転で圧縮され、最終的には動作媒体とともに動作媒体セパレータへ排出され てそこで前記セパレータから再び分離される。好ましくは油である動作媒体は、 セパレータの底に集まり、圧縮スペースの中へ再び注入される（循環システムに よる潤滑）。動作媒体の全くない、外へ出ていく空気は、その後大気中に放出さ れる。

したがって、この発明によるプロセスは、そこに含まれる部位に対していかなる 危険性もなく排気ガスを浄化するのに、継続的に用いることができる。さほど好 ましくない実施例では、この発明によるプロセスは断続的に用いられる。

好ましくは、重金属も塩素もない排気ガスの場合、触媒があれば３５０から５０ ０℃の温度範囲で空気の供給を制限しながら排気ガスを燃焼させ、これは重金属 および塩素化合物のような触媒毒を持つ排気ガスに対しては温度としては８５０ から１２００℃の範囲に及ぶ温度である。適切な触媒は主に好ましくは自己触媒 に類似の、プラチナで被覆されたサブストレートであり、これは好ましくは７個 までの炭素原子を備える脂肪族および芳香族の炭化水素の酸化に適する。

冷却後、気体の反応生成物は有利な態様でセパレータを通して送ることができ、 セパレータは真空ポンプから放出される動作媒体とともに水溶性の気体と噴射コ ンデンサから抽出された冷却水とを気体の流れから分離する。

冷却には噴射コンデンサまたは熱交換器を有利な態様で用いることができ、後者 はその中で放射された熱をエネルギとして再利用できるようにする。

このプロセスを実現するための装置は、その個々の部位が連続的に配列されるよ うな態様で便宜的に設計されるものであって、すなわちこれは燃焼システム１． 冷却装置および真空ポンプであり、真空ポンプは気体の反応生成物を既に冷却さ れたものとして受取るので、もはや前記反応生成物によって損傷を受けることは あり得ない。

便宜的に、高温炉を燃焼システムとして用いることができる。触媒が用いられる ならば、前記触媒は加熱ワイヤを備えた空気加熱装置が触媒の前に配列されるよ うな態様で便宜的に設計できる。

この発明の実施例は図面において示される。

図１は排気ガスを触媒により浄化するための装置である。

図２は熱による燃焼で排気ガスを浄化するための装置である。

図３は排気ガスを触媒により浄化するための装置であって、冷却のために熱交換 器が提供されている。

図１に示される、排気ガスを浄化するために設計された装置は真空に密封された パイプ２を含み、それを通って浄化されるべき排気ガスが運ばれる（矢印を参照 ）。空気は制御バルブ１を介してパイプ２へ運ばれるが、これは燃焼させるため に必要でありかつ適切な量の酸素を含む混合気体をパイプ２の中で発生させるた めである。パイプ２は電気空気加熱装置３を有し、これは電気加熱コイルとして 設計されており、通過させられる混合気体を触媒による燃焼に必要な３５０から ５００℃の範囲に及ぶ温度になるまで加熱する。代替例として、制御バルブ１を 介して運ばれた空気だけを空気加熱装置で加熱して、浄化されるべき排気ガスと 混合させることもできる（図示せず）。エネルギの損失を防ぐために、パイプ２ は熱的な絶縁を提供されている。流れの方向から見て空気加熱装置３の後には、 温度プローブ９が取付けられており、これはガスの温度を表示し、かつ制御バル ブ１の影響に従って空気加熱装置３を制御かつ監視することにより、空気加熱装 置３およびそれに続く触媒４に対する加熱および損傷を防ぐ。したがって後に続 く触媒４は常に最適な燃焼値に到達するための最適な空気温度を有する。

加熱されたガスはこのようにして触媒４の領域内へ流れ込み、その中では供給さ れたガスの触媒燃焼が起こり、それによって化学的に無害な反応生成物を形成す る。燃焼によってガスの温度は上昇するので、もう１つの温度プローブ１０が提 供され、その信号は温度プローブ９の信号と同じような態様で用いられて触媒４ への損傷およびガスの不適切な燃焼が回避される。その後反応生成物は、部分的 に充填材１１、たとえばラッシピリングで満たされた噴射コンデンサ５に流れ込 み、供給された気体に作用する表面は対応して上昇する。噴射コンデンサ５の内 部で霧状にされる水は送出パイプ１２を介して噴射コンデンサ５へ運ばれ、その 結果供給された気体に対する望ましい冷却効果が生じる。燃焼領域および噴射コ ンデンサ５内で０．５から０゜９５バール（絶対値で５００から５０ミリバール ）の範囲に及ぶ圧力を発生する真空ポンプ６は、噴射コンデンサ５の下流で接続 される。摺動ベーンロータリポンプのために、この範囲はＯ１５から０．９９バ ール（絶対値では５００から１０ミリバール）に拡張される。セパレータ７は、 特定の水溶性ガスと真空ポンプから放出される動作媒体とを含む液体および噴射 コンデンサからの抽出された冷却水を気体の流れから分離することができるが、 これは真空ポンプ６の出力に取付けられる。セパレータフの中に入ってくる気体 と液体との混合物は、気体が中に溶は込んだ状態で液体が接続ピース１３を介し て流出するような態様で分離される。液体の中に溶は込んでいない気体は接続ピ ース１４を介して放出される。安全のため、温度は測定器具８により測定される が、これは燃焼していない気体の濃度を測定し、それによって制御バルブ１との フィードバックを介して燃焼の残留物の起爆性、可燃性または転化できる部分を 監視かつ制御するものである。

装置中の動作シーケンスを自動化するために、温度プローブ８および９ならびに 測定器具１０の測定結果はコンピュータによって組合わせることができ、コンピ ュータはこの測定結果の結合から信号を引出すが、この信号は燃焼に必要な量の 空気がいかなる時も供給されるような態様で制御バルブ１を制御するものである 。

図２で示される装置は熱による燃焼を用いるものである。

そのことを除けば、図２による装置は図１の装置と同じ部品を有しているので、 この理由のため同じ態様で用いられる部品は双方の図面において同一の参照番号 を付けられている。

パイプ２を通して送り込まれた排気ガスは、ここでは電気ヒータ１６によって８ ５０から１２００℃の範囲に及ぶ温度まで加熱された高温炉１５を介して導かれ る。排気ガスの熱による燃焼は高温炉１５の領域で起こり、その後前記排気ガス は図１による装置の場合のように冷却かつ分離される。図２による装置において も、制御バルブ１のための制御信号を引出すために測定器具８と温度プローブ１ ０との測定結果を組合わせることが可能である。

図３に示される装置は、図１による排気ガスの触媒による浄化のための装置であ るが、噴射コンデンサ５の代わりに熱交換器１７が気体の反応生成物を冷却する ために設けられる。それを除けば、部品は図１で示されるものと同一であり、こ の理由のため同じ態様で用いられる部品は双方の図面において同一の参照番号を 付けられる。

一般に、噴射コンデンサまたは熱交換器は液体リング真空ポンプを用いて気体の 反応生成物を冷却するのに適しているが、摺動ベーンロータリポンプを使用する 場合には熱交換器が好ましい。

気体の反応生成物の冷却およびそれに続くステップを以下で詳細に説明する。液 体リング真空ポンプ、好ましくは水リング真空ポンプが用いられる好ましい実施 例では、水によって噴射コンデンサの中で冷却された反応生成物と水とは真空ポ ンプの中へ送り込まれる。このタイプの真空ポンプでは、水、好ましくはコンデ ンサから来る水は、動作媒体として働く。水は遠心力によってポンプの内部壁に 向かって投げつけられ、この壁の上に密封層を形成する。したがってこの実施例 ではポンプの動作媒体は間違いな（凝縮生成物と混合され、このため先行技術で はこれが汚染された動作媒体の中に心身に有害な形で結果として生じることにな る。

動作媒体と反応生成物とはポンプを介して運ばれる。最終的にこの動作媒体はセ パレータの中で気体の反応生成物から分離される。

前述のように、この発明は摺動ベーンロータリポンプを用いても実現することが できる。液体リング真空ポンプと比較すると、このようなポンプは（密封のため の）異なる動作媒体、好ましくは油で動作する。そのようなポンプは、好ましく は１００度以上のより高い動作温度を示すので、好ましくは気体の反応生成物を 冷却するのに熱交換器が提供される。摺動ベーンロータリポンプの動作温度がよ り高いために、気体の反応生成物はもっばら水蒸気としての水を含む気体として 存在し、大気中に放ａされ得る。冷却された反応生成物とともにポンプを通って 運ばれた油は、このときセパレータ内で回収され、ポンプへ送り返される。

油を再利用することにより、９９．９％の油が再生できる。

原則として、本発明は比較的高い圧力を必要とする装置から生じる排気ガスを浄 化するのに適している。

さらに指摘されるべきなのは、全体的な浄化のプロセスはクローズド方式の中で 行なわれるので、排気ガスの浄化は環境にとって最適な態様で導入されるという ことである。

したがって、この発明の重要性は環境保護の領域において高まりつつある努力と の関連でも判断されるべきものである。真空熱分解装置は制定法（ＴＡ−Ａ　ｉ 　ｒ、５　Ｂ／ｍ５ｃｈＧ［清浄な空気を維持するための技術仕様−有害な影響 からの環境保護に関する連邦法に基づく第１一般行政規則コ）に準する認可を必 要とする。現在までのところ、ポンプによって運ばれた物質（特に残留ガス）に 対する、たとえば活性炭フィルタによる後処理のための提案が試みられてきたが 、しかしながら、これらの提案は大抵、得られる結果に比例しての必要とされる 費用がかかりすぎるので不成功に終る。したがって今まで、過去の提案の中で排 気ガスの問題と水質汚染との双方に対する解決策を約束するものは全（なかった 。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. １．排気ガスの抽出および空気の供給によるそれらの燃焼の手段によって、排気 ガス、特に真空熱分解装置からの排気ガスを浄化するためのプロセスであって、 （ａ）排気ガスは形成後すぐに制御された空気の供給と真空ポンプ（６）によっ て発生された０．５から０．９５バール（絶対値では５００から５０ミリバール ）の範囲に及ぶ負圧との影響下に置かれて完全燃焼に至り、気体の反応生成物を 得て、 （ｂ）その後気体の反応生成物は真空ポンプ（６）の損傷を防ぐために１０から ２５℃まで冷却され、その後（ｃ）冷却された気体の反応生成物は真空ポンプ（ ６）により抽出される、排気ガスを浄化するためのプロセス。
2. ２．燃焼は８５０℃から１２００℃の範囲に及ぶ温度で行なわれる、請求項１に 記載のプロセス。
3. ３．触媒（４）が存在するときは燃焼は３５０°から５００℃の範囲に及ぶ温度 で行なわれる、請求項１に記載のプロセス。
4. ４．触媒（４）として、プラチナで被覆された金属サブストレートが用いられる 、請求項３に記載のプロセス。
5. ５．抽出された反応生成物はセパレータの中に送り込まれ、それによってセパレ ータは真空ポンプから放出される水溶性ガスおよび動作媒体ならびに噴射コンデ ンサからの抽出された冷却水を気体の流れから分離する、前掲の請求項のいずれ か１つに記載のプロセス。
6. ６．噴射コンデンサ（５）または熱交換器が冷却に用いられる、前掲の請求項の いずれか１つに記載のプロセス。
7. ７．摺動ベーンロータリポンプのためには、（ａ）における負圧の範囲は０．５ から０．９９バール（絶対値では５００から１０ミリバール）に拡張される、前 掲の請求項のいずれか１つに記載のプロセス。
8. ８．摺動ベーンロータリポンプのためには、（ｂ）における冷却の範囲は１０か ら２００℃に拡張される、前掲の請求項のいずれか１つに記載のプロセス。
9. ９．個々の部位は連続して配列され、それらはすなわち−燃焼システム −冷却装置および −真空ポンプ（６）である、請求項１ないし８のいずれか１つに記載のプロセス を実現するための装置。
10. １０．燃焼システムとして高温炉（１５）が提供される、請求項９に記載の装置 。
11. １１．触媒（４）がその後に続く燃焼システムとして、加熱ワイヤを備えた空気 加熱装置（３）が提供される、請求項９に記載の装置。
12. １２．触媒（４）として、プラチナで被覆された金属サブストレートが用いられ る、請求項１１に記載の装置。
13. １３．冷却装置として噴射コンデンサ（５）または熱交換器が提供される、請求 項９ないし１２のいずれか１つに記載の装置。