JPH0861647A - 有機塩素化合物の焼却方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 有機塩素化合物と空気とを焼却炉に供給して
有機塩素化合物を焼却する方法において、焼却炉に供給
される空気量が、焼却炉に供給される有機塩素化合物及
び炭化水素の全ての炭素原子を二酸化炭素に転化し、か
つ全ての塩素原子を塩化水素に転化し、更に塩化水素の
生成後に残留する全ての水素原子を水に転化するのに必
要な理論空気量に対し、モル比で０．８〜１．１５倍で
あることを特徴とする有機塩素化合物の焼却方法。 【効果】 本発明の有機塩素化合物の焼却方法によれ
ば、空気量を特定の低い量とすることにより、塩素の発
生を可及的に少なくして有機塩素化合物の焼却を行うこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、有害な塩素ガスの生成
を可及的に低減させ得る有機塩素化合物の焼却方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】塩素誘
導体工業などでは、望まれない副生成物として有機塩素
化合物が生成し、この副生有機塩素化合物は、多くの場
合焼却処理される。この焼却処理は、有機塩素化合物中
に含まれる炭素原子が完全に二酸化炭素に転化するよう
に大過剰の空気の存在下で燃焼が行われている。かかる
燃焼反応において、有機塩素化合物中に含まれる炭素原
子は二酸化炭素に完全に転化され、塩素原子は水素原子
と結合して塩化水素に転化され、また水素原子と結合し
なかった少量の塩素原子は分子状塩素ガスに転化し、塩
素ガスと結合しなかった水素原子は水に転化される。従
って、燃焼排ガス中には、二酸化炭素のほか、窒素、酸
素、水蒸気、塩化水素、更に少量の塩素ガスが含まれる
のが普通である。このような燃焼排ガスは、冷却後、吸
収塔に導かれ、塩化水素が水で吸収除去された後、更に
除害塔へ導かれて亜硫酸ソーダ、カセイソーダ等のアル
カリによって塩素ガスが吸収除去され、完全に無害化さ
れて大気へ放出される。

【０００３】ところで、燃焼排ガス中の塩素は、有害な
物質として排出が規制されているばかりでなく、塩化水
素による設備の浸食を防止するために吸収塔や除害塔の
内壁に用いられているエポキシ樹脂やビニルエステル系
樹脂などの強化プラスチック（ＦＲＰ）を劣化させる性
質があるため、焼却炉での塩素ガスの生成を低減させる
ことが要望されている。

【０００４】このような塩素ガスの生成を抑制する方法
としては、燃焼温度を高温にすることが知られており、
このため有機塩素化合物に大過剰の空気を供給し、燃焼
温度を高温として焼却すること、具体的には、焼却すべ
き有機塩素化合物の全ての炭素原子を二酸化炭素に転化
し、全ての塩素原子を塩化水素に転化し、塩化水素生成
後に残留する全ての水素原子を水に転化するのに必要な
理論空気量に対してモル比で１．３〜１．６倍程度の大
過剰の空気の存在下、温度１３００〜１６００℃の範囲
で有機塩素化合物を焼却処理する方法が採用されてい
る。

【０００５】しかしながら、この方法を用いた場合で
も、燃焼排ガス中に含まれる塩素ガス量は５０〜２００
ｖｏｌｐｐｍであり、十分満足し得るレベルではない。

【０００６】この場合、大過剰の空気の存在下で更に高
温領域において燃焼反応を行うことも考えられるが、燃
焼炉に用いられる耐火煉瓦が損傷を受けない最高の温度
は約１６００〜１７００℃（壁面の温度として）である
ため、燃焼反応温度を高めるには限度がある。

【０００７】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、塩素の発生量を可及的に抑制できると共に、経済的
にも有利な有機塩素化合物の焼却方法を提供することを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明者は、上
記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、有機塩素
化合物を燃焼させる空気量を従来よりはるかに低く、理
論空気量とほぼ程度とすることにより、燃焼により生成
する塩素ガス量が劇的に減少するという新たな知見を得
た。

【０００９】即ち、従来の焼却技術では、有機物の完全
燃焼と炉内温度の調節のために空気大過剰（酸素大過
剰）で行われており、上述したように、通常理論空気量
の１．３〜１．６倍程度の空気が有機塩素化合物と共に
焼却炉に供給されているが、本発明者は、空気供給量を
理論空気量に対しモル比で０．８〜１．１５倍の範囲と
することにより、生成塩素ガス量を少なく、通常１０ｖ
ｏｌｐｐｍ以下として有機塩素化合物の焼却を行うこと
ができることを見い出したものである。

【００１０】また、上記空気比が低い範囲での燃焼は、
有機塩素化合物の供給量や組成が変化するような場合は
燃焼が不安定になるため、安定に燃焼を維持する方法を
検討した結果、上記空気比の低い範囲では、燃焼排ガス
中に一酸化炭素が発生し、この一酸化炭素の量と生成す
る塩素ガス量には相関関係があり、燃焼排ガス中に含有
される一酸化炭素量を測定し、その測定結果に基づき生
成される塩素ガス量を推定することができ、従って、一
酸化炭素の測定結果から供給する空気量を調節すること
により、生成される塩素ガス量を極めて低量に調節する
ことができることを見い出し、本発明をなすに至ったも
のである。

【００１１】従って、本発明は、（１）有機塩素化合物
と空気とを焼却炉に供給して有機塩素化合物を焼却する
方法において、焼却炉に供給される空気量が、焼却炉に
供給される有機塩素化合物及び炭化水素の全ての炭素原
子を二酸化炭素に転化し、かつ全ての塩素原子を塩化水
素に転化し、更に塩化水素の生成後に残留する全ての水
素原子を水に転化するのに必要な理論空気量に対し、モ
ル比で０．８〜１．１５倍であることを特徴とする有機
塩素化合物の焼却方法、（２）有機塩素化合物と空気と
を焼却炉に供給して有機塩素化合物を焼却する方法にお
いて、有機塩素化合物の焼却後の燃焼排ガス中に含まれ
る一酸化炭素濃度を測定し、その測定結果に基づいて焼
却炉に供給する空気量を調節することを特徴とする有機
塩素化合物の焼却方法、及び、（３）有機塩素化合物と
空気とを焼却炉に供給して有機塩素化合物を焼却する方
法において、有機塩素化合物の焼却後の燃焼排ガス中に
含まれる塩化水素ガスを除去した後、この塩化水素ガス
を除去した燃焼排ガス中の一酸化炭素の濃度を連続的に
測定し、その測定結果に基づいて焼却炉内へ供給する空
気量を自動的に制御することを特徴とする有機塩素化合
物の焼却方法を提供する。

【００１２】以下、本発明について更に詳しく説明する
と、本発明の有機塩素化合物の焼却方法は、上述したよ
うに、有機塩素化合物の焼却に際し、空気供給量を従来
よりはるかに少なくしたものである。

【００１３】本発明において、焼却の対象となる有機塩
素化合物としては、例えば塩化メチル、塩化メチレン、
クロロホルム、四塩化炭素、塩化エチル、二塩化エタ
ン、トリクロロエタン、テトラクロロエタン、ペンタク
ロロエタン、パークロロエタン、塩化プロピル、二塩化
プロパン、三塩化プロパン、塩化ブチル、二塩化ブタン
などの脂肪族飽和炭化水素の塩素化物、塩化ビニル、塩
化ビニリデン、トリクロロエチレン、パークロロエチレ
ン、塩化プロピレン、クロロプレンなどの脂肪族不飽和
炭化水素の塩素化物、あるいはクロラール、２―クロロ
エタノールなどの含酸素有機化合物、更に、ポリ塩化ビ
ニル、ポリ塩化ビニリデン、クロロプレンゴムなどの有
機高分子化合物などを挙げることができ、これらを単独
又は混合して焼却炉に供給することができる。この場
合、有機塩素化合物に含まれる塩素量は１０〜９５重量
％の範囲とすることができる。また、有機塩素化合物の
供給形態は、固体、液体、気体いずれでも良く、液体で
供給される場合には、空気又は蒸気により噴霧するのが
普通である。なお、有機塩素化合物が燃焼し難い場合に
は、メタン、エタン、プロパンなどの炭素数１〜４の炭
化水素を補助燃料として焼却炉に供給しても良い。メタ
ン、エタン、プロパンなどの炭素数１〜４の炭化水素を
補助燃料として焼却炉に供給させる場合においても、焼
却炉に供給される有機塩素化合物及び炭化水素の全ての
炭素原子を二酸化炭素に転化して、かつ全ての塩素原子
を塩化水素に転化し、更に塩化水素の生成後に残留する
全ての水素原子を水に転化するのに必要な理論空気量に
対しモル比で０．８〜１．１５倍である空気量が焼却炉
に供給される。

【００１４】本発明においては、有機塩素化合物を燃焼
させる空気量を、従来よりはるかに低い空気比とするも
ので、具体的には理論空気量に対しモル比で０．８〜
１．１５倍、好ましくは０．９〜１．１、更に好ましく
は０．９８〜１．０５の範囲とするものである。空気比
が高すぎると、塩素生成を十分抑止することができず、
本発明の目的を達成することができない。一方低すぎる
と、燃焼そのものが不安定となったり、未分解の有機塩
素化合物が残留して下流を汚染する可能性がある。この
場合、理論空気量とは、焼却炉に供給される全ての炭素
原子を二酸化炭素に転化し、かつ全ての塩素原子を塩化
水素に転化し、更に塩化水素の生成後に残留する全ての
水素原子を水に転化するのに必要な空気量である。

【００１５】焼却炉内の燃焼温度は、通常通りとするこ
とができ、具体的には７００〜１６００℃の範囲とする
ことができる。７００℃より燃焼温度が低いと、火炎の
保持が困難で有機塩素化合物が完全に分解しない場合が
あり、一方１６００℃を超えると焼却炉内壁を構成する
耐火煉瓦が損傷を受けやすくなる。好ましい燃焼温度
は、１０００〜１６００℃、更に好ましくは１２００〜
１６００℃の範囲である。なお、本発明の特徴である空
気比の低い範囲での燃焼においては、生成する塩素濃度
と温度との関係は、ディーコン反応の平衡常数から計算
される従来の知見とは逆の関係を示し、温度が低いほど
塩素濃度が低下する傾向を示す。

【００１６】また、従来の空気大過剰の焼却方法では、
炉内温度の調節は、供給する空気量を増減することによ
って行われているが、本発明における焼却方法では、焼
却炉への空気供給量が塩素発生の抑制を目的として制御
されるため、炉内温度が１６００℃を超えるおそれがあ
る。そのため炉内温度の制御を行うことが望ましい。こ
の炉内温度の制御方法としては、焼却炉内に水、水蒸気
又は塩酸（例えば焼却炉からの塩化水素を吸収させた
水）を供給して炉内温度を維持する方法が好適である。
この場合、炉壁の急激な熱冷却から生ずる熱衝撃による
損傷を防ぐため、水や塩酸は空気か蒸気で噴霧して焼却
炉内に導入することが好ましい。

【００１７】このように有機塩素化合物を所定の空気比
で燃焼した燃焼排ガスは、有機塩素化合物の性質と供給
される空気量によるが、一般に塩素ガスの含有量が１０
容量ｐｐｍ以下、普通０．０１〜２容量ｐｐｍ、更に好
ましくは０．０１〜０．３容量ｐｐｍ程度まで抑制さ
れ、従来５０〜２００容量ｐｐｍ程度であったのに比較
して非常に塩素ガス発生量が少ない。

【００１８】また、このような条件で燃焼した燃焼排ガ
スには、若干の一酸化炭素を含むのが特徴である。上述
したように、この一酸化炭素は、本発明における燃焼条
件の目安になるもので、０．０１〜５容量％、好ましく
は０．０２〜２容量％、最も好ましくは０．１〜１容量
％の範囲の一酸化炭素濃度となるように空気量を制御す
ることが望ましい。即ち、一酸化炭素濃度が０．０１容
量％より少ないと、燃焼排ガス中の塩素の生成が多くな
るので、供給空気量を減らし、５容量％を超えると、燃
焼を維持することが困難であるので、供給空気量を増加
させるようにすることが望ましい。

【００１９】以上のように有機塩素化合物を焼却した後
の焼却炉から排出される燃焼排ガスは、通常と同様に冷
却塔に導いて冷却した後、吸収塔で塩化水素を水で吸収
し、次いで必要により除害塔でなお残留する塩素ガスを
除去することができる。なお、上述したように、若干の
一酸化炭素が含まれるため、大気へ放出する前に、フレ
アスタックか接触燃焼反応器などを用いて、７００〜１
１００℃程度の燃焼温度で大過剰の空気を用いて焼却す
ることが有効である。この方法は、すでに塩素原子の大
部分は塩化水素として吸収されているので、空気大過剰
としても塩素ガスが生成することはなく、かつ大気に放
出される燃焼生成物としては、二酸化炭素と水だけであ
り、完全に無害化された燃焼排ガスを排出することがで
きる。

【００２０】次に、本発明の有機塩素化合物の焼却方法
を具体的に図１を参照しながら説明する。

【００２１】図１は本発明の焼却方法の一例を示す行程
図で、焼却炉１内には、有機塩素化合物Ａが必要により
空気Ｂと共に噴霧状態で供給されると共に、空気Ｂが空
気流量調節弁２を介して焼却炉１に供給され、焼却炉１
で上述した燃焼が行われる。燃焼温度の調節を行う場合
には、水、水蒸気又は塩酸Ｃを必要により空気Ｂと共に
焼却炉１に供給する。燃焼が終了し焼却炉１から排出さ
れた燃焼排ガスＤは、冷却塔３に導入され、ここで熱交
換器４を循環する水で５０〜１２０℃程度まで冷却され
る。冷却塔３を出た燃焼排ガスＤは、次に吸収塔５に導
入され、ここで水Ｅと接触して塩化水素が吸収、除去さ
れる。吸収塔５で塩化水素が除去された燃焼排ガスＤ₁
は、更に除害塔６に導入され、ここでアルカリ水Ｆと接
触して塩素が吸収される。除害塔６で塩素が除去された
燃焼排ガスＤ₂は、最後に接触燃焼反応器７で再燃焼さ
れ、一酸化炭素が除去された無害な燃焼排ガスＤ₃とし
て大気に放出される。

【００２２】この焼却装置の除害塔６と接触燃焼反応器
７との間の燃焼排ガスＤ₂が通る配管には、燃焼排ガス
Ｄ₂中の一酸化炭素の濃度を連続的に測定できる一酸化
炭素検出器（赤外線分光分析計）８が設置されている。
また、この検出器８で検出した一酸化炭素濃度を上述し
た一定値に保つように空気流量調節弁２を制御する信号
を送る制御装置９が設けられ、一酸化炭素の量が少なく
なれば空気流量を少なくし、一酸化炭素濃度が高くなれ
ば空気流量を多くするように空気流量調節弁２を制御す
るようになっており、これにより有機塩素化合物Ａの量
や組成に変動があっても、安定に燃焼を維持でき、連続
的な自動焼却操作を行うことができる。また、焼却炉１
と冷却塔３との間の燃焼排ガスＤが通る配管には排ガス
を抜き出すための取り出し口１０が設けられている。な
お、空気流量の制御は、必要により、有機塩素化合物Ｂ
や水、水蒸気又は塩酸Ｃを空気と共に送入する場合、そ
の空気流量調節弁１１，１２に対しても行うことができ
る。

【００２３】なお、上記焼却装置では、一酸化炭素検出
装置で除害塔から出た燃焼排ガス中の一酸化炭素濃度を
測定するようにしたが、一酸化炭素検出装置を焼却炉か
ら出た燃焼排ガス中の一酸化炭素をその取り出し口１０
から取り出して測定し、制御するようにしてもよいが、
この排ガス中には塩化水素ガスや塩素ガスが含まれるた
め、一酸化炭素測定装置を傷めるおそれがあり、この点
から図示したように除害塔６から流出した排ガス中の一
酸化炭素濃度を測定し、制御することが推奨される。

【００２４】また、上記空気量の調節、制御は直接排ガ
ス中の塩素ガス濃度を測定することによっても可能であ
る。この場合塩素ガスの連続分析計には隔膜電解電極法
やＯ−トリジン連続吸光光度分析法などがあるが、いず
れも高濃度の塩素ガスを検出するとその後の分析値が正
の誤差を生じ易いという性質があり、連続制御を目的と
した分析装置としては好適ではない。

【００２５】

【発明の効果】本発明の有機塩素化合物の焼却方法によ
れば、空気量を特定の低い量とすることにより、塩素の
発生を可及的に少なくして有機塩素化合物の焼却を行う
ことができる。

【００２６】また、本発明の有機塩素化合物の焼却方法
によれば、燃焼排ガス中の一酸化炭素濃度を一定範囲に
することにより、塩素の発生を可及的に少なくしつつ燃
焼を安定に保持できる。

【００２７】

【実施例】以下、実施例を示して本発明を具体的に説明
するが、本発明は下記実施例に制限されるものではな
い。

【００２８】［実施例１］主として炭素数１〜４の塩素
化炭化水素混合物（重量比で塩素６３％、炭素３３％、
水素４％を含有）を１時間当たり８８ｋｇで連続的に焼
却した。

【００２９】焼却炉内にこの塩素化炭化水素混合物を空
気（１５Ｍ³ ／ｈｒ，０℃１気圧）により噴霧して供給
すると共に、表１に示す空気比となるように空気を供給
し、更に炉内の温度を約１５００℃に保持するため２０
％塩酸を１時間当り６６ｋｇの割合で空気（１５Ｍ³ ／
ｈｒ，０℃，１気圧）と共に噴霧して供給した。焼却炉
での燃焼排ガスの滞留時間は１．１〜１．３秒である。

【００３０】焼却炉を出た燃焼排ガスは、次いで冷却塔
で冷却した後、吸収塔で塩化水素を吸収除去し、更に除
害塔で残留する塩素を除去し、最後に接触燃焼反応器で
大過剰の空気下で残留する一酸化炭素を焼却して大気へ
放出した。

【００３１】焼却炉からの燃焼排ガス中の一酸化炭素濃
度（表中Ａと表示）を下記方法により測定した。また、
除害塔から出た燃焼排ガス中の一酸化炭素濃度（表中Ｂ
と表示）を、赤外線分光分析計で測定した。従って、一
酸化炭素濃度（Ｂ）は塩化水素ガス吸収後の燃焼排ガス
中の濃度を示す。 ＜塩素濃度＞図中、取り出し口１０より燃焼排ガスを取
り出し、取り出した燃焼排ガス中に含まれる塩素の濃度
をＯ−トリジン吸光光度分析法で測定した。 ＜一酸化炭素濃度Ａ＞図中、取り出し口１０より燃焼排
ガスを取り出し、取り出した燃焼排ガス中に含まれる一
酸化炭素の濃度をガスクロマトグラフィー法により測定
した。 ＜一酸化炭素濃度Ｂ＞除害塔から出た燃焼排ガスを取り
出し、図中８の一酸化炭素検出装置（赤外線分光分析
計）にて除害塔から出た燃焼排ガス中に含まれる一酸化
炭素の濃度を測定した。

【００３２】各空気比に対して、焼却により生成した塩
素ガス濃度とそれぞれの一酸化炭素濃度の測定結果を表
１に併記した。なお、空気比は、空気中の酸素濃度を２
０．６容量％として噴霧空気を含めた焼却炉内への全供
給空気量を測定して算出した。

【００３３】

【表１】

【００３４】［実施例２］空気比を１．０３とし、焼却
炉内壁の温度が表２に示す温度となるように供給する２
０％塩酸の供給量を変化させた以外は、実施例１と同一
条件で同じ塩素化炭化水素混合物の焼却を行った。結果
を表２に併記する。

【００３５】

【表２】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の有機塩素化合物の焼却方法を示す行程
図である。

【符号の説明】

Ａ 有機塩素化合物 Ｂ 空気 Ｃ 水、蒸気、又は塩酸 Ｄ，Ｄ₁，Ｄ₂，Ｄ₃ 燃焼排ガス Ｅ 水 Ｆ アルカリ水 １ 焼却炉 ２ 空気量調節弁 ３ 冷却塔 ５ 吸収塔 ６ 除害塔 ７ 接触燃焼反応器 ８ 一酸化炭素検出装置 ９ 制御装置

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機塩素化合物と空気とを焼却炉に供給
   して有機塩素化合物を焼却する方法において、焼却炉に
   供給される空気量が、焼却炉に供給される有機塩素化合
   物及び炭化水素の全ての炭素原子を二酸化炭素に転化
   し、かつ全ての塩素原子を塩化水素に転化し、更に塩化
   水素の生成後に残留する全ての水素原子を水に転化する
   のに必要な理論空気量に対し、モル比で０．８〜１．１
   ５倍であることを特徴とする有機塩素化合物の焼却方
   法。
2. 【請求項２】 焼却炉内に水、水蒸気又は塩酸を供給す
   ることを特徴とする請求項１記載の有機塩素化合物の焼
   却方法。
3. 【請求項３】 有機塩素化合物を焼却した後の燃焼排ガ
   ス中に含まれる塩化水素ガスを除去したのち、この燃焼
   排ガスを空気により再焼却することを特徴とする請求項
   １又は２記載の有機塩素化合物の焼却方法。
4. 【請求項４】 有機塩素化合物と空気とを焼却炉に供給
   して有機塩素化合物を焼却する方法において、有機塩素
   化合物の焼却後の燃焼排ガス中に含まれる一酸化炭素濃
   度を測定し、その測定結果に基づいて焼却炉に供給する
   空気量を調節することを特徴とする有機塩素化合物の焼
   却方法。
5. 【請求項５】 有機塩素化合物と空気とを焼却炉に供給
   して有機塩素化合物を焼却する方法において、有機塩素
   化合物の焼却後の燃焼排ガス中に含まれる塩化水素ガス
   を除去した後、この塩化水素ガスを除去した燃焼排ガス
   中の一酸化炭素の濃度を連続的に測定し、その測定結果
   に基づいて焼却炉内へ供給する空気量を自動的に制御す
   ることを特徴とする有機塩素化合物の焼却方法。