JPH0914631A - 焼却による反応ガスの分解方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 分解させるガスを生成する反応によって発生
した水素を主燃料として使用することによる、燃焼によ
る反応ガスの分解方法及び装置を提供する。 【解決手段】 本発明は焼却による反応ガスの分解の分
野に関する。本発明による装置は、反応ガス及び燃料が
供給され、その中でガス状混合物の燃焼が酸素の存在下
に行われる燃焼ユニット（３２〜３５）、ガス状混合物
の燃焼に必要な主燃料を供給するように設計された電気
分解ユニット（１〜５，７〜９，３０）、燃焼ユニット
（３２〜３５）を主燃料供給源（１〜５，７〜９，３
０）から分離するように設計された手段（３７〜４０）
からなる。ＶＯＣ及びＶＯＸの分解に適用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は反応ガスの分解（又
は破壊）方法及び装置に関する。更に詳しくは、本発明
は、電気分解電池内の写真現像剤の電気酸化により生成
した揮発性有機化合物（ＶＯＣ）及び揮発性ハロゲン化
有機化合物（ＶＯＸ）のようなガスの分解に適用する。
本発明は、任意の望ましくない反応ガスにも適用するこ
とができる。一例として、ガス状の有機溶媒を挙げるこ
とができる。

【０００２】

【従来の技術】本出願人が１９９５年３月３日付けで出
願したフランス特許出願ＦＲ９５／０２７２９号には、
１種又はそれ以上の使用済み写真現像剤を含有する溶液
を電気分解によって処理して、高い化学的酸素要求量
（ＣＯＤ）を有する成分を分解し、除去するための方法
及び装置が記載されている。

【０００３】図１を参照するに、図１には、前記特許出
願に記載されている電気分解による処理で使用されるよ
うな装置が示されている。電解質を形成する現像剤の溶
液は、装置内の閉鎖ループ内で循環する。最初はその全
部が膨張タンク（４）内に存在している電解質は、ぜん
動ポンプ（２）によって冷却コイル（３）内に送られ
る。次いでこれは電気分解セル（１）内を通過し、そこ
を出て、膨張タンク（４）内に部分的に存在する。電気
分解セルは密閉された区画されていないセルであり、好
ましくはコンパクトであり、絶縁ジョイントにより分離
されている１個又はそれ以上の白金アノード及び１個又
はそれ以上のチタン又はステンレススチールカソードか
らなっている。アノードは純粋の白金で被覆されたチタ
ンからなるショーワ(SHOWA）アノードであり、これは電
解質循環が電極に対して平行である場合は金属板又は膨
張金属板の形状であり、電解質循環が電極に対して垂直
である場合は１個の膨張金属板の形状である。

【０００４】膨張タンクには、大気圧に近い圧力を維持
することができる目盛りを付けたオリフィスが設けられ
ている。このタンクは、溶液の体積の変動を緩和し、処
理の間に生成するガス（水素、酸素、二酸化炭素、揮発
性有機化合物（ＶＯＣ）及び揮発性ハロゲン化有機化合
物（ＶＯＸ））の圧力を大気圧に近い圧力まで低下させ
る機能を果たし、試薬を連続添加するために使用され
る。装置（５）によって膨張タンク及びコイル（３）の
温度を測定し、調節することが可能である。

【０００５】pH調節ループは、電気分解セル（１）と膨
張タンク（４）との間に挿入されたpH測定装置（７）及
び参照値からの逸脱を測定し、ポンプを始動してpHを一
定に維持するために酸（９）又は塩基（９′）溶液を送
らせる調節器（８）からなっている。ぜん動ポンプ（図
示せず）は電気分解の開始時に又は泡の存在が検出され
ると直ぐ電池に消泡剤を導入することができる。

【０００６】上記で引用した出願に記載された電気酸化
装置を使用すると、二つの主な問題点がある。最初の問
題点は、反応によって生成される水素の処理に関するも
のであり、水素は、４〜７５体積％の比率で空気と混合
すると爆発性になり、装置へ大きな損傷に加えて物理的
な損害を起こすおそれがある。このような問題点は、生
成するガスの量を最少にし、それを低圧及び低温に維持
し、水素濃度が爆発の危険を示す限界、即ち４％未満よ
り下がるようにそれを空気又は窒素中に希釈した後で過
剰のガスを排出することを必要とする。結局は、安全性
のレベルが実質的に運転費用を増加させる装置及び運転
手順が使用される。それで、図１の装置に於いて、空気
入口（１０）は、爆発の危険性を表わすガス（水素及び
酸素）を、それらが大気中に排出される前に希釈するこ
とができる。

【０００７】第二の問題点はＶＯＣ及びＶＯＸのような
毒性ガスの発生にある。この出願に記載されているアプ
ローチにより、吸着性物質、例えば活性炭を含有するカ
ートリッジのようなＶＯＣ及びＶＯＸを捕捉するための
装置（６）を使用することが示唆されている。これらの
ガスは紫外線に曝露するか欧州特許公開公報ＥＰ−Ａ−
０３６０９４１号）、触媒的に酸化するか又は硫酸で洗
浄することもできる。特にＶＯＣ及びＶＯＸを含有する
このようなガスを分解するために、多数の燃焼技術が既
に使用されてきた。

【０００８】ドイツ特許公開公報ＤＥ−Ａ−３７２９１
１３号に記載されているような第一のアプローチに従っ
て、ＶＯＣ及びＶＯＸは接触焼却により分解される。こ
の技術の主な問題点は、触媒塊についての正しいガス濃
度が維持されないと接触反応が暴走する危険性に加え
て、大量のガスを分解するために、大量の触媒を必要と
するということにある。一般的に、触媒は微量のものを
破壊するために単独で使用される。更に、触媒は破壊す
る特定の物質に対して特異的であり、これは異なった物
質の混合物が存在するとき幾つかの触媒を使用すること
を伴う。更に、他の欠点は、酸化反応からもたらされる
物質による又は酸化しないが触媒を被毒する物質による
触媒の被毒化である。一例として、写真現像剤の電気酸
化により生成するハロゲン化化合物は、白金のような貴
金属ベースの触媒について反応抑制剤である。

【０００９】例えば、米国特許第５２９５４４８号及び
欧州特許公開公報ＥＰ−Ａ−４９０２８３号に記載され
ている他のアプローチにより、天然ガス、プロパン、ブ
タン等のような外部燃料を用いて熱燃焼が行われる。こ
のアプローチに伴う問題点は、これが大量のこのような
燃料を貯蔵することを必要とし、燃料の貯蔵は安全性及
び場所の観点から非常に厄介であるということにある。
更に他のアプローチにより、ＶＯＣ及びＶＯＸはコロナ
効果によって分解される。このアプローチは大量の電気
エネルギーを必要とする。

【００１０】欧州特許公開公報ＥＰ−Ａ−５２５９７４
号には、酸素の存在下に吸着が起こる触媒上にガス状混
合物を通し、酸化又は加水分解を起こさせるために反応
器を約４００℃の温度にすることからなる、中温（４０
０℃）での接触分解方法が記載されている。この解決法
に伴う主な問題点は、この方法は、水素濃度を４％未満
に低下させない限り、写真現像剤の電気酸化により生成
されるような水素を含有するガス状混合物に適用するこ
とができないと言うことに関連している。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
の一つは、公知の技術を参照して上記の欠点を有しな
い、燃焼による反応ガスの分解方法及び装置を提供する
ことにある。本発明の他の目的は、分解するガスを生成
する反応によって発生した水素を主燃料として使用する
ことによって、ガスの混合物の分解を可能にし、しかも
これを完全に安全に行うことである。他の目的は、以下
の記載で詳細に明らかになるであろう。

【００１２】

【課題を解決するための手段】これらの目的は、酸素の
存在下に主燃料として水素を使用し、この主燃料を電気
分解反応（１〜５，７〜９）によりその場で発生させ
る、反応ガス又は反応ガスの混合物の燃焼による分解方
法によって達成される。一例として、電気分解反応は１
種又はそれ以上の使用済み写真現像剤からなる溶液中で
の電気酸化からなり、反応ガスの混合物にはこの電気酸
化反応によって生成される揮発性有機化合物及びハロゲ
ン化有機化合物が含有されている。

【００１３】本発明はまた、 ａ）反応ガス及び燃料が供給され、その中でガス状混合
物の燃焼が酸素の存在下で行われる燃焼ユニット（３２
〜３５）、 ｂ）燃焼ユニットに、反応ガス及びガス状混合物の燃焼
に必要な主燃料を供給するように設計された供給手段
（１〜５，７〜９，３０）、 ｃ）燃焼ユニット（３２〜３５）を供給手段（１〜５，
７〜９，３０）から分離するように設計された手段（３
７〜４０） からなる、反応ガス又は反応ガスの混合物の燃焼による
分解装置であって、主燃料が水素であり、供給手段が主
燃料を発生する電気分解ユニット（１〜５，７〜９）か
らなることを特徴とする装置に関する。

【００１４】有利には、電気分解ユニットは、１種又は
それ以上の写真現像剤を含有する溶液を電気酸化して、
高い化学的酸素要求量を有する化合物、即ちＶＯＣ及び
ＶＯＸを含有する反応ガスの混合物を分解して除去する
ためのセルである。また有利には、本発明による装置
は、 ａ）主として酸素、水素、ＶＯＣ及びＶＯＸを発生する
電気酸化ユニット、 ｂ）該電気酸化ユニットによって発生したガス状混合物
を含有するように設計されたレザーバ、 ｃ）主としてバーナー及び該レザーバから来るガス状混
合物の燃焼を開始するための手段からなる燃焼ユニッ
ト、 ｄ）レザーバと燃焼ユニットとの間に直列に配設され、
燃焼ユニットを該レザーバから分離するようになってい
る、複数個の逆止め水力（又は油圧）装置、及び ｅ）レザーバ（３０）への、水力装置に含有されている
水の如何なる逆流も防止する手段 からなっている。

【００１５】燃焼ユニットは好ましくは、バーナーに接
続された空気又は酸素入口を有しており、その流量は選
択的に燃焼に必要な補充酸素供給を与えるか又は燃焼を
停止するために変えることができる。本発明による装置
の他の特徴により、燃焼ユニットはまた、バーナーの付
近に配設され、燃焼を維持し且つ完結するように設計さ
れた白金コイルからなっている。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して説明する。
本発明は、分解するガスの燃焼に必要な燃料を、分解が
起こる場所で直接生成することが特に有利であるという
観察結果に基づいている。このような概念は基本的に下
記の３種類の工程をカバーしている。

【００１７】分解する反応ガス及びそれを分解するため
に必要な主燃料が単一の電気分解反応によって発生する
第一の工程（例えば、写真現像剤に於ける電気酸化反
応）。反応ガスが水素の生成とは無関係に発生する第二
の工程。このような場合には、電気分解セルは燃焼に必
要な水素をその場で生成するための外部源として使用さ
れる。水素が反応ガスと同時に発生するが、その量は全
ての分解するガスを確実に燃焼させるためには不十分で
ある第三の工程。このような場合には、反応ガスを生成
する装置を補足するために、外部電気分解セルも使用さ
れる。

【００１８】後の２種の工程については、その最も単純
な形態で、カソード及び硝酸又は硫酸又は硫酸ナトリウ
ムのような支持電解質中のアノードからなる外部電気分
解セルが使用される。

【００１９】

【実施例】以下の部分は、図２を参照して、分解するガ
スの混合物が、図１を参照して記載したものに従って電
気分解セル内で写真現像剤の電気酸化によって発生した
ＶＯＣ及びＶＯＸの混合物からなる好ましい態様を詳細
に記載する。図１を参照して記載したように、電気酸化
反応によって生成したガス状混合物（主として、ＶＯ
Ｃ，ＶＯＸ、水素及び酸素）は膨張レザーバ３０内に蓄
積し、膨張レザーバ３０の頂部には好ましくは、レザー
バ内の圧力が所定の圧力に達したときガスを逃がして、
燃焼ユニットの供給回路のどのような圧力低下も補償す
るためにバルブが設けられ、レザーバ３０の出口での圧
力を測定するために圧力検出器３１が設けられている。
典型的に、この圧力は約１００ミリバールである。

【００２０】ガス状混合物は燃焼ユニットの方に運ばれ
る。燃焼ユニットは主として、典型的にバーナーノズル
によって形成されるバーナー３２からなり、バーナーノ
ズルの直径は、バーナーへの十分なガス流速を確保する
ようにガス状混合物の流れに従って選択される。例え
ば、３４Ａの電流で行われる電気分解について、直径が
約０．５mmであり、２０〜３０ｍ／秒のガス状混合物速
度が可能なノズルが使用される。ガス流速は、レザーバ
３０へのフラッシュ・バックを防止するためにバーナー
内の火炎の移動速度よりも大きくしなくてはならない。
典型的には、水素２９．５％及び空気７０．５％からな
るガス状混合物について、環境圧力での火炎速度（１０
cm移動）は約１９ｍ／秒である。この速度の差は、膨張
レザーバへの火炎のフラッシュ・バックを防止するため
に十分である。更に、レザーバ３０から来るガス状混合
物の初期温度は十分に低く（一般的に５０℃より低
い）、この温度は多くの有機ガス及び有機化合物につい
て、自然発火温度（典型的に２５０℃より高い）よりも
著しく低い。

【００２１】バーナー出口に、混合物の燃焼を開始する
ための手段３３（例えば、自動点火トーチ）が配設され
ている。次いでＶＯＣ及びＶＯＸは熱燃焼によって低分
子量の酸（ＨＣｌ，ＨＢｒ，ＨＩ等）並びに二酸化炭
素、二酸化硫黄及び窒素に転化される。（任意に酸性排
出物及び他の副生物を中和するためのアルカリ性トラッ
プ以外の）他の追加の処理は燃焼ユニットの出口に必要
ない。

【００２２】更に、本発明による装置の好ましい態様に
より、白金フィラメント３４（コイル形状）がバーナー
３２の出口に配設されている。この白金フィラメントは
多くの機能を有している。最初に、これはバーナー３２
の環境中で（例えば、空気の流れによる）妨害に続いて
火炎が消える場合、火炎を再点火することが可能であ
る。更に、燃焼の際のその色（実質的に赤）のために、
これは燃焼が実際に起こっていると言う信号を運転者に
与え、ある種の火炎の色（特に青）については他の方法
では見ることが困難である。また有利には、白金フィラ
メント３４の２個の末端は、コイル３４の抵抗を測定す
る手段３５に接続され、この測定した抵抗値は燃焼温度
を表すものである。ある温度で、ＶＯＣ及びＶＯＸの燃
焼によって望ましくない物質が発生し得るので、燃焼温
度はこの方法にとって重要なパラメータである。それ
で、燃焼温度は好ましくは５００〜１３００℃であり、
そうして窒素酸化物の形成が避けられる。

【００２３】燃焼温度は異なった方法で調節することが
できる。一つの態様により、変動する流量を有する空気
又は酸素投入３６が使用される。この空気又は酸素供給
によって、ガス状混合物の温度を下げ、その水素レベル
を減少させ、それによって燃焼温度を下げることができ
る。そうして混合物を十分に冷却することによって反応
を停止することができる。この投入は、レザーバ３０に
含有されているガス状混合物に酸素が含まれないか又は
少なくとも十分な量で含まれないとき、燃焼に必要な酸
素の量の全部又は一部を供給することができる。

【００２４】好ましくは、システムの安全性は、燃焼ユ
ニットの供給回路に一定の数の安全装置を介在させるこ
とによって更に上昇する。即ち、燃焼ユニットへの入口
に、火炎アレスター３７が配設されている。この装置は
公知であり、これには例えば、バーナーから来る火炎の
伝搬を防止するように設計されたハニカム型の装置が含
まれる。他の冷却システムは予想することができる。一
例として、冷却液に浸漬したコイルの形の冷却回路が使
用される。これらの装置は公知であり、結局追加して記
載する必要はない。

【００２５】レザーバ３０とバーナー３２との間に直列
に配設された複数個の逆止め装置３８，３９，４０を使
用することもできる。図２に示す態様により、リザーバ
３０を燃焼ユニットから分離するように設計された２種
の水力逆止め装置３９，４０が使用される。

【００２６】有利には、装置４０はディスク分解型の安
全バルブを有し、電気酸化装置に欠陥があった場合にレ
ザーバの過剰の圧力により又は火炎アレスター及び電気
酸化装置が作動しなくなった場合にバーナーと逆止め装
置４０との間のガス状混合物の点火により起こされる体
積又は圧力の異常な増加の場合に、物理的損傷を最少に
することができる。

【００２７】また有利には、逆止め水力装置３９，４０
の上流に、他の逆止め装置３８が配設され、そうして、
電気破壊装置が休止している場合又は反応器内の温度が
運転温度（典型的に４０〜５０℃）から環境温度に移っ
たときレザーバ３０内の圧力低下があった場合、（水力
装置３９，４０から来る）水がレザーバ３０内へ逆流す
るのを防ぐ。

【００２８】

【発明の効果】上記の本発明は、これがＶＯＣ及びＶＯ
Ｘのような望ましくない反応ガスを破壊する問題に対す
る、単純で、危険性の少ない解決を提供する点で特に有
利である。更に、本発明によって、電気酸化反応のよう
な反応によって発生する水素の破壊に伴う危険を最大限
可能な範囲で減少させることができる。

【００２９】本発明を好ましい態様を参照して記載し
た。特許請求の範囲に記載したような本発明の精神から
逸脱することなくそれに対して変更を行うことができる
ことが明らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】分解させる反応ガス及びその分解に必要な主燃
料を同時に発生する電気分解セルを示す。

【図２】本発明による装置の有利な態様を示す。

【符号の説明】

１…電気分解セル ２…ぜん動ポンプ ３…冷却コイル ４…膨張タンク ５…温度測定装置 ６…捕捉装置 ７…pH測定装置 ８…調節器 ９…酸 ９′…塩基 １０…空気入口 ３０…膨張レザーバ ３１…圧力検出器 ３２…バーナー ３３…燃焼開始手段 ３４…コイル ３５…抵抗測定手段 ３６…空気又は酸素投入 ３７…火炎アレスター ３８…逆止め装置 ３９…逆止め装置 ４０…逆止め装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 酸素の存在下に主燃料として水素を使用
   する反応ガス又は反応ガスの混合物を燃焼により分解す
   る方法であって、前記主燃料を電気分解反応によってそ
   の場で発生させることを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 ａ）反応ガス及び燃料が供給され、その
   中でガス状混合物の燃焼が酸素の存在下に行われる燃焼
   ユニット、 ｂ）燃焼ユニットに、反応ガス及びガス状混合物の燃焼
   に必要な主燃料を供給するように設計された手段、 ｃ）燃焼ユニットを供給手段から分離するように設計さ
   れた手段 を含んでなる、反応ガス又は反応ガスの混合物の燃焼に
   よる分解装置であって、主燃料が水素であり、供給手段
   が主燃料を発生する電気分解ユニットを含んでなること
   を特徴とする装置。