NO881922L

NO881922L - System for behandling av avfall.

Info

Publication number: NO881922L
Application number: NO881922A
Authority: NO
Inventors: Terry Randolph Galloway
Original assignee: Terry Randolph Galloway
Priority date: 1986-09-03
Filing date: 1988-05-02
Publication date: 1988-06-24
Also published as: EP0325596A1; MX167809B; DE3785455D1; IL83728A; IL83728A0; IN170401B; DK239688D0; DE3785455T2; CN87106273A; ATE88258T1; EP0325596A4; ZA876557B; CA1286325C; JPH01503763A; DK239688A; KR880701853A; AU7967287A; KR950013972B1; NO881922D0; US4874587A

Description

REAKTORSYSTEM FOR FARLIG AVFALL

Denne ansøkning er en delvidereføring av US ansøkning med løpenummer 903.235 inngitt 3. september 1986.

Oppfinnelsen vedrører gene.relt spaltning av organiske forbindelser, som f.eks. giftige avfallsprodukter. Mer spesielt vedrører oppfinnelsen en forbedret metode og et reaktorsystem for spaltning av organiske forbindelser.

Forskjellige typer av høytemperaturreaktorer anvendes ved behandling av organiske forbindelser, som f.eks. giftige avfallsmaterialer, for å omdanne disse materialer til forbindelser som er mer akseptable for utslipping i miljøet eller i enkelte tilfeller for fornyet anvendelse. De forskjellige prosesser anvendt i slike reaktorer inkluderer pyrolyse, termolyse, disassosiasjon, spaltning og forbrenning.

Tidligere metoder og apparatur for spaltning av organiske forbindelser har lidd av et antall betydelige problemer med hensyn til både behandlingen og de strukturelle aspekter av den anvendte spesielle teknologi. F.eks. tilveiebringer mange tidligere kjente reaktorsystemer en forholdsvis kort oppholdsvis for reaksjonskomponentene inne i reaksjonssonen . Som et resultat har det i disse reaktorer vært nødvendig å anvende meget høye temperaturer og/eller trykk for fullstendig omsetning av produktene som behandles. Høye temperaturer skaper mange problemer med hensyn til reaktorens strukturelle elementer ettersom disse kan svekkes eller bli reaktive ved de høye temperaturer som anvendes. Videre resulterer energikravene i disse systemer ofte i forholdsvis høye driftsomkostninger.

Behovet for behandling av store mengder organisk material har ofte i tidligere teknologier krevet oppbygning av meget store reaktorsystemer. Utgiftene og den relative uhåndter- lighet av slike reaktorsystemer i stor. skala har gjort dem uønsket for mange anvendelser.

Det er et formål for den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en forbedret fremgangsmåte og reaktorsystem for spaltning av organiske forbindelser.

Et ytterligere formål for oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte og reaktorsystem for spaltning av organiske forbindelser hvori en gunstig kombinasjon av temperatur, turbulens og oppholdstid i reaksjonen tilveiebringes for de blandinger som behandles.

Et ytterligere formål for oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte og reaktorsystem for spaltning av organiske forbindelser som kan drives ved trykk litt under atmosfæretrykket og med høy varmevirkningsgrad.

Det er et ytterligere formål for oppfinnelsen å tilveiebringe en fremgangsmåte og reaktorsystem for spaltning av organiske forbindelser som har en høy behandlingskapasitet i forhold til den nødvendige størrelse av reaktorsystemet.

Ennå et- ytterligere formål for oppfinnelsen er å tilveiebringe en forbedret fremgangsmåte og reaktorsystem for spaltning av organisk avfall som kan behandle giftige avfallsmaterialer til uskadelige forbindelser under forholdsvis sikre og styrbare betingelser.

Andre formål for oppfinnelsen vil fremgå for den fagkyndige på området fra den etterfølgende beskrivelse i forbindelse med de vedføyde tegninger hvori: Fig. 1 er et skjematisk riss av et reaktorsystem som innlemmer oppfinnelsen. Fig. 2 er et forstørret skjematisk tverrsnittsriss av reaktoren eller den termolytiske avgiftningsdel av reaktorsystemet i fig. 1, og Fig. 3 er en grafisk fremstilling av et typisk sett av prosessbetingelser under s-paltning av en representativ klasse av organiske forbindelser i samsvar med oppfinnelsen.

Meget generelt spalter oppfinnelsen organiske forbindelser ved å føre en blanding av de organiske forbindelser og vann i gassform inn i en første reaksjonssone. Den første reaksjonssone (i den foretrukne utførelsesform et foldet ringrom) har et temperaturområde mellom omtrent 200 og 1400°C.

Den første reaksjonssone har en labyrintbane som frembyr organmessige adsorpsjonsoverflater til gassblandingen for å

tilveiebringe en oppholdstid i den første reaksjonssone tilstrekkelig til å omsette hovedsakelig alle de gassformede organiske forbindel-ser med vannet. Utstrømningen fra den første reaksjonssone føres til en annen reaksjonssone -(i den foretrukne utførelsesform kjernen) som har et temperaturområde mellom omtrent 750 og omtrent 1820°C for å spalte de organiske forbindelser som er tilbake i utstrømningen. Vannmengden styres til å tilveiebringe et støkiometrisk overskudd i begge reaksjonssoner.

Ved nå mer spesielt å referere til fremgangsmåtene i henhold

til oppfinnelsen vil den foreliggende oppfinnelse være for-skjellig fra metoder som mest vanlig anvendes i den tidligere

.-.teknikk i forbindelse med spaltningen av organiske forbindelser. Til forskjell fra de fleste tidligere kjente metoder anvender den .foreliggende oppfinnelse vann i støkiometrisk overskudd i reaksjonen for å bevirke en disassosiasjons-reaksjon av den organiske forbindelse med vannet for å danne karbondioksyd, karbonmonooksyd og hydrogen. De fleste tidligere kjente reaksjoner er basert på en flammeforbrennings-reaksjon hvori den organiske forbindelse er blandet med et brennstoff for forbrenning ved høy temperatur med luft

(oksygen) for å frembringe karbondioksyd og vann. Problemet med den sistnevnte reaksjonstype er av den i tillegg til å kreve høy temperatur og høy varmefjernelse kan reaksjonen frembringe uønskede bireaksjoner og rekombinasjoner (produkter fra ufullstendig forbrenning eller PICS) som kunne resul-tere i frigivelse av giftige forbindelser i miljøet fra utstrømningen.

En fordel med den reaksjonstype som anvendes i samsvar med fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er at reaksjonen er endoterm. Dette gir stabilitet og sikkerhet ettersom varme ikke frigis fra reaksjonen og konstruksjonsdelen i reaktoren opprettholdes derfor .ved en lavere temperatur enn hvis reaksjonen var eksoterm, som i tilfellet med forbrenriingsmetoden. Om ønsket kan fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen drives samtidig med noen oksydasjonsreaksjon ved å tilsette luft og/eller oksygen til den inngående gassblanding. Ved å regulere'mengden av utført luft er det mulig å drive fremgangsmåten som hovedsakelig termisk nøytral.

Den første reaksjonssone hvori gassblandingen av organiske forbindelser og vann føres opprettholdes ved et temperaturområde mellom omtrent 200 og 1400°C. Det lave temperaturområde vil avhenge av temperaturen' av gassene når de innføres i den første reaksjonssone. Den høye temperatur i området vil avhenge av selve reaktorkonstruksjonen og de termiske

begrensninger av konstruks jonskomponenten-e . Med den første reaksjonssone omfattende et ringrom som oppvarmes fra sitt ••indre, som det skal forklares i det etterfølgende, vil varmemengden som utstråles og konvekteres fra utsidene av den første reaksjonssone påvirke temperaturområdet for dens drift. Ved den foretrukne utførelsesform er den første reaksjonssone et foldet ringrom hvori gassene først strømmer nedover i den ytre del og deretter oppover i den koaksiale indre del.

I samsvar med oppfinnelsen har den første reaksjonssone en labyrintbane som frembyr organmessige adsorpsjonsoverflater til gassblandingen som strømmer gjennom labyrintbanen. Med organmessige adsorberende overflater menes det overflater som adsorberer de organiske gassforbindelser som strømmer gjennom den første reaks jonssone s-lik at deres strømningstakt sinkes og deres reaksjonskinetiske forhold forbedres ved å tilbake-holde disse forbindelser i sonen for fullstendig omsetning deri. Ved å anvende en labyrintbane, nemlig en bane som frembringer en krokete og meget turbulent strømning for gassene som passerer derigjennom, sikres tilstrekkelig blanding av gassene og derfor tilstrekkelig utsettelse av de organiske forbindelser deri for de adsorberende overflater.

I samsvar med oppfinnelsen velges labyrintbanen og de absor-berende overflater til å gi tilstrekkelig temperatur, turbulent blanding og oppholdstid i den første reaksjonssone for hovedsakelig alle de.g.assformede organiske forbindelser til å reagere med vannet inne i den første reaksjonssone. Ved hovedsakelig alle de organiske forbindelser menes det mer enn 99% og foretrukket mer enn 99,99% omsetning. Foretrukket, for å sikre skikkelig turbulens og overflateareal, velges det ledige volum i den første reaksjonssonen til mellom omtrent 30 og omtrent 90% av det totale volum av den første reaksjonssone. Foretrukket er det ledige volum omtrent 75% av det totale volum. Som det skal forklares i det følgende

tilveiebringes det ledige .volum og den krokete bane ved utvelgelse av partikkelformet material med en fasong egnet

.-.til å tilveiebringe de ovennevnte egenskaper.

For å sikre at i det vesentlige alle produkter i den første reaksjonssone omsettes er mengden av vann tilsatt den gassformede blanding støkiometrisk lik eller i overskudd. Ved denne terminologi menes det at mol for mol er vannmengden større enn nødvendig til kombinering med 100% av de organiske forbindelser tilstede i gassblandingen. Det foretrukne støkiometriske område er mellom 100 og 200%, ettersom alt utover 200% har en tendens til å redusere driftstemperaturen i uønsket grad. Den optimale %-andel er funnet å være omtrent 131% av den støkiometriske mengde, nemlig 31% i støkiometrisk overskudd. Disse vannmengder sikrer den ønskede vesentlige omsetning av de organiske forbindelser og CC>2 dannelse i den første -reaksjonssone mens optimale temperaturer opprettholdes .

Etter omsetning i den første reaksjonssone føres utstrøm-ningen fra den første reaksjonssone til en annen reaksjonssone for ytterligere omsetning. Temperaturen i den annen reaksjonssone er en høyere temperatur enn i den første, med et temperaturområde mellom omtrent 750 og 1820°C. I den annen reaksjonssone blir de resterende organiske forbindelser spaltet til karbondioksyd, karbonmonoksyd og hydrogen. Hvis noe oksygen tilsettes til gassblandingen vil reaksjonspro-duktene også inkludere vann. Som i tilfellet i den første reaksjonssone styres vannmengden i den annen reaksjonssone slik at den er støkiometrisk lik eller i overskudd i den annen reaksjonssone. Den høyere temperatur i den annen reaksjonssone, sammen med det forholdsvis lave innhold av organiske forbindelser som går inn i den annen reaksjonssone, sikrer at total og fullstendig omsetning av de organiske forbindelser resulterer til en grad av minst 99,99% og typisk ennå høyere.

For ytterligere å sikre fullstendig omsetning gjøres oppholdstiden av gassene i den annen reaksjonssone omtrent til-....svarende reaksjonstiden i den første reaksjonssone. For å oppnå dette kan strømningstverrsnittet i den annen reaksjonssone gjøres vesentlig større enn i den første reaksjonssone for derved å øke oppholdstiden av de strømmende gasser. Foretrukket er strømningstverrsnittet i den annen reaksjonssone omtrent dobbelt så stort som i den første.

I samsvar med oppfinnelsen blir varme innført i reaktoren direkte til den annen reaksjonssone. Den første reaksjons sone er et ringrom som er beliggende inntil den annen reaksjonssone koaksialt i forhold til denne og omgivende denne. Som en konsekvens blir varme i den annen reaksjonssone utstrålt og ledet til den første reaksjonssone for å tilveiebringe oppvarming av denne. Strømningstakten av den gassformede blanding innfø-rt i den første reaksjonssone er foretrukket mellom omtrent 2 kilo pr. min. og omtrent 8 kilo pr. min. Den nøyaktige strømningstakt av den organiske forbindelse i forhold til vann og/eller oksygen vil selv-følgelig bestemmes av støkiometrien av de herskende kjemiske forhold. Strømningstakten av gassblandingen innført i den første reaksjonssone er foretrukket mellom omtrent 19 kubikkmeter pr. min. og omtrent 3,5 kubikkmeter pr. min., avhengig av den spesielle forbindelse som spaltes. Typisk; for en gitt temperatur, jo større molekyl, desto lengre reaksjons-tid og desto høyere temperatur nødvendig for å gjennomføre denønskede reaksjon.

Med henvisning til fig. 1 vises en typisk konfigurasjon av reaktorsystemet som innlemmer oppfinnelsen. I systemet i fig. 1 er et flertall metalltromler 11, 12, 13 og 14 vist tilknyttet systemet. Det skal imidlertid forstås at systemet i samsvar med oppfinnelsen og fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen kan 'anvendes i forbindelse med en enkel trommel eller annen beholder eller kilde for organiske materialer som skal spaltes, eller et flertall slike kilder. Som vist i

fig. 1 er hver trommel forbundet via en koaksial ledning 16, 17, 18 henholdsvis 19 for toveis strømning til og fra den

... termolytiske avgiftningsinnretning som beskrevet detaljert i det følgende. Hver ledning har en sentral kanal og en ytre kanal med ringformet tverrsnitt som strekker seg koaksialt og med samme utstrekning som den sentrale kanal. Strømning inn i de respektive tromler sikres ved forbindelser 21 mens utstrømning fra tromlene tilveiebringes gjennom forbindelser 23. Utstrømning fra tromlene føres gjennom de koaksiale ledninger 16-19 i den indre kanal av ledningen, mens strøm

av varm damp og gasser inn i tromlene foregår gjennom den ytre kanal med ringformet tverrsnitt av ledningen. En forlengelse 25 er anordnet for å koble den ytre kanal i de koaksiale ledninger 16, 17, 18 og 19 til forbindelsene 21. De indre kanaler kobler til forbindelsene 23.

De motsatte ender av ledningene 16-19 fra tromlene 11-14 har deres sentrale kanaler samtidig forbundet til en innløpsled-ning 27 via en forlengelse 29. En kanal - 31 er forbundet til den ytre kanal av hver av de koaksiale ledninger 16-19 av grunner som er forklart i det følgende. En vanligvis lukket ventil 33 separerer innnløpsledningen 27 fra kanalen 31. For å flyktiggjøre innholdet i tromlene 11-14 oppvarmes disse ved hjelp av hvilke som helst passende midler. I dert illustrerte utførelsesform er en motstandsvarmeinnretning med et flertall viklinger 35 vist omgivende tromlene 11. Oppvarmings innret-ningen 35, sammen med de varme gasser som strømmer tilbake til trommelen, hever temperaturen i trommelinnholdet til detønskelige nivå. Liknende oppvarmingsinnretninger, ikke vist, kan være anordnet for de andre tromler. Flyktiggjøring av innholdet i tromlene, sammen med virkningen av en turbinvifte, beskrevet i det følgende, bevirker passering av det flyktiggjorte innhold gjennom den sentrale kanal av ledningene 16-19 gjennom forlengelsen 29 'til innløpsledningen 27.

Vann blandes med det flyktiggjorte innhold av tromlene 11-14

ved hjelp av damp i gass-strømmen til og fra tromlene. Dampen er tilstede som et resultat av vanntilsetning til

•• reaktor-avgiftningsinnretningen 45, forklart i det følgende. Dampen dannet på denne måte passerer tilbake gjennom det ytre ringrom .av hver av ledningene 16-19, i avhengighet av den trommel som bearbeides, for å passere inn i trommelen i rommet over det organiske material deri. I dette rom blandes dampen med det flyktiggjorte organiske material og passerer opp gjennom den sentrale kanal i den koaksiale ledning 16, gjennom forlengelsen 29 og ledningen 27 og inn i reaktoren eller den termolytiske avgiftningsinnretning 45. Ved å

anvende det illustrerte koaksiale ledningsarrangement holdes veggene i den sentrale kanal, som fører de flyktiggjorte organiske forbindelser fra trommelen, varme nok til å forhindre kondensasjon, forkulling, utfelling og krystallisa-sjon, som kunne tilstoppe kanalen.

Den indre struktur av den termolytiske avgiftningsinnretning 45 er drøftet detaljert i det følgende. Utstrømningen fra

den termolytiske avgiftningsinnretning 45 passerer gjennom en utløpssammenstilling 47 inn i en ledning 49. En sikkerhets-sprengskive 51, beregnet for brudd ved trykk i ledningen 49 som overstiger et forut bestemt sikkerhetsnivå, er satt inn i en kanal 53 som forbinder utløpet 47 med et lufterør 55.

Kanalen 49 forbinder utløpet 47 fra den termolytiske avgiftningsinnretning 45 med gass-til-gass-varmeveksleren 43. Utløps-sammenstillingen 47 kan inkludere en indre syklonsepa-rator (ikke vist) for å fjerne ethvert fint støv som føres ut

'f ra "den' termolytiske' avgif tnings innretning 45.

Gass-til-gass-varmeveksleren 43 kan være av en hvilken som helst passende konstruksjon som tjener til varmeveksling fra gassen som strømmer ut fra den termolytiske avgiftningsinnretning 45 til gass som strømmer inn i ledningen 40. Etter varmeveksling med denne gass går utstrømningen som passerer fra ledningen 49 gjennom gass-til-gass-varmeveksleren 43 inn i en ledning 57 som leder til et sorpsjonstårn 59 av passende konstruksjon. Sorpsjonstårnet 59 inneholder et passende sorpsjonsmaterial for adsorpsjon av eventuelle resterende forurensninger som strømmer gjennom ledningen 57.

En ledning 61 returnerer utstrømningen fra sorpsjonstårnet 59 til en turbinvifte 63 som tilveiebringer den vesentlige driv-kraft for å frembringe strømning i det illustrerte system. Utløpet fra turbinviften 63 passerer gjennom en ledning 65 og gjennom en reguleringsventil 67 inn i gass-til-gass-varmeveksleren 43 hvor det oppvarmes av gass fra ledningen 49. En vanligvis lukket ventil 69 sørger for utslipping av ut- strømningen fra sorpsjonstårnet 59 gjennom turbinviften 63 via utløpet 55. En trykkmåler 71 er tilkoblet for å overvåke trykket over sorpsjonstårnet 59.

For å innføre den nødvendige mengde vann i reaktoren er en vannledning 41 anordnet for tilknytning av en kilde 37 for trykkvann til en dampinnløpsåpning 44 på den termolytiske avgiftningsinnretning 45. Vann som strømmer gjennom ledningen 41 oppvarmes til å danne damp i kveilområdene 76 og 77 av ledningen 41. Disse kveilområder er tildannet omkring ledningene 57 og 61 hvorigjennom den varme utstrømning fra den termolytiske avgiftningsinnretning 45 strømmer. Ytterligere opptagning av -varme for vannet som strømmer gjennom ledningen 41 oppnås ved hjelp av et flertall kveiler 78 som er viklet omkring utsiden av den termolytiske avgiftningsinnretning 45. Ved det tidspunkt hvor vannet går inn i den termolytiske avgiftningsinnretning 45 via åpningen 44 er det således oppvarmet til å danne overhetet damp og blandet med gassene som går inn i den termolytiske avgiftningsinnretning via innløps ledningen 27.

Styring av prosessen besørges av.en passende styreprosessor 73. Styreprosessorer som anvender forskjellige typer

komputere er vel kjent på området og derfor vil styreprosessoren 73 ikke bli ytterligere detaljert beskrevet. Driften av styreprosessoren 73 styres fra en passende komputermoni-tor 75 og berøringsskjerm.

Ved drift av systemet illustrert i fig. 1, blir hver av tromlene 11-14 i tur og orden gjennom de respektive ledninger 16-19 forbundet til systemet. Hver trommel kan være assosiert med et passende identifikasjons-kode-avlesnings-system og en passende sperreinnretning, ikke vist, kan anvendes for å sikre at trommelen ikke skal bli forbundet til systemet før dens innhold er forelagt styreprosessoren 73 og godkjent for behandling.

Med henvisning til fig. 2 kan de spesifikke indre detaljert av reaktoren eller den termolytiske avgiftningsinnretning 45 sees i tverrsnitt. Den termolytiske avgiftningsinnretning 45 omfatter en ytre sylindrisk vegg 73 av et material med tilstrekkelig mekanisk styrke ved de forholdsvis høye drifts-temperaturer som beskrevet' i det foregående slik at integri-teten av reaktoren opprettholdes. Foretrukket er materialet av typen 316-L rustfritt stålrør med tykkelse 4 til 8 mm hvori lengde- eller aksial-dimensjonen av den termolytiske avgiftningsinnretning er omtrent 1,8 m og den indre diameter av veggen er omtrent 43 cm. Den nedre ende av spaltnings-innretningen eller reaktoren er lukket av en sirkulær plate 75 som er festet til den sylindriske vegg 73 ved hjelp av en flens 77 som strekker seg fra veggen radialt utover fra denne og ved hjelp av passende monteringsskruer 79. En flens 81 liknende flensen 77 er anordnet ved den øvre ende av den sylindriske vegg og en sirkulær plate 83 er skrudd fast til

denne'ved hjelp -av -skruer 85. Mellom platen 83 og flensen 81 er det lagt inn en monteringsring 87 som er sikret ved hjelp av skruene 85. Ledningen 27 (fig. 1) er i forbindelse med det indre av den termolytiske avgiftningsinnretning 45 gjennom en åpning 89 anordnet nær den øvre ende av den sylindriske vegg 73.

En sylindrisk vegg 91 står ut fra ringen 87 og er foretrukket tildannet i et stykke med denne. Denne vegg er koaksial

med veggen 73 og strekker seg nedover fra ringen 87 i en lengde omtrent 20% av lengden av den sylindriske vegg 73. "Innsatt mellom den sylindriske vegg 91 og den sylindriske vegg 73 og koaksialt med disse er en sylindrisk vegg 93. Den sylindriske vegg 93 strekker seg nedover inne i den sylindriske vegg 73 og avsluttes i en avstand over platen 75 på mellom omtrent 5 og 10% av den totale aksiale lengde

av den sylindriske vegg 73. Foretrukket er materialet i ringen 87, platene 75 og 83, den sylindriske vegg 91 og den sylindriske vegg 93 det samme som i den sylindriske vegg 73, nemlig 316-L rustfritt stålrør. For en termolytisk

avgiftningsretning med lengde 1,8 m er' tykkelsen av de sistnevnte elementer foretrukket omtrent 4 til 8 mm for indre diametere på omtrent 24 cm for veggen 91 og 33,9 cm for veggen 93.

En sylindrisk vegg 95 er understøttet på platen 75 og strekker seg oppover fra denne. Den sylindriske vegg 95 har nærmest samme diameter som den sylindriske vegg 91 og er aksialt innrettet på linje med denne. Den sylindriske vegg 95 har en lengde slik at den avsluttes i en avstand under avslutningen av den sylindriske vegg 91 slik at det etterlates en spalt derimellom med en høyde på mellom omtrent 5 og omtrent 10% av den totale lengde av den sylindriske vegg 73. Foretrukket består det material som utgjør den sylindriske vegg 95 av et keramisk material som f.eks. aluminiumoksyd eller en blanding av aluminiumoksyd og titanoksyd. Mullitt-rør (TM) med veggtykkelse omtrent 1 cm er et tilfredsstil-lende-material for den sylindriske vegg 95 i en reaktor på omtrent 1,8 m lengde og en indre diameter av veggen 93 på omtrent 33,9 cm. Andre egnede keramiske materialer for røret inkluderer "Vycor" (TM) og "Pyroceram (TM).

Resultatet av det i det foregående beskrevne arrangement er et sentralt reaksjonskammer 97 som' omgis av en koaksialt reaksjonskammer 99, idet det sistnevnte er oppdelt i to underkammere, nemlig et ytre underkammer 101 og et indre

underkammer 103. Gass som- kommer inn i r-eaktoren gjennom åpningen 89 kan passere nedover gjennom det ytre ringrom 101, ••gjennom gapet mellom platen 75 og den nedre ende av sylinderen 93, oppover gjennom det indre ringrom 103, gjennom spalten .mellom den øvre ende av den sylindriske vegg 95 og den nedre ende av den sylindriske vegg 91, og nedover gjennom det sentrale reaksjonskammer 97 for passering ut gjennom åpningen 47 i platen 75.

Det ringformede eller ytre koaksiale reaksjonskammer 99 bestående av underkamrene 101 og 103 er i vesentlig grad oppfylt med partikkelformet keramisk material indikert med 105. Materialet velges slik at det har størrelse og konfigurasjon til å gi en labyrintbane for gass som strømmer gjennom det ytre ringrom 101 og det indre ringrom 103. I tillegg velges konfigurasjon og størrelse av materialet slik at det tilveiebringes det ønskede"ledige volum i rommet som opptas av materialet. Materialet er tilstede i en mengde tilstrekkelig til å strekke seg opp til åpningen 89 slik at det etterlates et tomt ringformet hovedrom 107 ved toppen av det ytre ringrom 101 for jevn fordeling av strømningen. Tilsvar-ende strekker mengden av material anbragt i det indre ringrom 103 seg til umiddelbart under den øvre kant av den sylindriske vegg 95 og etterlater et hovedrom 109 ved den øvre ende av det indre ringrom 103 slik at det opprettholdes en kold toppflensplate for gjennomføring av elektriske ledninger. Det anvendte keramiske material er foretrukket i form av Raschig-ringer med diameter omtrent 12,6 mm. Kule-formede eller partikler med annen form av aluminiumoksyd er også brukbare. Materialene tilveiebringer derfor turbulens såvel som et stort varmt overflateareal utsatt for gass-strømmen for å øke de kjemiske reaksjonskinetiske forhold og adsorbere og derved øke oppholdstiden for hydrokarbonene i reaksjonskammeret. Dette tilveiebringer deønskede reaksjonskinetiske forhold og oppholdsvis til å bevirke reaksjonene beskrevet i det foregående.

Den termolytiske avgiftningsinnretning 45 oppvarmes ved hjelp av et flertall langstrakte U-formede hårnålformede sløyfer av

-•elektriske motstands-oppvarmingselementer 111. Oppvarmings-elementene 111 strekker seg nedover inne i reaksjonskammeret 97 i en.avstand fra den hele til den halve lengde av reaksjonskammeret. Oppvarmingsinnretningene er montert i platen

83 ved hjelp av keramiske monteringsarmaturer 113. Armatur-ene 113 kan bestå av et hvilket som helst egnet varmebestan-dig isolasjonsmaterial, f.eks. guarts, aluminiumoksyd, molybden-disilicid, lantankromitt og lantandiborid . Energi for de elektriske oppvarmingsinnretninger 111 tilveiebringes ved elektriske gjennomføringer 115 montert på oversiden av platen 83. En strålingsbeskyttelse 116 er også anordnet umiddelbart under armaturen 113. Over varmeelementene kan det være en metallhette (ikke vist) for å tilveiebringe en god prosessforsegling og ytterligere redusere varmetap.

Ved bunnen av reaksjonskammeret 97 er det anordnet et volum av partikkelformet material av keramisk struktur 117 som kan være liknende eller identisk med det partikkelformede material 105. Mengden av det keramiske material opptar omtrent 5 til 15% av lengden av reaksjonskammeret 97 og for-blir ute av kontakt med varmeelementene 117. De varme gasser som passerer ut av reaksjonskammeret 97 gjennom åpningen 47 oppvarmer det keramiske material 117. Den tilbakeholdte varme overføres til det keramiske material ved den nedre ende av ringrommet 99 for ytterligere oppvarmings-virkningsgrad slik at materialet tjener både for varmegjenvinning og styrt gass-kjølesystem. Varmemengden inne i kammeret 97 oppvarmer også sylinderen 95 og stråles og ledes termisk inn i det keramisk partikkelformede material i ringroms-reaksjonssonen 99. Strømningstverrsnittet av det sentrale reaksjonskammer er omtrent det dobbelte av tverrsnittet i ringrommet 101 og av ringrommet 103 for å tilveiebringe denønskede oppholdstid.

Ved driften av den termolytiske avgiftningsinnretning 45 innføres blandingen av gassformede organiske forbindelser

•'og damp (og eventuelt oksygen) i reaktoren gjennom åpningen 89 og passerer nedover over materialet i det ytre ringrom

101 og tilbake oppover gjennom materialet i ringrommet 103. I dette område blir hydrokarbonene tilbakeholdt på de varme adsorberende overflater av det partikkelformede material i en tid tilstrekkelig til å frembringe den ovenfor beskrevne omsetning. I tillegg tilveiebringer konfigurasjonen av det partikkelformede material tilstrekkelig turbulens for grun-dig blanding og for å sikre at de organiske forbindelser

bringes i kontakt med overflatene og med dampen for å bevirke omsetningen. Spaltningen av de organiske forbindelser er minst omtrent 99% ved det tidspunkt at gassen går inn i den sentrale reaktor 97 gjennom spalten mellom den sylindriske vegg 91 og den sylindriske vegg 95. I reaktorkammeret 97 møter gassene sin høyeste -temperatur som da sikrer fullstendig (minst 99,99%) omsetning av de organiske forbindelser og frembringer den endelige forholdsvis uskadelige utstrømning. Utstrømningen føres så ut gjennom åpningen 47 for behandling som beskrevet i det foregående.

Med henvisning til fig. 3 viser denne en grafisk fremstilling av temperaturvariasjonen inne i reaktoren. I tillegg er mengden karbonmonoksyd målt i tilførselstrommelen"også vist. Alle parametere som måles er gjengitt grafisk versustiden og for et organisk avfall nærmest fullstendig bestående av cykloheksanon .

Det kan sees at temperaturen i kjernen eller kammeret 97 varierer fra en lav temperatur på umiddelbart under 785°C til en høy temperatur på omtrent 1010°C. Temperaturene i den ytre vegg er vist som målt på tre forskjellige plasser, nemlig et høyt punkt i omtrent nivået av åpningen mellom veggen "95 og veggen 109, et lavnivå nær den nedre ende av veggen 93, og et midtnivå omtrent halvveis mellom de foregående to punkter. Til slutt kan det sees at innholdet av karbonmonoksyd øker vesentlig umiddelbart, etter begynnelsen av operasjonen ettersom innholdet av trommelen forflyktiges ...pga. oppvarmingen. Karbonmonoksydinnholdet faller gradvis og når til slutt null etter litt over 2 1/2 times behandling. Ved avføling .av nullnivået for karbonmonoksyd kan fullføringen av behandlingen av innholdet i trommelen bestemmes.

Tilsetningen av overskuddsvann nedsetter i vesentlig grad innholdet av karbonmonoksyd og gjør miljøkontrollen av uslippsgassene lettere. Fig. 4 viser at overskudd av vann har en umiddelbar effekt på reduksjon av karbonmonoksydet. Skalaen på høyre side representerer karbonmonoksyd-%-innhold mens de andre linjer vedrører den venstre temperaturskala.

De ytterligere eksempler illustrerer oppfinnelsen ytterligere og skal ikke begrense rammen for oppfinnelsen som bare defineres av de etterfølgende patentkrav.

Det kan derfor sees at oppfinnelsen tilveiebringer en forbedret fremgangsmåte og apparatur for spaltning av organiske forbindelser. De organiske forbindelser omdannes til karbondioksyd, karbonmonoksyd, vann og hydrogen med mer enn 99,99% nedbrytningsgrad. Høy oppvarmingsvirkningsgrad oppnås med

høy gjennomstrømningstakt i en forholdsvis liten .reaktor. Kjemiske friradikal-direaksjoner i flammeforbrenningsreak-sjoner som kan frembringe karcinogene stoffer i utslipps-gassene elimineres. Systemet drives ved hovedsakelig atmos-færisk trykk uten noen kompressorer som medfører dyrt ved-likehold eller tykkveggede høytrykksbeholder. Avfalls-håndteringsdelene i utstyret håndteres ved trykk lavere enn atmosfæretrykket for å forhindre avfallslekkasje til utsiden i tilfellet av lekkasjer i rør eller utstyr. Utslippsgassen kan anvendes som en syntetisk brennstoffgass for å oppnå

energigjenvinning i små gassmotorej eller turbiner, som en tilførsel for kjemikaliefremstilling, eller som et brennstoff for kjeler eller ovner.

Forskjellige modifikasjoner av oppfinnelsen i tillegg til dem som er vist og beskrevet heri vil fremgå for den fagkyndige på området av den foregående beskrivelse. Slike modifikasjoner skal falle innenfor rammen av de vedføyde patentkrav.

EKSEMPEL i'

For en blanding av like deler CqH^q og CH3OH (xylen og metanol) behandlet i en takt på fem stk. 189 liters trommel pr. døgn, under anvendelse av vanntilsetning i en mengde av 131% av støkiometrisk mengde, som vil medføre mer enn 99,99% omdannelse til karbondioksyd, karbonmonoksyd og hydrogen under de følgende masse-strømningsbetingelser (i kilo pr. min . ) :

EKSEMPEL II

For en blanding av CH^OH og Cl^C-CH^og en behandlings-

takt på fem tromler pr. døgn, ble følgende massestrømnings-betingelser i pund pr. min. bestemt. En støkiometrisk mengde vann ble anvendt. Resultatet var mer enn 99,99% omdannelse til karbondioksyd, hydrogen, hydrogenklorid.

EKSEMPEL III

For like deler metanol og xylen og med behandlingstakt fem tromler/døgn ble følgende betingelser iakttatt for å frembringe 99,99% omdannelse til karbondioksyd og hydrogen.

En støkiometrisk mengde varm ble anvendt .

Claims

1. Fremgangsmåte for spaltning av organiske forbindelser omfattende at en gassblanding av de organiske forbindelser og vann føres inn i en første reaksjonssone med et temperaturområde mellom omtrent 200°C og 1400°C, idet den første reaksjonssone har en labyrintbane som for de organiske forbindelser frembyr adsorberende overflater for den gassformede blanding for å tilveiebringe en oppholdstid i den første reaksjonssone tilstrekkelig til omsetning av i det vesentlige alle de nevnte gassformede organiske forbindelser med det nevnte vann, utstrømningen fra den første reaksjonssone føres til en annen reaksjonssone med et temperaturområde mellom omtrent 750°C og 1820°C for å spalte de organiske forbindelser som ennå er tilbake 1 utstrø mningen, idet mengden av vann i den gassformede blanding i hver av de nevnte reaksjonssoner holdes mellom 100% og 200% av den støkiometriske mengde.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at den annen reaksjonssone holdes ved en hø yere temperatur enn den første reaksjonssone.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at den første reaksjonssone holdes innenfor minst to forskjellige tejnperaturområder inkluderende en første undersone med temperaturområde mellom ...omtrent 150°C og omtrent 1100°C og en annen undersone med et temperaturområde mellom omtrent 1000°C og omtrent 1700°C, idet den annen undersone er varmere enn den nevnte første undersone.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at vannmengden i den gass-formeable blanding er omtrent 131% av den støkiometriske mengde.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det ledige volum i den første reaksjonssone holdes mellom omtrent 30% og omtrent 90% av det totale volum av den nevnte sone.

6. Fremgangsmåte som an'gitt i krav 1, karakterisert ved at det ledige volum i den første reaksjonssone er omtrent 70% av det totale volum.

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at den gassformede blanding innføres i den første reaksjonssone i en takt mellom omtrent 2 kilo pr. min. og omtrent 8 kg pr. min.

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at strø mningstakten av den gassformede blanding innført i den første reaksjonssone er mellom omtrent 3,5 kubikkmeter pr. min. og omtrent 19 kubikkmeter pr. min.

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at den organiske forbindelse er en væske og hvor den flytende organiske forbindelse først flyktiggjø res før den føres inn i den første reaksjonssone .

10. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, • .. karakterisert ved at oksygen innføres i det ■•minste i en av de nevnte reaksjonssoner i en mengde tilstrekkelig til å opprettholde reaksjonene deri hovedsakelig termisk-nøytrale.

11. Reaktorsystem for spaltning av organiske forbindelser, karakterisert ved at det omfatter midler som avgrenser en første reaksjonssone med en labyrintbane som frembyr organmessige adsorberende overflater for gassene som strømmer derigjennom, innretninger for å føre en gassblanding av de organiske forbindelser og vann inn i den første reaksjonssone, midler som avgrenser en annen reaksjonssone, midler for å føre utstrømningen fra den første reaksjonssone til den annen reaksjonssone, midler for å opprettholde temperaturen i den første reaksjonssone i et område mellom omtrent 200°C og 1400°C og for å opprettholde temperaturen i den annen reaksjonssone i et område mellom omtrent 750°C og omtrent 1820°C, og midler for å opprettholde vannmengden i begge de nevnte reaksjonssoner på en mengde minst den støkio-metriske mengde .

12. Reaktorsystem som angitt i krav 11, karakterisert ved at den første reaksjonssone omfatter et ringrom som omgir den annen reaksjonssone.

13. Reaktorsystem som angitt i krav 12, karakterisert ved at den første reaksjonssone omfatter et par tilstøtende koaksiale ringrom-undersoner som deler en felles vegg.

14. Reaktorsystem som angitt i krav 11, karakterisert vedat midlene som avgrenser den første reaksjonssone inkluderer partikkelformet material med et ledig volum mellom omtrent 30% og omtrent 90% av det totale volum av den første reaksjonssone.

15. Reaktorsystem som angitt i krav 11, ,. karakterisert ved at midlene som avgrenser den første reaksjonssone inkluderer partikkelformet material med et ledig volum på omtrent 75% av det totale volum av den første reaksjonssone.

16. Reaktorsystem som angitt i krav 10, karakterisert ved at midlene som avgrenser den første reaksjonssone inkluderer partikkelformet keramisk material.

17. Reaktorsystem for spaltning av brganiske forbindelser, karakterisert ved at det omfatter en første sylindrisk vegg som er lukket i begge ender og avgrenser et sentralt reaksjonskammer, et flertall langstrakte oppvarmingselementer anordnet i det nevnte sentrale reaksjonskammer parallelle med og i adskil-t forhold til hverandre og med aksen av den første sylindriske vegg, idet varmeelementene har en lengde slik at de strekker seg i det minste over halv-delen av den aksiale dimensjon, av det sentrale reaksjonskammer, en annen sylindrisk vegg som koaksialt omgir den første sylindriske vegg og i avstand fra denne for å avgrense et ringformet reaksjonskammer som koaksialt omgir det sentrale reaksjonskammer, første åpningsinnretninger i nærhet av en ende av det sentrale reaksjonskammer for å tilveiebringe en strø mningsbane for gasser mellom det ringformede reaksjonskammer og det sentrale reaksjonskammer, andre åpningsinnretninger nær enden av det sentrale reaksjonskammer motsatt den nevnte første ende for å tillate utstrømning av gasser fra det sentrale reaksjonskammer, og tredje åpningsinnretninger for å innføre gasser i det ringformede reaksjonskammer, idet det ringformede reaksjonskammer er i det minste delvis fylt med partikkelf ormet keramisk material med0 rg_aj3 m.es.si.ge__ adsorpsjonsoverflater og med en konfigurasjon til å tilveiebringe en labyrintbane for gasser som strø mmer gjennom det ringformede reaksjonskammer fra de tredje åpningsinnretninger til de første åpningsinnretninger, idet det partikkelformede keramiske material har.et ledig volum, på mellom omtrent 30% og omtrent 90% av det totale volum av den ringformede ...reaksjonssone.

18. Reaktorsystem som angitt i krav 17, karakterisert ved at det partikkelformede material omfatter Raschig-ringer.

19. Reaktorsystem som angitt i krav 17, karakterisert ved at det partikkelformede material omfatter kuler.

20. Reaktorsystem som angitt i krav 17, karakterisert ved at det partikkelformede material omfatter aluminiumoksyd.

21. Reaktorsystem som angitt i krav 17, karakterisert 'ved at hvert av varmeelementene omfatter molybden di-silicid.

22. Reaktorsystem som angitt i krav 17, karakterisert ved at det inkluderer en tredje sylindrisk vegg som koaksialt omgir den første sylindriske vegg mellom denne og den andre sylindriske vegg for å dele det ringformede reaks.jonskammer i to ringformede underkamre, og fjerde åpningsinnretninger nær enden av det ringformede reaksjonskammer motsatt de første åpningsinnretninger for å tilveiebringe en strømningsbane for gasser mellom de to ringformede underkamre.

23. Reaktorsystem som angitt i krav 16, karakterisert ved at det omfatter et lag av partikkelformet keramisk material som delvis oppfyller det sentrale reaksjonskammer ved utløpsenden av dette og med en labyrintbane som frembyr organmessig adsorberende overflater.

24. Reaktorsystem som angitt i krav 22, karakterisert ved at det partikkelformede material har et ledig volum på mellom omtrent 30% og omtrent . 90% av det opptatte område. Fremgangsmåte og reaktorsystem for spaltning av organiske forbindelser. En gassformet blanding av organiske forbindel-ser og vann, i lik mengde eller i overskudd av stø kiometrisk mengde, føres inn i en første reaksjonssone (99) som har et temperaturområde mellom omtrent 200°C og 1400°C. Den første reaksjonssone (99) har labyrintbane som for de organiske forbindelser frembyr adsorberende overflater (105) for den gassformede blanding for å tilveiebringe en oppholdstid i den første reaksjonssone (99) tilstrekkelig til å omsette hovedsakelig alle de gassformede organiske forbindelser og vannet, med 'høy omsetningsgrad. Utstrømningen fra den første reaksjonssone (99), fremdeles med vannmengde lik eller i overskudd utover den støkiometriske mengde, føres så til en annen reaksjonssone (97) med et temperaturområde mellom omtrent 750°C og 1820°C for å spalte de organiske forbindelser som ennå er tilbake i utstrømningen. Den første reaksjonssone (99) er et ringrom som er koaksialt med og omgir den annen reaksjonssone (97). Labyrintbanen er tildannet av partikkelformet keramisk material (105).