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論文

Overall reaction rate analysis of ion-exchange resins incineration by fluidized bed

木下 弘毅*; 平田 勝; 矢幡 胤昭

Journal of Nuclear Science and Technology, 28(8), p.739 - 747, 1991/08

https://doi.org/10.3327/jnst.28.739

流動層式焼却炉を用いてイオン交換樹脂の燃焼速度を把握した。本実験では、正確に秤量した陽イオンおよび陰イオン交換樹脂を550~750$$^{circ}$$Cの間の一定温度に保持した流動層内に供給し、オフガス中のCO$$_{2}$$濃度をCO$$_{2}$$分析計により測定した。イオン交換樹脂の反応完了時間はCO$$_{2}$$の発生時間として求め、見掛けの反応速度定数を導出した。流動層式焼却炉を各種温度および流速にて運転することにより、イオン交換樹脂の燃焼条件として流動層温度650$$^{circ}$$C空塔速度4.91$$times$$10$$^{-2}$$m・s$$^{-1}$$以上が望ましいことを確認した。また、流動層温度650$$^{circ}$$C、空塔速度5.45$$times$$10$$^{-2}$$m・s$$^{-1}$$における陽イオンおよび陰イオン交換樹脂の見掛けの反応速度定数K$$_{ap}$$として、それぞれ7.25$$times$$10$$^{-2}$$および8.71$$times$$10$$^{-2}$$kg$$^{1/3}$$・m$$^{-2/3}$$・s$$^{-1}$$を得た。本実験で得た見掛けの反応速度定数K$$_{ap}$$を用いることにより、スケールアップした装置におけるイオン交換樹脂の総括反応速度が推定可能である。

論文

Treatment of ion-exchange resins by fluidized bed incinerator equipped with copper oxide catalyst; Fundamental studies

木下 弘毅*; 平田 勝; 矢幡 胤昭

Journal of Nuclear Science and Technology, 28(3), p.228 - 238, 1991/03

https://doi.org/10.3327/jnst.28.228

示差熱天秤を用いてイオン交換樹脂の熱分解挙動を調べた。樹脂の熱分解は三段階に分かれて進行する。即ち、第1段階は含有水分の蒸発、第2段階は交換基の分解、第3段階は樹脂基体の熱焼による。次に、酸化銅触媒をフリーボードに設置した流動層を用いて樹脂の燃焼条件を調べた。樹脂は約750$$^{circ}$$Cに加熱した流動層内で燃焼し、排ガス中の未燃焼物は約650$$^{circ}$$Cに加熱した酸化銅触媒との接触反応で燃焼させた。この実験から酸化銅触媒はイオン交換樹脂の焼却に適していることを確かめた。イオン交換樹脂を焼却する際に発生するSOxをCa(OH)$$_{2}$$添加で固定を試みた。この方法はSOx固定に有効であるが、過剰のCa(OH)$$_{2}$$の一部は触媒に吸着し、更にパイプラインに堆積し、ガスの流れに影響を及ぼした。従ってイオン交換樹脂から発生するSOxの固定については改良法が必要である。

論文

Kinetic study on incineration of ion exchange resins by fluidized bed

矢幡 胤昭; 木下 弘毅*; 平田 勝; 阿部 昌義

Proc. of the 3rd Int. Conf. on Nuclear Fuel Reprocessing and Waste Management; RECOD91,Vol. 2, p.790 - 795, 1991/00

流動層式焼却炉を用いてイオン交換樹脂の燃焼速度の解析を行った。実験では正確に秤量した陽イオンおよび陰イオン交換樹脂を550~700$$^{circ}$$C間の一定温度に保持した流動層内に供給し、オフガス中のCO$$_{2}$$濃度をCO$$_{2}$$分析計により測定した。イオン交換樹脂の反応完了時間は、CO$$_{2}$$の発生時間として求め、見掛けの反応速度定数を導出した。流動層式焼却炉を各種温度および流速にて運転することによりイオン交換樹脂の燃焼条件として流動層温度650$$^{circ}$$C空塔速度4.91$$times$$10$$^{-2}$$m・s$$^{-1}$$以上が望ましいことを確認した。本実験で得られた見掛けの反応速度定数Kapを用いることにより、スケールアップした装置におけるイオン交換樹脂の総括反応速度が推進出来るものと考える。

報告書

触媒燃焼によるイオン交換樹脂の減容処理,第3報; 総括反応速度の把握

矢幡 胤昭; 木下 弘毅*; 平田 勝

JAERI-M 90-075, 68 Pages, 1990/05

JAERI-M-90-075.pdf:1.7MB

酸化銅触媒を備えた流動層式焼却システム開発の一環として、今回はスケールアップのための工学データの取得を目的に実験を行なった。本実験では、常温および高温における流動化開始速度を実測し、理論式の適用性を評価した。また、イオン交換樹脂を燃焼する際の最適温度条件および流速条件を把握すると共に、得られた見かけの反応速度定数を用いることにより、焼却炉の処理能力を評価できる見通しを得た。今後は、この評価手法の連続処理への拡張および触媒反応部における運転条件の把握を行っていく予定であるが、今回得られた諸データは大型装置の設計および運転条件の設定に大きく寄与するものと考えられる。

論文

Catalytic incineration of ion exchange resins using fluidized bed

矢幡 胤昭; 木下 弘毅*; 平田 勝; 栗原 正義

Proc. of the 1989 Joint Int. Waste Management Conf., Vol. 1, p.75 - 80, 1989/00

原子力施設から発生する廃樹脂は年々増加し、その減容処理は重要な課題になっている。廃樹脂の減容処理には焼却が最も効果的とされているが、難燃性で燃焼時に多量のススを生じ、NO$$_{x}$$、SO$$_{x}$$の発生問題もあるため実処理は行われていない。大洗研では触媒を用いた樹脂の完全燃焼法を開発した。この方法を用いて廃樹脂の実処理を行うため段階的に試験を進めてきた。まず、樹脂の熱分解挙動と酸素分圧の関係、固定床装置を用いた焼却条件を求めた。次に連続処理のため流動層焼却炉を用い焼却条件を求めた。流動媒体の種類、流動化空気量、樹脂の焼却最適温度、触媒の設置場所と使用温度、SO$$_{2}$$の触媒に対する影響等について調べた。これらの結果について述べる。

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