CN1457269A - 反应器 - Google Patents

Abstract

一种反应装置，其包括含有在目标反应温度和反应压力条件下的高温和高压水的流体的反应器(31)，其通过流体对反应物(R)进行反应处理，与反应器(31)连接的第一管线(25)，以将反应物(R)提供到反应器(31)中，和用于使第一管线(25)与反应器(31)之间间隔开的第一隔板装置(50)，从而防止任何流体、反应物、和反应产物由反应器(31)侧泄漏到第一管线(25)侧。第一隔板装置(50)包括阀(51)、轴(52)、砝码(53)、支撑部件(54)、和管线(55)，通常由砝码(53)使阀(51)关闭管线(55)底端的开口。即，其将管线(55)与反应器(31)内部隔离。虽然阀(51)没有完全密封住管线(25)和反应器(31)的内部，但它能防止在反应器(31)中的大量热水由于对流而泄漏到管线(25)中。

Description

反应器

技术领域

本发明涉及在预定温度和压力条件下，使用例如超临界水或热水对反应物进行处理的一种反应器。

背景技术

超临界流体是高于其临界温度和临界压力的任何物质，其表现出与正常条件下的流体明显不同的性能，且当用作反应领域时在其反应特性方面还可观察到独特的现象。在日本专利申请(公开)No.2001-149767中公开了使用近于临界或超临界条件的水，来分解有机物质如碳氟化合物气体、二氧芑、和PCB(聚氯联二苯化合物)的方法。

作为超临界流体，例如当使用水来形成超临界流体时，当其超过374℃温度和22Mpa压力的高温和高压条件时水变为超临界水。这种超临界水具有蒸气和水两者的性能，且其能够溶解有机物。近来，为利用这类性能，对在超临界水中氧化和分解如PCB及二氧芑的物质进行了研究和开发。

当进行这种反应时首要的条件是温度和压力。

在许多情况下，通过改变温度条件，可使反应物引起不同的反应。

另外，甚至在未达到超临界条件的近于临界条件下的热水中，根据温度和压力条件可引起独特的反应。

在本说明书中，术语“热水”的含意除超临界水以外，还包括根据温度和压力条件能够引起如超过接近临界条件的那些独特反应的水。

再有，通过向水或向反应物中添加一些类型的添加剂可引起不同的反应。注意这里的“不同反应”除主要指产生不同反应产物的反应以外，在广义上，当产生同一反应产物时甚至还指不同的反应速度的反应和不同反应产物收率的反应。

当处理大量反应物时，时常使用所谓的连续类型装置。通常，通过预处理将反应物转化为浆状物，并将反应物与水一起连续加入到所述装置中，以进行高度加压，通过环绕管线的加热器逐渐加热，当加热至目标温度时发生反应，然后在冷却后连续从所述装置中排出。

在如上述的装置中，由于反应物是逐渐加热，在达到目标温度以前，反应物不可避免要经过低于目标温度的温度，因而可能出现在低温条件下的非所需的反应。

作为能够防止反应物处于非目标温度的温度条件、或虽然其为非目标温度而短暂向热水中引入反应物的装置，已公知了如图8所示的快速注入类型的反应器。这种反应器主要应用于某种程度为固体的反应物R。

图8所示反应器，作为热水的供给系统，其包括贮存所使用的常温和常压水W的罐11、由罐11输送水W并提升压力直到达到目标高压的泵12、设置在管圆周上的用于加热管内的高压水W`的加热器13a、和设有用于测量加热器13a温度的温度传感器13b的预加热器13。

作为反应物R的供给系统，其包括用于暂时容纳反应物R的备用室23、阀24、和管线25。

作为反应物R的反应系统，其包括用于对反应物R进行预定的反应处理的反应容器31、设置在反应容器31圆周上用于将反应容器31加热至预定温度的加热器32、用于测量反应容器31内温度的温度传感器33、和用于测量反应容器31内压力的压力传感器34。

作为排料系统，其包括与反应容器31底部连接的管线41和冷却器42，所述冷却器42的构型为，使得由未图示的冷却剂循环装置提供的冷却剂循环至管线41的圆周，并将热水HW冷却至约室温。

在上述反应器中，包括管线25和41的所有管线、备用室23、和反应容器31均充有水。

另外，各种管线和反应容器31均由具有耐受高温和高压质量的材料制成，所述材料例如为SUS316、Inconel或Hastelloy。

以下对通过上述反应器对反应物R进行的反应处理进行解释。

首先，在泵12对取自罐11的常温和常压水W进行加压，从而变为高压下的高压水W`，并将高压水W`连续输送到预加热器13。通过预加热器13将在管线中的高压水W`加热至预定的温度，从而变为热水HW并输送到反应容器31中，且由反应容器31排出到管线41中。通过冷却器42将热水冷却至约室温的温度并排出所述装置外。

这里，通过加热器32来将反应容器31内部加热至预定的温度。

在上述状态下，容纳于备用室23中的反应物R经管线25通过打开阀24来进入反应容器31中，并通过在所述反应容器31中的热水HW来对反应物R进行如氧化分解的反应处理。反应产物及未反应的反应物R与热水HW一起，通过冷却器42冷却至约室温的温度后经管线41排出，将它们排出到所述装置的外部。

这里，由于反应物R暂时处于备用室23中，备用室23需要处在约室温下。

为使自阀24至顶部保持接近室温，除使反应物R经过的功能外，管线25必须具有与反应容器31的高温切断的功能。因而，管线25制备成一定的长度，从而可自然冷却是可想象到的。

然而，如管线25很长，反应物R从中经过需耗时，且在该时间内反应物R会经受低于目标反应温度的热水的作用，因而这不是优选的方案。

因而，在不使管线25过长的条件下，可想到的是提供一种未示出的围绕管线25的散热片，以便用于空气冷却管线25并循环未示出的冷却剂。考虑到这些热传导来设计管线25的长度和未示出的冷却机构。

另一方面，引入到反应容器31中的反应物R分解并扩散，且其一部分也到达管线25。即，当设计上述长度的管线及其未示出的冷却机构时，反应物R也要经受明显低于目标温度的温度的作用。

由于冷却机构的设计，使得管线25的接近阀24侧的温度明显低于反应容器31的温度，所述温度将接近于室温。

即，从所述装置的目的来看，虽然不是很优选的，它的影响程度认为是可忽略的。

然而，当所述装置实际操作中，阀24和备用室的温度变得明显超过设计预期值。其原因在于在管线25中出现了未设想到的水的对流。

这种情况参照图9来进行说明。保持在该温度下的在反应容器内部的高温和高压水HW到达阀24或接近阀24。

即，在反应容器内部的热水HW的温度高于在管线25中水的温度，因而热水HW的这一部分由于膨胀而密度变小并由于浮力而上升，管线25内的水流入反应容器代替热水HW，以便在管线25中产生循环流动。

由于这种对流，阀24过热，因而出现接受热损害的问题。当前，还没有在上述高温和高压条件下可使用的阀，因而为防止对阀的损害，想到了一种在管线25增强冷却的方法。但限制了空气冷却等，所以将管线25的长度制作的极长来解决这一问题。

如上所述，流经管线25的反应物R需要更长的时间，对于所述装置的目的来说这不是优选的。即，反应物R经受低于目标温度的温度的作用与对所述装置的损害之间顾此失彼。

另外，在管线25的对流还将已分散(溶解)于引入到反应容器中的水中的反应物R传送到管线25的顶部部分。也就是说，反应物R经受明显低于目标反应温度的温度的作用。

与由扩散引起的问题和当向管线25中加入反应物R时由反应物R经受非目标温度的作用时间所引起的问题相对比，这成为了主要的问题。

如上所述，图8中所示的通用装置不能够使反应物R在目标温度下进行反应。

发明内容

本发明的目的之一是提供能够使反应物尽最大可能在目标温度下进行反应的反应器。

这实现上述目的，本发明的反应器包括一种反应装置，其含有包括在目标反应温度和反应压力条件下的高温和高压水的流体，所述反应装置通过所述流体对反应物进行反应处理；所述反应器还包括与所述反应装置连接的第一管线部分，经由该管线将所述反应物提供到所述反应装置中；和第一隔板装置，用来将第一管线部分与反应装置间隔开，从而防止任何流体、反应物、和反应产物由反应装置侧泄漏到第一管线部分侧。

另外，为实现上述目的，本发明的反应器包括一种反应装置，其含有包括在目标反应温度和反应压力条件下的高温和高压水的流体，所述反应装置通过所述流体对反应物进行反应处理；所述反应器还包括与所述反应装置连接的第一管线部分，经由该管线将所述反应物提供到所述反应装置中；和反向装置，用来使第一管线部分相对于反应装置的相对位置顶部向下从而防止任何流体、反应物、和反应产物由反应装侧泄漏到第一管线部分侧。

再有，为实现上述目的，本发明的反应器包括一种反应装置，其含有包括在目标反应温度和反应压力条件下的高温和高压水的流体，所述反应装置通过所述流体对反应物进行反应处理，和与所述反应装置底部连接的第一管线部分，经由该管线部分将所述反应物提供到所述反应装置中。

附图说明

图1是按照第一种实施方案的反应器的结构示意图；

图2是图1所示反应容器的放大断面图；

图3A至3D是说明反应物提供系统的操作细节的示意图；

图4是在按照第二种实施方案的反应器中反应容器的放大断面图；

图5是按照第三种实施方案的反应器的结构示意图；

图6是按照第四种实施方案的反应器的结构示意图；

图7是说明在第四种实施方案的反应器中的备用室附近细节的示意图；

图8是按照通用实施例的反应器的结构示意图；

图9是说明按照通用实施例的反应器的问题的示意图。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的实施方案进行叙述。

第一种实施方案

图1是按照第一种实施方案的反应器的结构示意图。图1所示反应器一般来说包括热水供给系统10、反应物供给系统20、反应物反应系统30、和排出系统40。

在本发明说明书中注意，术语“热水”的意义包括超临界水和接近临界的水两者。

作为热水供给系统10，其包括罐11、泵12、和预加热器13。

罐11贮存所使用的常温和常压水W。

泵12输送来自罐11的水W，并将水W加压到目标高压。

注意控制装置(CNT)100与泵12连接，且控制装置100通过压力传感器34接收检压信号(所述压力传感器34此后进行叙述)，以控制由泵12输送的高压水W`的流速，从而其接近设定压力。

预加热器13是具有设置在管线圆周中的加热器13a，将在所述管线中流动的高压水W`加热至约目标温度。在预加热器13的加热器13a中提供有温度传感器13b，控制装置100与所述温度传感器13b连接，并接收来自温度传感器13b的检测温度信号，以控制加热器13a的温度，从而其接近设定温度。

反应物供给系统20用来向反应系统30提供反应物R，自顶部起其包括加料进口21、阀22、备用室23、阀24、反应物引入管线25、及与备用室23连接的另一阀26。

加料进口21的顶部部分与反应器的外部气氛连通，作为反应目标物的反应物R加入到加料进口21中，加入的反应物R保持在阀22的顶端。

通过打开阀22，由加料进口21引入的反应物R保持在阀24的顶端，由此使得其在备用室23中暂时停留。

通过打开阀24将在备用室23中的反应物R引入到反应系统30中。

管线25与反应系统30连接，并通过打开阀24将由备用室23引入的反应物R引导到反应容器中。

设置阀26(此后对其进行解释)来调整排出系统40和备用室23的压力，从而通过打开阀26使它们处于相同的数值。

反应系统30的加料进口21、阀22和24、备用室23、和在其之间连接的管线25具有适当的形状和尺寸，以使反应物R从中通过。

例如，为使反应物R经过，阀22和24由需要一定尺寸和形状的通孔(borethrough)类型的阀组成。

注意因为三个阀22、24和26两端的压差，由于所述装置内的高温和高压热水HW，而变为高压与环境压力即外部空气之间的差值，因而三个阀由能够至少耐受所述压差的材料和厚度制成。这类材料此后将叙述。

如反应物R的比重(相对密度)大于热水HW(此后将对其进行叙述)的比重，则反应物R以其自重降落到反应系统30中。应指出的是，提供到反应系统30的热水HW的密度常常小于常温和常压下的水W的密度。

将比重小于热水HW的反应物R置于胶囊(capsule)内，然后引入到反应系统中。例如，可使用由金属制成的中空圆柱形胶囊，所述胶囊的侧表面具有网眼或多个小的开孔。

在这种情况下，由于重力，来自约室温的备用室23的包括反应物R的金属胶囊，落入加热至目标温度的反应系统30中，从而使得能够快速引入反应物。

当反应物R是流体时，通过某种方法将反应物置于贮器中，可将其落入到反应系统中。具体来说，例如，将流体反应物R置于树脂袋中并通过热封密封到其中。如贮器的比重小于热水HW的比重，则其自由降落是难以进行的，这时最好使用前述的胶囊。

在这方面，设定胶囊或贮器的材料的质量，使得反应物R的目标反应不由贮器或胶囊而改变。当然，与反应物R的数量相对比，不用说最好使贮器或胶囊的数量更小(使厚度薄)。

另外，当反应物R是气体时，与流体相似，将气体反应物封闭在贮器或类似物中，可将其引入到反应容器中。

反应物R的反应系统30包括反应容器、加热器32、温度传感器33、和压力传感器34。

在反应容器中，高温和高压水HW连续经预加热器13引入，在反应处理过程中由管线25向其中引入反应物R。由此，通过热水HW对反应物R进行气体分解、水解等的预定反应处理。

图2图示了按照第一种实施方案的反应容器的放大断面图。在图2中注意到，仅图示了反应容器的顶部部分的主要部件，省去了温度传感器33和其它部件的图示。

在第一种实施方案的反应器中，在反应容器内提供了隔板装置50。

所述隔板装置由阀51、轴52、砝码53、支撑部件54、和管线55组成。

阀51由轴52支撑，在阀51的与轴52相对侧提供有夹于其间的砝码53。以轴52作为转动的中心，阀51在图中箭头方向上可旋转。所述轴52通过支撑部件54支撑，所述支撑部件54固定在管线55上。

所述砝码53的重量如同通常关闭阀24的重量和通过在其中输送的反应物R的重量打开阀24的重量。

管线55通过未图示的支撑部件固定在反应容器的内壁上。

作为组成上述隔板装置50的部件51至55的制备材料，可使用如SUS316和Inconel的材料。

以下解释上述隔板装置50的操作。

通常，由于砝码53，阀51覆盖管线55的底端开口，如图2所示。即，其将管线55和反应容器内部分隔开。在这时，虽然阀51未完全将反应容器内部密封住，但其具有防止在所述反应容器中的大量热水HW由于对流而泄漏到管线25中的能力。

这时，当反应物R或贮存在胶囊中的反应物R开始经管线25降落时，反应物R由其重量沿箭头方向将阀51推动打开并从中流过。

在流过反应物R后，阀51由于砝码53的重量而再次返回到图2所示状态。

注意虽然可想象到在管线25内的高温的底部部分与低温的顶部部分之间会发生对流，但通过阀51而使反应容器与管线25隔离，因而引入到反应容器中的反应物R进入管线25的数量几乎可完全忽略。

在反应容器的圆周上提供有加热器32，并将反应容器31加热到预定温度。另外，温度传感器33测量在反应容器31内的温度。

控制装置100与温度传感器33连接，并通过温度传感器接收检测的温度信号，从而控制加热器32的温度，使得其接近设定温度。

压力传感器34测量在反应容器31内的压力。

控制装置100与压力传感器34连接，并通过压力传感器34接收检测的压力信号，从而控制泵12使由泵12输送的高压水W`的流量得以控制，因此使其接近设定压力。

排出系统40包括连接到反应容器31下部的管线41、冷却器42、和压力保持阀43等。

冷却器42的构造为使得由未图示的致冷剂循环装置提供的致冷剂如冷却水沿管线41的圆周循环，并冷却由反应容器31排出的热水HW达到约室温。

压力保持阀43保持管线内侧和其这一侧管线支路的压力。当管线内侧压力超过目标压力时，流经冷却器42的水经压力保持阀43排出到外部。

注意流经冷却器42的水的主流通常经压力保持阀43排出。

在压力保持阀43这一侧分支的其它管线44经阀26与备用室23连接。注意管线44的目的仅为传送高压，因而虽然管线44内注有水，但基本上没有水流动。

在上述反应器中，所有管线、备用室23、和反应容器31内均注有水。

再者，各种管线和反应容器31由具有可耐受高温和高压的质量的材料制备，所述材料例如为SUS316。

注意温度不变高的部分，例如由泵12至预加热器13的管线，可是耐压材料或结构(厚)，而不变为高温或高压的部分，例如由罐11至泵12的管线不必是耐压的。

在反应物R中包括腐蚀材料如酸和碱，当由反应而产生出腐蚀性的反应产物时，或当预先在使用的水中添加腐蚀性的某些种类的材料时，则各种管线或类似物的材料的质量必须有优异的耐蚀性。因而，在这种情况下，铬镍铁合金(Inconel)，耐蚀镍基合金(Hastellooy)，和类似物用作各种管线和类似物的材料。

以下解释按照上述第一种实施方案的反应器的操作。

首先，在泵12处将由罐11引入的常温和常压水W加压，并将高压水W`提供到预加热器13。在管线中的高压水W`通过预加热器13加热到预定的温度，从而变为高温和高压的热水HW并提供到反应容器31中。热水HW由反应容器31排出到管线41中，由冷却器42冷却到约室温并排出到所述装置的外部。

这里，在反应容器31内，通过加热器32设定到预定的温度。

在上述状态下将反应物提供到反应容器31中。

反应物提供系统20的操作细节将参照图3A至3D进行解释。

如图3A所示，在引入反应物R前的阀22、24、和26的开关状态为，阀22和24关闭，而阀26打开。这时，将反应物R引入到加料进口21中。注意，存在有反应物R贮存于胶囊或类似物中的情况。

如图3B所示，为向备用室23中引入反应物R，通过关闭阀26和打开阀22，反应物R由加料进口21引入到备用室23中，且所述反应物R停留在备用室23中。

接着，如图3C所示，通过关闭阀22和打开阀26，备用室12的压力升高到高压使得其等于反应容器31的压力。

接着，如图3D所示，通过关闭阀26和打开阀24，反应物R经管线25落入反应容器31中。

在向反应容器31中引入反应物R后，再如图3A所示，阀24关闭并打开阀26。

如图2所示，当反应物R经管线25降落时，反应物R沿箭头方向推动打开阀51，并从中流过。

在反应物R流过后，阀51由于砝码53而再次返回到图2所示状态。

这时，在热水HW连续提供到反应容器31中的状态下，对快速引入到反应容器31中的反应物R进行处理，以通过反应容器31内的热水HW对其进行氧化分解或类似的反应处理。

此后，反应产物和未反应的反应物R与热水HW一起从反应容器31内部排出到管线41中，在经冷却器42冷却到约室温后，它们被排出到反应器的外部。

注意，在上述实施例中，解释了不间断地输送热水HW的实施例，但如果不间断地输送热水HW，则存在反应物R仅溶解或分散于热水中，然后在其未充分进行反应之前就由反应容器31排出的情况。

在这种情况下，也可减少要输送的热水HW的数量，使得反应物R在反应容器31中的停留时间延长，从而使其充分进行反应。

或者，在引入反应物R后，中止热水HW的输送，并将这种状况保持一定的时间，此后输送热水HW并排出。

由于引起前述问题的原因主要是水的对流，所以从防止对流的角度提供了第一种实施方案。即，在反应容器31和管线25的连接部分的邻近处新提供了隔板装置50。注意，虽然也可想象到使用通常的阀来作为隔板装置50，但在能够切断并耐受两端压差的所谓的通常的阀中，在这种情况的使用条件下，目前技术还没有一种可耐受例如约400℃和25MPa的高温和高压水。

因而，在这种情况下，忽略了压力的切断，压力的切断给予阀24。从切断热水HW及分解并溶解的反应物R的通路或防止其通过的角度来新提供了阀51。

虽然理想的是刚好在反应容器31与连接于其上的管线25连接表面处提供隔板装置50，但由于隔板装置50其自身机构需要某种程度的尺寸，将隔板装置50置于反应容器31的外部或内部。

应指出的是，与在外部提供隔板装置50相对比，如在第一种实施方案解释的那样在反应容器31内部提供隔板装置50，还可增强反应容器31内部温度条件的均一性。

因而，在第一种实施方案的反应器中，通过由隔板装置50将提供反应物的管线25与反应容器31隔离，可防止引入到反应容器31中的反应物R进入管线25。

由于这一原因，反应物R的反应处理可仅在反应容器31内部进行，结果，可将反应温度条件保持在均一温度下。

另外，由于在反应容器31内部的热水HW不直接进入管线25，与图8所示无阀51的装置相对比，可明显抑制向管线25的热传递。

因而，尽管如在管线25内部发生对流，在管线25之上的阀24可防止出现过热。

第二种实施方案

虽然在第一种实施方案中可解决热对流所引起的问题，在这方面，反应容器31内部的反应物R和反应产物也扩散到各种连接到反应容器31的各管线中。在引入反应物R后中止向反应容器31中输送热水HW的情况下，由于有足够的时间来扩散，存在由于明显存在扩散而引起的问题的情况。

注意，这里的术语“扩散”除由密度分布而引起的扩散外，还包括由温度分布而引起的热扩散。

因而，在第二种实施方案的反应器中，虽然所述装置的构造基本上与第一种实施方案相同，但反应容器31添加了如下的结构。注意，为简化起见，在第二种实施方案的反应器中，只叙述与第一种实施方案不同的那些部件。

图4图示了按照第二种实施方案的反应容器31的放大断面图。注意在图4中，仅图示了反应容器31底部部分的主要部件，省略了温度传感器33和类似物的图示。

虽然在按照第一种实施方案的反应器中，在反应物提供系统20的管线25与反应容器31之间提供了隔板装置50，但在第二种实施方案的反应器中，还在排出系统40的管线41与反应容器31之间提供了相似的隔板装置60。

与第一种实施方案相似，隔板装置60由阀61、轴62、砝码63、支撑部件64、和管线65组成。

阀61由轴62支撑，在阀61与轴62相对侧提供了夹于其间的砝码63。以轴62作为转动的中心，阀61可在附图中箭头方向上旋转。

轴62由支撑部件64支撑，且支撑部件64固定在管线65上。

所述砝码63具有使阀61常闭的重量，和通过预定的排泄重量使阀61打开的重量。

管线65通过未图示的支撑部件固定在反应容器31的内壁上。

作为各上述部件61至65的材料，可使用如SUS316和Inconel的材料。

以下将解释上述隔板装置60的操作。

通常，阀61由于砝码63而处于图4所示的状态。即，其将管线41与反应容器31的内部分隔开。在这时，虽然阀61没有完全密封住反应容器31的内部，但其具有防止在反应容器31中的大量热水HW由于扩散而泄漏到管线41中的能力。

然后，当在阀61处的反应产物、未反应的反应物R、和热水HW(此后称为“排水”)达到预定重量时，排水沿箭头方向推动打开阀61，所述排水引入到管线41中并排出。

在经过排水后，阀61由于砝码63而再次返回到图4中所示状态。

按照第二种实施方案的反应器，除第一种实施方案的效果外，反应容器31和管线41由阀61隔离，因而尽管如在引入反应物R后停止向反应容器31中输送热水HW的情况下，确实有足够的时间扩散到反应容器31的外部，可防止反应容器31内部的反应物R和反应产物扩散到管线41中。

相应地，甚至在这种情况下，反应物R的的反应处理仅在反应容器31内部进行，结果，反应温度条件可保持在均一的温度。

第三种实施方案

在按照第三种实施方案的反应器中，因为反应容器31在底部部分变为高温，同时反应物引入管线25在其顶部部分变为低温的事实，所以对对流要给以注意，因而反应容器31和管线25的位置颠倒使得不会产生对流。

因此，在按照第三种实施方案的反应器中，其主要部件基本上与图8所示装置或第一种实施方案的装置相同，并添加了如下部件。注意，为简化起见，在按照第三种实施方案的反应器中，仅解释与第一种实施方案不同的部件。

在图5中图示了按照第三种实施方案的反应器的结构示意图。

在图5中图示的反应器包括用来容纳图1中所示第一种实施方案中的反应器主体部分1或图8中所示装置的舱室70，轴71连接于所述舱室70的两端，且轴71由支撑部件72支撑。

用来容纳反应器主体部分1的舱室70在图5的箭头方向上可由轴71旋转。注意，不必须使其进行连续旋转，但最好能够进行半转往复运动。上述轴71的旋转可手动来进行，或可提供未图示的电动机的动力旋转机构。

另外，由于使反应器的主体部分1旋转，由外部向反应器的主体部分1提供循环致冷剂或类似物的管线等的构造，要能够释放由主体部分1旋转所产生的应力。

随着上述反应器的操作，通常，反应器的主体部分1通过轴71翻转。即，其进行翻转使得顶部和底部方向与图5中所示状态相反。注意，这里的顶部方向和底部方向是相对于重力方向确定的。

然后，仅在引入反应物R时，反应器的主体部分1的顶部和底部由轴71翻转，使得其暂时如图5中所示的排布。

然后，在如图5中所示排布后，通过立即进行与第一种实施方案相同的操作，引入反应物R。

在引入反应物R后，立即重新翻转反应器的主体部分1的顶部和底部。

按照第三种实施方案的反应器，通常，通过翻转图5中所示反应器的主体部分1的顶部和底部，变为高温的反应容器31处于顶部部分，而变为低温的反应物R引入管线25处于底部部分，从而可防止水的对流。

注意，由于仅在引入反应物R时其短暂排布如图5中所示，虽然会发生水的对流，但其是很短的时间，其影响可抑制到可忽略的程度。

第四种实施方案

按照第四种实施方案的反应器的结构图示于图4中。注意，相同的标号代表与第一种实施方案相对应的构件。注意，为简化起见，在第四种实施方案的反应器中仅对与第一种实施方案不同的部件进行解释。

在图6所示反应器中，反应物提供系统20a与反应容器31底部连接。

也就是说，低于反应容器3 1的反应物提供系统20a包括加料进口21a、阀22a、备用室23a、阀24a、反应物引入管线25a、以及连接于备用室23a的阀26a。

注意，与第一种实施方案相似，加料进口21a的顶部部分与反应器的外部气氛连通，要进行反应的反应物R经由加料进口21a(后面将对其解释)加入。

通过这样的操作，随着远离(向下方向)反应容器31，包括反应物提供系统20a的管线等的温度，可逐渐降低至低于反应容器31的温度。

虽然来自预加热器13的管线与反应容器的顶部连接，但这一管线还可与反应容器31的其它位置连接，例如在其底部或其侧部。

备用室23a邻近处的细节在图7中图示。

注意，在图7中省略了温度传感器33和压力传感器34或类似物。

由于在第四种实施方案中反应物提供系统20a连接于反应容器31的底部部分，因而能提供由所述底部向反应容器31输送反应物R的机构。注意，这里假定在这一点的反应物R的比重大于备用室23内部的水。

在第四种实施方案中，作为反应物提供系统20a，还包括平台81、加料轴82、齿轮83、旋转轴84、和密封部件85。

平台81是用来在其上放置反应物R。

加料轴82与平台81的底部连接并呈平面齿轮形状。

因而，加料轴82和齿轮83组成了齿轮齿条副，所以平台81与加料轴82一起在向上和向下方向上是可移动的。

加料轴82具有足够的长度以使平台81进入反应容器31的内部。

在如图7中所示反应物R的备用状态下，备用室23a具有能够接收加料轴82的形状和长度。

另外，经阀22a连接于其侧表面上的备用室23a与加料进口21a连接。

注意，在图7中，图示了连接阀22a和备用室23a的水平管线的实例。但为有利于由加料进口21a向备用室23a载入反应物R，所述管线倾斜并使加料进口21a面向向上方向。由于这种倾斜位置，反应物R也可容易地引入到备用室23中。

旋转轴84用来从备用室23a外部向其内部传递旋转动力。旋转轴84从外部穿过密封部件进入备用室23a。旋转轴84在备用室23a内部与齿轮83连接。

密封部件85用来防止备用室23a的压力(高压)泄漏到外部。所述密封部件85可与由通用技术构成的阀的密封部件相同方式形成，因而省略了其结构细节的解释。

上述各组成部件的材料可与第一种实施方案反应器的相同。例如，平台81和加料轴82进入反应容器31，因而SUS316和Inconel或类似物是优选的。

以下解释通过上述反应物提供系统20a向反应容器31引入反应物R的方法。

首先，与第一种实施方案相似，将反应物R载入备用室23a。

但在第四种实施方案中，反应物R流经连接于备用室23a侧表面上的阀22a，所以优选的是反应物R使用未图示的某些种类的推杆推送到平台81上。

注意如以上所解释的，连接于加料进口21a和备用室23a的管线是倾斜的，并且加料进口21a面向向上方向，所以反应物R可由于这种倾斜位置而引入到备用室23a中。

随后，在打开阀24a后，旋转轴84手动或通过未图示的电动机或类似的驱动装置转动到适当的方向。由此，由于其旋转，平台81与其上放置的反应物R一起，通过由加料轴82和齿轮83组成的齿轮齿条副引入到反应容器31中。

在这方面，优选的是移动速度尽可能快。这是因为如果移动速度慢，当反应物R经管线25a时，反应物R经受低于目标温度作用的时间延长，因而这是不希望的。

在引入反应物R后，如反应物R迅速溶解并分散在反应容器31内部的热水HW中，则手动或通过未图示的电动机或类似的驱动装置在与前述相反的方向上转动旋转轴84，平台81返回到其原始位置，并关闭阀24a。

当反应物R不能迅速溶解并分散在反应容器31内部的热水HW中时，则等待直到其溶解并分散。或者，即使如平台81由反应容器31返回到底部部分，在提供一种使反应物R保持在反应容器31中机构的情况下，平台81可由反应容器31返回。

例如，为实现这种目的，可想象到给整体反应装置提供一倾斜度。

进入反应容器31的反应物R由于这种倾斜度而自平台81落下，例如在附图中，反应物传递到反应容器31的正底部部分。通过这样操作，在将平台81送入反应容器31中后，平台81可立即返回到其原始位置。

按照第四种实施方案的反应器，用于引入反应物R的已变为低温的管线25a，放置在已变为高温的反应容器31之下，由于从下部引入反应物R，对流得到抑制，并可抑制引入到反应容器31中的反应物R泄漏到管线25a中。

因而，可仅在反应容器31内部进行对反应物R的反应处理，结果，反应温度条件可保持在均一的温度。

另外，在反应容器31底部部分的阀24a可防止由于对流而出现的过热。

本发明的反应器并不仅限于上述实施方案的叙述。

例如，可向水中添加氧和过氧化氢氧化剂或类似物。另外，制备管线及类似物的材料、向反应容器中引入反应物的方法、及所使用的阀的数量和其结构都可做出各种变型。

在不偏离本发明范围的条件下可作出许多改变。

工业实用性

本发明的反应器可应用于使用例如超临界水或在预定温度和压力条件下的热水对反应物进行反应处理的反应器。

权利要求书

(按照条约第19条的修改)

1、一种反应器，包括：

一反应装置，其含有包括在目标反应温度和反应压力条件下的高温和高压水的流体，所述反应装置通过流体对反应物进行反应处理；

一与所述反应装置连接的第一管线部分，经由所述管线部分将所述反应物提供到所述反应装置中；

一用于使所述第一管线部分与所述反应装置之间间隔开的安排在所述反应装置一端的第一隔板装置，从而防止所述流体、所述反应物、和反应产物的任何一种由反应装置侧泄漏到所述第一管线部分侧；

一连接于所述反应装置另一端的第二管线部分，经由所述第二管线部分所述流体、所述反应物、和所述反应产物排出；和

一用于使所述第二管线部分与所述反应装置之间间隔开的第二隔板装置。

2、如权利要求1的反应器，其中在所述反应装置内所述第一管线部分的端部部分上提供所述第一隔板装置。

3、如权利要求1的反应器，其中在由所述第一管线部分向所述反应装置提供所述反应物的过程中，所述第一隔板装置在所述反应物的重量下打开，以便经所述第一管线部分向所述反应装置提供反应物。

4、如权利要求1的反应器，其中在所述反应装置内部所述第二管线部分的端部部分提供所述第二隔板装置。

5、如权利要求1的反应器，其中在由所述反应装置向所述第二管线部分排出所述流体、所述反应物、和所述反应产物中的任何物质的过程中，所述第二隔板装置在任何所述流体、所述反应物、和所述反应产物的重量下打开，以将任何所述流体、所述反应物、和所述反应产物排出到所述第二管线部分中。

6、如权利要求1的反应器，还包括用来控制流经所述反应装置的所述流体和所述反应物的温度的温度控制装置，所述控制装置设置在所述反应装置中。

7、如权利要求1的反应器，包括：

一贮存包括水的流体的流体贮存装置；

一对所述流体进行加压的加压装置，用来压缩所述流体的体积使得所述流体变为所述目标反应压力；

一对由所述加压装置引入的所述流体进行加热的加热装置，使得所述流体的温度接近所述目标反应温度；和

一连接于所述反应装置的第三管线部分，经由所述第三管线部分将由所述加热装置引入的所述流体提供到所述反应装置。

8、一种反应器，包括：

一反应装置，其含有包括在目标反应温度和反应压力条件下的高温和高压水的流体，所述反应装置通过流体对反应物进行反应处理；

一与所述反应装置连接的第一管线部分，经由所述管线部分将所述反应物提供到所述反应装置中；和

一反向装置，用来使第一管线部分相对于反应装置的相对位置反向使顶部向下，从而防止任何所述流体、所述反应物、和反应产物由反应装置侧泄漏到所述第一管线部分侧。

9、如权利要求8的反应器，还包括第一隔板装置，用于使所述第一管线部分与所述反应装置之间间隔开，从而防止所述流体、所述反应物、和所述反应产物中的任何一种由反应装置侧泄漏到第一管线部分侧。

10、如权利要求9的反应器，其中在所述反应装置内所述第一管线部分的端部部分上提供所述第一隔板装置。

11、如权利要求9的反应器，其中在由所述第一管线部分向所述反应装置提供所述反应物的过程中，所述第一隔板装置在所述反应物的重量下打开，以经所述第一管线部分向所述反应装置提供反应物。

12、如权利要求9的反应器，还包括：

一连接于所述反应装置底部部分的第二管线部分，经由所述第二管线部分排出任何所述流体、所述反应物、和所述反应产物；和

一用于使所述第二管线部分与所述反应装置之间间隔开的第二隔板装置。

13、如权利要求12的反应器，其中在所述反应装置内部所述第二管线部分的端部部分提供所述第二隔板装置。

14、如权利要求12的反应器，其中在由所述反应装置向所述第二管线部分排出所述流体、所述反应物、和所述反应产物中的任何物质的过程中，所述第二隔板装置在任何所述流体、所述反应物、和所述反应产物的重量下打开，以将任何所述流体、所述反应物、和所述反应产物排出到所述第二管线部分中。

15、如权利要求8的反应器，还包括用来控制流经所述反应装置的所述流体和所述反应物的温度的温度控制装置，所述控制装置设置在所述反应装置中。

16、如权利要求8的反应器，包括：

一贮存包括水的流体的流体贮存装置；

一对所述流体进行加压的加压装置，用来压缩所述流体的体积使得所述流体变为所述目标反应压力；

一对由所述加压装置引入的所述流体进行加热的加热装置，使得所述流体的温度接近所述目标反应温度；和

一连接于所述反应装置的第三管线部分，经由所述第三管线部分将由所述加热装置引入的所述流体提供到所述反应装置。

17、一种反应器，包括：

一反应装置，其含有包括在目标反应温度和反应压力条件下的高温和高压水的流体，所述反应装置通过所述流体对反应物进行反应处理；和

一与所述反应装置底部部分连接的第一管线部分，经由该管线部分将所述反应物提供到所述反应装置中。

18、如权利要求17的反应器，还包括在所述第一管线部分内部提供的传送平台，用于传送所述反应物。

19、如权利要求18的反应器，还包括齿轮齿条副，用来在所述第一管线部分内部移动所述传送平台。

20、如权利要求17的反应器，还包括用来控制流经所述反应装置的所述流体和所述反应物的温度的温度控制装置，所述控制装置设置在所述反应装置中。

21、如权利要求17的反应器，还包括：

一贮存包括水的流体的流体贮存装置；

一对所述流体进行加压的加压装置，用来压缩所述流体的体积使得所述流体变为所述目标反应压力：

一对由所述加压装置引入的所述流体进行加热的加热装置，使得所述流体的温度接近所述目标反应温度；

一连接于所述反应装置的第三管线部分，经由所述第三管线部分将由所述加热装置引入的所述流体提供到所述反应装置；和

一连接于所述反应装置底部部分的第二管线部分，经由所述第二管线部分排出任何所述流体、所述反应物、和所述反应产物。

Claims (22)

1、一种反应器，包括：

一反应装置，其含有包括在目标反应温度和反应压力条件下的高温和高压水的流体，所述反应装置通过流体对反应物进行反应处理；

一与所述反应装置连接的第一管线部分，经由所述管线部分将所述反应物提供到所述反应装置中；和

一用于使所述第一管线部分与所述反应装置之间间隔开的第一隔板装置，从而防止所述流体、所述反应物、和反应产物的任何一种由反应装置侧泄漏到所述第一管线部分侧。

2、如权利要求1的反应器，其中在所述反应装置内所述第一管线部分的端部部分上提供所述第一隔板装置。

3、如权利要求1的反应器，其中在由所述第一管线部分向所述反应装置提供所述反应物的过程中，所述第一隔板装置在所述反应物的重量下打开，以便经所述第一管线部分向所述反应装置提供反应物。

4、如权利要求1的反应器，还包括：

一连接于所述反应装置底部部分的第二管线部分，经由所述第二管线部分所述流体、所述反应物、和所述反应产物排出；和

一用于使所述第二管线部分与所述反应装置之间间隔开的第二隔板装置。

5、如权利要求4的反应器，其中在所述反应装置内部所述第二管线部分的端部部分提供所述第二隔板装置。

6、如权利要求4的反应器，其中在由所述反应装置向所述第二管线部分排出所述流体、所述反应物、和所述反应产物中的任何物质的过程中，所述第二隔板装置在任何所述流体、所述反应物、和所述反应产物的重量下打开，以将任何所述流体、所述反应物、和所述反应产物排出到所述第二管线部分中。

7、如权利要求1的反应器，还包括用来控制流经所述反应装置的所述流体和所述反应物的温度的温度控制装置，所述控制装置设置在所述反应装置中。

8、如权利要求1的反应器，包括：

一贮存包括水的流体的流体贮存装置；

一对所述流体进行加压的加压装置，用来压缩所述流体的体积使得所述流体变为所述目标反应压力；

一对由所述加压装置引入的所述流体进行加热的加热装置，使得所述流体的温度接近所述目标反应温度；和

一连接于所述反应装置的第三管线部分，经由所述第三管线部分将由所述加热装置引入的所述流体提供到所述反应装置。

9、一种反应器，包括：

一反应装置，其含有包括在目标反应温度和反应压力条件下的高温和高压水的流体，所述反应装置通过流体对反应物进行反应处理；

一与所述反应装置连接的第一管线部分，经由所述管线部分将所述反应物提供到所述反应装置中；和

一反向装置，用来使第一管线部分相对于反应装置的相对位置反向使顶部向下，从而防止任何所述流体、所述反应物、和反应产物由反应装置侧泄漏到所述第一管线部分侧。

10、如权利要求9的反应器，还包括第一隔板装置，用于使所述第一管线部分与所述反应装置之间间隔开，从而防止所述流体、所述反应物、和所述反应产物中的任何一种由反应装置侧泄漏到第一管线部分侧。

11、如权利要求10的反应器，其中在所述反应装置内所述第一管线部分的端部部分上提供所述第一隔板装置。

12、如权利要求10的反应器，其中在由所述第一管线部分向所述反应装置提供所述反应物的过程中，所述第一隔板装置在所述反应物的重量下打开，以经所述第一管线部分向所述反应装置提供反应物。

13、如权利要求10的反应器，还包括：

一连接于所述反应装置底部部分的第二管线部分，经由所述第二管线部分排出任何所述流体、所述反应物、和所述反应产物；和

一用于使所述第二管线部分与所述反应装置之间间隔开的第二隔板装置。

14、如权利要求13的反应器，其中在所述反应装置内部所述第二管线部分的端部部分提供所述第二隔板装置。

15、如权利要求13的反应器，其中在由所述反应装置向所述第二管线部分排出所述流体、所述反应物、和所述反应产物中的任何物质的过程中，所述第二隔板装置在任何所述流体、所述反应物、和所述反应产物的重量下打开，以将任何所述流体、所述反应物、和所述反应产物排出到所述第二管线部分中。

16、如权利要求9的反应器，还包括用来控制流经所述反应装置的所述流体和所述反应物的温度的温度控制装置，所述控制装置设置在所述反应装置中。

17、如权利要求9的反应器，包括：

一贮存包括水的流体的流体贮存装置；

一对所述流体进行加压的加压装置，用来压缩所述流体的体积使得所述流体变为所述目标反应压力；

一对由所述加压装置引入的所述流体进行加热的加热装置，使得所述流体的温度接近所述目标反应温度；和

一连接于所述反应装置的第三管线部分，经由所述第三管线部分将由所述加热装置引入的所述流体提供到所述反应装置。

18、一种反应器，包括：

一反应装置，其含有包括在目标反应温度和反应压力条件下的高温和高压水的流体，所述反应装置通过所述流体对反应物进行反应处理；和

一与所述反应装置底部部分连接的第一管线部分，经由该管线部分将所述反应物提供到所述反应装置中。

19、如权利要求18的反应器，还包括在所述第一管线部分内部提供的传送平台，用于传送所述反应物。

20、如权利要求19的反应器，还包括齿轮齿条副，用来在所述第一管线部分内部移动所述传送平台。

21、如权利要求18的反应器，还包括用来控制流经所述反应装置的所述流体和所述反应物的温度的温度控制装置，所述控制装置设置在所述反应装置中。

22、如权利要求18的反应器，还包括：

一贮存包括水的流体的流体贮存装置；

一对所述流体进行加压的加压装置，用来压缩所述流体的体积使得所述流体变为所述目标反应压力；

一对由所述加压装置引入的所述流体进行加热的加热装置，使得所述流体的温度接近所述目标反应温度；

一连接于所述反应装置的第三管线部分，经由所述第三管线部分将由所述加热装置引入的所述流体提供到所述反应装置；和

一连接于所述反应装置底部部分的第二管线部分，经由所述第二管线部分排出任何所述流体、所述反应物、和所述反应产物。

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