JP2000202470A - 超臨界水酸化処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 反応生成物のオートクレーブ壁面への付着を
防止して、装置の簡素化と耐用寿命の延長,材料費の低
減を図り、作動油のブリードオフをなくして省エネルギ
が図れ、設定超臨界圧を容易に変更できる超臨界水酸化
処理装置を提供する。 【解決手段】 可変容量形油圧ポンプ１,２を２位置切
換弁２１,２２を介して第１,第２ブースタ３,４の油圧
シリンダ５a,５bに夫々接続して往復駆動する。被処理
水溶液Ｗを蓄えた水タンク９と第１オートクレーブ７を
第１ブースタ３のプランジャ室６aを介して接続し、第
１オートクレーブ７と第２オートクレーブ８を第２ブー
スタ４のプランジャ室６bを介して接続する。両オート
クレーブ７,８内を100MPa,750℃の超臨界状態に保ち、
ボンベ１７から酸素を供給して、被処理流体を酸化,分
解処理する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有毒廃液等の被処
理水溶液を超臨界水状態で酸化処理する超臨界水酸化処
理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】水は、その臨界温度(Ｔc＝374℃),臨界
圧力(Ｐc＝22ＭＰa)を超えて加熱,加圧されると、気体
でも液体でもない超臨界流体となり、密度が液体に近く
て物質をよく溶かすという液体の性質と、粘性が低くて
拡散しやく,化学反応を促進するという気体の性質を持
つことが知られている。超臨界水酸化処理(ＳＣＷＯ)
は、超臨界水のこのような性質を利用して、例えばＰＣ
Ｂや環境ホルモン等の有害物質を酸化,分解処理して無
害化する方法であり、近年、産業界で注目を集め、種々
の処理装置が研究,開発されている。

【０００３】従来、この種の超臨界水酸化処理装置とし
て、例えば特開平１０−１５６６６号公報に記載のもの
が知られている。この処理装置は、被処理廃液を酸化剤
および中和剤と共に定容量形油圧ポンプで25ＭＰaの超
臨界圧に昇圧し、かつ、ヒータで650℃の超臨界温度に
昇温して、オートクレーブ内に供給し、このオートクレ
ーブ内で超臨界被処理流体を中和,酸化分解した後、処
理済液をタンクに蓄えるとともに、タンク内の処理済液
を必要に応じてオートクレーブに再処理のため供給する
ものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
オートクレーブ内の温度650℃,圧力25ＭＰaという超臨
界状態は、水および塩化ナトリウム(ＮaＣl)の状態図で
ある図３のＴ-Ｐ線図中に点Ｐ₂で示すように、水の臨界
点ＣＰw(374℃,22ＭＰa)に比して、温度がかなり高いも
のの,圧力が略同じで比較的低いため、オートクレーブ
内で処理されている超臨界被処理流体の塩化物の溶解度
が100ppm以下と低く、その結果、反応生成物である塩化
物が内壁面に析出して付着する。そのため、オートクレ
ーブの内壁をなす金属材料が、付着した塩化物で応力腐
食や隙間腐食を生じて耐用寿命が短かくなったり、付着
塩化物を掻き落とすべくオートクレーブ内に摺動ピスト
ン状のスクレーパを別途設ける必要があるという問題が
ある。

【０００５】また、上記従来の超臨界水酸化処理装置で
は、被処理廃液等の圧縮に定容量形油圧ポンプを用いて
いるため、超臨界圧である25ＭＰaまで昇圧するのに時
間がかかり、オートクレーブやその周辺の配管等が腐食
環境として最も苛酷な亜臨界状態に長時間曝されるた
め、これらの部材にハステロイ(Ｎi-Ｆe系合金)等の耐
食材料を使用しなければならず、コスト高を招くという
問題がある。さらに、定容量形油圧ポンプを用いている
ため、到達された超臨界圧を保持するには、吐出ライン
に設けたリリーフ弁を開いて作動油をタンクへ逃がさざ
るを得ず、エネルギ損失をもたらすうえ、オートクレー
ブ内の圧力を超臨界圧以上で例えば高,中,低と３段に設
定変更するのが難しいという問題がある。

【０００６】そこで、本発明の目的は、オートクレーブ
内の超臨界状態の温度と圧力を適切に設定し、定容量形
油圧ポンプ以外の昇圧手段を選ぶことによって、超臨界
被処理流体の溶解度を高めて反応生成物の壁面への付着
を防止でき、装置の簡素化と耐用寿命の延長が図れ、超
臨界状態への迅速な昇圧で腐食を抑えて材料費の低減が
図れ、作動油のブリードオフをなくして省エネルギが図
れ、設定超臨界圧を容易に変更できる超臨界水酸化処理
装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の超臨界水酸化処理装置は、油圧駆動装置
によって往復駆動されるシリンダのプランジャ室に吸い
込んだ上記被処理水溶液を加圧して吐出するブースタ
と、このブースタから吐出される加圧された被処理水溶
液を収容して加熱するとともに、供給される酸素と超臨
界水状態下で反応させた後に排出するオートクレーブを
備えたことを特徴とする。

【０００８】請求項１の超臨界水酸化処理装置では、被
処理水溶液を油圧駆動装置によって往復駆動されるシリ
ンダをもつブースタのプランジャ室で超臨界圧まで昇圧
してオートクレーブ内に供給している。従って、ブース
タの加圧ストロークを調整するなどして超臨界圧を容易
に適切な値に設定して、オートクレーブ内の超臨界被処
理流体の溶解度を高めて腐食性反応生成物の壁面への付
着を防止でき、それ故、壁面の応力腐食が抑えられて耐
用寿命が延び、かつ付着物を剥離するスクレーパ等が不
要になって装置が簡素化される。また、ブースタの採用
で亜臨界状態を一気に越えて迅速に超臨界状態に到達で
きるので、腐食性反応生成物による腐食が低減して安価
な耐食材料の使用が可能になる。

【０００９】請求項２の超臨界水酸化処理装置は、上記
ブースタから吐出される被処理水溶液の圧力が、１００
ＭＰa以上であることを特徴とする。請求項２の超臨界
水酸化処理装置では、オートクレーブ内の超臨界被処理
流体の圧力が１００ＭＰa以上になる。この圧力は、従
来の超臨界水酸化処理装置における２４ＭＰaの４倍強
であり、塩化物等の腐食性反応生成物に対する超臨界被
処理流体の溶解度は、超臨界温度に応じて上記従来例の
溶解度の２〜５倍にもなることが確かめられている。従
って、腐食性反応生成物のオートクレーブ壁面への付着
を大幅に低減でき、装置の耐用寿命が更に延び,かつ構
造が更に簡素化される。また、発生圧力１００ＭＰa程
度のブースタは、高圧シリンダを収縮ばめ(焼きばめ,冷
却ばめ)または自緊処理等の応力低減法を用いずに製作
できるので、製造コストの低減を図ることができる。

【００１０】請求項３の超臨界水酸化処理装置は、上記
オートクレーブによって加熱される被処理水溶液の温度
が、７５０℃以上であることを特徴とする。請求項３の
超臨界水酸化処理装置では、オートクレーブ内の超臨界
被処理流体の温度が７５０℃以上になる。この温度は、
従来の超臨界水酸化処理装置における６５０℃よりも高
いので、被処理流体の酸化,分解反応を高速化でき、か
つ被処理流体の腐食性反応生成物に対する溶解度を、超
臨界圧力に応じて上記従来例のそれの２〜５倍にもでき
ることが確かめられている。従って、被処理水溶液の処
理を高速化および上述の理由から装置の耐用寿命の延
長,構造の簡素化および製造コストの低減を図ることが
できる。さらに、７５０℃という温度は、ハステロイ等
よりも安価な耐食材料として知られる耐熱マルテンサイ
ト系ステンレス鋼の使用上限温度以下なので、オートク
レーブを安価な耐食材料により低コストで作ることがで
きる。

【００１１】請求項４の超臨界水酸化処理装置は、上記
油圧駆動装置が、可変容量形油圧ポンプであることを特
徴とする。請求項４の超臨界水酸化処理装置では、被処
理水溶液を加圧するブースタのシリンダが、可変容量形
油圧ポンプで往復駆動される。従って、定容量形油圧ポ
ンプのようにリリーフ弁を経て吐出油をタンクへ逃がさ
なくとも、斜板の傾角を零にしてオートクレーブ内の超
臨界圧を保持することができ、作動油のブリードオフが
なくなって省エネルギを図ることができるとともに、油
圧ポンプの吐出流量を変化させて、超臨界圧を容易に変
更でき、装置を汎用性に富むものにできる。

【００１２】請求項５の超臨界水酸化処理装置は、上記
ブースタおよびオートクレーブが、複数あり、各オート
クレーブは、各ブースタのプランジャ室を介して互いに
直列に接続されていることを特徴とする。請求項５の超
臨界水酸化処理装置では、例えば第１のオートクレーブ
の入口側に第１のブースタのプランジャ室が、第１のオ
ートクレーブの出口側と第２のオートクレーブの入口側
の間に第２のブースタのプランジャ室が夫々接続されて
いる。従って、第１,第２のブースタで同じ超臨界圧(例
えば100MPa)を発生させれば、第１,第２のオートクレー
ブは上記同じ超臨界圧に保持され、１つのオートクレー
ブの処理能力や要処理時間を超える被処理水溶液のう
ち、第１のオートクレーブで処理し切れなかったものを
第２のオートクレーブで処理することができる。また、
第１のブースタで第１のオートクレーブ内を、第２のオ
ートクレーブ内の超臨界圧(例えば100MPa)よりも低い超
臨界圧(例えば50Mpa)に保持すれば、被処理水溶液は、
まず第１のオートクレーブによってその圧力,温度に応
じた第１の組成物が酸化,分解処理され、次いで第２の
オートクレーブによってその圧力,温度に応じた第２の
組成物が酸化,分解処理され、複数の組成物を含有する
被処理水溶液を段階的に酸化,分解処理することができ
る。

【００１３】請求項６の超臨界水酸化処理装置は、上記
ブースタが、上記オートクレーブから排出される被処理
水溶液を再びこのオートクレーブに供給するようになっ
ていることを特徴とする。請求項６の超臨界水酸化処理
装置では、オートクレーブから排出される被処理水溶液
が、再びブースタによってこのオートクレーブに供給さ
れる。従って、オートクレーブ内で完全に酸化,分解処
理された被処理水溶液を一部を排出し、残りを再びオー
トクレーブに供給し、このオートクレーブ内で新たに加
えられた被処理水溶液と一緒に酸化,分解処理すること
により、被処理水溶液が高濃度の場合、処理負荷を軽減
したり、被処理水溶液から多量の腐食性反応生成物が析
出する場合、この生成物の析出を抑えて、オートクレー
ブの腐食を軽減し、耐用寿命を延ばすことができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の請求項１〜５に
記載の超臨界水酸化処理装置の一例を示す回路図であ
る。この超臨界水酸化処理装置は、共通のモータＭ(ま
たはエンジンＥ)で回転駆動される油圧駆動装置として
の２つの可変容量形油圧ポンプ１,２と、この可変容量
形油圧ポンプ１,２によって夫々往復駆動される油圧シ
リンダ５a,５bのプランジャ室６a,６bに吸い込んだ被処
理水溶液Ｗを100MPaに加圧して吐出する第１ブースタ３
および第２ブースタ４と、この第１,第２ブースタ３,４
から夫々吐出される加圧された被処理水溶液を収容して
加熱するとともに、供給される酸素と超臨界水状態下で
反応させた後に排出する第１オートクレーブ７および第
２オートクレーブ８を備えている。

【００１５】上記第１ブースタ３のプランジャ室６aの
端部には、水タンク９に連通する吸込用チェック弁１０
aと、第１オートクレーブ７に連通する吐出用チェック
弁１１aを設け、第２ブースタ４のプランジャ室６bの端
部には、開閉弁１２を介設したライン１３を経て第１オ
ートクレーブ７の底部に連通する吸込用チェック弁１０
bと、第２オートクレーブ８に連通する吐出用チェック
弁１１bを設けている。上記第１,第２オートクレーブ
７,８の外周および入口ラインには、内部の被処理水溶
液を750℃に加熱するヒータ１４を設けるとともに、頂
部空間に夫々チェック弁１５a,１５bおよび開閉弁１６
a,１６bを経て酸素ボンベ１７から反応に必要な酸素を
供給する一方、第２オートクレーブ８の底部から、クー
ラ１８と開閉弁１９を介設したライン２０を経て処理済
の被処理水溶液を排出するようしている。

【００１６】上記第１ブースタ３とこれに作動油を供給
する第１油圧ポンプ１の間、第２ブースタ４とこれに作
動油を供給する第２油圧ポンプ２の間には、各油圧シリ
ンダ５a,５bを往復動させるべく加圧,吸込の切換位置を
もつ２位置切換弁２１,２２を夫々介設している。各２
位置切換弁２１,２２のＰポートは、吐出ライン２３,２
４を経て対応する油圧ポンプ１,２に、Ａポートは、ラ
イン２５,２６を経て対応する油圧シリンダ５a,５bのヘ
ッド室側ポートに夫々接続され、Ｒポートは、フィルタ
２８を介設した共通の戻りライン２７を経て油タンク２
９に連なる。また、各油圧シリンダ５a,５bのロッド室
側ポートは、順方向になるように背圧設定用のチェック
弁３０を介設した共通のライン３１によって戻りライン
２７に接続され、上記チェック弁３０よりも油圧シリン
ダ側の共通のライン３１を、逆方向にチェック弁３２,
３３を介設したライン３４,３５によって、各２位置切
換弁２１,２２のＢポートに接続している。

【００１７】上記構成の超臨界水酸化処理装置は、次の
ように動作する。運転後の図１に示す状態で、第２オー
トクレーブ８内の超臨界被処理流体Ｗ"は、完全に酸化,
分解処理され、第１オートクレーブ７内の超臨界被処理
流体Ｗ'は、途中まで酸化,分解処理されているものとす
る。この状態で、第２オートクレーブ８の排出用の開閉
弁１９は開き,２位置切換弁２２は加圧位置にあるが油
圧ポンプ２は停止しているので、入口側への逆流をチェ
ック弁１１b,１５bで阻止された第２オートクレーブ８
内の超臨界被処理流体Ｗ"は、クーラ１８で冷却され,出
口端の絞り３６で減圧されて、完全処理済の液体となっ
て外部へ排出される。次いで、排出用の開閉弁１９を閉
じ,第２ブースタ４の上流側の開閉弁１２を開くと、第
１オートクレーブ７内の途中まで処理された超臨界被処
理流体Ｗ'が、第２ブースタ４のプランジャ室６bを経て
第２オートクレーブ８に流入し、平衡に達して流入が止
むと、第２オートクレーブ８側の酸素用の開閉弁１６b
を開き、油圧ポンプ１,２とヒータ１４を起動するとと
もに、モータＭ(またはエンジンＥ)の負荷を均一化すべ
く第１,第２ブースタ３,４の加圧行程が交互になるよう
なタイミングで２位置切換弁２１,２２を切換制御して
処理装置を運転する。

【００１８】すると、第１ブースタ３の油圧シリンダ５
aの往復動により、水タンク９の被処理水溶液Ｗがプラ
ンジャ室６aに吸入され,超臨界圧力100MPaまで加圧され
て、第１オートクレーブ７内に吐出され、内部に残存し
ていた処理途中の被処理流体Ｗ'と混合後,ヒータ１４に
より超臨界温度750℃まで加熱され、超臨界状態下で開
閉弁１６aを経て供給される酸素による酸化,分解反応が
進行する。同時に、第２ブースタ４の油圧シリンダ５b
の往復動により、第１オートクレーブ７の底部から相当
処理の進んだ被処理流体Ｗ'が、プランジャ室６bを経て
超臨界圧力100Mpaに加圧されて第２オートクレーブ８に
供給され、内部に残存していた処理途中の被処理流体
Ｗ'と混合後,ヒータ１４により超臨界温度750℃まで加
熱され、超臨界状態下で開閉弁１６bを経て供給される
酸素による酸化,分解反応が進行する。所要処理時間の
運転後、第２オートクレーブ８内の超臨界被処理流体
Ｗ"は、完全に酸化,分解処理され、第１オートクレーブ
７内の超臨界被処理流体Ｗ'は、途中まで酸化,分解処理
されるから、運転を停止して冒頭で述べた操作に戻る。

【００１９】被処理流体Ｗ',Ｗ"の酸化,分解が進行する
第１,第２オートクレーブ７,８内の超臨界状態は、水・
ＮaＣl-２成分系状態図である図３のＴ-Ｐ線図の点Ｐ₁
で示す750℃,100Mpaであり、これは水の臨界点ＣＰw(37
4℃,22MPa)および従来のオートクレーブ内の超臨界状態
Ｐ₂(650℃,25MPa)よりも高温,高圧である。なお、図中
の曲線Ｌw₁は水の飽和蒸気圧曲線、点ＣＰs,点ＴＰs,曲
線Ｌs₁,Ｌs₂,Ｌs₃は夫々ＮaＣlの臨界点,三重点,飽和蒸
気圧曲線,融解曲線,昇華曲線であり、２点鎖線で示す曲
線Ｌcp,Ｌtpは、水／ＮaＣl組成比の変化に伴う臨界点
および三重点の変化を示している。

【００２０】このように被処理流体が酸化,分解処理さ
れる超臨界状態Ｐ₁は、従来処理の超臨界状態に比して
圧力が４倍強,かつ温度が100℃高いので、塩化物等の腐
食性反応生成物に対する超臨界流体の溶解度が、飛躍的
に増加して従来例の５倍にもなるうえ、被処理流体の酸
化,分解処理が高速化することが確かめられてる。従っ
て、第１,第２オートクレーブ７,８の内壁面への腐食性
反応生成物の析出,付着が大幅に抑えられ、付着物との
接触時間も短くなり、付着物を掻き落とす手間や設備も
不要になって、オートクレーブの耐用寿命が大幅に延
び、オートクレーブの構造を簡素化することができる。
また、往復駆動される油圧シリンダ５a,５bでプランジ
ャ室６a,６bを昇圧するブースタ３,４を用いて、100MPa
の超臨界圧を発生させるので、従来の定容量形油圧ポン
プで被処理水溶液を加圧する場合と異なり、亜臨界状態
を一気に越えて迅速に超臨界状態に到達でき、かつオー
トクレーブ７,８の750℃という温度は、耐熱マルテンサ
イト系ステンレス鋼の使用上限温度以下なので、このス
テンレス鋼を高価なハステロイ等に代えてオートクレー
ブの材料に用いて、製造コストを低減することができ
る。さらに、200Mpa以上の超高圧を発生する応力低減処
理を施したブースタがウォータージェット切断機等で実
用化されているが、100Mpaのブースタでは、高圧シリン
ダを収縮ばめ(焼きばめ,冷却ばめ)または自緊処理を用
いずに製作できるから、製造コストを低減することがで
きる。

【００２１】上記実施の形態では、第１,第２ブースタ
３,４を駆動する油圧駆動装置を２つの可変容量形油圧
ポンプ１,２としているので、定容量形油圧ポンプを用
いていた従来例のように吐出油をリリーフ弁を経て油タ
ンクにブリードオフせずとも、斜板の傾角を零にして10
0MPaの超臨界圧を保持できるから、省エネルギを図れる
うえ、容易に吐出流量を変化させて容易に超臨界圧を変
更できるという利点がある。また、上記実施の形態で
は、水タンク９,第１オートクレーブ７,第２オートクレ
ーブ８を、第１ブースタ３のプランジャ室６aおよび第
２ブースタ４のプランジャ室６bを介して互いに直列に
接続し、両ブースタ３,４で同じ100MPaの超臨界圧を発
生させているので、第１オートクレーブ７の処理能力や
要処理時間を超える被処理水溶液を第２オートクレーブ
８で処理することができるという利点がある。

【００２２】なお、上記実施の形態と異なり、油圧ポン
プ１の吐出量を減らして第１オートクレーブ７内を、第
２オートクレーブ８内の超臨界圧よりも低い超臨界圧
(例えば50MPa)に保持することもでき、その場合、被処
理水溶液Ｗ中の50Mpa,750℃で酸化,分解される第１成分
が第１オートクレーブ７内で処理され、次いで100Mpa,7
50℃で酸化,分解される第２成分が第２オートクレーブ
８内で処理されることになる。

【００２３】図２は、本発明の請求項１〜４,６に記載
の超臨界水酸化処理装置の一例を示す回路図である。こ
の超臨界水酸化処理装置は、図１の開閉弁１６b,チェッ
ク弁１５b,ヒータ１４をもつ第２オートクレーブ８を省
略し、第２ブースタ４の吐出用チェック弁１１bを、ク
ーラ１８を介設したライン２０に直結し、かつ開閉弁３
９を介設したライン３８によりオートクレーブ３７に接
続した点を除いて、図１の処理装置と同じ構成である。
従って、図１と同じ部材には同一番号を付して説明を省
略する。上記処理装置は、第２ブースタ４を運転しつ
つ、排出用の開閉弁１９を閉じ,還流用の開閉弁３９を
開けば、オートクレーブ３７の底部から吸い込んだ被処
理流体を加圧して再びオートクレーブ３７に供給し、逆
に開閉弁１９を開き,開閉弁３９を閉じれば、オートク
レーブ３７の底部からの被処理流体を加圧して外部へ排
出するようになっている。

【００２４】図２の超臨界水酸化処理装置は、次のよう
に動作する。水タンク９内の被処理水溶液Ｗは、高濃度
または処理により多量の腐食性反応生成物が析出するも
のであり、運転後の図２に示す状態で、オートクレーブ
３７内の超臨界被処理流体Ｗ'は、完全に酸化,分解処理
されているものとする。この状態で、第２ブースタ４を
運転すると、完全処理済の超臨界被処理流体Ｗ'は、オ
ートクレーブ３７の底部からプランジャ室６bを通り,ク
ーラ１８で冷却され,絞り３６で減圧されて液体となっ
て外部へ排出される。オートクレーブ３７内から例えば
半分の被処理流体Ｗ'が排出されたとき、開閉弁１９を
閉じ,開閉弁３９と開閉弁１６cを開くとともに、第１,
第２ブースタ３,４を両者の加圧行程が交互になるよう
なタイミングで２位置切換弁２１,２２を切換制御して
運転する。

【００２５】すると、第１ブースタ３の往復動により、
水タンク９の被処理水溶液Ｗがプランジャ室６aに吸入
され,超臨界圧力100MPaまで加圧されて、オートクレー
ブ３７内に吐出され、第２ブースタ４の往復動でオート
クレーブ３７の底部から上部へ加圧,循環される残存す
る完全処理済の被処理流体Ｗ'と混合するとともに,ヒー
タ１４により超臨界温度750℃まで加熱され、超臨界状
態下で開閉弁１６cを経て供給される酸素による酸化,分
解反応が進行する。所要処理時間の運転後、オートクレ
ーブ３７内の超臨界被処理流体Ｗ'は、完全に酸化,分解
処理されるから、運転を停止して冒頭で述べた操作に戻
る。

【００２６】オートクレーブ３７内の超臨界状態は、図
１の処理装置で述べたと同様、図３のＴ-Ｐ線図の点Ｐ₁
で示す750℃,100Mpaであるから、図１で既述の作用効果
が奏される。加えて、この処理装置では、完全処理済の
被処理流体Ｗ'の半分を排出し、残る半分と新たに加え
た被処理水溶液Ｗをオートクレーブ３７内で混合しつつ
酸化,分解処理するので、特に高濃度の被処理水溶液の
場合オートクレーブの処理負荷が軽減され、被処理水溶
液からの腐食性反応生成物の析出が抑えられて、オート
クレーブの腐食軽減と耐用寿命の延長が図られる。

【００２７】なお、図１の実施の形態では、水タンク９
と第１オートクレーブ７の間に第１ブースタ３を,第１
オートクレーブ７と第２オートクレーブ８の間に第２ブ
ースタ４を設けて、各オートクレーブ７,８を各ブース
タ３,４を介して互いに直列に接続したが、図１の第１
ブースタ７の排出ライン１３を第２ブースタ８の排出ラ
イン２０に直接接続し、水タンク９から供給ラインによ
り第２ブースタ４のプランジャ室６bに被処理水溶液Ｗ
を直接導いて、両オートクレーブを互いに並列接続する
こともできる。この処理装置では、オートクレーブの並
列接続により装置の処理能力を増大できるとともに、既
に述べたと同様、オートクレーブ内の超臨界被処理流体
の腐食性反応生成物に対する溶解度を高めて、壁面への
付着を抑え、装置の簡素化と耐用寿命の延長が図れ、超
臨界状態への迅速な昇圧で腐食を抑えて製造費の低減が
図れ、作動油のブリードオフをなくして省エネルギが図
れ、設定超臨界圧を容易に変更することができる。

【００２８】また、図２の実施の形態では、第２ブース
タ４によりオートクレーブ３７からの処理済み流体を再
びブースタ３７に供給するようにしたが、水タンク９か
ら供給ラインにより第２ブースタ４のプランジャ室６b
に被処理水溶液Ｗを直接導き、供給ライン３８の開閉弁
３９を省略するとともに、オートクレーブ３７の排出ラ
イン１３をブースタ３７の排出ライン２０に直接接続し
て、両ブースタ３,４でオートクレーブ３７内を昇圧す
ることもできる。この処理装置では、オートクレーブ内
を迅速に昇圧できるとともに、上述と同様の作用効果を
得ることができる。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項１
の超臨界水酸化処理装置では、被処理水溶液を油圧駆動
装置によって往復駆動されるシリンダをもつブースタの
プランジャ室で超臨界圧まで昇圧してオートクレーブ内
に供給し、このオートクレーブ内で加熱して超臨界水状
態下で酸素と反応させるので、超臨界圧を容易に適切な
値に設定してオートクレーブ内の超臨界被処理流体の溶
解度を高めて腐食性反応生成物の壁面への付着を防止で
き、壁面の応力腐食を抑えて耐用寿命を延ばせ、付着物
を剥離するスクレーパ等が不要になって装置が簡素化で
きるうえ、亜臨界状態を一気に越えて迅速に超臨界状態
に到達できるから、腐食性反応生成物による腐食が低減
して安価な耐食材料の使用が可能になる。

【００３０】請求項２の超臨界水酸化処理装置は、オー
トクレーブ内の超臨界被処理流体の圧力が、腐食性反応
生成物に対する溶解度が飛躍的に高まることが確かめら
れている１００ＭＰa以上になるので、腐食性反応生成
物のオートクレーブ壁面への付着を大幅に低減でき、装
置の耐用寿命が更に延び,かつ構造が更に簡素化される
うえ、発生圧力１００ＭＰa程度のブースタが、高圧シ
リンダを収縮ばめ等を用いずに製作できるから、製造コ
ストの低減を図ることができる。

【００３１】請求項３の超臨界水酸化処理装置は、オー
トクレーブ内の超臨界被処理流体の温度が、酸化,分解
反応が高速化し,腐食性反応生成物に対する溶解度が飛
躍的に高まることが確かめられている７５０℃以上にな
るので、処理の高速化,装置の耐用寿命の延長,構造の簡
素化および製造コストの低減を図ることができうえ、安
価な耐熱マルテンサイト系ステンレス鋼を耐食材料に用
いることができて、製造コストの低減を図ることができ
る。

【００３２】請求項４の超臨界水酸化処理装置は、被処
理水溶液を加圧するブースタのシリンダが、可変容量形
油圧ポンプで往復駆動されるので、斜板の傾角を零にし
てオートクレーブ内の超臨界圧を保持することができ、
作動油のブリードオフがなくなって省エネルギを図るこ
とができるうえ、油圧ポンプの吐出流量を変化させて、
超臨界圧を容易に変更でき、装置を汎用性に富むものに
できる。

【００３３】請求項５の超臨界水酸化処理装置は、上記
ブースタおよびオートクレーブが、複数あり、各オート
クレーブは、各ブースタのプランジャ室を介して互いに
直列に接続されているので、例えば２つのブースタで同
じ超臨界圧を発生させれば、一方のオートクレーブの処
理能力や要処理時間を超える被処理水溶液を他方のオー
トクレーブで処理することができ、また、一方のブース
タで一方のオートクレーブ内を、他方のオートクレーブ
内の超臨界圧よりも低い超臨界圧に保持すれば、両オー
トクレーブ内の圧力,温度に応じた第１,第２の組成物を
夫々酸化,分解処理することができる。

【００３４】請求項６の超臨界水酸化処理装置は、上記
ブースタが、上記オートクレーブから排出される被処理
水溶液を再びこのオートクレーブに供給するようになっ
ているので、オートクレーブ内で完全に酸化,分解処理
された被処理水溶液を一部を排出し、残りを再びオート
クレーブに供給し、このオートクレーブ内で新たに加え
られた被処理水溶液と一緒に酸化,分解処理することに
より、被処理水溶液が高濃度の場合、処理負荷を軽減し
たり、被処理水溶液から多量の腐食性反応生成物が析出
する場合、この生成物の析出を抑えて、オートクレーブ
の腐食を軽減し、耐用寿命を延ばすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の請求項１〜５に記載の超臨界水酸化
処理装置の一例を示す回路図である。

【図２】 本発明の請求項１〜４,６に記載の超臨界水
酸化処理装置の一例を示す回路図である。

【図３】 水・ＮaＣl-２成分系の臨界点付近の状態図を
示すＴ-Ｐ線図である。

【符号の説明】

１,２…可変容量形油圧ポンプ、３…第１ブースタ、４
…第２ブースタ、５a,５b…油圧シリンダ、６a,６b…プ
ランジャ室、７…第１オートクレーブ、８…第２オート
クレーブ、９…水タンク、１０a,１０b…吸込用チェッ
ク弁、１１a,１１b…吐出用チェック弁、１２,１６a,１
６b,１６c,１９…開閉弁、１４…ヒータ、１５a,１５b,
３０,３２,３３…チェック弁、１７…ボンベ、２１,２
２…２位置切換弁、２９…油タンク、３７…オートクレ
ーブ、３８…ライン、３９…開閉弁。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理水溶液を超臨界水状態で酸化処理
   する超臨界水酸化処理装置において、 油圧駆動装置によって往復駆動されるシリンダのプラン
   ジャ室に吸い込んだ上記被処理水溶液を加圧して吐出す
   るブースタと、 このブースタから吐出される加圧された被処理水溶液を
   収容して加熱するとともに、供給される酸素と超臨界水
   状態下で反応させた後に排出するオートクレーブを備え
   たことを特徴とする超臨界水酸化処理装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の超臨界水酸化処理装置
   において、上記ブースタから吐出される被処理水溶液の
   圧力は、１００ＭＰa以上であることを特徴とする超臨
   界水酸化処理装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の超臨界水酸化
   処理装置において、上記オートクレーブによって加熱さ
   れる被処理水溶液の温度は、７５０℃以上であることを
   特徴とする超臨界水酸化処理装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか１つに記載の
   超臨界水酸化処理装置において、上記油圧駆動装置は、
   可変容量形油圧ポンプであることを特徴とする超臨界水
   酸化処理装置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれか１つに記載の
   超臨界水酸化処理装置において、上記ブースタおよびオ
   ートクレーブは、複数あり、各オートクレーブは、各ブ
   ースタのプランジャ室を介して互いに直列に接続されて
   いることを特徴とする超臨界水酸化処理装置。
6. 【請求項６】 請求項１乃至４のいずれか１つに記載の
   超臨界水酸化処理装置において、上記ブースタは、上記
   オートクレーブから排出される被処理水溶液を再びこの
   オートクレーブに供給するようになっていることを特徴
   とする超臨界水酸化処理装置。