JP2000279976A - 超臨界水反応装置及びその運転方法 - Google Patents
超臨界水反応装置及びその運転方法Info
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- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/54—Improvements relating to the production of bulk chemicals using solvents, e.g. supercritical solvents or ionic liquids
Abstract
置を提供する。 【解決手段】 本超臨界水反応装置30は、ハイドロサ
イクロン等を設けた反応器12の流出系統を除いて、従
来の超臨界水反応装置と同じ構成を備えている。本装置
30は、反応器12の流出系統の冷却器16と圧力調節
弁18との間の処理液管14に、固液分離器としてハイ
ドロサイクロン32を備えている。ハイドロサイクロン
32の液入口及び液出口は、それぞれ、処理液管14の
上流側及び下流側に接続され、固形物流出口は、ボール
弁等の第1の開閉弁36を介して固形物収容槽34に接
続されている。固形物収容槽34は、ハイドロサイクロ
ン32によって分離、沈降した固形物を収容する縦型密
閉容器状の槽であって、大気に連通する第2の開閉弁3
8を上部に、排出弁42を底部に備えている。
Description
物を処理液中に含む超臨界水反応装置に関し、更に詳細
には、処理液から固形物を分離して、反応器の制御性を
向上させた超臨界水反応装置及びその運転方法に関する
ものである。
有機物の酸化、分解能力の高い超臨界水反応を利用し
て、環境汚染物質を分解、無害化する試みが注目されて
いる。すなわち、超臨界水の高い反応性を利用した超臨
界水反応により、従来技術では分解することが難しかっ
た有害な難分解性の有機物、例えば、PCB(ポリ塩素
化ビフェニル)、ダイオキシン、有機塩素系溶剤等を分
解して、二酸化炭素、窒素、水、無機塩などの無害な生
成物に転化する試みである。
応性を利用して有機物を分解する装置であって、例え
ば、難分解性の有害な有機物を分解して無害な二酸化炭
素と水に転化したり、難分解性の高分子化合物を分解し
て有用な低分子化合物に転化したりするために、現在、
その実用化が盛んに研究されている。超臨界水とは、超
臨界状態にある水、即ち、水の臨界点を越えた状態にあ
る水を言い、詳しくは、374.1℃以上の温度で、か
つ22.04MPa以上の圧力下にある状態の水を言
う。超臨界水は、有機物を溶解する溶解能が高く、有機
化合物に多い非極性物質をも完全に溶解することができ
る一方、逆に、金属、塩等の無機物に対する溶解能は著
しく低い。また、超臨界水は、酸素や窒素などの気体と
任意の割合で混合して単一相を構成することができる。
反応装置の基本的な構成を説明する。図3は従来の超臨
界水反応装置の構成を示すフローシートである。超臨界
水反応装置10は、超臨界水の存在下で超臨界水反応に
より有害な有機物を含む被処理液を処理する装置であっ
て、図3に示すように、超臨界水反応を行う反応器とし
て、縦型の耐圧密閉型反応器12を備え、反応器12か
ら処理液を流出させる処理液管14に、順次、処理液を
冷却する冷却器16、反応器12内の圧力を制御する圧
力制御弁18、及び、処理液をガスと液体とに気液分離
する気液分離器20を備えている。尚、縦型反応容器
は、通常、固形物の含有率が低い被処理液を処理するの
に適しており、固形物の含有率が高い被処理液を処理す
る際には、パイプ状のチューブラー反応器を使用するこ
とが多い。
供する反応物を反応器12に供給する供給系統として、
被処理液ポンプ24と、空気圧縮機28とを備え、有機
物を含む被処理液を被処理液管22を介して反応器12
に送入し、かつ、空気送入管26及び被処理液管22を
介して酸化剤として空気を被処理液と共に反応器12に
送入する。
超臨界水反応装置では、圧力調節弁の弁体、弁座等の部
品の損耗が激しく、また、弁体と弁座が噛み合ったりし
て、短期間の運転で圧力調節弁の圧力制御性が低下し、
反応器の圧力を所定の圧力に安定して維持することが難
しく、圧力調節弁による反応器の圧力制御に対する信頼
性が低かった。また、部品の寿命が短く、頻繁に圧力調
節弁の部品を交換したり、更には圧力調節弁自体を交換
することも多く、超臨界水反応装置を長期間にわたり安
定して連続して運転することが難しいという問題があっ
た。その上に、圧力調節弁の経済的なコストも嵩んだ。
御性が良好で、圧力調節弁の寿命が長い超臨界水反応装
置を提供することである。
被処理液中に本来含まれていた無機固形物、反応器の腐
食による金属酸化物等の固形物、被処理液に含まれた有
機物中の塩素等から生じたる塩類固形物等の固形物が同
伴されていることが多い。本発明者は、処理液に同伴さ
れる比較的微量の固形物に注目し、これにより圧力調節
弁の弁体、弁座が損傷されることを突き止め、固液分離
器を圧力調節弁の上流に設けることを着想し、実験を重
ねて本発明を完成するに到った。
基づいて、本発明に係る超臨界水反応装置は、超臨界水
を収容し、超臨界水の存在下で被処理液の超臨界水反応
を行い、処理液を流出させる反応器と、反応器から流出
した処理液を送液する処理液管に設けられ、反応器の圧
力を制御する圧力調節弁とを備え、圧力調節弁により圧
力制御された反応器内で超臨界水反応を行うようにした
超臨界水反応装置において、反応器と圧力調節弁との間
に固液分離器を備えていることを特徴としている。
液中に含まれる比較的微量の固形物を固液分離器で捕捉
して、圧力調節弁に損傷を与えないようにすることによ
り、圧力調節弁による反応器の良好な圧力制御性を維持
している。固液分離器は、処理液中に含まれる比較的微
量の固形物を捕捉できる限り、その形式に制約はなく、
例えばハイドロサイクロン、膜分離装置等を使用するこ
とができる。
して設けられたハイドロサイクロンと、ハイドロサイク
ロンによって分離、沈降した固形物を収容する縦型密閉
容器として第1の開閉弁を介してハイドロサイクロンの
固形物排出口に接続され、底部には固形物排出口として
排出弁を有し、上部には大気に連通する第2の開閉弁を
有する固形物収容槽とを備えたものである。
は、既知の構成であって、処理液の性状及び流量、分離
する固形物の性状、固形物の含有率等に基づいて既知の
関係式により諸元の寸法を決めることができる。
って分離、沈降した固形物を収容する縦型密閉容器であ
って、処理液中の固形物の含有率、固形物の排出頻度に
応じてその大小を決める。固形物収容槽の底部に厚く固
形物が堆積すると、固形物の排出が容易でなくなるの
で、余り縦長の容器にしないことが望ましい。第1の開
閉弁は、固形物の通過を容易にするために、弁の流路の
形状、面積が弁を取り付けた管体の流路の形状、面積に
近いような弁、例えばボール弁、コック弁等を使用す
る。第2の開閉弁は、通常、固形物収容槽を大気と連通
させるベント管に設けられているもので、弁開度を細か
く調整できるニードル弁やストップ弁を用いることが好
ましい。また、固形物収容槽の底部に設ける排出弁は、
プラグを弁体として、プラグを弁座に差し込んで閉止
し、プラブを弁座から引き抜いて開放する弁を用いるこ
とができる。プラグ弁体を固形物収容槽の底部から上方
に突き出させた状態で底部に固形物を堆積させ、プラグ
を引き抜いてプラグ弁を開放すると、固形物堆積層にプ
ラグ弁体後の中空部ができる。固形物層から崩れた固形
物が、中空部を通って排出されるので、固形物の排出が
容易になる。なお、排出弁は、上述したプラグ弁の他、
ボール弁やゲート弁も用いることができる。
方法は、第1の開閉弁を開放し、第2の開閉弁及び排出
弁を閉止した状態で、ハイドロサイクロンで分離された
固形物を固形物収容槽に収容するステップと、固形物が
固形物収容槽に蓄積した段階で、第1の開閉弁を閉止
し、第2の開閉弁を徐々に開放して固形物収容槽を大気
に連通させるステップと、排出弁を開放するステップと
を備えて、固形物収容槽から固形物を排出することを特
徴としている。
すると、固形物収容槽から固形物が突沸状に飛び出して
来る危険があるので、徐々に開放することが重要であ
る。
図面を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつ詳細
に説明する。実施形態例1 本実施形態例は、第1の発明に係る超臨界水反応装置の
実施形態の一例であって、図1は本実施形態例の超臨界
水反応装置の要部の構成を示すフローシートである。図
1に示す部品のうち、図3と同じものには同じ符号を付
し、その説明を省略する。本実施形態例の超臨界水反応
装置の要部30は、ハイドロサイクロン等を設けた反応
器12の流出系統を除いて、前述の従来の超臨界水反応
装置10と同じ構成を備えている。
に、冷却器16と圧力調節弁18との間の処理液管14
に、固液分離器としてハイドロサイクロン32を備えて
いる。ハイドロサイクロン32の液入口及び液出口は、
それぞれ、処理液管14の上流側及び下流側に接続さ
れ、固形物流出口は、第1の開閉弁36を介して固形物
収容槽34に接続されている。第1の開閉弁36には、
固形物の通過を良くして弁内での堆積を防止するため
に、ボール弁が使用されている。
32によって分離、沈降した固形物を収容する縦型密閉
容器状の槽であって、大気に連通するニードル弁のよう
な第2の開閉弁38を上部に、底部にボール弁のような
排出弁43を備えている。
臨界水反応装置30の運転方法を説明する。先ず、第1
の開放弁36を開放し、第2の開放弁38及び排出弁4
3を閉止した状態で、ハイドロサイクロン32で分離さ
れた固形物を固形物収容槽34に収容する。定期的に、
又は固形物収容槽34に固形物が蓄積した段階でその都
度、第1の開閉弁36を閉止し、第2の開閉弁38を徐
々に開放する。第2の開閉弁38を徐々に開放すること
により、固形物収容槽34から固形物が第2の開閉弁を
通って大気に突沸状で飛び出すような危険は生じない。
次いで、排出弁43を開口して固形物収容槽34から固
形物を排出する。
形態の別の例であって、実施形態例1で使用したボール
弁のような排出弁43に代えて、固形物収容槽34内上
方に長いプラグ弁体40を突出させた、図2に示すよう
なプラグ弁42を排出弁として固形物収容槽34の底部
に備えている。プラグ弁42は、弁開口を進退して、固
形物収容槽34内上方に突出し、また固形物収容槽内か
ら後退する長いプラグ弁体40を有し、プラグ弁体40
を突出させて弁開口を閉止し、プラグ弁体40を引き抜
きて弁開口を開放する。
臨界水反応装置30の運転方法を説明する。先ず、第1
の開閉弁36を開放し、第2の開閉弁38及びプラグ弁
42を閉止した状態で、ハイドロサイクロン32で分離
された固形物を固形物収容槽34に収容する。定期的
に、又は固形物収容槽34に固形物が蓄積した段階でそ
の都度、第1の開閉弁36を閉止し、第2の開閉弁38
を徐々に開放して固形物収容槽34を大気に連通させ
る。第2の開閉弁38を徐々に開放することにより、固
形物収容槽34から固形物が第2の開閉弁38を通って
大気に突沸状で飛び出すような危険は生じない。次い
で、プラグ弁体40を引き抜いてプラグ弁42を開放
し、固形物収容槽34から固形物を排出する。また、固
形物収容槽34から固形物を排出し難いときには、第2
の開閉弁38を介して、水等の液体を送入して押し流す
ようにして固形物を固形物収容槽34から排出しても良
い。
応器と、反応器の圧力を制御する圧力調節弁との間に固
液分離器を備え、処理液中の微細な固形物を固液分離器
で捕捉して、圧力調節弁に損傷を与えないようにするこ
とにより、圧力調節弁による反応器の良好な圧力制御性
を維持し、圧力調節弁の寿命を長くしている。
を示すフローシートである。
ドロサイクロンの下部説明図である。
ートである。
Claims (3)
- 【請求項1】 超臨界水を収容し、超臨界水の存在下で
被処理液の超臨界水反応を行い、処理液を流出させる反
応器と、反応器から流出した処理液を送液する処理液管
に設けられ、反応器の圧力を制御する圧力調節弁とを備
え、圧力調節弁により圧力制御された反応器内で超臨界
水反応を行うようにした超臨界水反応装置において、 反応器と圧力調節弁との間に固液分離器を備えているこ
とを特徴とする超臨界水反応装置。 - 【請求項2】 固液分離器として設けられたハイドロサ
イクロンと、 ハイドロサイクロンによって分離、沈降した固形物を収
容する縦型密閉容器として第1の開閉弁を介してハイド
ロサイクロンの固形物流出口に接続され、底部には固形
物排出口として排出弁を有し、上部には大気に連通する
第2の開閉弁を有する固形物収容槽とを備えたことを特
徴とする請求項1に記載の超臨界水反応装置。 - 【請求項3】 請求項2に記載の超臨界水反応装置の運
転方法であって、 第1の開閉弁を開放し、第2の開閉弁及び排出弁を閉止
した状態で、ハイドロサイクロンで分離された固形物を
固形物収容槽に収容するステップと、 固形物が固形物収容槽に蓄積した段階で、第1の開閉弁
を閉止し、第2の開閉弁を徐々に開放して固形物収容槽
を大気に連通させるステップと、 排出弁を開放するステップとを備えて、固形物収容槽か
ら固形物を排出することを特徴とする超臨界水反応装置
の運転方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11088533A JP2000279976A (ja) | 1999-03-30 | 1999-03-30 | 超臨界水反応装置及びその運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11088533A JP2000279976A (ja) | 1999-03-30 | 1999-03-30 | 超臨界水反応装置及びその運転方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000279976A true JP2000279976A (ja) | 2000-10-10 |
Family
ID=13945487
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11088533A Pending JP2000279976A (ja) | 1999-03-30 | 1999-03-30 | 超臨界水反応装置及びその運転方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000279976A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002070119A1 (fr) * | 2001-03-07 | 2002-09-12 | Yanmar Co., Ltd. | Systeme de reaction de substances organiques utilisant un fluide sur-critique ou sous-critique |
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1999
- 1999-03-30 JP JP11088533A patent/JP2000279976A/ja active Pending
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