JP2001079381A

JP2001079381A - 熱水分解用反応塔

Info

Publication number: JP2001079381A
Application number: JP25649299A
Authority: JP
Inventors: Naoki Shindo; 直樹新藤
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1999-09-10
Filing date: 1999-09-10
Publication date: 2001-03-27

Abstract

(57)【要約】【課題】処理能力向上の要求に応えるべく径を大型化
しても、酸化剤を注入するノズルの閉塞を生じることな
く、かつ内部の粉体の沈殿を防止しながら同粉体を積極
的かつ十分に撹拌でき、有害な生成物を伴わずに含塩素
難分解性有機化合物を効率的に分解することが可能な熱
水分解用反応塔を提供することにある。【解決手段】本発明は、高温高圧下の塔本体１０内に
含塩素難分解性有機化合物及び炭酸ナトリウムを供給
し、塔本体１０内で炭酸ナトリウムを粉体１７とすると
共に、塔本体１０に設けられたノズルから酸素Ａを注入
することにより、粉体１７を撹拌しながら含塩素難分解
性有機化合物を熱水中で脱塩、酸化分解する熱水分解用
反応塔において、塔本体１０の下部１０ｂに酸素Ａを注
入する複数本のノズル１１〜１５を配設し、ノズル１１
〜１５の噴出口と対応する塔本体１０の下部１０ｂの内
壁面に漏斗状の凹部１８〜２２をそれぞれ設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＰＣＢ（ポリ塩化
ビフェニル）等の含塩素難分解性有機化合物を高温高圧
下で熱水分解するための熱水分解用反応塔に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＰＣＢ等の含塩素難分解性有機化合物
は、そのままの状態で焼却処理を行うと、温度によって
はダイオキシン等の有害物質を生成する可能性がある。
このため、有害物質を生成しない安全な含塩素難分解性
有機化合物処理法として、高温高圧下の熱水中で酸化分
解する方法が提案されており、この方法には、図５に示
すような熱水分解用反応塔５１が用いられている。上記
反応塔５１は、上下両端部が半球状に閉塞された円筒型
で、内部が高温高圧下に置かれる塔本体５２を備えてお
り、該塔本体５２内には、含塩素難分解性有機化合物
（例えば、Ｃ₁₂Ｈ₆Ｃｌ₄）及び炭酸ナトリウム（Ｎａ₂
ＣＯ₃）が供給されるようになっている。また、塔本体
５２の直下部５２ａの中央位置には、酸素（Ｏ₂）など
の酸化剤を注入する１本のノズル５３が配設されてい
る。

【０００３】このような反応塔５１を用いて、ＰＣＢ等
の含塩素難分解性有機化合物の熱水分解を行うには、ま
ず、温度３００〜４００℃、圧力２６ＭＰａ程度の高温
高圧下にある塔本体５２内に含塩素難分解性有機化合物
及び炭酸ナトリウムを供給する。すると、炭酸ナトリウ
ムは、高温下の塔本体５２内で触媒機能を有する粉体５
４になるため、ノズル５３より酸化剤の酸素を噴射させ
て塔本体５２内に注入し、粉体５４を吹き上げて撹拌す
ることにより、当該含塩素難分解性有機化合物を上記高
温高圧下の熱水中で粉体５４の炭酸ナトリウムと反応さ
せて脱塩すると共に、酸素により酸化分解すれば、同含
塩素難分解性有機化合物は、塩（ＮａＣｌ）、水（Ｈ₂
Ｏ）及び二酸化炭素（ＣＯ₂）を生成し、有害な生成物
を伴わずに分解されることになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の熱水分解用反応塔５１では、通常の寸法（例え
ば高さ３ｍ、直径３００ｍｍ）で形成された塔本体５２
内において、粉体５４の撹拌性能の最適化を図るため、
１本のノズル５３により酸素を噴射させているので、単
位時間当たりの処理能力の向上を背景とした径方向の大
型化の要求に対して、十分に応えることができなかっ
た。すなわち、大型化した塔本体５２の直下部５２ａか
ら１本のノズル５３で酸素を塔本体５２内に注入する場
合には、図５中の実線に示す如く、酸素の噴射領域が限
られていることから、塔本体５２内の粉体５４の全部を
吹き上げて撹拌するということができず、粉体５４の一
部が沈殿してしまい、含塩素難分解性有機化合物を効率
的に酸化分解できないという不具合を有していた。ま
た、含塩素難分解性有機化合物との接触面積を稼ぐため
には、ノズル５３より噴射させる酸素の気泡が過度に大
きくならないようにする必要があるが、１本のノズル５
３よると、酸素の気泡が大きくなる傾向にある。さら
に、塔本体５２内の圧力などの関係から、これを調整す
るためにノズル５３からの酸素の供給を停止したり、あ
るいは運転中であっても、ノズル５３の噴出口が粉体５
４によって閉塞してしまうということが起こった。

【０００５】本発明はこのような実状に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、処理能力向上の要求に応え
るべく径を大型化しても、酸化剤を注入するノズルの閉
塞を生じることなく、かつ内部の粉体の沈殿を防止しな
がら同粉体を積極的かつ十分に撹拌でき、有害な生成物
を伴わずに含塩素難分解性有機化合物を効率的に分解す
ることが可能な熱水分解用反応塔を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記従来技術の有する課
題を解決するため、本発明は、高温高圧下の塔本体内に
含塩素難分解性有機化合物及び炭酸ナトリウムを供給
し、前記塔本体内で前記炭酸ナトリウムを粉体とすると
共に、前記塔本体に設けられたノズルから酸化剤を注入
することにより、前記炭酸ナトリウムの粉体を撹拌しな
がら前記含塩素難分解性有機化合物を熱水中で脱塩、酸
化分解する熱水分解用反応塔において、前記塔本体の下
部に酸化剤を注入する複数本のノズルを配設し、これら
ノズルの噴出口と対応する前記塔本体の下部内壁面に漏
斗状の凹部をそれぞれ設けている。

【０００７】また、本発明では、前記各ノズルに、前記
塔本体内への酸化剤の注入及び停止を制御する電磁弁が
それぞれ設けられている。そして、本発明では、前記各
ノズルが、前記電磁弁の開閉作動により前記塔本体内へ
の酸化剤の間欠噴射が可能なように構成されている。さ
らに、本発明では、前記各ノズルの噴出口が、前記酸化
剤を前記塔本体の中心方向へ噴射させるべく、前記塔本
体の中心位置に向けて配置されている。しかも、本発明
では、前記ノズルが、前記塔本体の下部中心位置と、該
中心位置に対して放射線上の位置に配設されている。ま
た、本発明では、前記塔本体の下部中心位置に設けられ
たノズルの凹部周縁と、前記放射線上の位置に設けられ
たノズルの凹部周縁とが互いに接している。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
に基づいて詳細に説明する。ここで、図１は本発明の実
施の形態に係る熱水分解用反応塔が設備されたプラント
の一部概念図、図２は本発明の実施の形態に係る熱水分
解用反応塔において、すべてのノズルから酸素を注入し
ている定常状態の断面図、図３は本発明の実施の形態に
係る熱水分解用反応塔において、一部のノズルから酸素
を注入している間欠噴射状態の断面図、図４は本発明の
実施の形態に係る熱水分解用反応塔を上方から見た断面
図を示している。

【０００９】図１において、本発明の実施の形態に係る
熱水分解用反応塔１は、ＰＣＢ等の含塩素難分解性有機
化合物の熱水分解を行うプラントに設備されている。こ
のため、反応塔１の上流側は、ポンプ２，３及び予熱器
４等を介して第１タンク５及び第２タンク６とそれぞれ
接続されており、これら第１及び第２タンク５，６と予
熱器４との間には、水を圧送する管路７が連通して配設
されている。第１タンク５内には含塩素難分解性有機化
合物が貯蔵され、第２タンク６内には反応剤として作用
する炭酸ナトリウム水溶液が貯蔵されている。そして、
反応塔１の下部は、後述のノズルや電磁弁を介して酸化
剤の一つである酸素Ａを供給する酸素供給源８と接続さ
れている。また、反応塔１の下流側は、固形物の粉体を
分離除去するサイクロンセパレータ９と接続されてお
り、除去された粉体は、サイクロンセパレータ９で回収
されて反応塔１内に戻されるようになっている。なお、
同サイクロンセパレータ９の下流には、図示しない二次
反応器、冷却器、放出タンク等が配設されている。

【００１０】したがって、第１タンク５内の含塩素難分
解性有機化合物と、第２タンク６内の炭酸ナトリウムと
は、それぞれポンプ２，３により予熱器４に圧送され、
それと同時に図示しない水供給源から管路７を経て圧送
されて来る水と混合される。そして、当該混合物は予熱
器４で加熱された後、高温高圧下の反応塔１内に供給さ
れると共に、酸素供給源８から酸素Ａが反応塔１の下部
に供給される。反応塔１内で熱水分解された溶液は、サ
イクロンセパレータ９を通り、固形物の粉体を除去した
後に図外の二次反応器へ送給され、該二次反応器を流出
するまでに含塩素難分解性有機化合物は完全に分解され
る。同二次反応器を出た溶液は図外の冷却器で冷却され
た後、図示しない放出弁により減圧されて放出タンク内
に貯留され、塩、水及び二酸化炭素として外部に放出さ
れることになる。

【００１１】一方、上記反応塔１は、上下両端部が閉塞
された円筒型であって、高温（約４００℃）及び高圧
（約１２ＭＰａ）に耐え得る構造の塔本体１０を備えて
おり、該塔本体１０の上下部１０ａ，１０ｂは、半球状
の鏡板によって構成されている。そして、塔本体１０の
下部１０ｂには、図２〜図４に示す如く、酸化剤として
の酸素Ａを注入する複数本（本実施の形態では５本）の
ノズル１１〜１５が配設されている。これらノズルは、
塔本体１０の下部中心位置に配設される中心ノズル１１
と、この中心位置に対して放射線上の四方位置に配設さ
れる周辺ノズル１２〜１５とから構成されており、該周
辺ノズル１２〜１５は同一の円周方向に沿って等間隔に
設けられている。しかも、各ノズル１１〜１５の先端噴
出口は、塔本体１０の内部に位置し、酸素Ａを塔本体１
０の中心方向へ噴射させて吹き上げるべく、塔本体１０
の中心位置に向けて配置されている。

【００１２】また、上記各ノズル１１〜１５の基端側に
は、塔本体１０内への酸素Ａの注入及び停止を制御する
ための電磁弁１６がそれぞれ設けられている。これら電
磁弁１６は、酸素供給源８（図１参照）と各ノズル１１
〜１５とを接続する管路の途中に配設され、図示しない
コントローラによって開閉操作されるようになってい
る。すなわち、各ノズル１１〜１５は、電磁弁１６の開
閉作動によって、塔本体１０内への酸素Ａの間欠噴射が
可能なように構成されている。したがって、反応塔１の
定常運転状態では、図２に示す如く、複数本のノズル１
１〜１５から塔本体１０内へ同時に酸素Ａを噴射注入
し、一定期間に一度の割合で沈殿した炭酸ナトリウムの
粉体１７を吹き上げる場合には、図３に示す如く、選択
したノズル１２のみから塔本体１０内へ集中して酸素Ａ
を噴射注入できるようになっている。

【００１３】また、上記塔本体１０の下部１０ｂの内壁
面には、各ノズル１１〜１５の噴出口と対応し、かつ該
噴出口を中心とした漏斗状（円錐形状）の凹部１８〜２
２がそれぞれ設けられており、酸素Ａの噴射時に、塔本
体１０内で浮遊する粉体１７や下部１０ｂの内壁面に溜
まった粉体１７等の沈殿物が当該凹部１８〜２２の傾斜
面に沿って広範囲に吹き上げられるように構成されてい
る。しかも、塔本体１０の下部１０ｂの中心位置に設け
られた中心ノズル１１の凹部１８の周縁と、放射線上の
位置に設けられた周辺ノズル１２〜１５の凹部１９〜２
２の周縁とは、図４に示す如く、対向する側が互いに接
するような位置と大きさで形成されており、下部１０ｂ
の内壁面に粉体１７などが沈殿する平坦部分が生じない
ような構造となっている。

【００１４】次に、本発明の実施形態に係る熱水分解用
反応塔１の作用について説明する。まず、ＰＣＢ等の含
塩素難分解性有機化合物と炭酸ナトリウムなどを高温高
圧下の塔本体１０内に供給すると、炭酸ナトリウムは高
温（約３５０℃以上）で極めて水に溶けにくくなり、固
体として反応液中に析出することにより、触媒機能を有
する粉体１７となる。また、酸素供給源８から電磁弁１
６を介して各ノズル１１〜１５より酸化剤の酸素Ａを同
時に噴射させて塔本体１０内に注入する。すると、上記
粉体１７は、図２に示す如く、噴射された酸素Ａで各凹
部１８〜２２の傾斜面に沿って吹き上げられ、塔本体１
０内で撹拌されることになる。この撹拌された粉体１７
は、酸素Ａと一緒になって含塩素難分解性有機化合物と
反応し、該含塩素難分解性有機化合物を脱塩及び酸化分
解して塩、水及び二酸化炭素を生成し、上記した手順で
外部に放出されることになる。なお、一定期間に一度の
割合で沈殿した粉体１７を吹き上げる場合には、図示し
ないコントローラで各電磁弁１６を開閉作動させ、例え
ば、中心ノズル１１や周辺ノズル１３〜１５の噴射注入
を停止し、周辺ノズル１２のみから塔本体１０内へ集中
して酸素Ａを噴射注入することにより間欠噴射を行う。

【００１５】本発明の実施形態に係る熱水分解用反応塔
１では、塔本体１０の下部１０ｂに中心ノズル１１及び
周辺ノズル１２〜１５を配設すると共に、これらノズル
１１〜１５の噴出口と対応する下部１０ｂの内壁面に漏
斗状の凹部１８〜２２をそれぞれ設けているため、反応
塔１の径を大型化しても、粉体１７等が各ノズル１１〜
１５を閉塞したり、下部１０ｂの内壁面に沈殿するとい
うことはなくなり、塔本体１０内で十分に撹拌でき、有
害な生成物を伴うことなくＰＣＢ等の含塩素難分解性有
機化合物を迅速かつ確実に脱塩及び酸化分解することが
でき、処理性能の向上を図ることができる。また、各ノ
ズル１１〜１５には、電磁弁１６が設けられているた
め、すべてのノズルから酸素Ａを噴射させたり、あるい
は所望のノズルから間欠噴射させることが可能になり、
噴射の集中で粉体１７等の沈殿をより一層防止できる。
しかも、各ノズル１１〜１５の噴射口は、塔本体１０の
中心位置に向けて配置されているため、酸素Ａを塔本体
１０の中心方向へ噴射でき、粉体１７の撹拌性能を高め
ることができる。

【００１６】以上、本発明の実施形態につき述べたが、
本発明は既述の実施形態に限定されるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲内において各種の変形及び
変更を加え得るものである。例えば、本実施の形態で
は、酸素Ａを注入するノズル１１〜１５として５本設け
たが、径が更に大きな大型の反応塔では、周辺ノズル１
２〜１５の間にそれぞれノズルを設けて総本数が９本の
ノズルで対応することも可能である。その場合は、各ノ
ズルに対応して漏斗状の凹部も設ける必要があるが、周
辺ノズルの凹部周縁は、中心ノズル１１の凹部１８の周
縁のみならず、隣接する凹部周縁同士も互いに接してい
る方が好ましい。

【００１７】

【発明の効果】上述の如く、本発明に係る熱水分解用反
応塔は、高温高圧下の塔本体内に含塩素難分解性有機化
合物及び炭酸ナトリウムを供給し、前記塔本体内で前記
炭酸ナトリウムを粉体とすると共に、前記塔本体に設け
られたノズルから酸化剤を注入することにより、前記炭
酸ナトリウムの粉体を撹拌しながら前記含塩素難分解性
有機化合物を熱水中で脱塩、酸化分解するものであっ
て、前記塔本体の下部に酸化剤を注入する複数本のノズ
ルを配設し、これらノズルの噴出口と対応する前記塔本
体の下部内壁面に漏斗状の凹部をそれぞれ設けているの
で、塔本体の径を大きく形成しても、塔本体内の粉体を
積極的かつ十分に撹拌でき、粉体によって各ノズルが閉
塞したり、粉体が下部の内壁面に沈殿するということは
なくなり、有害な生成物を伴うことなくＰＣＢ等の含塩
素難分解性有機化合物を迅速かつ確実に脱塩及び酸化分
解することができ、単位時間当たりの処理能力の向上を
背景とした径方向の大型化の要求に十分に応えることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る熱水分解用反応塔が
設備されたプラントの一部を示す概念図である。

【図２】本発明の実施の形態に係る熱水分解用反応塔に
おいて、すべてのノズルから酸素を注入している定常状
態を示す断面図である。

【図３】本発明の実施の形態に係る熱水分解用反応塔に
おいて、一部のノズルから酸素を注入している間欠噴射
状態を示す断面図である。

【図４】本発明の実施の形態に係る熱水分解用反応塔を
上方から見た断面図である。

【図５】従来の熱水分解用反応塔を示す断面図である。

【符号の説明】

１熱水分解用反応塔２，３ポンプ４予熱器５第１タンク６第２タンク７管路８酸素供給源１０塔本体１１〜１５ノズル１６電磁弁１７粉体１８〜２２凹部Ａ酸素

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高温高圧下の塔本体内に含塩素難分解性
有機化合物及び炭酸ナトリウムを供給し、前記塔本体内
で前記炭酸ナトリウムを粉体とすると共に、前記塔本体
に設けられたノズルから酸化剤を注入することにより、
前記炭酸ナトリウムの粉体を撹拌しながら前記含塩素難
分解性有機化合物を熱水中で脱塩、酸化分解する熱水分
解用反応塔において、前記塔本体の下部に酸化剤を注入
する複数本のノズルを配設し、これらノズルの噴出口と
対応する前記塔本体の下部内壁面に漏斗状の凹部をそれ
ぞれ設けたことを特徴とする熱水分解用反応塔。
【請求項２】前記各ノズルには、前記塔本体内への酸
化剤の注入及び停止を制御する電磁弁がそれぞれ設けら
れていることを特徴とする請求項１に記載の熱水分解用
反応塔。
【請求項３】前記各ノズルは、前記電磁弁の開閉作動
により前記塔本体内への酸化剤の間欠噴射が可能なよう
に構成されていることを特徴とする請求項１または２に
記載の熱水分解用反応塔。
【請求項４】前記各ノズルの噴出口は、前記酸化剤を
前記塔本体の中心方向へ噴射させるべく、前記塔本体の
中心位置に向けて配置されていることを特徴とする請求
項１〜３のいずれかに記載の熱水分解用反応塔。
【請求項５】前記ノズルは、前記塔本体の下部中心位
置と、該中心位置に対して放射線上の位置に配設されて
いることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の
熱水分解用反応塔。
【請求項６】前記塔本体の下部中心位置に設けられた
ノズルの凹部周縁と、前記放射線上の位置に設けられた
ノズルの凹部周縁とが互いに接していることを特徴とす
る請求項１〜５のいずれかに記載の熱水分解用反応塔。