JP2001232382A - 超臨界水反応装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 外殻体の腐食問題を解決した新規構成の圧力
バランス型反応器を備えた超臨界水反応装置を提供す
る。 【解決手段】 装置は要部６０が新規構成の圧力バラン
ス型反応器６１を備え、反応器は圧力容器である高強度
鋼製の外円筒体６２と、外円筒体内に内円筒体として収
容されたチタン合金製の反応カートリッジ６４とからな
る２重円筒体として形成される。反応カートリッジの内
部は反応域６６を構成し、反応カートリッジと外円筒体
との間の環状部６８が圧力バランス用の空気を収容す
る。反応カートリッジは、外円筒体の内部、即ち環状部
とは連通せず、完全に遮断されている。処理液管２２及
び空気送入管２６と接続した二流体ノズル７０が、反応
カートリッジの上部に貫入し、被処理液を空気で噴霧化
して反応カートリッジ内の反応域に導入する。環状部に
は空気送入枝管５６が接続され、圧力バランス用空気を
送入し、排気管８４は処理液管１４と合流する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超臨界水反応装置
に関し、更に詳細には、ＰＣＢ等の有機塩素化合物を高
濃度に含む被処理液を超臨界水反応によって処理するの
に最適な超臨界水反応装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】環境問題に対する認識の高まりと共に、
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。

【０００３】超臨界水反応装置は、超臨界水の高い反応
性を利用した超臨界水反応により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。

【０００４】ここで、図６及び図７を参照して、従来の
超臨界水反応装置の基本的な構成を説明する。図６は従
来の超臨界水反応装置の基本的構成を示すフローシート
である。図７は従来の圧力バランス型反応器の構成を示
す断面図である。従来の超臨界水反応装置１０は、有機
塩素化合物を含む被処理液を超臨界水の存在下で超臨界
水反応により処理する装置であって、図６に示すよう
に、超臨界水反応を行う反応器として、縦型で圧力バラ
ンス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。

【０００５】超臨界水反応装置１０は、超臨界水反応に
供する反応物を反応器１２に供給する供給系統として、
被処理液管２２を介して反応器１２に有機物を含む被処
理液を送入する被処理液ポンプ２４と、空気送入管２６
を介して反応器１２に酸化剤として空気を送入する空気
圧縮機２８とを備えている。

【０００６】更に、超臨界水反応装置１０は、必要に応
じて、反応器１２での超臨界水反応を維持するのに必要
な熱エネルギー源として補助燃料を反応器１２に送入す
る補助燃料管３０、及び反応器１２で超臨界水反応によ
り処理液中の有機物から発生した塩素等を中和するアル
カリ剤を反応器１２に送入するアルカリ剤送入管３１を
被処理液管２２に合流させている。なお、被処理液中の
水分で超臨界水状態を維持できない場合は、被処理液管
２２に補給水管（図示せず）を接続し、補給水を補給す
ることもある。被処理液管２２と空気送入管２６とは、
二流体ノズル３４を介して反応器１２に接続されてい
る。

【０００７】なお、被処理液と処理液とを熱交換させて
処理液を冷却するとともに被処理液を昇温して熱回収を
図る熱交換器（図示せず）を冷却器１６の上流の処理液
管１４に設けることもある。

【０００８】ところで、超臨界水中で塩素等のハロゲン
を含む有機物、例えばＰＣＢ類を処理すると、ＰＣＢに
含まれている塩素原子から塩酸等が生成し、処理液が生
成した塩酸等を同伴して、極めて高い腐食性を示し、そ
の結果、反応器が腐食して、長期間の使用に耐えないと
いう問題があった。そこで、そのような有機塩素化合物
を高濃度で含む被処理液を超臨界水処理する超臨界水反
応装置では、反応器１２として、圧力バランス型反応器
が使用されている。

【０００９】圧力バランス型反応器１２は、図７に示す
ように、外筒として設けられた圧力容器４０と、圧力容
器４０内に内筒として設けられた反応カートリッジ４２
との２重筒体として形成され、反応カートリッジ４２の
内部４３は、超臨界水反応の反応域として構成されてい
る。また、圧力容器４０と反応カートリッジ４２との間
に、連通孔４４を介して反応カートリッジ４２の内部と
連通する環状部４６が形成されており、環状部４６と反
応カートリッジ４２内とは、圧力がバランスしている。
換言すれば、反応カートリッジ４２は、反応器１２の内
圧力を受けないようにして反応域を区画する耐腐食性の
隔壁として機能している。圧力容器４０は、反応器１２
の内圧力に対抗するために、厚肉の高強度鋼製耐圧円筒
型容器として形成され、一方、反応カートリッジ４２
は、耐腐食性の高い薄肉の有蓋円筒体として形成され、
下端を圧力容器４０の底部に密着固定させている。な
お、反応カートリッジ４２にも底部を設け、圧力容器４
０の底部に反応カートリッジ４２の底部を近接して設け
てもよい。

【００１０】反応器１２は、圧力容器４０と反応カート
リッジ４２とを貫通させて反応カートリッジ４２の内部
に突出させた二流体ノズル３４と、反応カートリッジ４
２の内部から反応カートリッジ４２及び圧力容器４０を
貫通する処理液導管４８と、環状部４６に空気を送入す
る空気送入ノズル５０とを備えている。環状部４６と反
応カートリッジ４２内とを連通させる連通孔４４は、本
例では、二流体ノズル３４の周りに形成されている。二
流体ノズル３４は、内管５２及び外管５４が、それぞ
れ、被処理液管２２及び空気送入管２６に接続され、空
気によって被処理液をアトマジングして噴霧状で反応カ
ートリッジ４２内に導入している。処理液導管４８は処
理液管１４に接続されている。また、空気送入ノズル５
０は空気送入管２６から分岐した空気送入枝管５６（図
６参照）に接続され、空気を環状部４６に導入し、次い
で連通孔４４を介して反応カートリッジ４２内部に流入
させ、酸化剤の一部とする。

【００１１】圧力バランス型反応器１２では、二流体ノ
ズル３４を経て反応カートリッジ４２に流入した空気と
同じ圧力の空気が環状部４６に導入されているので、反
応カートリッジ４２の内外では圧力差が殆ど生じない。
また、環状部４６に空気を導入するのは、空気が非腐食
性流体であるからである。尚、本例では、圧力バランス
型反応器１２に被処理液及び空気を流入させるために、
二流体ノズルを使用しているが、二流体ノズルに代え
て、それぞれ、圧力容器４０及び反応カートリッジ４２
を貫通する別個の流入ノズルを設けてもよい。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の圧力バ
ランス型反応器を反応器として使用している従来の超臨
界水反応装置では、運転している間に、圧力バランス型
反応器１２の圧力容器４０の内壁に腐食が発生し、相当
に進行していることが判った。特に、図８に示すよう
に、圧力容器４０の上部壁で腐食が著しいことが確認さ
れた。超臨界水反応装置は、高圧高温下で反応を進行さ
せているので、圧力容器の健全性を保つことは必須であ
る。

【００１３】そこで、本発明の目的は、圧力容器の腐食
問題を解決した新規な構成の圧力バランス型反応器を備
えた超臨界水反応装置を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、圧力容器の
内壁に腐食が発生する原因を追求した結果、次のことを
見い出した。超臨界水反応装置を緊急停止し、全ての供
給機器が停止した場合などでは、被処理液及び空気は流
入しなくなり、処理液は反応圧力にコントロールされて
いるので、それ以上の圧力にならないと流出しない。た
だし反応カートリッジ内の反応流体は、暫時の間、温度
が高いため、対流現象によって反応カートリッジの上部
に向かって流れ、連通孔４４を通って環状部４６に流入
する。圧力容器は比較的耐腐食性の低い材質の鋼板で製
作されているので、環状部４６に流入した反応流体中の
塩酸等の酸物質によって、圧力容器の上部壁が腐食され
る。

【００１５】そこで、本発明者は、反応カートリッジ内
の反応流体が環状部４６に流入しないようにするには、
圧力容器と反応カートリッジとを連通させないことが最
も確実な解決策であると考え、研究の末、本発明を完成
するに到った。

【００１６】上記目的を達成するために、上述の知見に
基づいて、本発明に係る超臨界水反応装置は、超臨界水
の存在下で被処理液中の有機物と酸化剤との超臨界水反
応を行う超臨界水反応装置において、圧力容器からなる
外殻体と、外殻体内に内殻体として配置された反応カー
トリッジとからなる２重殻体として形成され、かつ外殻
体の内部と反応カートリッジの内部とが相互に連通しな
いように遮断されている反応器と、被処理液、及び酸化
剤として酸素含有ガスを反応カートリッジ内に供給する
反応流体供給手段と、外殻体内の圧力と反応カートリッ
ジ内の圧力とが実質的に同じ圧力になるように、外殻体
と反応カートリッジとの間に圧力バランス用流体を送入
する流体送入手段とを備えていることを特徴としてい
る。

【００１７】本発明では、圧力容器からなる外殻体と、
外殻体内に内殻体として配置された反応カートリッジと
からなる２重殻体として形成され、かつ外殻体の内部と
反応カートリッジの内部とが相互に連通しないように遮
断されている圧力バランス型反応器を反応器として備え
ることにより、常時、外殻体の内部が反応カートリッジ
内の反応域とは完全に遮断されているので、たとえ超臨
界水反応装置を緊急停止しても、従来のように、被処理
液又は処理液が反応カートリッジ内の反応域から外殻体
の内部に流入して外円筒体を腐食するようなことは生じ
ない。

【００１８】本発明の好適な実施態様では、処理液を反
応カートリッジから流出させる処理液管は、反応カート
リッジの上部に接続され、外殻体と反応カートリッジと
の間を通過し、外殻体を貫通して外部に出るように設け
られている。これにより、被処理液は反応カートリッジ
内を下降し、次いで反転して反応カートリッジの上部に
向かって、処理液として処理液管から流出するので、反
応カートリッジ内の滞留時間が長くなり、従って反応時
間が長くなって、超臨界水反応が確実に終点まで進行す
る。また、カートリッジ内に十分な反応時間を確保でき
る容積の反転カゴを設け、反転カゴ内で被処理物を完全
に分解させて、反転カゴとカートリッジとの隙間から下
部に処理流体を流出させて反応カートリッジの下部から
外部に出るようにしても差し支えない。

【００１９】本発明の反応流体供給手段は、被処理液、
及び酸化剤として空気等の酸素含有ガスを含む反応流体
を反応カートリッジ内に供給できる限り、その構成に制
約は無く、例えば、外殻体を貫通して反応カートリッジ
の上部に貫入する二流体ノズル、三流体ノズル等の流体
ノズルを使用することができる。また、流体ノズルは、
二流体ノズル、三流体ノズルに限らず、被処理液、及び
酸化剤として空気等の酸素含有ガスをそれぞれ別個に反
応カートリッジ内に導入する複数本の流入ノズルでも良
い。二流体ノズルは、被処理液を空気等の酸素含有ガス
でアトマイジングして被処理液及び空気等の酸素含有ガ
スを噴霧状で反応カートリッジ内に導入するノズルであ
る。三流体ノズルは、二流体、例えばそれぞれ別個に流
入した被処理液及び超臨界水の補充用水を空気等の酸素
含有ガスをアトマイジングして噴霧状で反応カートリッ
ジ内に導入するノズルである。

【００２０】流体ノズルが外殻体を貫通する貫通部を封
止する封止構造には、種々あるが、例えば、封止構造
が、流体ノズルに接して環状に設けられたグランドパッ
キンと、グランドパッキンを押圧するグランドとからな
るグランド構造を採用することができる。

【００２１】本出願人が実験等によって得た知見によれ
ば、処理液中のＰＣＢ濃度が許容レベルである３ｂｂｐ
以下になるように、ＰＣＢを含む被処理液を超臨界水処
理するには、超臨界水反応の反応温度を５５０℃以上に
することが必要である。そして、５５０℃の反応温度
で、ＰＣＢから生成した塩酸等の腐食性反応生成物に耐
食性を示す金属は、チタン又はチタン合金のみである。
そこで、本発明の好適な実施態様では、反応カートリッ
ジの内表層、及び、反応カートリッジ内に貫入している
流体ノズル部分が、チタン又はチタン合金で形成されて
いる。これにより、反応カートリッジ等の腐食を確実に
防止することができるので、ＰＣＢ等の有機塩素化合物
を高濃度で含む被処理液を長期間にわたり確実にかつ安
定して処理することができる。

【００２２】本発明の圧力バランス用流体には、非腐食
性であって、圧力バランスできる限り流体の種類には制
約はないが、実用的には、圧力バランス用流体は空気で
あって、例えば酸化剤として送入する空気の空気源から
圧力バランス用空気を供給する。

【００２３】酸素含有ガス及び圧力バランス用流体が空
気であるときには、圧力バランスのために、外殻体と反
応カートリッジとの間に、酸化剤用空気の供給源から圧
力バランス用空気を供給し、かつ処理液管に合流する排
気管を介して処理液中に流出させるようにする。別法と
して、外殻体と反応カートリッジとの間に、酸化剤用空
気の供給源から圧力バランス用空気を供給し、排気管を
介して処理液とは別の場所に流出させ、かつ、排気管に
は、処理液管と接続された導圧管内の背圧によって作動
する背圧式圧力調節弁を設ける。また、導圧膜を介して
導圧管を処理液管に接続し、かつ背圧式圧力調節弁を動
作させる作動媒体を導圧管に収容して、作動媒体で背圧
式圧力調節弁を動作させるようにしても良い。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下に、添付図面を参照し、実施
形態例を挙げ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、本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模式図、図２は、二流体ノズ
ルを封止する封止構造を示す断面図である。本実施形態
例の超臨界水反応装置は、ＰＣＢ等の有機塩素化合物を
高濃度で含む被処理液を超臨界水処理する装置であっ
て、要部６０の構成が異なること、即ち反応器６１とし
て新規な構成の圧力バランス型反応器を備えているこ
と、及び反応器６１周りの配管が異なることを除いて、
従来の超臨界水反応装置１０と同じ構成を備えている。

【００２５】本実施形態例の超臨界水反応装置に設けた
圧力バランス型反応器６１は、圧力容器として設計、製
作された高強度鋼製の外円筒体６２と、外円筒体６２内
に内円筒体として収容されたチタン合金製の反応カート
リッジ６４とからなる２重円筒体として形成されてい
る。反応カートリッジ６４の内部は、超臨界水反応の反
応域６６を構成し、反応カートリッジ６４と外円筒体６
２との間の環状部６８が圧力バランス用の空気を収容す
る。反応カートリッジ６４は、外円筒体６２の内部、即
ち反応カートリッジ６４の外側にある外円筒体６２と反
応カートリッジ６４との間の環状部６８とは連通せず、
完全に遮断されている。

【００２６】反応カートリッジ６４は、チタン製でも良
く、また、反応カートリッジ６４自体をチタン製又はチ
タン合金製とする代わりに、反応カートリッジ６４の内
表面のみにチタン又はチタン合金のライニングを施して
も良い。

【００２７】処理液管２２及び空気送入管２６と接続し
た二流体ノズル７０が、外円筒体６２を貫通して反応カ
ートリッジ６４の上部に貫入し、処理液管２２から流入
した被処理液を空気送入管２６から流入した空気でアト
マイジングして噴霧状で反応カートリッジ６４内の反応
域６６に導入する。二流体ノズル７０は、反応カートリ
ッジ６４内に貫入している部分のうち、少なくとも反応
カートリッジ６４内に露出する表層がチタン又はチタン
合金で形成されている。

【００２８】二流体ノズル７０を反応カートリッジ６４
に取り付けるやり方は種々あって、本実施形態例では、
詳細には図示しないが、図１に示すように、フランジ板
７１Ａに二流体ノズル７０を貫通させ、フランジ板７１
Ａの貫通部を溶接して、二流体ノズル７０を封止し、か
つフランジ板７１Ａに固定する。そして、二流体ノズル
７０を固定したフランジ板７１Ａを反応カートリッジ６
４の上部開口のフランジ７１Ｂにフランジ結合すること
により、二流体ノズル７０を反応カートリッジ６４に取
り付けている。フランジ結合する際、フランジ板７１Ａ
とフランジ７１Ｂとの間のガスケットには、耐食性を考
慮して、例えばチタン合金製の環状ガスケットを使用す
る。

【００２９】また、二流体ノズル７０を外円筒体６２に
貫通させる貫通部の封止構造は、本実施形態例では、軸
封等に用いられているグランド構造として形成されてい
て、図２に示されるように、二流体ノズル７０を貫通さ
せる外円筒体６２の貫通部に設けられたパッキン箱６２
ａと、パッキン箱６２ａ内で二流体ノズル７０の周りに
接して多段で積層配置された環状パッキン６２ｂとから
なる。

【００３０】空気送入管２６から分岐した空気送入枝管
５６が、外円筒体６２の上部に接続されていて、環状部
６８に圧力バランス用空気を導入する。二流体ノズル７
０に接続された空気送入管２６及び空気送入枝管５６に
は、それぞれ、酸化剤用空気及び圧力バランス用空気の
流量を制御する流量制御装置７２及び流量制御装置７４
が設けてある。流量制御装置７２は、空気送入管２６に
設けられた流量計７６の測定値に基づいて流量調節弁７
８を調節して、二流体ノズル７０に供給する酸化剤用空
気の流量を制御し、流量制御装置７４は、空気送入枝管
５６に設けられた流量計８０の測定値に基づいて流量調
節弁８２を調節して、環状部６８に供給する圧力バラン
ス用空気の流量を制御する。

【００３１】処理液管１４は、反応カートリッジ６４の
上部に接続され、環状部６８を下降し、外円筒体６２の
底部を貫通して、反応器１２の外に出ている。また、環
状部６８の底部には、処理液管１４に合流する圧力バラ
ンス用空気の排気管８４が接続されている。更に、処理
液管１４には、圧力調節弁８６が設けてあって、圧力調
節弁８６の上流の圧力、従って反応カートリッジ６４内
の反応域６６及び環状部６８の圧力を所定圧力に制御し
ている。なお、圧力調節弁８６の上流に冷却器１６を設
け、十分に冷却してから減圧を行う。本実施形態例で
は、環状部６８の圧力は、反応カートリッジ６４内の圧
力とほぼ同じ圧力である。

【００３２】本実施形態例では、超臨界水反応装置の運
転中は、被処理液及び空気がそれぞれ被処理液管２２及
び空気送入管２６から二流体ノズル７０に入り、アトマ
イジングされて反応域６６に導入される。反応カートリ
ッジ６４内の反応域６６で超臨界水反応が進行し、被処
理液は処理液となって反応カートリッジ６４から処理液
管１４を通って流出する。つまり、本実施形態例では、
被処理液は反応カートリッジ６４内を下降し、次いで反
転して反応カートリッジ６４の上部に向かって、処理液
として処理液管１４から流出する。これにより、反応カ
ートリッジ６４内の滞留時間が長くなり、従って反応時
間が長くなって、超臨界水反応が確実に終点まで進行す
るので、ＰＣＢ等の有機塩素化合物を高濃度で含む被処
理液を超臨界水処理して、ＰＣＢ濃度の低い処理液とし
て流出させることができる。一方、圧力バランス用空気
は、空気送入枝管５６を通って所定流量で環状部６８に
入り、次いで排気管８４を通って処理液と合流して流出
する。

【００３３】本実施形態例では、常時、環状部６８が反
応カートリッジ６４内の反応域６６とは完全に遮断され
ているので、たとえ超臨界水反応装置を緊急停止して
も、従来のように、被処理液又は処理液が反応カートリ
ッジ６４内の反応域６６から環状部６８に流入して外円
筒体６２を腐食するようなことは生じない。さらに反応
カートリッジ６４は内外差内を受けないので、肉厚は薄
いまま使用できる。

【００３４】実施形態例２ 本実施形態例は、本発明に係る超臨界水反応装置の実施
形態の別の例であって、図３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模式図である。図３中、図
１と同じものには同じ符号を付して、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９０は、空
気送入枝管５６及び排気管８４と反応器６１の外円筒体
６２との接続位置が異なることを除いて、実施形態例１
の超臨界水反応装置と同じ構成を備えており、従って、
実施形態例１と同じ効果を奏することができる。本実施
形態例では、図３に示すように、空気送入枝管５６は外
円筒体６２の底部に接続され、排気管８４は外円筒体６
２の上部に接続されている。本実施形態例でも、環状部
６８の圧力は、反応カートリッジ６４内の圧力とほぼ同
じ圧力である。なお、圧力調整弁８６の上流に冷却器
（図示せず）を設けることは、図１と同様であり、後述
する実施形態例であっても同様である。

【００３５】実施形態例３ 本実施形態例は、本発明に係る超臨界水反応装置の実施
形態の更に別の例であって、図４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模式図である。図４
中、図１と同じものには同じ符号を付して、その説明を
省略する。本実施形態例の超臨界水反応装置９２は、排
気管９４が処理液管１４に合流していないことを除いて
実施形態例１の超臨界水反応装置と同じ構成を備え、実
施形態例１と同じ効果を奏することができる。

【００３６】本実施形態例の超臨界水反応装置９２で
は、圧力バランス用空気を排気する排気管９４は、ドー
ム型背圧弁９６を経て処理液管１４とは別の配管又は機
器（図示せず）に接続されている。ドーム型背圧弁９６
は、弁の上流の圧力を背圧と同じ圧力になるように調節
する自力式の圧力調節弁であって、処理液管１４に導圧
器９８を介して接続された背圧管１００内の作動媒体の
圧力が背圧として作用し、従って背圧弁９６の上流の圧
力、即ち環状部６８の圧力を処理液管１４の圧力と同じ
圧力に調節する。導圧器９８は、処理液と作動媒体とを
例えばメンブレン等を介して遮断し、かつ背圧管１００
内の作動媒体の圧力が処理液管１４の処理液の圧力と同
じ圧力になるように圧力伝達する部品である。なお、導
圧器９８を省略して、処理流体の一部を直接ドーム型背
圧弁９６に接続することも可能である。

【００３７】実施形態例４ 本実施形態例は、本発明に係る超臨界水反応装置の実施
形態の更に別の例であって、図５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模式図である。図５
中、図３と同じものには同じ符号を付して、その説明を
省略する。本実施形態例の超臨界水反応装置１１０は、
ドーム型背圧弁９６の背圧となる作動媒体の圧力の取り
方が異なることを除いて実施形態例３の超臨界水反応装
置と同じ構成を備え、従って実施形態例１と同じ効果を
奏することができる。本実施形態例では、ドーム型背圧
弁９６は、環状部６８の圧力が反応域６６の圧力と同じ
圧力になるように、環状部６８の圧力を調節している。

【００３８】ドーム型背圧弁９６の背圧系統は、反応カ
ートリッジ６４に接続され、反応域６６の圧力を導く第
１導圧管１１２と、第１導圧管１１２に接続された第１
導圧器１１４と、外円筒体６２に接続され、環状部６８
の圧力を導く第２導圧管１１６と、第２導圧管１１６に
接続された第２導圧器１１８とを備えている。更に、背
圧系統は、ぞれぞれ作動媒体を収容した第１及び第２作
動媒体管１２０、１２２を介して第１導圧器１１４及び
第２導圧器１１８に接続され、ドーム型背圧弁９６に作
用する作動媒体圧を生成する差圧器１２４と、及び、差
圧器１２４で生成された作動媒体圧を背圧としてドーム
型背圧弁９６に伝達する第３作動媒体管１２６とを備え
ている。差圧器１２４は、第１導圧管１１２の圧力と第
２導圧管１１６との圧力差がなくなるように、環状部６
８の圧力を調整させる背圧を生成し、ドーム型背圧弁９
６に作用する。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、圧力容器からなる外殻
体と、外殻体内に内殻体として配置された反応カートリ
ッジとからなる２重殻体として形成され、かつ外殻体の
内部と反応カートリッジの内部とが相互に連通しないよ
うに遮断されている圧力バランス型反応器を反応器とし
て備えることにより、常時、外殻体の内部が反応カート
リッジ内の反応域とは完全に遮断されているので、たと
え超臨界水反応装置を緊急停止しても、従来のように、
被処理液又は処理液が反応カートリッジ内の反応域から
外殻体の内部に流入して外円筒体を腐食するようなこと
は生じない。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態例１の超臨界水反応装置の要部の構成
を示す模式図である。

【図２】図２は、二流体ノズルを封止する封止構造を示
す断面図である。

【図３】実施形態例２の超臨界水反応装置の要部の構成
を示す模式図である。

【図４】実施形態例３の超臨界水反応装置の要部の構成
を示す模式図である。

【図５】実施形態例４の超臨界水反応装置の要部の構成
を示す模式図である。

【図６】超臨界水反応装置の基本的構成を示すフローシ
ートである。

【図７】従来の圧力バランス型反応器の構成を示す断面
図である。

【図８】問題点を説明するための従来の圧力バランス型
反応器の断面図である。

【符号の説明】

１０ 超臨界水反応装置 １２ 反応器 １４ 処理液管 １６ 冷却器 １８ 圧力制御弁 ２０ 気液分離器 ２２ 被処理液管 ２４ 被処理液ポンプ ２６ 空気送入管 ２８ 空気圧縮機 ３０ 補助燃料管 ３１ アルカリ剤送入管 ３４ 二流体ノズル ４０ 圧力容器 ４２ 反応カートリッジ ４４ 連通孔 ４６ 環状部 ４８ 処理液導管 ５０ 空気送入ノズル ５２ 二流体ノズルの内管 ５４ 二流体ノズルの外管 ５６ 空気送入枝管 ６０ 実施形態例１の超臨界水反応装置の要部 ６１ 反応器 ６２ 外円筒体 ６２ａ パッキン箱 ６２ｂ 環状パッキン ６２ｄ グランド（パッキン押さえ） ６４ 反応カートリッジ ６６ 反応域 ６８ 環状部 ７０ 二流体ノズル ７１Ａ フランジ板 ７１Ｂ フランジ ７２、７４ 流量制御装置 ７６、８０ 流量計 ７８、８２ 流量調節弁 ８４ 圧力バランス用空気の排気管 ８６ 圧力調節弁 ９０ 実施形態例２の超臨界水反応装置の要部 ９２ 実施形態例３の超臨界水反応装置の要部 ９４ 排気管 ９６ ドーム型背圧弁 ９８ 導圧器 １００ 背圧管 １１０ 実施形態例４の超臨界水反応装置の要部 １１２、１１６ 第１及び第２導圧管 １１４、１１８ 第１及び第２導圧器 １２０、１２２ 第１及び第２作動媒体管 １２４ 差圧器 １２６ 第３作動媒体管

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超臨界水の存在下で被処理液中の有機物
   と酸化剤との超臨界水反応を行う超臨界水反応装置にお
   いて、 圧力容器からなる外殻体と、外殻体内に内殻体として配
   置された反応カートリッジとからなる２重殻体として形
   成され、かつ外殻体の内部と反応カートリッジの内部と
   が相互に連通しないように遮断されている反応器と、 被処理液、及び酸化剤として酸素含有ガスを反応カート
   リッジ内に供給する反応流体供給手段と、 外殻体内の圧力と反応カートリッジ内の圧力とが実質的
   に同じ圧力になるように、外殻体と反応カートリッジと
   の間に圧力バランス用流体を送入する流体送入手段とを
   備えていることを特徴とする超臨界水反応装置。
2. 【請求項２】 処理液を反応カートリッジから流出させ
   る処理液管は、反応カートリッジに接続され、外殻体と
   反応カートリッジとの間を通過し、外殻体を貫通して外
   部に出るように設けられていることを特徴とする請求項
   １に記載の超臨界水反応装置。
3. 【請求項３】 反応流体供給手段が、外殻体を貫通して
   反応カートリッジの上部に貫入する流体ノズルであるこ
   とを特徴とする請求項１又は２に記載の超臨界水反応装
   置。
4. 【請求項４】 流体ノズルが外殻体を貫通する貫通部を
   封止する封止構造が、流体ノズルに接して環状に設けら
   れたグランドパッキンと、グランドパッキンを押圧する
   グランドとからなるグランド構造として形成されている
   ことを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか１項
   に記載の超臨界水反応装置。
5. 【請求項５】 反応カートリッジの内表層、及び、反応
   カートリッジ内に貫入している流体ノズル部分が、チタ
   ン又はチタン合金で形成されていることを特徴とする請
   求項１から４のうちのいずれか１項に記載の超臨界水反
   応装置。
6. 【請求項６】 酸素含有ガス及び圧力バランス用流体と
   して空気を送入するようにしたことを特徴とする請求項
   １から５のうちのいずれか１項に記載の超臨界水反応装
   置。
7. 【請求項７】 外殻体と反応カートリッジとの間に、酸
   化剤用空気の供給源から圧力バランス用空気を供給し、
   かつ処理液管に合流する排気管を介して処理液中に流出
   させるようにしたことを特徴とする請求項６に記載の超
   臨界水反応装置。
8. 【請求項８】 外殻体と反応カートリッジとの間に、酸
   化剤用空気の供給源から圧力バランス用空気を供給し、
   排気管を介して処理液とは別の場所に流出させ、かつ、
   排気管には、処理液管と接続された導圧管内の背圧によ
   って作動する背圧式圧力調節弁を設けたことを特徴とす
   る請求項６に記載の超臨界水反応装置。
9. 【請求項９】 導圧管は、導圧膜を介して処理液管と接
   続され、かつ背圧式圧力調節弁を動作させる作動媒体を
   収容していることを特徴とする請求項８に記載の超臨界
   水反応装置。