JP2001246239A - 水熱反応方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 反応器に導入する被処理物および酸化剤を導
入直後に均一に分散させることができ、これにより反応
効率を高くでき、小型の装置により高効率で被反応物を
分解することが可能な水熱反応方法および装置を提供す
る。 【解決手段】 実質的に垂直方向に配置され内径Ｒの３
倍以上の長さＨを有する筒状の反応器１に、被反応物と
酸化剤の混合物を反応器１の上部から噴射機構２によ
り、反応器内径Ｒの１／１５〜１／２００の内径ｒを有
する噴射口３を通して、１０ｍ／ｓｅｃ以上の噴射速度
で噴射し、これにより反応器１内の上部に完全混合域２
１を形成し、下部にプラグフロー域２２を形成して、水
の超臨界または亜臨界状態で水熱反応を行い被反応物を
分解する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物分解、エネ
ルギー生成または化学物質製造を行うための水熱反応方
法および装置、特に水の超臨界または亜臨界状態下で水
熱反応を行うのに好適な水熱反応方法および装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】水熱反応は水の超臨界または亜臨界状態
で、被反応物を酸化反応や加水分解反応させて廃棄物を
分解したり、エネルギーを生成したり、化学物質を製造
したりする方法である。特に近年、水の超臨界または亜
臨界状態で有機物を含む被反応物と、酸化剤を反応させ
ることにより酸化反応を生じさせ、被反応物中の有機物
を短時間で、ほぼ完全に分解する水熱反応が注目されて
いる。

【０００３】このように水熱反応して被反応物中の有機
物を酸化分解する場合、被反応物、酸化剤、水が、374
℃以上の温度で22MPa以上の圧力の超臨界状態、あるい
は374℃以上の温度で2.5MPa以上で22MPa未満の圧力の亜
臨界状態で反応する。この場合、被反応物に予め適性量
の水を含む場合は、水を供給する必要はない。反応の結
果、有機物は酸化分解され、水と二酸化炭素からなる高
温高圧の流体と、乾燥またはスラリー状態の灰分や塩類
等の固体を含む反応生成物が得られる。反応生成物のう
ち固体は固体分離装置によって分離される。固体を分離
した流体はエネルギー回収されるか、冷却、減圧され、
ガス分と液分とに分離される。

【０００４】このような水熱反応方法として、分解対象
の有機廃液等の被処理物および酸化剤を高圧ポンプで加
圧し、混合した状態で噴射機構により反応器に上部から
噴射し、反応器の上部に逆流を伴う混合区画を形成し、
下部に栓流区画を形成して水熱反応を行う方法が提案さ
れている（特開平１１−１５６１８６号）。上記の方法
では上部に逆流を伴う混合区画を形成し、下部に栓流区
画を形成することにより、効率よく水熱反応を行うこと
ができるが、小型の装置でさらに効率よく水熱反応を行
うことが要望されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、反応
器に導入する被処理物および酸化剤を導入直後に均一に
分散させることができ、これにより反応効率を高くで
き、小型の装置により高効率で被反応物を分解すること
が可能な水熱反応方法および装置を提供することであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、次の水熱反応
方法および装置である。 （１） 実質的に垂直方向に配置され内径の６倍以上の
長さを有する筒状の反応器に、被反応物と酸化剤の混合
物を反応器の上部から噴射機構により、反応器内径の１
／１５〜１／２００の内径を有する噴射口を通して、１
０ｍ／ｓｅｃ以上の噴射速度で噴射し、これにより反応
器内に実質的な完全混合域およびその下にプラグフロー
域を形成して、水の超臨界または亜臨界状態で水熱反応
を行うことを特徴とする水熱反応方法。 （２） 被反応物は窒素含有物質である上記（１）記載
の方法。 （３） 水の超臨界または亜臨界状態で水熱反応を行う
実質的に垂直方向に配置された筒状の反応器と、反応器
の上部へ被反応物を供給する被反応物供給路と、反応器
の上部へ酸化剤を供給する酸化剤供給路と、被反応物供
給路から供給される被反応物および酸化剤供給路から供
給される酸化剤を混合状態で反応器の上部から噴射する
噴射機構と、反応器の下部から反応物を取り出す反応物
取出路とを備え、前記反応器は内径の６倍以上の長さを
有し、前記噴射機構は反応器の内径の１／１５〜１／２
００の内径を有する噴射口から被反応物と酸化剤の混合
物を１０ｍ／ｓｅｃ以上の噴射速度で反応器内に噴射す
ることにより反応器内に実質的な完全混合域およびその
下にプラグフロー域を形成するように構成されているこ
とを特徴とする水熱反応装置。 （４） 反応器の内壁に耐腐食性ライナーを有する上記
（３）記載の装置。 （５） 反応器の内壁から付着物を除去する手段を備え
ている上記（３）または（４）記載の装置。 （６） 反応器の反応物を冷却する手段を備えている上
記（３）ないし（５）のいずれかの装置。

【０００７】本発明では上記構成とすることにより、反
応器の中に実質的な完全混合域を形成し、この部分にお
いて被反応物および酸化剤を反応器導入直後に均一に分
散させ、その完全混合域の下にプラグフロー域を形成し
てさらに反応させて、望ましい水熱反応を生じさせるよ
うに意図されている。完全混合域は導入直後の被反応物
および酸化剤がその領域内に一様に分散する完全混合流
が生じる領域である。このように完全混合域では被反応
物と酸化剤が導入直後に領域内の反応物と均一に混合す
るため、反応効率は高くなり、被反応物の大部分（例え
ば９０〜９９重量％）を完全混合域で分解することがで
きる。

【０００８】このような実質的な完全混合領域で大部分
の被反応物を処理した後の反応物は、反応器の長さを長
くすることにより、完全混合域の下にプラグフロー域を
形成し、この部分において水熱反応を継続することによ
り残余の被反応物を分解した反応物を得ることができ
る。

【０００９】本発明において水熱反応とは、超臨界また
は亜臨界状態の高温高圧の水の存在下に被反応物を酸化
反応等させることを意味する。ここで超臨界状態とは３
７４℃以上、２２ＭＰａ以上の状態である。また亜臨界
状態とは例えば３７４℃以上、２．５ＭＰａ以上２２Ｍ
Ｐａ未満あるいは３７４℃以下、２２ＭＰａ以上の状
態、あるいは３７４℃以下、２２ＭＰａ未満であっても
臨界点に近い高温高圧状態をいう。

【００１０】被反応物は水の超臨界または亜臨界状態で
酸化反応、加水分解反応等の水熱反応の対象となる物質
を含むものである。具体的な被反応物としては、工場等
から排出される廃液中の有機物、ＰＣＢ、ダイオキシン
あるいはトリクロロエチレンに代表される有機塩素化合
物や環境ホルモン等の有害物質およびそれらで汚染され
た水、油、土、汚泥などの物質、プラスチック、各種無
機物、粒状物、それらの水溶液あるいは水との混合物、
し尿、下水汚泥、活性汚泥からの余剰汚泥などがあげら
れる。下水汚泥、し尿、活性汚泥からの余剰汚泥、アミ
ンやアミノ酸やタンパク質等の窒素含有有機物等の窒素
を含む被反応物は、本発明の対象として好適である。な
ぜならそれらの窒素含有物を窒素ガスに分解するには、
従来の水熱反応ではより高い反応温度とより長い反応時
間を必要としたからである。このような被反応物は酸化
剤と混合した状態で反応器に導入され、水熱反応を受け
る。酸化剤としては、空気等の酸素含有ガス、過酸化水
素等の過酸化物などがあげられる。

【００１１】被反応物を供給する場合、有機物や酸化物
を別々にあるいは混合して反応器に供給して水熱反応が
行われる。このような水熱反応系は被反応物のほかに水
が存在し、さらに必要により触媒や中和剤等が添加され
る場合があるが、これらも被反応物と混合して、あるい
は別々に反応器に供給することができる。

【００１２】本発明で用いられる反応器は超臨界または
亜臨界状態で水熱反応を行うように、耐熱、耐圧材料に
より、実質的に垂直方向に配置した筒状容器で形成され
る。反応熱により超臨界または亜臨界状態に達しない場
合には、被処理物を反応器に導入する前に予熱したり、
補助燃料を被処理物に添加することができる。容器の形
状は円筒、だ円筒、多角筒とすることができ、下端部は
コーン状とするのが好ましい。このような反応器により
超臨界または亜臨界状態で水熱反応を行うと、被反応物
の有機物は酸化剤により酸化されて最終的に水と二酸化
炭素に分解され、あるいは加水分解により低分子化す
る。反応生成物は冷却、減圧され、ガス分と液分に分離
される。

【００１３】上記の超臨界または亜臨界状態で水熱反応
を行う反応器に被反応物および酸化剤を供給するため
に、被反応物および酸化剤を供給する被反応物供給路お
よび酸化剤供給路をそれぞれ高圧の供給ポンプを介して
反応器の上部に連絡するように設ける。被反応物と酸化
剤が混合されている場合には、共用の供給路を用いるこ
とができる。反応器における水熱反応を定常状態で行う
ためには、それぞれの供給ポンプは被反応物および酸化
剤を一定流量で供給するように構成される。反応器の下
部には反応物を取り出すための反応物取出路が連絡する
ように設けられる。

【００１４】噴射機構は被反応物供給路から供給される
被反応物と酸化剤供給路から供給される酸化剤を混合し
た状態で反応器の上部から下向に噴射するように設けら
れる。噴射機構は噴射口を有する噴射ノズルにより形成
されるが、噴射口は複数個であってもよい。噴射口は通
常、噴射流が反応器の内壁に直接噴射されないように反
応容器の上蓋中央付近に設置されるが、反応容器の上部
の側壁から配管を導入して容器内部で下側に向けて噴射
する形態でもよい。

【００１５】上記の構成において、反応器は内径（実質
的に水熱反応が行われる領域の内径）の６倍以上の長
さ、好ましくは６〜２０倍、さらに好ましくは６〜１５
倍の長さとなるように形成される。本発明において内径
は、反応器が円筒以外の形状の場合には、水力学的に等
価な円筒の直径に相当する相当直径が用いられる。

【００１６】噴射装置は反応器の内径の１／１５〜１／
２００、好ましくは１／２０〜１／１５０、さらに好ま
しくは１／３０〜１／１００の内径（実質的に水熱反応
が行われる領域の内径）を有する噴射口から、被反応物
と酸化剤の混合物を１０ｍ／ｓｅｃ以上、好ましくは１
０〜５００ｍ／ｓｅｃ、さらに好ましくは１５〜３００
ｍ／ｓｅｃの噴射速度で反応器内に下向に噴射するよう
に構成される。噴射口が複数個ある場合には、合計の断
面積を有する円の直径に換算して内径比を求める。

【００１７】上記の反応器に噴射機構から被反応物と酸
化剤の混合物を下向に噴射すると、反応器に実質的な完
全混合域が形成される。実質的な完全混合域は、通常反
応器の上端から内径の４〜８倍の長さの領域に形成され
る。実質的な完全混合領域では反応器の中心部が下向
流、周辺部が上向流の均一な循環流が生じる。中心部の
下向流の方向に被反応物と酸化剤の混合物を噴射する
と、噴射流は循環流と混合されて循環し、循環流中に均
一に分散する。このため実質的な完全混合域に噴射され
た被反応物と酸化剤の混合物は完全混合域内の流体中に
噴射直後に均一に分散して反応物と混合され、これによ
り反応物中の熱を受けて、直ちに超臨界または亜臨界状
態に達し、効率よく水熱反応が行われる。

【００１８】このような実質的な完全混合域では、被反
応物の大部分（例えば９０〜９９重量％）が分解され
る。さらに分解率を高くするために、反応器内に実質的
な完全混合域の下にプラグフロー域を設ける。プラグフ
ロー域では、反応物の自重と、反応物取り出し路からの
引抜き力により下向きの実質的な平行流が形成され、超
臨界または亜臨界状態で移動するため水熱反応が進行
し、残留する被反応物が分解される。実質的な完全混合
域の下のプラグフロー域は、少なくとも内径の２倍の長
さが必要と考えられる。それ故に、一つの反応器内に実
質的な完全混合域とプラグフロー域を持つためには、少
なくとも内径の６倍の長さが必要と考えられる。好まし
い混合状態を得るためのこの反応器の長さ／内径の比
は、流体力学解析で支持されている。

【００１９】反応器の内径と長さの比、反応器の内径と
噴射口の内径の比、および噴射速度が前記範囲外の場合
には、反応器内に逆流が生じる場合でも均一な実質的な
完全混合域を得ることは非常に困難である。この場合、
被反応物と酸化剤の混合流がこのような混合域に噴射さ
れても、均一な分散を得ることは非常に困難である。こ
のような混合域では、水熱反応は安定に継続できない。
水熱反応が起こったとしても、反応効率は十分には高く
なく、被反応物のほとんどを分解するのは非常に難し
い。

【００２０】本発明では実質的な完全混合域とプラグフ
ロー域で水熱反応を行うことにより、水熱反応を効率よ
く行うことができ、これにより小型の反応器により被反
応物を高効率で分解することができる。大部分の被反応
物を実質的な完全混合域で分解した反応物は実質的な完
全混合域の下のプラグフロー域で継続処理を行うことに
より、残余の被反応物を分解して高除去率で被反応物を
分解除去することができる。

【００２１】上記の反応器を形成する材質としては、水
熱反応に耐えるものであれば、材質は制限されないが、
ハステロイ、インコネル、ステンレス等が使用できる。

【００２２】被反応物が酸のような腐食性物質を含む場
合や、反応によって酸のような腐食性物質を生成する場
合には、反応器は耐腐食性ライナーを設けることができ
る。耐腐食性ライナーは、特に限定されず、チタン、白
金、イリジウム、ジルコニア、チタニア等の耐腐食性材
料で反応器内面をコーティングしたもの、あるいは同様
の材料からなるカバー状部材を反応器内面に直接または
間隔を保って配置したものなどがあげられる。このよう
なライナーを設けることにより、反応器の腐食を防止
し、長期にわたる水熱反応が可能である。

【００２３】本発明では、被処理物に含まれる固体、反
応により生成する無機塩や酸化物のような固体は、重力
の作用で反応器内を下向きに移動して、反応物取出路か
ら排出される。噴射供給された流体が、反応器内壁に直
接接触しないようにすることは、固体の付着を防ぐため
に好適である。固体の粘着性が著しい場合には、反応容
器内壁に付着した固体を除去するための除去手段を設け
ることができる。固体除去手段としては機械的装置とす
ることができ、特に限定されないが、回転フレーム式の
もの、あるいは特開平１１−１５６１８６号に示された
切欠窓部分を有する実質的に円筒状のスクレーパが好適
である。このような固形物除去手段を設けることによ
り、反応器内面に付着する固形物を除去して長期にわた
って水熱反応を続けることができる。

【００２４】本発明では、反応物を反応物取出路から排
出する前に冷却するための冷却手段を設けることができ
る。冷却手段は、特に限定されないが、反応器の下部に
水を導入して冷却し、無機塩を水に溶解してその排出を
促進することができる。また、反応器内に酸やアルカリ
を含む水を導入して冷却するとともにアルカリや酸の中
和を行うこともできる。このような冷却手段を設けるこ
とにより反応器内を冷却して液体を生成させ可溶性成分
を溶解し、かつ中和によりｐＨが中性の状態で取り出す
ことができ、このとき固形物も分散して取り出すことが
でき、これらの排出が容易になる。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、反応器に実質的な完全
混合域を形成して水熱反応を行うようにしたので、被処
理物および酸化剤を反応器導入直後に均一に分散させる
ことができ、反応効率を高くできる。さらに、実質的な
完全混合域の下にプラグフロー域を設けて水熱反応を継
続させるので、小さい反応器で高効率で分解できる。こ
のように被処理物を高効率で小さい反応器で分解でき
る。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は実施形態の水熱反応装置を示
す垂直断面図である。

【００２７】図１において、１は反応器であって、耐
熱、耐圧性材料により下部が円錐部１ａとなった円筒状
の容器からなり、上部に噴射機構２が設けられている。
噴射機構２は下端部に噴射口３を有する小円筒状の噴射
ノズル４と混合部５からなる。噴射ノズル４は反応器１
の上部から噴射口３が反応器１内に下向に開口するよう
に取付けられている。混合部５の上部と側壁部に設けら
れた被反応物導入部６および酸化剤導入部７に、それぞ
れ被反応物供給路８および酸化剤供給路９が連絡してい
る。

【００２８】反応器１の内壁には耐腐食性のライナー１
１が形成されている。反応器１のライナー１１の内側に
間隔を保って下部が円錐部１２ａとなった円筒からなる
スクレーパ１２が回転可能に設けられており、反応器１
の下端部の小径部１ｂに挿入された小径部１２ｂに連絡
する駆動機構１３により回転させられるようになってい
る。反応器１の小径部１ｂの中央部を通して下から冷却
水路１４が立ち上がっている。反応器１下端部の小径部
１ｂには反応物取出部１５が設けられており、反応物取
出路１６が連絡している。

【００２９】上記の構成において、反応器１の長さ（反
応器１において実質的に水熱反応が行われる有効長さ）
Ｈは反応器１の内径（反応器１において実質的に水熱反
応が行われる有効径）Ｒの６倍以上とされている。また
噴射機構２の噴射ノズル４の噴射口３の内径ｒはＲの１
／１５〜１／２００とされ、噴射口３から噴射される噴
射流ａの噴射速度は１０ｍ／ｓｅｃ以上とされている。

【００３０】上記の装置における水熱反応は、被反応物
供給路８から被反応物を供給し、酸化剤供給路９から酸
化剤を供給して噴射機構２の混合部５で混合し、混合物
を噴射ノズル４の噴射口３から反応器１内に下向流で噴
射して、超臨界または亜臨界の状態で水熱反応を行う。
この間駆動装置１３によりスクレーパ１２を回転させ
て、反応器１の内壁に付着する固形物を剥離し、冷却水
路１４から冷却水を反応器１の下部に吹き込んで冷却す
るとともに／または中和し、液化した液体に可溶性成分
を溶解させ流下させる。反応物は流体および固体ととも
に反応物取出路１６から取り出される。

【００３１】上記の水熱反応では反応器１の上部に実質
的な完全混合域２１、その下部にプラグフロー域２２、
さらにその下部に冷却域２３が形成される。

【００３２】実質的な完全混合域２１では下向流ｂと上
向流ｃからなる均一な循環流が形成されており、噴射口
３から噴射される噴射流ａは循環する下向流ｂと混合し
て循環し、噴射直後に被反応物と酸化剤の混合物が実質
的な完全混合域２１の循環流中に均一に分散する。この
ため混合物は循環流の熱を受けて直ちに超臨界または亜
臨界状態になるため水熱反応が進行し、実質的な完全混
合域２１中を循環する間に被反応物の大部分が分解す
る。

【００３３】実質的な完全混合域２１の循環流のうち、
噴射流ａに相当する量はプラグフロー域２２に移り、重
力により下向流ｄを形成する。プラグフロー域２２にお
ける下向流は実質的に平行流であり、緩速流として流下
し、その間水熱反応は継続し、残余の被反応物は分解さ
れる。

【００３４】冷却域２３では冷却水路１４から吹込まれ
る冷却水ｅにより冷却されて超臨界温度以下になること
により反応物中の液成分が液化し、塩等の可溶性成分を
溶解し、固形物を分散させた状態で反応物とともに反応
物取出路１６から取出される。

【００３５】上記の水熱酸化反応では、生成する反応熱
が流体の顕熱上昇をもたらす。実質的な完全混合状態が
形成されるため、有機廃液の熱量を適切に選ぶことによ
り、外部加熱なしで反応容器を所定の反応温度に保ち、
安定した反応の継続を実現することが可能となる。な
お、被反応物の供給は、間欠供給してもよい。有害物質
を完全に分解する場合のように、高い反応率を得るため
には、目標の反応率を得るためにプラグフロー域におい
て必要な滞留時間を与えるように、反応器の長さを設定
できる。

【００３６】反応器１に供給する被反応物は通常貯留タ
ンクに保有され、高圧ポンプで加圧されて被反応物供給
路８より供給される。被処理物が水を含まない場合に
は、予め水と混合して、水溶液あるいは水スラリーとし
て供給できる。また、被反応物供給路８の配管中で水と
混合してもよい。水熱酸化反応の場合には、酸化剤も同
様に高圧ポンプやコンプレッサーで加圧供給される。酸
化剤は、空気、酸素、液体酸素、過酸化水素水、硝酸、
亜硝酸、硝酸塩、亜硝酸塩を用いることができる。酸化
剤は、被反応物あるいは被反応物を含む水と混合して供
給してもよいし、噴射ノズル４を二重管ノズルにして複
層流として供給してもよい。

【００３７】特に水熱酸化反応の場合、反応器１はでき
るだけ断熱状態として、反応によって生成する熱量で所
定の反応温度に達するように、被反応物の熱量を調整す
ることが好ましい。ただし、相対的に熱量の低い反応物
に対して、被反応物および被反応物を含む流体を予備加
熱してから供給すること、灯油、アルコール、廃有機溶
剤等を添加して熱量を調整すること、あるいは反応温度
を外部熱源で調整してもよい。

【００３８】反応開始の手順は特に限定されない。例え
ぱ、加圧された被反応物と酸化剤は予熱され、噴射機構
２の混合部５を通って反応器１に導入される。予熱は、
電気ヒーター、燃焼を伴う加熱手段、それらの組み合わ
せで達成される。反応混合物は十分に混合されているの
で、水熱反応が起こって反応熱が生成し、流体の温度が
上昇する。いったん反応器１で定常状態が得られれば、
被反応物が十分な熱量があれば予熱をやめてもよい。

【００３９】反応物取出路１６から取出される反応物は
通常、冷却、減圧される。冷却、減圧の過程で固体分離
や気液分離の工程を行うことができる。最終的に生成し
た水、気体、固体は、そのまま、エネルギー回収された
り、物質として再利用されたり、そのまま、あるいは追
加処理して廃棄される。

【００４０】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。各
例中、％は重量％である。

【００４１】実施例１ 長さが１６４０ｍｍ、内径が１０８ｍｍの垂直円筒状の
反応器１の上蓋中央部の内径１．４ｍｍの噴射口３を有
する噴射ノズル４から、表１に示す組成の有機性廃棄物
を、水、空気とともに噴射し、超臨界状態で水熱酸化反
応を行い、反応物を下端部の反応物取出路１６から取り
出して気液分離し、分離液の水質と分解率を測定した。
表２に運転条件と結果を示した。運転に際しては、あら
かじめ、反応器１を反応温度まで外部熱源で予熱した。
表２に示すように、６４０℃、２２．５ＭＰａ、滞留時
間２２秒で水熱酸化反応でき、有機物を完全分解でき
た。約３時間安定した反応が継続した。反応後に観察し
たが、生成する無機物によるスケール生成や閉塞は認め
られなかった。

【００４２】実施例２ 実施例１と同じ反応器、有機性廃棄物を用いて、水、空
気とともに亜臨界状態で水熱酸化反応を行い、表２に運
転条件と結果を示した。表２に示したように、６５０
℃、１４．８ＭＰａ、滞留時間１９秒で水熱酸化反応で
き、有機物を完全分解できた。約３時間安定した反応が
継続した。また、反応後に観察したが、生成する無機物
によるスケール生成や閉塞は認められなかった。

【００４３】実施例３ 表３に示す組成の下水汚泥を、実施例１で使用した反応
器を用いて、超臨界状態で水熱反応を実施した。下水汚
泥は、予熱後、空気と水と一緒に噴射注入した。噴射ノ
ズルは、開口部の直径を３．０ｍｍに調整した。表４に
示すように、６１５℃、２２．３ＭＰａ、滞留時間１９
秒で水熱反応を行い、有機性炭素（ＴＯＣ）と窒素（Ｔ
Ｎ）が完全に分解した。反応は、３時間、安定に継続し
た。反応後の観察では、生成する無機物によるスケール
生成や閉塞は認められなかった。

【００４４】

【表１】

【００４５】

【表２】

【００４６】

【表３】

【００４７】

【表４】

【００４８】比較例１ 実施例１の反応器の噴射機構の噴射ノズルを、９ｍｍの
噴射口径を持つノズルに変更した。実施例１と同じ有機
性廃薬物を用いて、水、空気とともに、超臨界状態で水
熱酸化反応を行った。被反応物供給量を０．１２ｋｇ／
ｍｉｎ、水供給量を１．００ｋｇ／ｍｉｎ、空気供給量
を２．２２ｋｇ／ｍｉｎと実施例１と同じ条件として水
熱反応を開始したが、反応が継続せず、不完全燃焼で生
成したチャーと思われる黒い物質を含む流体が排出され
た。本比較例では、噴射口の内径は反応器内径の１／１
２、噴射速度は１．７ｍ／ｓｅｃであり、被反応物と酸
化剤を含む被処理流体が十分に混合されないために、反
応熱による温度上昇と反応の進行、供給された被処理物
の反応開始が満足に実現しなかったと判断される。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態の水熱反応装置の断面図である。

【符号の説明】

１ 反応器 ２ 噴射機構 ３ 噴射口 ４ 噴射ノズル ５ 混合部 ６ 被反応物導入部 ７ 酸化剤導入部 ８ 被反応物供給路 ９ 酸化剤供給路 １１ ライナー １２ スクレーパ １３ 駆動機構 １４ 冷却水路 １５ 反応物取出部 １６ 反応物取出路 ２１ 完全混合域 ２２ プラグフロー域 ２３ 冷却域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０２Ｆ 11/06 Ｃ０２Ｆ 11/06 Ｂ (71)出願人 598124412 ジェネラル アトミックス インコーポレ イテッド アメリカ合衆国 カリフォルニア州 サン ディエゴ ジェネラル アトミックス コ ート 3550 (72)発明者 ダビッド エー ハズルベック アメリカ合衆国 92020 カリフォルニア 州 エルカジョン リブ オーク ドライ ブ 486 Ｆターム(参考） 4D059 AA01 AA02 AA05 BC01 BC02 BJ08 CB15 CB18 DA31 DA44 DA47 DA70 4G075 AA13 AA35 AA37 AA52 BA05 BA06 BA10 BD03 BD12 BD13 BD14 BD30 CA02 CA03 CA57 CA65 DA02 EA01 EB12 EC01 EC12 ED08 EE02 FA01 FA20 FB02 FC06 FC09 FC10

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 実質的に垂直方向に配置され内径の６倍
   以上の長さを有する筒状の反応器に、 被反応物と酸化剤の混合物を反応器の上部から噴射機構
   により、反応器内径の１／１５〜１／２００の内径を有
   する噴射口を通して、１０ｍ／ｓｅｃ以上の噴射速度で
   噴射し、 これにより反応器内に実質的な完全混合域およびその下
   にプラグフロー域を形成して、水の超臨界または亜臨界
   状態で水熱反応を行うことを特徴とする水熱反応方法。
2. 【請求項２】 被反応物は窒素含有物質である請求項１
   記載の方法。
3. 【請求項３】 水の超臨界または亜臨界状態で水熱反応
   を行う実質的に垂直方向に配置された筒状の反応器と、 反応器の上部へ被反応物を供給する被反応物供給路と、 反応器の上部へ酸化剤を供給する酸化剤供給路と、 被反応物供給路から供給される被反応物および酸化剤供
   給路から供給される酸化剤を混合状態で反応器の上部か
   ら噴射する噴射機構と、 反応器の下部から反応物を取り出す反応物取出路とを備
   え、 前記反応器は内径の６倍以上の長さを有し、 前記噴射機構は反応器の内径の１／１５〜１／２００の
   内径を有する噴射口から被反応物と酸化剤の混合物を１
   ０ｍ／ｓｅｃ以上の噴射速度で反応器内に噴射すること
   により反応器内に実質的な完全混合域およびその下にプ
   ラグフロー域を形成するように構成されていることを特
   徴とする水熱反応装置。
4. 【請求項４】 反応器の内壁に耐腐食性ライナーを有す
   る請求項３記載の装置。
5. 【請求項５】 反応器の内壁から付着物を除去する手段
   を備えている請求項３または４記載の装置。
6. 【請求項６】 反応器の反応物を冷却する手段を備えて
   いる請求項３ないし５のいずれかの装置。