JP2002210345A

JP2002210345A - 超臨界水反応装置

Info

Publication number: JP2002210345A
Application number: JP2001008783A
Authority: JP
Inventors: Shinichirou Kawasaki; 慎一朗川崎; Akira Suzuki; 明鈴木; Taro Oe; 太郎大江
Original assignee: Organo Corp; Japan Organo Co Ltd
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 2001-01-17
Filing date: 2001-01-17
Publication date: 2002-07-30

Abstract

(57)【要約】【課題】反応器の大型化に代わる超臨界水反応効率の
高い反応器を備えた超臨界水反応装置を提供する。【解決手段】本超臨界水反応装置は、反応器の構成が
異なることを除いて、従来の装置と同じ構成を備えてい
る。本反応器６０は、反応室４３が反応室下部の第１反
応室６１と第１反応室６１上であって反応室上部の第２
反応室６２とに区分されていること、２流体ノズル６３
が第２反応室内を下方に延在して、下端開口が第１反応
室と第２反応室６２との境界に位置すること、第２反応
室内に流路規制手段として邪魔板６４が相互に離隔して
千鳥状配置で配置されていること、及び、第２反応室内
の流体を加熱する電気ヒータ６５が第２反応室に対応す
る圧力容器４１の部分の外側に設けられている除いて、
従来の反応器と同じ構成を備えている。２流体ノズルの
下端開口は、圧力容器の高さの５０％の距離だけ圧力容
器の底部から上方に位置する。

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やダイオキシン類等の有
機塩素化合物を超臨界水反応処理する際に、被処理液中
の有機塩素化合物を効率的に超臨界水反応により酸化さ
せて、処理流体中の有機塩素化合物濃度を排出基準値以
下にする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】超臨界水反応装置とは、超臨界水の高い反
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。

【０００４】ここで、図８を参照して、ＰＣＢ、ダイオ
キシン等の有機塩素化合物を超臨界水反応処理して酸化
分解する超臨界水反応装置の基本的な構成を説明する。
図８は代表的な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、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８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から処理流体を流出させる処理流体
系統１３として、反応器１２の処理流体出口に接続され
た処理流体管１４に、処理流体にアルカリ水溶液を注入
して中和急冷する中和急冷器１５、処理流体を更に冷却
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、処理流体をガス成分と液成分とに気液
分離する気液分離器２０を、順次、備えている。

【０００５】中和急冷器１５は、アルカリ水溶液注入管
１７からアルカリ水溶液を処理流体に注入して、反応器
１２内で被処理液中の有機塩素化合物の超臨界水反応に
より発生した塩酸等を中和すると共に処理流体を急激に
冷却する。気液分離器２０の上部には、分離したガス成
分を流出させるガス流出管２２が接続され、下部には分
離した液成分を流出させる液流出管２４が接続されてい
る。更に、ガス流出管２２には、気液分離器２０の圧力
を制御する背圧弁２６が、液流出管２４には流出流量を
調整して気液分離器２０の液面を制御する液面制御弁２
７が設けてある。

【０００６】超臨界水反応装置１０は、超臨界水反応に
供する被処理液を反応器１２に供給する供給系統とし
て、被処理液ポンプ２８と、空気圧縮機３０とを備え、
被処理液管３２を介して有機塩素化合物を含む被処理液
を反応器１２に送入し、かつ、被処理液管３２に接続さ
れた空気送入管３４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。また、超臨界水反応装
置１０には、反応器１２内で超臨界水反応を維持するた
めの常温水あるいは超臨界水を補給する補給水管３６を
被処理液管３２に接続させる。

【０００７】従来の超臨界水反応装置１０で使用されて
いる反応器１２は、反応カートリッジを有しない、圧力
容器のみからなる通常の非圧力バランス型反応器と、圧
力容器と、圧力容器内に設けられた反応カートリッジと
を有する圧力バランス型反応器とに大別される。

【０００８】ここで、図９を参照して、非圧力バランス
型反応器の構成を説明する。図９は一般的な非圧力バラ
ンス型反応器の構成を示す模式的断面図である。反転筒
を有しない一般的な非圧力バランス型反応器４０は、最
も構成が単純な反応器であって、図９に示すように、縦
型圧力容器４１と、圧力容器４１の頂部に設けられた２
流体ノズル４２とから形成されていて、圧力容器４１内
は超臨界水を収容して反応室４３を構成する。処理流体
を流出させる処理流体ノズル４４は、通常、圧力容器４
１の上部に設けられている。但し、場合によっては、処
理流体ノズル４４が、圧力容器４１の底部に設けられる
こともある。

【０００９】２流体ノズル４２は、下端に開口を有する
内管部４２ａと、内管部４２ａを取り巻いて二重管構造
を構成し、内管部４２ａとの間に環状部４２ｂを形成
し、下端に環状開口を有する外管部４２ｃとから構成さ
れている。２流体ノズルを使用するときには、図８で、
空気送入管３４は、２流体ノズル４２の内管部４２ａと
外管部４２ｂとの間の環状部４２ｃに、被処理液管３２
は２流体ノズル４２の内管部４２ａに接続されている。
２流体ノズル４２は、内管部４２ａから被処理液を、か
つ環状部４２ｂから酸素含有ガスとして空気を流入さ
せ、環状部４２ｂの下端環状開口から反応器４２内に流
出する空気流によって内管部４２ａの下端開口から流出
する被処理液をアトマイジングすることにより、反応器
４２内の超臨界水域、つまり反応室４３に噴霧状で被処
理液と空気とを分散させる。反応室４３内で、被処理液
中の有機塩素化合物は、超臨界水反応により酸化され、
処理液となって処理液ノズル４４から流出する。

【００１０】次に、図１０を参照して、圧力バランス型
反応器の構成を説明する。図１０は一般的な圧力バラン
ス型反応器の構成を示す模式的断面図である。反転筒を
有しない一般的な圧力バランス型反応器４５は、図１０
に示すように、圧力容器として形成された外円筒体４６
と、外円筒体４６と相互に連通する内円筒体として設け
られ、超臨界水を収容して反応域４９を形成する反応カ
ートリッジ４７との２重円筒体として形成されている。
２流体ノズル５５から被処理液と空気とを噴霧状で反応
カートリッジ４７内の反応域４９に流入させ、かつ、圧
力バランス用ガス送入口５０から外円筒体４６と反応カ
ートリッジ４７との間の環状部５１に、圧力バランス用
ガスとして、例えば空気を供給する。圧力バランス用空
気は、図８で空気送入管３４から分岐した圧力バランス
用空気送入管（図示せず）から供給される。圧力バラン
ス用ガスは、反応カートリッジ４７と２流体ノズル５５
との上部間隙５２を介して環状部５１から反応域４９に
流入し、酸化剤の一部として消費される。

【００１１】反応カートリッジ４７内の反応域４９に流
入した被処理液中の有機塩素化合物は、超臨界水中で酸
化され、処理流体として処理流体ノズル５６から流出す
る。圧力バランス型反応器４５では、反応カートリッジ
４７の内外の圧力差は殆ど無いため、反応カートリッジ
４７を非圧力容器として薄い肉厚で形成できるので、反
応カートリッジ４７を高価な耐食性金属、例えばインコ
ネル６２５等のニッケル合金で形成しても、コストが嵩
まないという利点がある。また、環状部５１は腐食性が
強い雰囲気ではないので、外円筒体４６は必ずしも反応
カートリッジ４７と同じ材質で形成する必要はなく、通
常、耐熱／耐圧性炭素鋼、或いはステンレス鋼で形成さ
れる。

【００１２】上述の従来の反応器４０及び４５では、被
処理液ノズルとして２流体ノズルが設けられているが、
２流体ノズルに限ることはなく、図８に示すように、通
常のノズルを使用して、被処理液と空気等の混合流体を
流入させても良い。また、反応器４５では、有底の反応
カートリッジ４７が設けられているが、有底に限らず、
底部を有しない反応カートリッジを圧力容器の底部に溶
接接合等によって接合しても良い。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ＰＣＢやダ
イオキシンを処理する場合、排出基準値として規定され
ているＰＣＢ濃度は３μｇ／リットル、ダイオキシン濃
度は１０ｐｇＴＥＱ／Ｌリットルであって、極めて低い
濃度である。処理流体中のＰＣＢやダイオキシン類の濃
度を排出基準値以下に低下させるためには、被処理液中
の有機塩素化合物に対する超臨界水反応を完全に終結さ
せることが必要であって、そのためには、充分な被処理
液の滞留時間が必要になり、従って、超臨界水域となる
反応室の容積を大きくする必要がある。この結果、反応
器４０では圧力容器４１を大型化する必要があり、反応
器４５では反応カートリッジ４７及び圧力容器４６の容
積を大きくする必要がある。

【００１４】しかし、圧力容器及び反応カートリッジを
大きくすることは、特に設計圧力及び設計温度が高く、
耐食性材料を必要とする圧力容器を大型化することは、
反応器のコストの大幅な増大を招くことになり、ＰＣＢ
やダイオキシン類の経済的な処理が難しくなる。そこ
で、本発明の目的は、ＰＣＢやダイオキシン類等の有機
塩素化合物の超臨界水反応処理に際し、反応器の大型化
に代わる超臨界水反応効率の高い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。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、課題を解決
するために、従来の形式の反応器の反応室と、超臨界水
反応のメカニズムとの関係を調べた結果、（１）被処理
液と空気の分散が悪いために、超臨界水反応に対する寄
与度が比較的低いデッドゾーンが、反応室内、特に被処
理液ノズルから遠い反応室領域に存在すること、また、
（２）被処理液ノズルから離隔した反応室領域では、反
応室内の流体の温度が被処理液ノズルに近い反応室上部
に比べて比較的低く、その結果、超臨界水反応の反応速
度が低くなるために、超臨界水反応の終結に時間がかか
っていること、（３）反応室の上部に処理流体ノズルを
設けた場合であっても、反応室内で被処理液が被処理液
ノズルからショートカット経路で処理流体ノズルに到達
し、そのまま処理流体管に流出するおそれがあることが
判った。そして、反応器の反応室を効率的に働かすに
は、デッドゾーンを無くすこと、被処理液ノズルから遠
い反応室領域の流体温度を被処理液ノズルに近い反応室
上部と同じ程度の温度に上昇させること、被処理液がシ
ョートカット経路で処理流体ノズルに到達しないように
することが必要であることを見い出した。

【００１６】そこで、反応室を２つの反応室に区分し、
従来と異なって第１の反応室を反応室下部に設け、第２
の反応室を第１の反応室の上、つまり反応室上部に設
け、２流体ノズルの下端開口が第１の反応室と第２の反
応室との境界に位置するように、第２の反応室を通って
２流体ノズルを下方に延在させる。そして、先ず、第１
の反応室で被処理液中の有機塩素化合物の９９％以上を
超臨界水反応によって酸化させ、次いで上向き流れで第
２の反応室に導入し、残余の有機塩素化合物を完全に超
臨界水反応により酸化させるように反応器を設計するこ
とを設計基準とした。そして、第２の反応室では、被処
理液と空気の分散を良くしてデッドゾーンを消滅させる
ために、流体流路を規制して流体を強制的に流路に沿っ
て流すようにする流路規制手段を設けること、更には、
第２の反応室の流体温度を第１の反応室と同じ程度の温
度に上昇させる加熱手段を設けることにより、第２の反
応室の超臨界水反応を促進し、反応器全体での超臨界水
反応の効率を高めることを着想した。この方針で反応器
を設計することにより、処理流体中の有機塩素化合物濃
度を排出基準以下に確実に低下させることができること
を実験によって確認し、本発明を発明するに到った。

【００１７】上記目的を達成するために、本発明に係る
超臨界水反応装置（以下、第１の発明と言う）は、超臨
界水を収容して超臨界水域を形成し、有機物を含む被処
理液と、酸化剤を含む流体（以下、酸化剤含有流体）を
超臨界水域に導入して、超臨界水域で超臨界水反応によ
り有機物を分解し、処理流体を超臨界水域から流出させ
る反応器を有する、超臨界水反応装置において、反応器
が、内部を超臨界水域の反応室とする縦型圧力容器とし
て形成され、被処理液と酸化剤含有流体とを導入する被
処理液ノズルを圧力容器の頂部に、処理流体を流出させ
る処理流体ノズルを圧力容器の上部にそれぞれ備え、反
応室が、反応室下部の第１の反応室と、第１の反応室上
であって反応室上部の第２の反応室とに区分され、被処
理液ノズルが第２の反応室内を下方に延在して、被処理
液ノズルの下端開口が第１の反応室と第２の反応室との
境界に位置することを特徴としている。

【００１８】第１及び次の第２の発明で、酸化剤含有流
体とは、過酸化水素水等の液体、及び空気等の酸素含有
ガスを含む概念である。また、被処理液ノズルは、被処
理液と酸化剤含有流体とを第１の反応室に導入できる限
り、その構成には制約はなく、好適には２流体ノズルを
使用する。また、被処理液に含まれる有機物の組成、濃
度には、制約はなく、第１から第４の発明に係る超臨界
水反応装置は、例えばＰＣＢ、ダイオキシン類等の有機
塩素化合物の超臨界水反応処理に最適である。また、Ｐ
ＣＢ、ダイオキシン類等の有機塩素化合物の超臨界水反
応処理に第１から第４の発明に係る超臨界水反応装置を
適用することにより、処理流体中のＰＣＢ、ダイオキシ
ン類等の有機塩素化合物濃度を排出基準値以下にするこ
とができる。

【００１９】第１及び以下の第２の発明の超臨界水反応
装置に設ける流路規制手段は、流体流路を規制して流体
を強制的に流路に沿って流すようにすることができる限
り、その構成には制約はない。例えば、流路規制手段
が、第２の反応室の上から下に邪魔板を相互に離隔して
千鳥状配置で設け、流体を邪魔板に沿って迂流させる流
路規制手段、第２の反応室の上から下にディスク状板体
とドーナツ状板体とを交互に離隔配置してなる流路規制
手段、及び第２の反応室を横断する多孔板からなる流路
規制手段の少なくともいずれか、又はその組み合わせで
も良い。

【００２０】第１及び第２の発明では、好適には、超臨
界水反応を持続させる温度、例えば第１の反応室の流体
温度と同じ温度に第２の反応室内の流体を加熱する加熱
手段を第２の反応室に設ける。加熱手段の構成には制約
はなく、例えば圧力容器の外側に設けるのであれば、加
熱手段として、通常の電気式加熱炉、電気式パイプヒー
タ、マイクロヒータ、誘導加熱炉などを設ける。また、
反応カートリッジの外側であれば、電気式パイプヒー
タ、マイクロヒータ、誘導加熱炉などを設ける。

【００２１】本発明に係る更に別の超臨界水反応装置
（以下、第２の発明と言う）は、超臨界水を収容して超
臨界水域を形成し、有機物を含む被処理液と、酸化剤を
含む流体（以下、酸化剤含有流体）を超臨界水域に導入
して、超臨界水域で超臨界水反応により有機物を分解
し、処理流体を超臨界水域から流出させる反応器を有す
る、超臨界水反応装置において、反応器が、圧力容器
と、圧力容器と相互に連通し、内部を超臨界水域の反応
室とする反応カートリッジとの２重筒体であって、被処
理液と酸化剤含有流体とを反応室内に供給する被処理液
ノズルの下端開口が反応室に臨み、処理流体を流出させ
る処理流体ノズルが反応カートリッジの上部から圧力容
器を貫通して設けられ、圧力容器と反応カートリッジと
の間に圧力バランス用ガスが供給される、圧力バランス
型反応器として構成され、反応室が、反応室下部の第１
の反応室と、第１の反応室上であって反応室上部の第２
の反応室とに区分され、被処理液ノズルが第２の反応室
内を下方に延在して、被処理液ノズルの下端開口が第１
の反応室と第２の反応室との境界に位置することを特徴
としている。

【００２２】第２の発明では、反応カートリッジの構成
には制約はなく、有底の反応カートリッジでも、底が無
い反応カートリッジの筒体を圧力容器の底部に接合した
ものでも良い。

【００２３】第１の発明では、好適には、第１の反応室
と第２の反応室を区分する境界は、圧力容器の高さの２
０％以上８０％以下、好ましくは４０％以上６０％以下
の距離だけ圧力容器の底部から上方に位置し、第２の発
明では、好適には、第１の反応室と第２の反応室を区分
する境界は、反応カートリッジの高さの２０％以上８０
％以下、好ましくは４０％以上６０％以下の距離だけ反
応カートリッジの底部から上方に位置するようにする。
これにより、超臨界水反応の終結させる上から、第１の
反応室と第２の反応室の容積比率を最適に決め、反応室
全体の所要容積を小さくすることができる。最も好まし
くは、第２の反応室の容積を第１の反応室の容積と同じ
にする。尚、第１の反応室の寸法、容積は、被処理液ノ
ズルが通常のノズルであれば、第１の反応室への被処理
液と酸化剤含有流体の導入パターン、被処理液が２流体
ノズルであれば、噴霧パターンによって決定される。

【００２４】本発明に係る更に別の超臨界水反応装置
（以下、第３の発明という）は、超臨界水を収容して超
臨界水域を形成し、有機物を含む被処理液と、酸化剤を
含む流体（以下、酸化剤含有流体）を超臨界水域に導入
して、超臨界水域で超臨界水反応により有機物を分解
し、処理流体を超臨界水域から流出させる反応器を有す
る、超臨界水反応装置において、反応器が、内部を超臨
界水域の反応室とする縦型圧力容器として形成され、被
処理液と酸化剤含有流体とを導入する被処理液ノズルを
圧力容器の頂部に、処理流体を流出させる処理流体ノズ
ルを圧力容器の底部にそれぞれ備え、圧力容器の上部を
貫通する入口を有し、圧力容器の外側から内側に圧力容
器を貫通して反応室内に延在し、出口を処理液ノズルに
接続させた蛇管を備え、反応室内の流体を蛇管内に流し
て、反応室の延長部を構成することを特徴としている。

【００２５】第３及び次の第４の発明では、蛇管は、い
わば第２の反応室として設けられており、圧力容器内の
反応室、つまり第１の反応室内の超臨界水によって加熱
されるので、加熱手段を設ける必要がない。

【００２６】本発明に係る更に別の超臨界水反応装置
（以下、第４の発明という）は、超臨界水を収容して超
臨界水域を形成し、有機物を含む被処理液と、酸化剤を
含む流体（以下、酸化剤含有流体）を超臨界水域に導入
して、超臨界水域で超臨界水反応により有機物を分解
し、処理流体を超臨界水域から流出させる反応器を有す
る、超臨界水反応装置において、反応器が、圧力容器
と、圧力容器と相互に連通し、内部を超臨界水域の反応
室とする反応カートリッジとの２重筒体であって、圧力
容器と反応カートリッジとの間に圧力バランス用ガスが
供給される、圧力バランス型反応器として構成され、被
処理液と酸化剤含有流体とを反応室内に供給する被処理
液ノズルが圧力容器の上部を貫通して反応室内に位置す
るように設けられ、かつ、処理流体ノズルが反応カート
リッジの底部に設けられ、反応カートリッジの上部に入
口を有し、反応カートリッジの外側から内側に貫通して
反応室内に延在し、出口を処理流体ノズルに接続させた
蛇管を備え、反応室内の流体を蛇管内に流して、反応室
の延長部を構成することを特徴としている。

【００２７】

【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、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
水反応装置に設けた反応器の構成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、反応器６０の構成
が異なることを除いて、前述した超臨界水反応装置１０
と同じ構成を備えている。このことは、以下の実施形態
例２についても同様である。

【００２８】本実施形態例の超臨界水反応装置に設けら
れた反応器６０は、図１に示すように、反応室４３が、
反応室下部の第１反応室６１と、第１反応室６１上であ
って反応室上部の第２反応室６２とに区分されているこ
と、２流体ノズル６３が第２反応室６２内を下方に延在
して、下端開口が第１反応室６１と第２反応室６２との
境界に位置すること、第２反応室６２内に流路規制手段
として複数枚の邪魔板６４が相互に離隔して千鳥状配置
で配置されていること、及び、第２反応室６２内の流体
を加熱する加熱ヒータ、例えば電気ヒータ６５が第２反
応室６２に対応する圧力容器４１の部分の外側に設けら
れている除いて、前述の反応器４０と同じ構成を備えて
いる。第１反応室６１と第２反応室６２を区分する境界
は、つまり２流体ノズル６３の下端開口は、圧力容器４
１の高さの５０％の距離だけ圧力容器４１の底部から上
方に位置する。

【００２９】邪魔板６４とは、図２に示すように、第２
反応室６２の内径と同じ直径の円板６４ａを所定の弦６
４ｂに沿って切断し、面積の小さい部分を流体通過口６
６にした形状の板体である。弦６４ｂは、図２に示すよ
うに、例えば中心角θが１２０°の弦である。流体通過
口６６を交互に千鳥状に配置した配列で、邪魔板６４を
相互に離隔して設けることにより、流体を邪魔板６４に
沿って迂流させる流路規制手段を形成することができ
る。

【００３０】２流体ノズル６３の構造は、長さが異なる
ことを除いて２流体ノズル４２（図９）と同じである。
電気ヒータ６５は、第２反応室６２内の流体を第１反応
室６１内の流体の温度に加熱する加熱容量を備えてい
る。

【００３１】本実施形態例では、第１反応室６１で被処
理液中の有機塩素化合物の９９％以上を超臨界水反応に
よって酸化させ、次いで圧力容器４１の底部に衝突した
流体は上向き流れで第２反応室６２に流入し、残余の有
機塩素化合物を完全に超臨界水反応により酸化して、処
理流体ノズル４４から処理液として流出させる。

【００３２】本実施形態例では、第２反応室６２に流路
規制手段を設けて、超臨界水反応に寄与しないデッドゾ
ーンを消滅させることにより、第２反応室６２全体を超
臨界水反応の進行に有効に使うことができる。なお、邪
魔板６４を設けず、２流体ノズル６３の下端開口部を反
応室４３のほぼ中央部としたのみでも、第２反応室６２
全体を超臨界水反応の進行に有効に使うことができる。
また、電気ヒータ７５を設けて、第２反応室６２内の流
体を第１反応室６１内の流体と同じ温度に加熱すること
により、第２反応室６２での超臨界水反応の反応速度を
増大させ、超臨界水反応の進行をより促進することがで
きる。よって、本実施形態例の超臨界水反応装置を適用
することにより、ＰＣＢやダイオキシン類の処理に際し
ても、反応器を大型化することなく、コンパクトな反応
器で経済的に処理液中の残留ＰＣＢやダイオキシン類濃
度を排出基準値以下に維持することができる。以下の実
施形態例２も、本実施形態例と同様の効果を有する。

【００３３】実施形態例２本実施形態例は、第２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３は本実施形態例の超臨界
水反応装置に設けた反応器の構成を示す断面図である。
本実施形態例の超臨界水反応装置に設けられた反応器７
０は、図３に示すように、反応室４９が反応室下部の第
１反応室７１と、第１反応室７１上であって、反応室上
部の第２反応室７２とに区分されていること、２流体ノ
ズル７３が第２反応室７２内を下方に延在して、下端開
口が第１反応室７１と第２反応室７２との境界に位置す
ること、第２反応室７２内に流路規制手段として複数枚
の邪魔板７４が相互に離隔して配置されていること、及
び、第２反応室７２内の流体を加熱する加熱ヒータ、例
えば電気式パイプヒータ７５が第２反応室７２に対応す
る反応カートリッジ５４の部分の外側に設けられている
除いて、前述の反応器４５と同じ構成を備えている。第
１反応室７１と第２反応室７２を区分する境界、つまり
２流体ノズル７３の下端開口は、反応カートリッジ４７
の高さの５０％の距離だけ反応カートリッジ４７の底部
から上方に位置する。

【００３４】邪魔板７４は、流体通過口７６を有し、円
板７５ａの直径が反応カートリッジ４７の内径であるこ
とを除いて、実施形態例１の邪魔板７５と同じ構成であ
って、実施形態例１と同じ配列で設けられている。な
お、邪魔板７４を設けず、２流体ノズル７３の下端開口
部を反応室４９のほぼ中央部としたのみでも、第２反応
室７２全体を超臨界水反応の進行に有効に使うことがで
きる。電気式パイプヒータ７５は、パイプ内に電気抵抗
発熱線を気密封止で挿入した形式のヒータであって、第
２反応室７２内の流体を第１反応室７１内の流体の温度
に加熱する加熱容量を備えている。

【００３５】流路規制手段の変形例１上述の実施形態例１から実施形態例４では、流路規制手
段として邪魔板を千鳥状配置で相互に離隔して設けてい
るが、流路規制手段の構成はこれに限らず、例えば次に
説明するようなものがある。図４を参照し、実施形態例
１の反応器を例にして、流路規制手段の変形例１を説明
する。図４（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、流路規制手
段の変形例１として設けられた、ディスク状板体及びド
ーナツ状板体の平面図であり、図４（ｃ）はディスク状
板体及びドーナツ状板体の配置図である。ディスク状板
体８０は、図４（ａ）に示すように、第２反応室６２の
内径Ｄより小さい直径ｄの円板であり、ドーナツ状板体
８１は、図４（ｂ）に示すように、第２反応室６２の内
径と同じ外径で、ディスク状板体８０の直径ｄより小さ
い直径ｄ′の円形開口８２を中心に有する環状板であ
る。

【００３６】ディスク状板体８０とドーナツ状板体８１
とは、図４（ｃ）に示すように、第２反応室６２内で上
から下に向かって相互に離隔して交互に配置される。流
体は、ディスク状体８０に衝突して、ディスク状体８０
の周辺部から一様に上方に流れ、次いでドーナツ状体８
０で流路を縮小して再び次のディスク状体８０に向かっ
て流れる。これにより、流体はディスク状体８０及びド
ーナツ状体８１に沿って流れる。

【００３７】流路規制手段の変形例２図５を参照し、実施形態例１の反応器を例にして、流路
規制手段の変形例２を説明する。図５（ａ）及び（ｂ）
は、それぞれ、流路規制手段の変形例２として設けられ
た多孔板の平面図及び多孔板の配置図である。多孔板８
３は、図５（ａ）に示すように、第２反応室６２の内径
Ｄと同じ直径の円板に細孔８４を一様な分布で貫通させ
た板体であって、図５（ｂ）に示すように、第２反応室
６２内で上から下に向かって相互に離隔して複数枚配置
される。流体は、最下段の多孔板８３で一様に分散して
細孔８４を通って上方に向かい、更に次段の多孔板８３
で、更に分散して上方に向かう。

【００３８】実施形態例３本実施形態例は、第３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６は本実施形態例の超臨界
水反応装置に設けた反応器の構成を示す断面図である。
本実施形態例の超臨界水反応装置に設けられた反応器９
０は、図６に示すように、超臨界水域である反応室９１
を内部に有する縦型圧力容器９２として形成され、２流
体ノズル９３を圧力容器９２の頂部に、処理流体ノズル
９４を圧力容器９２の底部にそれぞれ備えている。２流
体ノズルル９３が反応室９１内を下方に延在して、下端
開口９３ａが、圧力容器９２の底部から上方に圧力容器
９２の高さの５０％の高さ位置に位置している。

【００３９】本実施形態例では、圧力容器９２の上部を
貫通する入口９５を有し、圧力容器９２の外側から内側
に圧力容器９２を貫通して反応室９１内に延在し、出口
９６を処理流体ノズル９４に接続させた蛇管９７が設け
られている。蛇管９７は、反応室９１内の流体を入口９
５から導入して蛇管内に流し、反応室９１の延長部、つ
まり第２反応室を構成している。本実施形態例では、蛇
管９７内の流体が反応室９１内の超臨界水域の流体によ
ってほぼ同じ温度に加熱されるので、実施形態例１又は
２のように、第２反応室内の流体を反応室９１の流体温
度と同じ温度に加熱する加熱手段を必要としない。

【００４０】実施形態例４本実施形態例は、第４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７は本実施形態例の超臨界
水反応装置に設けた反応器の構成を示す断面図である。
本実施形態例の超臨界水反応装置に設けられた反応器１
００は、図７に示すように、縦型圧力容器１０１と、間
隙１０３ａを介して圧力容器１０１と相互に連通し、内
部を反応室１０２として超臨界水を収容する反応カート
リッジ１０３との２重筒体であって、バランス用ガス送
入ノズル１０４から圧力容器１０１と反応カートリッジ
１０３との間に圧力バランス用ガスとしてバ空気が供給
される、圧力バランス型反応器として構成されている。

【００４１】２流体ノズル１０５が、圧力容器１０１の
上部を貫通して反応室１０２内を下方に延在し、下端開
口１０５ａが、反応室１０２の底部から上方に反応カー
トリッジ１０３の高さの５０％の高さ位置に位置するよ
うに設けられている。また、処理流体ノズル１０６が反
応室１０２の底部に設けられ、反応カートリッジ１０３
及び圧力容器１０１を貫通している。

【００４２】更に、反応カートリッジ１０３の上部に入
口１０７を有し、反応カートリッジ１０３の外側から内
側に貫通して反応室１０２内に延在し、出口１０８を処
理流体ノズル１０６に接続させた蛇管１０９が、設けら
れている。蛇管１０９は、反応室１０２内の流体を入口
１０７から導入して蛇管内に流し、反応室１０２の延長
部、つまり第２反応室を構成している。本実施形態例で
は、蛇管１０９内の流体が反応室１０２内の超臨界水域
の流体によってほぼ同じ温度に加熱されるので、実施形
態例１又は２のように、第２反応室内の流体を反応室１
０２の流体温度と同じ温度に加熱する加熱手段を必要と
しない。

【００４３】実施形態例３及び４の変形例実施形態例３及び４では、２流体ノズル９３及び１０５
がそれぞれ反応室９１及び１０２内を下方まで延在して
いるが、必ずしも、これに限らず、２流体ノズル９３及
び１０５が、従来の被処理液ノズルと同様に、圧力容器
及び反応カートリッジの比較的上部に下端開口を位置さ
せるようにしても良い。

【００４４】また、実施形態例１から４では、被処理液
ノズルとして２流体ノズルを例にして説明しているが、
２流体ノズルに限らず、図８に示すように、被処理液と
空気とを予め混合し、混合した流体を導入する形式のノ
ズルでも良い。

【００４５】

【発明の効果】第１及び第２の発明によれば、反応室下
部の第１の反応室と、第１の反応室上であって反応室上
部の第２の反応室とに反応室を区分し、被処理液ノズル
を第２の反応室内を下方に延在させて、被処理液ノズル
の下端開口を第１の反応室と第２の反応室との境界に位
置させ、かつ、好ましくは流体流路を規制して流体を強
制的に流路に沿って流すようにする流路規制手段を第２
反応室内に設け、第２反応室のデッドゾーンを無くして
反応室全体が超臨界水反応に寄与するように構成するこ
とにより、第１反応室で有機物の大部分に超臨界水反応
処理を施して酸化し、更に残りの微量の有機物を第２反
応室で超臨界水反応により完全に酸化することができ
る。また、第３及び第４の発明によれば、反応室の流体
を管内に流す蛇管を反応室内に設け、蛇管の管内を反応
室の延長部とすることにより、反応室の延長部の流体を
反応室の温度と同じ温度に維持して、第１反応室で有機
物の大部分に超臨界水反応処理を施して酸化し、更に残
りの微量の有機物を第２反応室で超臨界水反応により完
全に酸化することができる。

【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に設けられた
反応器の構成を示す断面図である。

【図２】流路規制手段の一例である邪魔板の平面図であ
る。

【図３】実施形態例２の超臨界水反応装置に設けられた
反応器の構成を示す断面図である。

【図４】図４（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、流路規制
手段の変形例１として設けられた、ディスク状板体及び
ドーナツ状板体の平面図であり、図４（ｃ）はディスク
状板体及びドーナツ状板体の配置図である。

【図５】図５（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、流路規制
手段の変形例２として設けられた多孔板の平面図及び多
孔板の配置図である。

【図６】実施形態例３の超臨界水反応装置に設けられた
反応器の構成を示す断面図である。

【図７】実施形態例４の超臨界水反応装置に設けられた
反応器の構成を示す断面図である。

【図８】代表的な超臨界水反応装置の構成を示すフロー
シートである。

【図９】般的な非圧力バランス型反応器の構成を示す模
式的断面図である。

【図１０】一般的な圧力バランス型反応器の構成を示す
模式的断面図である。

【符号の説明】

１０従来の超臨界水反応装置１２反応器１３処理流体系統（第１の処理流体系統）１４処理流体管１５中和急冷器１６冷却器１７アルカリ水溶液注入管１８圧力制御弁２０気液分離器２２ガス流出管２４液流出管２６背圧弁２７液面制御弁２８被処理液ポンプ３０空気圧縮機３２被処理液管３４空気送入管３６補給水管４０一般的な非圧力バランス型反応器４１縦型圧力容器４２２流体ノズル４３反応室４４処理流体ノズル４５一般的な圧力バランス型反応器４６圧力容器として形成された外円筒体４７反応カートリッジ４９反応室５０圧力バランス用ガス送入口５１環状部５２上部間隙５５２流体ノズル５６処理流体ノズル６０実施形態例１の超臨界水反応装置に設けられた反
応器６１第１反応室６２第２反応室６３２流体ノズル６４邪魔板６５電気ヒータ６６流体通過口７０実施形態例２の超臨界水反応装置に設けられた反
応器７１第１反応室７２第２反応室７３２流体ノズル７４邪魔板７５電気式パイプヒータ７６流体通過口８０ディスク状板体８１ドーナツ状板体８２円形開口８３多孔板８４細孔９０実施形態例４の超臨界水反応装置に設けられた反
応器９１反応室９２縦型圧力容器９３２流体ノズル９４処理流体ノズル９５入口９６出口９７蛇管１００実施形態例４の超臨界水反応装置に設けられた
反応器１０１縦型圧力容器１０２反応室１０３反応カートリッジ１０４バランス用ガス送入ノズル１０５２流体ノズル１０６処理流体ノズル１０７入口１０８出口１０９蛇管

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｃ０７Ｂ 35/06 Ｃ０７Ｂ 35/06 37/06 37/06 Ｃ０７Ｃ 25/18 Ｃ０７Ｃ 25/18 // Ｃ０７Ｄ 319/24 Ｃ０７Ｄ 319/24 (72)発明者大江太郎東京都江東区新砂１丁目２番８号オルガノ株式会社内Ｆターム(参考） 2E191 BA12 BA13 BA15 BC01 BD11 4D050 AA20 AB19 BB01 BB09 BC01 BC02 BD02 BD06 CA20 4H006 AA05 AC13 AC26 BE30

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】超臨界水を収容して超臨界水域を形成
し、有機物を含む被処理液と、酸化剤を含む流体（以
下、酸化剤含有流体）を超臨界水域に導入して、超臨界
水域で超臨界水反応により有機物を分解し、処理流体を
超臨界水域から流出させる反応器を有する、超臨界水反
応装置において、反応器が、内部を超臨界水域の反応室とする縦型圧力容
器として形成され、被処理液と酸化剤含有流体とを導入
する被処理液ノズルを圧力容器の頂部に、処理流体を流
出させる処理流体ノズルを圧力容器の上部にそれぞれ備
え、反応室が、反応室下部の第１の反応室と、第１の反応室
上であって反応室上部の第２の反応室とに区分され、被
処理液ノズルが第２の反応室内を下方に延在して、被処
理液ノズルの下端開口が第１の反応室と第２の反応室と
の境界に位置することを特徴とする超臨界水反応装置。
【請求項２】超臨界水を収容して超臨界水域を形成
し、有機物を含む被処理液と、酸化剤を含む流体（以
下、酸化剤含有流体）を超臨界水域に導入して、超臨界
水域で超臨界水反応により有機物を分解し、処理流体を
超臨界水域から流出させる反応器を有する、超臨界水反
応装置において、反応器が、圧力容器と、圧力容器と相互に連通し、内部
を超臨界水域の反応室とする反応カートリッジとの２重
筒体であって、被処理液と酸化剤含有流体とを反応室内
に供給する被処理液ノズルの下端開口が反応室に臨み、
処理流体を流出させる処理流体ノズルが反応カートリッ
ジの上部から圧力容器を貫通して設けられ、圧力容器と
反応カートリッジとの間に圧力バランス用ガスが供給さ
れる、圧力バランス型反応器として構成され、反応室が、反応室下部の第１の反応室と、第１の反応室
上であって反応室上部の第２の反応室とに区分され、被
処理液ノズルが第２の反応室内を下方に延在して、被処
理液ノズルの下端開口が第１の反応室と第２の反応室と
の境界に位置することを特徴とする超臨界水反応装置。
【請求項３】流体流路を規制して流体を強制的に流路
に沿って流すようにする流路規制手段が、第２の反応室
内に設けられてい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。
【請求項４】流路規制手段が、第２の反応室の上から
下に邪魔板を相互に離隔して千鳥状配置で設け、流体を
邪魔板に沿って迂流させる流路規制手段、第２の反応室
の上から下にディスク状板体とドーナツ状板体とを交互
に離隔配置してなる流路規制手段、及び第２の反応室を
横断する多孔板からなる流路規制手段の少なくともいず
れかであることを特徴とする請求項３に記載の超臨界水
反応装置。
【請求項５】超臨界水反応を持続させる温度に第２の
反応室内の流体を加熱する加熱手段が、第２の反応室に
設けてあ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。
【請求項６】超臨界水を収容して超臨界水域を形成
し、有機物を含む被処理液と、酸化剤を含む流体（以
下、酸化剤含有流体）を超臨界水域に導入して、超臨界
水域で超臨界水反応により有機物を分解し、処理流体を
超臨界水域から流出させる反応器を有する、超臨界水反
応装置において、反応器が、内部を超臨界水域の反応室とする縦型圧力容
器として形成され、被処理液と酸化剤含有流体とを導入
する被処理液ノズルを圧力容器の頂部に、処理流体を流
出させる処理流体ノズルを圧力容器の底部にそれぞれ備
え、圧力容器の上部を貫通する入口を有し、圧力容器の外側
から内側に圧力容器を貫通して反応室内に延在し、出口
を処理流体ノズルに接続させた蛇管を備え、反応室内の
流体を蛇管内に流して、反応室の延長部を構成すること
を特徴とする超臨界水反応装置。
【請求項７】超臨界水を収容して超臨界水域を形成
し、有機物を含む被処理液と、酸化剤を含む流体（以
下、酸化剤含有流体）を超臨界水域に導入して、超臨界
水域で超臨界水反応により有機物を分解し、処理流体を
超臨界水域から流出させる反応器を有する、超臨界水反
応装置において、反応器が、圧力容器と、圧力容器と相互に連通し、内部
を超臨界水域の反応室とする反応カートリッジとの２重
筒体であって、圧力容器と反応カートリッジとの間に圧
力バランス用ガスが供給される、圧力バランス型反応器
として構成され、被処理液と酸化剤含有流体とを反応室内に供給する被処
理液ノズルが圧力容器の上部を貫通して反応室内に位置
するように設けられ、かつ、処理流体ノズルが反応カー
トリッジの底部に設けられ、反応カートリッジの上部に入口を有し、反応カートリッ
ジの外側から内側に貫通して反応室内に延在し、出口を
処理流体ノズルに接続させた蛇管を備え、反応室内の流
体を蛇管内に流して、反応室の延長部を構成することを
特徴とする超臨界水反応装置。