JP2002273195A - Hydrothermal reaction method - Google Patents

Hydrothermal reaction method

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JP2002273195A
JP2002273195A JP2001076812A JP2001076812A JP2002273195A JP 2002273195 A JP2002273195 A JP 2002273195A JP 2001076812 A JP2001076812 A JP 2001076812A JP 2001076812 A JP2001076812 A JP 2001076812A JP 2002273195 A JP2002273195 A JP 2002273195A
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JP
Japan
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reactor
reaction
hydrothermal reaction
auxiliary fuel
temperature
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Application number
JP2001076812A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaaki Wakita
正明 脇田
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Komatsu Ltd
Kurita Water Industries Ltd
General Atomics Corp
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Komatsu Ltd
Kurita Water Industries Ltd
General Atomics Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a hydrothermal reaction method capable of efficiently performing hydrothermal reaction while simply and certainly controlling reaction temperature, and also capable of preventing the contamination of piping or a supply port. SOLUTION: In the hydrothermal reaction method for subjecting an organic substance to be reacted and an oxidizing agent to hydrothermal reaction in a supercritical or sub-critical state of water in a reactor, an organic compound with a solubility parameter of 11 or less and a specific inductivity of 15 or more is supplied to the reactor as auxiliary fuel to perform reaction.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は有機性の被反応物
を、酸化剤の存在下、水の超臨界または亜臨界状態で水
熱反応により酸化分解や加水分解を行う方法に関し、特
に水熱反応の反応制御を安定して行うことができる水熱
反応方法に関するものである。
The present invention relates to a method for oxidatively decomposing or hydrolyzing an organic reactant by a hydrothermal reaction in a supercritical or subcritical state of water in the presence of an oxidizing agent. The present invention relates to a hydrothermal reaction method capable of stably controlling a reaction.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、廃棄物の分解やエネルギーの生成
や化学物質の製造等において、水熱反応を用いて被処理
物を酸化分解または加水分解させる方法が広く利用され
ている。特に近年、水の超臨界状態若しくはそれに近い
亜臨界状態で、被処理物および酸化剤を含んだ水を反応
させることにより、被処理物中の有機物を短時間でほぼ
分解できる水熱反応方法が注目されている。被処理物中
の有機物は燃焼を含む酸化反応により、水と二酸化炭素
からなる高温高圧の反応生成物となる。反応生成物は、
エネルギー回収されるか、または冷却・減圧されてガス
分と液体分とに分離される。
2. Description of the Related Art Hitherto, in the decomposition of waste, generation of energy, production of chemical substances, etc., a method of oxidatively decomposing or hydrolyzing an object to be treated by using a hydrothermal reaction has been widely used. In particular, in recent years, a hydrothermal reaction method capable of substantially decomposing organic substances in an object to be treated in a short time by reacting the object to be treated and water containing an oxidizing agent in a supercritical state of water or a subcritical state close to the same has been developed. Attention has been paid. The organic matter in the object to be processed becomes a high-temperature and high-pressure reaction product composed of water and carbon dioxide by an oxidation reaction including combustion. The reaction product is
Energy is recovered or cooled and decompressed to separate gas and liquid components.

【0003】このように水の超臨界または亜臨界状態に
おいて水熱反応を行う場合には、酸化反応によって反応
熱が発生し、反応器等の装置内の温度が上昇する。その
ため反応器中の反応物の濃度を水で希釈したり、反応器
内を水の添加により冷やす等の処置によって、反応器等
の装置内の温度が装置材料の許容温度を超えないように
制御されている。反対に反応器内の熱量が低すぎる場
合、有機物の分解に必要な反応温度を得る必要があるた
め、外部から熱を加えるか、補助燃料を添加して反応器
内の温度を上昇させる処置が行われている。補助燃料と
しては、ケロシン、イソプロピルアルコール、メタノー
ルが知られている。しかし、上記のような温度調整手段
を用いただけでは、反応器内において、有機物の分解が
効率的且つ確実に行われるための適切な温度に維持する
のは困難な場合があった。
[0003] When a hydrothermal reaction is performed in a supercritical or subcritical state of water as described above, heat of reaction is generated by an oxidation reaction, and the temperature in a device such as a reactor rises. Therefore, by controlling the concentration of the reactants in the reactor with water or cooling the reactor by adding water, the temperature in the reactor and other equipment is controlled so that it does not exceed the allowable temperature of the equipment materials. Have been. Conversely, if the amount of heat in the reactor is too low, it is necessary to obtain the reaction temperature necessary for the decomposition of organic substances.Therefore, measures to increase the temperature in the reactor by adding heat from the outside or adding an auxiliary fuel are required. Is being done. Kerosene, isopropyl alcohol, and methanol are known as auxiliary fuels. However, it is sometimes difficult to maintain an appropriate temperature for efficiently and reliably decomposing organic substances in the reactor only by using the above-mentioned temperature adjusting means.

【0004】また上記水熱反応においては、あらかじめ
混合若しくは配管中で混合された被処理物、酸化剤、補
助燃料等が反応物質供給口から反応器内に供給されて、
反応器内で水熱反応が行われる。これらの反応物質が供
給されるとき、反応物質が配管や供給口に付着するなど
して、配管や供給口が汚染されることが多々ある。例え
ば連続的に水熱反応処理を行う場合、各反応物質の濃度
を正確に測って反応器内に注入したとしても、配管や供
給口への付着や、すでに付着していた物質の混入によ
り、反応器内における反応物質の濃度が変わってしま
う。また汚染がひどくなると、供給口が閉塞したりする
ことも生じる。それらの結果、反応器内の温度が不安定
になり、ひいては装置内の温度や圧力制御が困難にな
り、反応処理の緊急停止等も生じていた。
In the above-mentioned hydrothermal reaction, an object to be treated, an oxidizing agent, an auxiliary fuel, etc., which are previously mixed or mixed in a pipe, are supplied into the reactor from a reactant supply port.
A hydrothermal reaction takes place in the reactor. When these reactants are supplied, the reactants often adhere to the pipes and supply ports, thereby contaminating the pipes and supply ports. For example, when performing a continuous hydrothermal reaction process, even if the concentration of each reactant is accurately measured and injected into the reactor, it may adhere to pipes and supply ports, The concentration of the reactants in the reactor changes. Further, when the contamination becomes severe, the supply port may be blocked. As a result, the temperature inside the reactor becomes unstable, and it becomes difficult to control the temperature and pressure inside the apparatus, and an emergency stop of the reaction treatment has occurred.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、特定
の補助燃料を用いることにより、簡単且つ確実に反応温
度を制御して効率良く水熱反応を行うことができ、さら
には配管や供給口の汚染を防止することができる水熱反
応方法を提案することである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to control a reaction temperature easily and reliably by using a specific auxiliary fuel to efficiently perform a hydrothermal reaction. It is to propose a hydrothermal reaction method that can prevent mouth pollution.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は次の水熱反応方
法である。 (1) 有機性の被反応物と酸化剤とを反応器内で水の
超臨界または亜臨界状態で水熱反応させる水熱反応方法
であって、補助燃料として、溶解度パラメータが11以
下で比誘電率が15以上である有機化合物を反応器に供
給して反応を行う水熱反応方法。 (2) 補助燃料が、アセトン、2−ブタノールおよび
アセトアルデヒドからなる群より選ばれる少なくとも一
種の有機化合物である上記(1)記載の方法。
The present invention is the following hydrothermal reaction method. (1) A hydrothermal reaction method in which an organic reactant and an oxidizing agent are hydrothermally reacted in a supercritical or subcritical state of water in a reactor. A hydrothermal reaction method in which an organic compound having a dielectric constant of 15 or more is supplied to a reactor to perform a reaction. (2) The method according to the above (1), wherein the auxiliary fuel is at least one organic compound selected from the group consisting of acetone, 2-butanol and acetaldehyde.

【0007】本発明者らは水熱反応における前記従来の
問題点について鋭意研究した結果、被反応物、補助燃料
等の反応物質どうしの相溶性が悪いと被処理物中におい
て相分離が生じ、反応温度が安定しないことを見出し
た。例えば補助燃料として従来使用されているケロシン
を用いた場合、ケロシンは水にほとんど溶解しないた
め、被処理物の極性が高い物質であると、反応器内に注
入される反応物質中で相分離が起こり、反応物質どうし
の混合が不均一になり易いことがわかった。同様にイソ
プロピルアルコールやメタノールを補助燃料として使用
する場合、極性の低い被処理物に対して相溶性が十分で
ないため、同様に反応器内に注入される反応物質中で相
分離が起こることがわかった。このような相分離が起こ
る結果、反応温度が安定しないのである。また、配管や
供給口への汚染については、互いに相分離を生じやすい
反応物質を反応器内に入れるとき、配管や供給口におい
て相分離を生じて、ケロシン等の極性の低い反応物質が
配管や供給口に容易に付着してしまうことがわかった。
The present inventors have conducted intensive studies on the above-mentioned conventional problems in the hydrothermal reaction. As a result, if the compatibility of the reactants such as the reactant and the auxiliary fuel is poor, phase separation occurs in the subject, It was found that the reaction temperature was not stable. For example, when kerosene conventionally used as an auxiliary fuel is used, kerosene hardly dissolves in water, so if the substance to be treated is a highly polar substance, phase separation occurs in the reactant injected into the reactor. As a result, it was found that the mixing of the reactants tended to be uneven. Similarly, when isopropyl alcohol or methanol is used as an auxiliary fuel, phase separation also occurs in the reactants injected into the reactor due to insufficient compatibility with low-polarity substances to be treated. Was. As a result of such phase separation, the reaction temperature is not stable. Regarding contamination of pipes and supply ports, when reactants that easily cause phase separation from each other are introduced into the reactor, phase separation occurs at the pipes and supply ports, and low-polarity reactants such as kerosene cause the pipes and supply ports to react. It was found that it easily adhered to the supply port.

【0008】そこで本発明の水熱反応方法においては、
水熱反応に関与する反応物質がどのような極性を有する
ものであっても、相溶性を有する有機化合物として溶解
度パラメータが11以下で比誘電率が15以上である有
機化合物を補助燃料として使用することにより、相分離
を防止して水熱反応の反応温度を安定させ、さらには配
管や反応器内の汚染を防止することにより、安定した水
熱反応を提供することができるに至った。
Therefore, in the hydrothermal reaction method of the present invention,
Regardless of the polarity of the reactant involved in the hydrothermal reaction, an organic compound having a solubility parameter of 11 or less and a relative dielectric constant of 15 or more is used as an auxiliary fuel as a compatible organic compound. As a result, it has been possible to provide a stable hydrothermal reaction by preventing phase separation and stabilizing the reaction temperature of the hydrothermal reaction, and preventing contamination of the piping and the reactor.

【0009】本発明において処理の対象となる被反応物
は、有機性の被反応物であり、水熱反応により酸化分解
可能な有機物を含むものである。具体的には、廃液、廃
棄物、廃溶媒、汚泥、し尿、下水、菌体、プラスチック
廃棄物、膜、吸着樹脂、イオン交換樹脂、活性炭等があ
げられる。被処理物は有機物のほかに無機物を含んでい
てもよい。
The reactant to be treated in the present invention is an organic reactant and contains an organic substance which can be oxidatively decomposed by a hydrothermal reaction. Specific examples include waste liquid, waste, waste solvent, sludge, human waste, sewage, bacteria, plastic waste, membrane, adsorption resin, ion exchange resin, activated carbon, and the like. The object to be processed may include an inorganic substance in addition to the organic substance.

【0010】本発明はこのような被反応物を酸化剤の存
在下、水の超臨界または亜臨界状態で水熱反応により酸
化分解する。超臨界状態とは374℃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22MPa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。酸化剤としては、特に限定されないが、例え
ば空気、酸素富化空気、酸素、液体酸素、過酸化水素
水、硝酸塩等があげられる。このような水熱反応におい
て被反応物の熱量が不足する場合、補助燃料を反応器に
供給して反応を行う。補助燃料は、溶解度パラメータが
11以下で比誘電率が15以上である有機化合物であ
る。
In the present invention, such a reactant is oxidatively decomposed by a hydrothermal reaction in a supercritical or subcritical state of water in the presence of an oxidizing agent. Supercritical state is 374 ° C or higher, 22MPa
This is the state described above. The subcritical state is, for example, 374 ° C.
More than 2.5MPa and less than 22MPa or 374
C. or lower and 22 MPa or higher, or 374 ° C. or lower and lower than 22 MPa, a high-temperature and high-pressure state close to a critical point. The oxidizing agent is not particularly limited, and examples thereof include air, oxygen-enriched air, oxygen, liquid oxygen, hydrogen peroxide, and nitrate. When the calorie of the reactant is insufficient in such a hydrothermal reaction, an auxiliary fuel is supplied to the reactor to perform the reaction. The auxiliary fuel is an organic compound having a solubility parameter of 11 or less and a relative dielectric constant of 15 or more.

【0011】溶解度パラメータ(溶解度係数:solubili
ty parameter)とは、分子どうしの混合性の尺度となる
温度依存の物質定数であり、溶解度パラメータの値が互
いに近い物質どうしは混合しやすい。例えば非極性の物
質は、溶解度パラメータが小さい物質と容易に混合す
る。溶解度パラメータは下記式(1)で表される値σで
ある。 σ=(E/V)1/2・・・(1) (上記式(1)において、Eは蒸発エネルギー(cal
/Mol)、Vは分子容(cc/Mol)であり、それ
ぞれ25℃における値である。)
A solubility parameter (solubility coefficient: solubili)
The ty parameter) is a temperature-dependent material constant that is a measure of the mixing property of molecules, and substances having similar solubility parameter values are easily mixed. For example, non-polar substances readily mix with substances having low solubility parameters. The solubility parameter is a value σ represented by the following equation (1). σ = (E / V) 1/2 (1) (In the above equation (1), E is the evaporation energy (cal
/ Mol) and V are molecular volumes (cc / Mol), each of which is a value at 25 ° C. )

【0012】比誘電率とは、物質の極性を示す物質定数
であり、値が大きいほど極性が高い。比誘電率は下記式
(2)で表される値εsである。 εs=ε1/ε0・・・(2) (上記式(2)において、ε1は物質中の誘電率であ
り、ε0は真空中の誘電率である。本発明においては、
比誘電率は特に示さない限り25℃における液体の比誘
電率である。)
The relative permittivity is a material constant indicating the polarity of a substance. The larger the value, the higher the polarity. The dielectric constant is a value epsilon s represented by the following formula (2). ε s = ε 1 / ε 0 (2) (In the above formula (2), ε 1 is a dielectric constant in a substance, and ε 0 is a dielectric constant in a vacuum. In the present invention,
The relative permittivity is the relative permittivity of a liquid at 25 ° C. unless otherwise indicated. )

【0013】補助燃料として使用される有機化合物は、
溶解度パラメータが11以下、好ましくは11〜9で、
かつ比誘電率が15以上、好ましくは15〜38の有機
化合物であれば特に限定されないが、中でもアセトン
(溶解度パラメータ=9.9、比誘電率=20.7)、
2−ブタノール(溶解度パラメータ=10.5、比誘電
率=16.56)、アセトアルデヒド(溶解度パラメー
タ=10.3、比誘電率=21.1)からなる群より選
ばれる少なくとも一種の有機化合物であることが好まし
い。また補助燃料としての有機化合物は純物質である必
要はなく、例えば他の有機物、無機物、水分などを含有
する廃溶媒であってもよい。
The organic compounds used as auxiliary fuels include:
The solubility parameter is 11 or less, preferably 11 to 9,
And, it is not particularly limited as long as it is an organic compound having a relative dielectric constant of 15 or more, preferably 15 to 38, among which acetone (solubility parameter = 9.9, relative dielectric constant = 20.7),
It is at least one organic compound selected from the group consisting of 2-butanol (solubility parameter = 10.5, relative permittivity = 16.56) and acetaldehyde (solubility parameter = 10.3, relative permittivity = 21.1). Is preferred. The organic compound as the auxiliary fuel does not need to be a pure substance, and may be, for example, a waste solvent containing another organic substance, inorganic substance, moisture, or the like.

【0014】上記のように、溶解度パラメータが11以
下の有機化合物を補助燃料として使用することにより、
極性が低い被反応物等に対して相分離を生じにくいもの
となる。さらに比誘電率が15以上である有機化合物を
補助燃料として使用することにより、極性が高い被反応
物等に対して相分離を生じにくいものとなる。したがっ
て、溶解度パラメータが11以下で、かつ比誘電率が1
5以上の有機化合物は、極性を有する被反応物および極
性を有しない又は極性が低い被反応物の双方に相溶性を
有する。このような有機化合物を補助燃料と使用するこ
とにより、被反応物の極性を考慮することなく、また極
性にばらつきがある被反応物であっても、相分離が生じ
にくい。その結果、水熱反応において反応温度が安定す
る。
As described above, by using an organic compound having a solubility parameter of 11 or less as an auxiliary fuel,
Phase separation is less likely to occur with respect to the reactant having a low polarity. Further, by using an organic compound having a relative dielectric constant of 15 or more as an auxiliary fuel, it becomes difficult to cause phase separation for a highly polar reactant or the like. Therefore, the solubility parameter is 11 or less and the relative dielectric constant is 1
The five or more organic compounds are compatible with both the polar reactant and the non-polar or low-polar reactant. By using such an organic compound as an auxiliary fuel, phase separation is unlikely to occur without regard to the polarity of the reactant even if the reactant has a variation in polarity. As a result, the reaction temperature is stabilized in the hydrothermal reaction.

【0015】水熱反応は、被反応物、酸化剤、補助燃
料、必要に応じて水を供給口から反応器内に供給し、反
応器内を水の超臨界または亜臨界状態に維持して酸化分
解を行う。水熱反応を行うための反応器は、反応が安全
に、安定して行えるものであればどのような形態のもの
でも構わない。例えば、チューブ式、ベッセル式、シリ
ンダー式等の反応器が使用可能であり、特開平11−1
56186号に示されているような縦筒型反応器や特許
第3036077号に示されているような管型反応器も
用いることができる。反応器は超臨界または亜臨界状態
で水熱反応を行うことができるように、耐熱、耐圧材料
により形成され、例えばハステロイ、インコネル、ステ
ンレス等の耐食性の材質が好ましい。反応熱だけでは超
臨界または亜臨界状態に達しない場合には反応器の外部
に外部加熱手段を設けることができる。
In the hydrothermal reaction, a reactant, an oxidizing agent, an auxiliary fuel, and if necessary, water are supplied from a supply port into the reactor, and the reactor is maintained in a supercritical or subcritical state of water. Perform oxidative decomposition. The reactor for performing the hydrothermal reaction may be of any type as long as the reaction can be performed safely and stably. For example, a reactor of a tube type, a vessel type, a cylinder type, or the like can be used.
A vertical tube type reactor as shown in No. 56186 and a tubular type reactor as shown in Japanese Patent No. 3036077 can also be used. The reactor is formed of a heat-resistant and pressure-resistant material so that a hydrothermal reaction can be performed in a supercritical or subcritical state. For example, a corrosion-resistant material such as Hastelloy, Inconel, or stainless steel is preferable. If the supercritical or subcritical state is not reached only by the heat of reaction, an external heating means can be provided outside the reactor.

【0016】反応器への被反応物等の供給は特に制限さ
れず、どのように供給されるものであってもよい。例え
ば被反応物供給管、酸化剤供給管、補助燃料供給管、必
要に応じて水供給管が連結されており、それぞれ反応器
に供給される直前で混合され、混合物が供給口から反応
器内に供給されるようになっていてもよい。または被反
応物、補助燃料、水があらかじめ混合され、混合物供給
管に酸化剤が添加されて供給口から反応器に供給される
ものであってもよい。供給には、反応物質が液体の場合
は高圧ポンプ等、気体の場合はエアコンプレッサやブー
スターなどの気体圧縮機等が使用される。本発明におい
ては、供給時に補助燃料が供給管や供給口に付着するこ
とがなく、さらには供給管や供給口の内面を洗浄する効
果があるので、被処理物等の供給管や供給口への付着に
よる汚染も防止できる。
The supply of the reactants and the like to the reactor is not particularly limited, and any supply may be used. For example, a reactant supply pipe, an oxidant supply pipe, an auxiliary fuel supply pipe, and a water supply pipe are connected as necessary, and they are mixed immediately before being supplied to the reactor, respectively. May be supplied. Alternatively, the reactant, auxiliary fuel, and water may be preliminarily mixed, an oxidant may be added to the mixture supply pipe, and the mixture may be supplied to the reactor from the supply port. When the reactant is a liquid, a high-pressure pump or the like is used, and when the reactant is a gas, a gas compressor such as an air compressor or a booster is used. In the present invention, the auxiliary fuel does not adhere to the supply pipe or the supply port at the time of supply, and further has the effect of cleaning the inner surface of the supply pipe or the supply port. Contamination due to the adhesion of water can be prevented.

【0017】水熱反応開始の際には、通常、反応器は所
定の反応温度付近に予熱され、また反応器内に供給され
る被反応物等の反応物質も予熱される。反応物質の予熱
は、加熱装置を反応器、被反応物供給路、酸化剤供給路
等に設けることによって実施することができる。また通
常、反応器に水や酸化剤を供給し、通常設けられる圧力
調整弁によって所定の圧力に加圧される。所定の温度、
圧力に調整された後、被反応物を含む流体を供給して水
熱反応を開始する。
At the start of the hydrothermal reaction, the reactor is usually preheated to around a predetermined reaction temperature, and the reactants such as reactants supplied into the reactor are also preheated. Preheating of the reactants can be performed by providing a heating device in a reactor, a reactant supply passage, an oxidant supply passage, and the like. Usually, water or an oxidizing agent is supplied to the reactor, and the reactor is pressurized to a predetermined pressure by a normally provided pressure regulating valve. Predetermined temperature,
After the pressure is adjusted, the fluid containing the reactant is supplied to start the hydrothermal reaction.

【0018】水熱反応における反応温度および圧力は、
水の超臨界または亜臨界状態となるような温度と圧力に
なるように設定されるが、被処理物を安定して確実に分
解するため、所定温度に反応温度を設定することが好ま
しい。例えば一般の有機物の分解には500〜700
℃、好ましくは550〜650℃に制御することによ
り、炭酸ガスおよび水への分解が可能である。アンモニ
ア性窒素や有機性窒素を含む場合には550〜700
℃、好ましくは600〜650℃に制御することによ
り、窒素ガスへの分解が可能である。なお反応物質の総
熱量変動により反応温度に変動が生じるので、水熱酸化
反応の反応温度をモニタリングしながら温度制御するこ
とが好ましい。本発明においては相分離による反応温度
の不安定化を防止できるので、反応器に供給する被反応
物、酸化剤、補助燃料等の濃度、流量等を調整すること
によって反応温度の制御を簡単かつ確実に行うことがで
きる。流量制御は、各供給部にモニタリングする手段を
設ければよい。なお被反応物が十分な水を含む場合には
水の供給は不要であるが、水量が不足する場合あるいは
熱量が大きすぎて高温になりすぎる場合には水を供給し
て、水量を補ったり、希釈したりすることができる。
The reaction temperature and pressure in the hydrothermal reaction are as follows:
The temperature and pressure are set so as to bring the water into a supercritical or subcritical state, but it is preferable to set the reaction temperature to a predetermined temperature in order to stably and surely decompose the object to be treated. For example, 500-700 for general organic matter decomposition
By controlling the temperature to 550 ° C., preferably 550 to 650 ° C., decomposition into carbon dioxide and water is possible. 550 to 700 when containing ammonia nitrogen or organic nitrogen
C., preferably 600 to 650.degree. C., enables decomposition into nitrogen gas. Since the reaction temperature fluctuates due to fluctuations in the total calorific value of the reactants, it is preferable to control the temperature while monitoring the reaction temperature of the hydrothermal oxidation reaction. In the present invention, since the reaction temperature can be prevented from becoming unstable due to phase separation, the reaction temperature can be easily and simply controlled by adjusting the concentration, flow rate, etc. of the reactants, oxidizing agent, auxiliary fuel, etc. supplied to the reactor. It can be done reliably. For the flow rate control, a monitoring unit may be provided in each supply unit. If the reactant contains sufficient water, it is not necessary to supply water.However, if the amount of water is insufficient or the amount of heat is too high and the temperature becomes too high, supply water to supplement the amount of water. , Can be diluted.

【0019】水熱反応における反応圧力は反応温度ほど
処理物性状に大きな影響を与えないので特に考慮しなく
てもよいが、安定した制御を行うためには一定レベルを
保つことが望ましい。
The reaction pressure in the hydrothermal reaction does not have to be particularly taken into consideration because it does not greatly affect the properties of the treated material as much as the reaction temperature, but it is desirable to maintain a constant level for stable control.

【0020】上記のようにして反応器内で水の超臨界ま
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し、無機物は
固体あるいは溶融状態で分離する。反応生成物は排出口
から排出され、冷却、減圧され、ガス分と液分に分離さ
れる。またこのとき、固形物は分離されることが好まし
い。
When the hydrothermal reaction is carried out in the supercritical or subcritical state of water in the reactor as described above, the organic matter to be reacted is oxidized by an oxidizing agent and finally decomposed into water and carbon dioxide. Alternatively, the molecular weight is reduced by hydrolysis, and the inorganic substance is separated in a solid or molten state. The reaction product is discharged from the outlet, cooled, depressurized, and separated into a gas component and a liquid component. At this time, it is preferable that the solid is separated.

【0021】反応生成物を排出口から排出する際の冷却
方法としては、例えば反応器内に水を導入して冷却して
もよく、この場合、無機塩を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
水を導入して冷却してもよく、この場合アルカリや酸の
中和も行うことができる。反応生成物中の固体の付着が
著しい場合には、反応器の内壁に付着した固体を除去す
るための機械的除去を行ってもよい。反応生成物を取り
出すには反応器内の圧力を利用すればよく、冷却器によ
り温度降下させ、あるいは減圧弁により圧力降下させる
手段を採用してもよい。
As a cooling method for discharging the reaction product from the outlet, for example, water may be introduced into the reactor to cool it. In this case, the inorganic salt is dissolved to promote the discharge. Can be. The reactor may be cooled by introducing water containing an acid or an alkali into the reactor. In this case, the alkali or the acid can be neutralized. If the solids in the reaction product are significantly attached, mechanical removal may be performed to remove the solids attached to the inner wall of the reactor. To remove the reaction product, the pressure in the reactor may be used, and a means for lowering the temperature by a cooler or reducing the pressure by a pressure reducing valve may be employed.

【0022】水熱反応器から排出される反応流体中の固
形物、例えば無機塩類を分離すると、処理水の再利用が
容易になる。固形物の分離方法は特に限定されず、従来
公知の方法を採用できる。なお固体分離は、冷却や減圧
の工程で、若しくは冷却工程前に行ってもよい。
Separating solids, for example, inorganic salts, in the reaction fluid discharged from the hydrothermal reactor facilitates reuse of the treated water. The method for separating the solid matter is not particularly limited, and a conventionally known method can be employed. The solid separation may be performed in a cooling or depressurizing step or before the cooling step.

【0023】[0023]

【発明の効果】本発明の水熱反応方法においては、溶解
度パラメータが11以下で比誘電率が15以上である有
機化合物を補助燃料として使用し、この補助燃料が様々
な極性を有する被処理物等と相溶性がよいため、被処理
物等と相分離を生じにくく、反応器内の反応温度が安定
する。また補助燃料は供給管や供給口に付着して汚染を
生じることがなく、さらには補助燃料が通過することに
より供給管や供給口を洗浄することができるので、被処
理物等の付着による汚れも防止できる。したがって、反
応器内の各物質濃度が設定値に近いものとなり、水熱反
応制御を簡単にかつ確実に制御することができる。
According to the hydrothermal reaction method of the present invention, an organic compound having a solubility parameter of 11 or less and a relative dielectric constant of 15 or more is used as an auxiliary fuel, and the auxiliary fuel has various polarities. Since it has good compatibility with, for example, the material to be treated and the like, phase separation hardly occurs and the reaction temperature in the reactor is stabilized. In addition, the auxiliary fuel does not adhere to the supply pipe or the supply port and does not cause contamination. Further, the supply pipe or the supply port can be cleaned by passing the auxiliary fuel, so that the contamination due to the adhesion of the processing object or the like can be achieved. Can also be prevented. Therefore, the concentration of each substance in the reactor becomes close to the set value, and the hydrothermal reaction control can be easily and reliably controlled.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について説
明する。 実施例1 廃エマルジョン(TOC:27000ppm)を被反応
物とし、アセトン(溶解度パラメータ=9.9、比誘電
率=20.7)を補助燃料として、水熱反応を行った。
反応器として内径9.45mm、長さ600mmのステ
ンレス管を用いた。反応は、初めに補助燃料としてアセ
トンを供給口から高圧ポンプを用いて0.25ml/m
inで圧入した。酸化剤として35%過酸化水素水を利
用し、高圧ポンプを用いて3ml/minで圧入した。
過酸化水素は、配管部で外部熱源により370℃に予熱
した後、供給口手前で配管中に注入し、混合するように
した。安定後、補助燃料の供給量を半分にするととも
に、被反応物を2ml/minで供給した。被反応物と
補助燃料は、酸化剤が注入される手前の配管で混合され
るようにした。反応器外部に設けたセラミックヒーター
と内部に設けた熱伝対により、反応流体の温度が650
℃となるようにした。圧力は出口に設けた調圧弁で24
MPaに調整した。
Embodiments of the present invention will be described below. Example 1 A hydrothermal reaction was performed using waste emulsion (TOC: 27000 ppm) as a reactant and acetone (solubility parameter = 9.9, relative dielectric constant = 20.7) as an auxiliary fuel.
A stainless tube having an inner diameter of 9.45 mm and a length of 600 mm was used as a reactor. The reaction was started with acetone as an auxiliary fuel at 0.25 ml / m 2 using a high pressure pump from the supply port.
Pressed in. A 35% hydrogen peroxide solution was used as an oxidizing agent, and pressure was injected at 3 ml / min using a high-pressure pump.
Hydrogen peroxide was preheated to 370 ° C. by an external heat source in the pipe section, and then injected into the pipe just before the supply port and mixed. After the stabilization, the supply amount of the auxiliary fuel was reduced by half, and the reactant was supplied at 2 ml / min. The reactant and the auxiliary fuel were mixed in a pipe before the oxidant was injected. The temperature of the reaction fluid was set to 650 by a ceramic heater provided outside the reactor and a thermocouple provided inside.
° C. The pressure is controlled by a pressure regulating valve provided at the outlet.
It was adjusted to MPa.

【0025】水熱反応は1時間以上安定して継続した。
反応後、反応流体は二重管式冷却器で冷却後、減圧し、
さらに気液分離して処理ガスおよび処理液を得た。処理
液は無色透明で、TOCは10ppmで、有機物がほぼ
完全に分解されていた。
The hydrothermal reaction continued stably for 1 hour or more.
After the reaction, the reaction fluid is cooled by a double tube cooler and then decompressed,
Further, gas-liquid separation was performed to obtain a processing gas and a processing liquid. The treatment liquid was colorless and transparent, TOC was 10 ppm, and organic matter was almost completely decomposed.

【0026】実施例2 2−ブタノ−ル(溶解度パラメータ=10.5、比誘電
率=16.56)を補助燃料として用いた点を除いて、
実施例1と同様に水熱反応を行った。水熱反応は1時間
以上安定して継続し、処理液は無色透明、TOCは10
ppmで、有機物がほぼ完全に分解されていた。
Example 2 Except that 2-butanol (solubility parameter = 10.5, relative permittivity = 16.56) was used as an auxiliary fuel,
A hydrothermal reaction was performed in the same manner as in Example 1. The hydrothermal reaction continues stably for 1 hour or more, the treatment liquid is colorless and transparent, and the TOC is 10
In ppm, organic matter was almost completely decomposed.

【0027】比較例1 イソプロピルアルコール(溶解度パラメータ=11.
5、比誘電率=19.92)を補助燃料として用いた点
を除いて実施例1と同様に水熱反応を行った。しかし、
被処理液送液開始5分後、注入口が閉塞し、反応を継続
することができなかった。供給口を分解したところ、廃
エマルジョン成分が析出して供給口を閉塞していた。
Comparative Example 1 Isopropyl alcohol (solubility parameter = 11.
5, relative permittivity = 19.92) was used as the auxiliary fuel, and a hydrothermal reaction was performed in the same manner as in Example 1. But,
Five minutes after the start of the supply of the liquid to be treated, the inlet was closed, and the reaction could not be continued. When the supply port was decomposed, a waste emulsion component was deposited and the supply port was closed.

【0028】比較例2 ケロシン(溶解度パラメータ=7.9、比誘電率=1.
9)を補助燃料として用いた点を除いて、実施例1と同
様に水熱反応を行った。しかし、反応流体の温度が安定
せず、反応開始15分後にあらかじめ設定していた許容
温度(670℃)を越えてしまい、反応を継続できなか
った。
Comparative Example 2 Kerosene (solubility parameter = 7.9, relative permittivity = 1.
A hydrothermal reaction was performed in the same manner as in Example 1 except that 9) was used as an auxiliary fuel. However, the temperature of the reaction fluid was not stable, and the temperature exceeded the preset allowable temperature (670 ° C.) 15 minutes after the start of the reaction, so that the reaction could not be continued.

───────────────────────────────────────────────────── 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) B09B 3/00 304Z (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 脇田 正明 東京都新宿区西新宿3丁目4番7号 栗田 工業株式会社内 Fターム(参考) 4D004 AA02 AA07 AA47 AC04 CA39 CC01 CC02 CC03 CC11 CC15 DA03 DA20 4D050 AA12 AA15 AA20 AB07 BB01 BB08 BB09 BC01 BC02 BC10 BD02 BD03 BD08 4D059 AA00 AA01 BC01 DA44 DA47 DA70 DB01 DB02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification FI FI Theme Court ゛ (Reference) B09B 3/00 304Z (71) Applicant 598124412 General Atmix Inc. San Diego, California, USA General Atomics Coat 3550 (72) Inventor Masaaki Wakita 3-4-7 Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo F-term (reference) 4K004 AA02 AA07 AA47 AC04 CA39 CC01 CC02 CC03 CC11 CC15 DA03 DA20 4D050 AA12 AA15 AA20 AB07 BB01 BB08 BB09 BC01 BC02 BC10 BD02 BD03 BD08 4D059 AA00 AA01 BC01 DA44 DA47 DA70 DB01 DB02

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 有機性の被反応物と酸化剤とを反応器内
で水の超臨界または亜臨界状態で水熱反応させる水熱反
応方法であって、 補助燃料として、溶解度パラメータが11以下で比誘電
率が15以上である有機化合物を反応器に供給して反応
を行う水熱反応方法。
1. A hydrothermal reaction method in which an organic reactant and an oxidant are hydrothermally reacted in a supercritical or subcritical state of water in a reactor, wherein the auxiliary fuel has a solubility parameter of 11 or less. A hydrothermal reaction method in which an organic compound having a relative dielectric constant of 15 or more is supplied to a reactor to perform a reaction.
【請求項2】 補助燃料が、アセトン、2−ブタノール
およびアセトアルデヒドからなる群より選ばれる少なく
とも一種の有機化合物である請求項1記載の方法。
2. The method according to claim 1, wherein the auxiliary fuel is at least one organic compound selected from the group consisting of acetone, 2-butanol and acetaldehyde.
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