JP2003326151A - 水熱反応処理方法および装置 - Google Patents

水熱反応処理方法および装置

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JP2003326151A
JP2003326151A JP2002135867A JP2002135867A JP2003326151A JP 2003326151 A JP2003326151 A JP 2003326151A JP 2002135867 A JP2002135867 A JP 2002135867A JP 2002135867 A JP2002135867 A JP 2002135867A JP 2003326151 A JP2003326151 A JP 2003326151A
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treated
hydrothermal
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reaction
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Satoru Nakayama
哲 中山
Hironori Kako
啓憲 加来
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Komatsu Ltd
Kurita Water Industries Ltd
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Komatsu Ltd
Kurita Water Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 反応容器内の反応領域を狭めたり、反応容器
が塩によって腐食するのを防止し、または軽減させるこ
とのできる水熱反応処理装置を提供する。 【解決手段】 溶解塩類含有有機性被処理液の水熱反応
処理装置であって、溶解塩類含有有機性被処理液から溶
解塩類を除去する蒸発濃縮器3を設け、この蒸発濃縮器
3で溶解塩類含有有機性被処理液から溶解塩類を除去し
た有機性被処理液を反応容器21へ供給し、有機性被処
理液を水熱酸化反応させて処理する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、廃棄物分解、エ
ネルギー生成または化学物質製造を目的とする水熱酸化
反応を、水の超臨界状態または亜臨界状態で行わせる反
応容器の閉塞、腐蝕を防止または軽減した水熱反応処理
方法および装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】被処理物を処理して酸化分解や加水分解
を行うことにより、廃棄物を分解したり、エネルギーを
生成したり、または、化学物質を製造する水熱反応処理
は、長年に亘って研究され、利用されてきている。特
に、近年、374℃以上、22.1MPa(220気
圧)以上の超臨界状態で、または、例えば374℃以
上、2.5MPa(25気圧)以上22.1MPa未
満、あるいは374℃未満、22.1MPa以上、ある
いは374℃未満、22.1MPa未満であっても臨界
点に近い高温高圧状態である亜臨界状態で、被処理物
と、酸化剤を含んだ水とを反応させることにより、燃焼
を含む水熱酸化反応を生じさせ、被処理物中の有機物を
短時間でほぼ完全に分解する水熱酸化反応処理が注目さ
れている。
【0003】このように水熱酸化反応させて被処理物を
酸化分解する場合、被処理物、酸化剤、水を加熱、加圧
して反応容器内へ供給し、反応させる。そして、水熱酸
化反応の結果、有機物は酸化分解され、水と二酸化炭素
とからなる高温高圧流体、乾燥またはスラリー状の灰分
や塩類等の固体からなる反応生成物が得られる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記した被処理物を溶
解塩類含有有機性被処理液とし、この溶解塩類含有有機
性被処理液を水熱酸化反応させて処理すると、溶解塩類
が析出して反応容器を閉塞させたり、析出した溶解塩類
が反応容器などを腐食させるとともに、処理流体を減圧
して放出、排出する減圧機構を損傷または損耗させるこ
とがある。
【0005】この発明は、上記したような不都合を解消
するためになされたもので、反応容器内の反応領域を狭
めたり、反応容器が塩によって腐食するのを防止し、ま
たは軽減させることのできる水熱反応処理方法および装
置を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】まず、請求項1に記載の
発明は、溶解塩類含有有機性被処理液を、水の超臨界状
態または亜臨界状態で水熱酸化反応させて処理する水熱
反応処理方法において、前記溶解塩類含有有機性被処理
液から予め溶解塩類を除去し、その後当該被処理液を、
水の超臨界状態または亜臨界状態で水熱酸化反応させて
処理することを特徴とする。そして、溶解塩類の除去手
段として、蒸発濃縮処理、膜分離処理、電気透析処理、
イオン交換処理の少なくとも1つを用いるのが望まし
い。次に、請求項3に記載の発明は、溶解塩類含有有機
性被処理液の水熱反応処理装置であって、前記溶解塩類
含有有機性被処理液から溶解塩類を除去する除去手段
と、その後当該被処理液を水の超臨界状態または亜臨界
状態で水熱酸化反応させて処理する水熱反応処理手段と
を設けたことを特徴とする。そして、前記除去手段とし
て、蒸発濃縮処理、膜分離処理、電気透析処理、イオン
交換処理の少なくとも1つの手段で構成するのが望まし
い。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を図に
基づいて説明する。図1はこの発明の第1実施形態であ
る水熱反応処理装置の概略構成を示すブロック図であ
る。
【0008】図1において、1は被処理物としての溶解
塩類含有有機性被処理液を貯留する被処理物貯留槽、2
は被処理物貯留槽1内の溶解塩類含有有機性被処理液を
後述する蒸発濃縮器3内へ供給する供給管を示す。3は
除去手段としての蒸発濃縮器を示し、溶解塩類含有有機
性被処理液から溶解塩類を除去するために有機性被処理
液を蒸発させて濃縮し、この蒸発させた有機性被処理液
の蒸気を、供給管6を介して後述する反応容器21内へ
供給する。この除去手段は、溶解塩類含有有機性被処理
液から溶解塩類を除去することができるものであればよ
いので、蒸発濃縮器3の他、膜分離処理、電気透析処
理、イオン交換処理の各手段などを必要に応じて選択
し、利用することができる。なお、除去手段は必要に応
じて1つか、2つ以上を組み合わせることができ、2つ
以上を組み合わせる場合、同一技術のものを多段に組み
合わせてもよい。
【0009】7は供給管6に配設された凝縮器を示し、
供給管6内に存在する有機性被処理液の蒸気を液体に戻
すためのものである。8は供給管6の凝縮器7よりも下
流に配設された高圧ポンプを示し、例えば2.5MPa
(25気圧)以上の高圧で、溶解塩類を除去した有機性
被処理液を反応容器21内へ供給する。9は蒸発濃縮器
3内の溶解塩類が濃縮された溶解塩類含有有機性被処理
液を排出する排出管、10は脱水機を示し、この脱水機
10は、排出管9を介して蒸発濃縮器3から供給される
溶解塩類含有有機性被処理液から溶解塩類を分離して系
外へ排出する一方、分離水を、被処理物貯留槽1内へ還
流管11を介して還流する。
【0010】12はエアーコンプレッサーを示し、酸化
剤としての空気を、例えば2.5MPa以上の高圧で高
圧ポンプ8よりも下流の供給管6内へ、供給管13を介
して供給する。14は供給管13に配設された予備加熱
器を示し、エアーコンプレッサー12からの空気を所定
の温度に予備加熱し、反応容器21の予熱に供するため
に使用する。
【0011】21は円筒状をした縦型の反応容器を示
し、上蓋の中心に、供給管6から供給される有機性被処
理液などを噴出するノズル(図示が省略されている。)
が設けられ、下側に処理流体などを排出する排出口が設
けられている。そして、反応容器21内には、駆動機構
によって回転させられ、反応容器21の内側に析出して
堆積する塩などを掻き落とす掻き取り手段としてのスク
レーパー(図示が省略されている。)が設けられてい
る。
【0012】31は反応容器21の排出口に接続された
排出管、32は排出管31に配設された冷却器を示し、
この冷却器32は、反応容器21の排出口から排出され
る処理流体を冷却する。33は排出管31に接続された
気液分離器を示し、排出管31から供給される処理流体
を、気体と液体とに分離する。34は気液分離器33に
接続された気体排出管、35は気体排出管34に配設さ
れた減圧弁を示し、この減圧弁35は、気液分離器33
で分離した気体を減圧して放出する。36は気液分離器
33に接続された液体排出管、37は液体排出管36に
配設された減圧弁を示し、この減圧弁37は、気液分離
器33で分離した液体を減圧して放出する。
【0013】次に、水熱反応処理について説明する。ま
ず、被処理物貯留槽1内の溶解塩類含有有機性被処理液
を、供給管2を介して蒸発濃縮器3へ供給し、蒸発濃縮
器3で有機性被処理液を蒸発させる。そして、蒸発した
有機性被処理液は供給管6に配設された凝縮器7で液体
に戻された後、高圧ポンプ8で加圧されて反応容器21
内へ供給される。一方、エアーコンプレッサー12で加
圧した空気を、供給管13,6を介して反応容器21内
へ供給し、反応容器21内で水熱酸化反応を起こさせ、
有機性被処理液を水熱酸化反応させて処理する。
【0014】なお、蒸発濃縮器3内の溶解塩類が濃縮さ
れた溶解塩類含有有機性被処理液は排出管9を介して脱
水機10へ供給され、脱水機10で脱水された溶解塩類
は系外へ排出される。一方、脱水機10で分離された分
離水は、被処理物貯留槽1内へ還流管11を介して還流
される。
【0015】上記のようにして水熱反応処理を連続して
行うと、塩が析出して反応容器21の内側に堆積するこ
とにより、反応領域を狭める場合があるので、連続的
(例えば1rpm)あるいは間欠的にスクレーパーを回
転させ、堆積した塩を掻き落とし、反応容器21の下部
へ移動させる。このようにして掻き落とされた塩を含む
固形物は、反応容器21の排出口から処理流体とともに
冷却器32で冷却されて排出管31で気液分離器33へ
排出される。そして、気液分離器33へ供給された処理
流体は気体と液体とに分離され、分離された気体は減圧
弁35で減圧された後、気体排出管34を介して排出さ
れ、分離された液体は減圧弁37で減圧された後、液体
排出管36を介して排出される。
【0016】上述したように、この発明の第1実施形態
によれば、溶解塩類含有有機性被処理液に含まれている
溶解塩類を蒸発濃縮器3で除去した後、反応容器21内
の水の超臨界状態または亜臨界状態で水熱酸化反応させ
て処理するので、析出物の発生が少なくなり、反応容器
21の反応領域を狭めるのを防止し、または軽減させる
ことができる。また、溶解塩類を除去した有機性被処理
液を水熱酸化反応させるので、反応容器21が塩によっ
て腐食するのを防止し、または軽減させることができ
る。
【0017】なお、第1実施形態は蒸発濃縮器3を使用
した例についての説明であるが、蒸発濃縮器3に代えて
膜分離処理機構を用いてもよい。その場合、膜分離処理
機構の透過水側に供給管6を、一方、濃縮水側に排出管
9を接続する。この膜分離処理機構においても、蒸発濃
縮器3の場合と同様な効果を得ることができる。また、
蒸発濃縮器3に代え、図2の第2実施形態に示すよう
に、イオン交換処理機構4を用いてもよい。
【0018】図3はこの発明の第3実施形態である水熱
反応処理装置の概略構成を示すブロック図であり、図1
および図2と同一または相当部分に同一符号を付して説
明を省略する。
【0019】図3において、5は除去手段としての電気
透析機構を示し、溶解塩類含有有機性被処理液から溶解
塩類を除去した有機性被処理液を、供給管6を介して反
応容器21内へ供給する一方、溶解塩類を濃縮した溶解
塩類含有有機性被処理液を、排出管8を介して排出す
る。なお、排出管9からの溶解塩類含有有機性被処理液
を、図1に示した実施形態のように、脱水機10で脱水
して溶解塩類を系外へ排出し、分離水を被処理物貯留槽
1内へ還流管11を介して還流させてもよい。
【0020】この実施形態における水熱反応処理は、先
の実施形態と同様になるので、説明を省略する。なお、
この実施形態においても、先の実施形態と同様な効果を
得ることができる。
【0021】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、溶解
塩類含有有機性被処理液に含まれている溶解塩類を除去
手段で除去した後、反応容器内の水の超臨界状態または
亜臨界状態で水熱酸化反応させて処理するので、析出物
の発生が少なくなり、反応容器の反応領域を狭めるのを
防止し、または軽減させることができる。また、溶解塩
類を除去して有機性被処理液としたので、溶解塩類の析
出物によって反応容器が腐食するのを防止し、または軽
減させることができる。さらに、除去手段としての蒸発
濃縮処理、膜分離処理、電気透析処理、イオン交換処理
を適宜組み合わせることにより、より効果的に溶解塩類
を除去することができ、反応容器が腐食するのを防止
し、または軽減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1実施形態である水熱反応処理装
置の概略構成を示すブロック図である。
【図2】この発明の第2実施形態である水熱反応処理装
置の概略構成を示すブロック図である。
【図3】この発明の第3実施形態である水熱反応処理装
置の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 被処理物貯留槽 2,6,13 供給管 3 蒸発濃縮器 4 イオン交換処理機構 5 電気透析機構 7 凝縮器 8 高圧ポンプ 9 排出管 10 脱水機 11 還流管 12 エアーコンプレッサー 14 予備加熱器 21 反応容器 31 排出管 32 冷却器 33 気液分離器 34 気体排出管 35,37 減圧弁 36 液体排出管
───────────────────────────────────────────────────── 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) C02F 1/42 C02F 1/42 B 1/44 1/44 D 1/469 1/74 101 1/74 101 1/46 103 (72)発明者 加来 啓憲 東京都新宿区西新宿三丁目4番7号 栗田 工業株式会社内 Fターム(参考) 4D006 GA02 GA17 KA72 KB30 PA01 PB08 PB12 PB70 PC80 4D025 AA09 AB02 BB18 DA10 4D034 AA11 BA01 BA08 CA12 4D050 AA12 AB07 BB01 BC01 BC02 BD03 BD06 CA02 CA08 CA09 CA10 4D061 DA08 DB18 EA09 FA16 FA20

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶解塩類含有有機性被処理液を、水の超
    臨界状態または亜臨界状態で水熱酸化反応させて処理す
    る水熱反応処理方法において、 前記溶解塩類含有有機性被処理液から予め溶解塩類を除
    去し、その後当該被処理液を、水の超臨界状態または亜
    臨界状態で水熱酸化反応させて処理する、ことを特徴と
    する水熱反応処理方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の水熱反応処理方法にお
    いて、 溶解塩類の除去手段として、蒸発濃縮処理、膜分離処
    理、電気透析処理、イオン交換処理の少なくとも1つを
    用いる、 ことを特徴とする水熱反応処理方法。
  3. 【請求項3】 溶解塩類含有有機性被処理液の水熱反応
    処理装置であって、 前記溶解塩類含有有機性被処理液から溶解塩類を除去す
    る除去手段と、 その後当該被処理液を水の超臨界状態または亜臨界状態
    で水熱酸化反応させて処理する水熱反応処理手段とを設
    けた、 ことを特徴とする水熱反応処理装置。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載の水熱反応処理装置にお
    いて、 前記除去手段として、蒸発濃縮処理、膜分離処理、電気
    透析処理、イオン交換処理の少なくとも1つの手段で構
    成した、 ことを特徴とする水熱反応処理装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL1035729C2 (en) * 2008-07-21 2010-01-22 Stichting Wetsus Ct Of Excelle Method and system for supercritical removal or an inorganic compound.
JP2013169515A (ja) * 2012-02-21 2013-09-02 Ricoh Co Ltd 流体浄化装置

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