JP2004073980A - 高温高圧反応試験装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】反応時間等の各種条件の高温高圧反応試験を行う場合であっても、効率よく実施することができる高温高圧反応試験装置を提供する。
【解決手段】内部を加圧及び昇温できるオートクレーブ１１０と、オートクレーブ１１０の内部と接続されてオートクレーブ１１０の内部の圧力よりも大きい圧力でオートクレーブ１１０内に試料１を供給する試料供給装置１２０と、オートクレーブ１１０の内部と接続されてオートクレーブ１１０の内部の反応試験物２をオートクレーブ１１０の内部の圧力を利用してサンプリングするサンプリング装置１３０と、試料供給装置１２０に付着残留する試料１をオートクレーブ１１０内に送給する試料用溶剤供給装置１４０とを備えて高温高圧反応試験装置１００を構成した。
【選択図】 図１
【解決手段】内部を加圧及び昇温できるオートクレーブ１１０と、オートクレーブ１１０の内部と接続されてオートクレーブ１１０の内部の圧力よりも大きい圧力でオートクレーブ１１０内に試料１を供給する試料供給装置１２０と、オートクレーブ１１０の内部と接続されてオートクレーブ１１０の内部の反応試験物２をオートクレーブ１１０の内部の圧力を利用してサンプリングするサンプリング装置１３０と、試料供給装置１２０に付着残留する試料１をオートクレーブ１１０内に送給する試料用溶剤供給装置１４０とを備えて高温高圧反応試験装置１００を構成した。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高温高圧反応試験装置に関し、例えば、難分解性物質の高温高圧環境下での分解反応の進行状態を把握する場合に適用すると有効なものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、ＰＣＢ（Ｐｏｌｙｃｈｌｏｒｉｎａｔｅｄ ｂｉｐｈｅｎｙｌ， ポリ塩化ビフェニル：ビフェニルの塩素化異性体の総称）が強い毒性を有することから、その製造および輸入が禁止されている。このＰＣＢは、１９５４年頃から国内で製造開始されたものの、カネミ油症事件をきっかけに生体・環境への悪影響が明らかになり、１９７２年に行政指導により製造中止、回収の指示（保管の義務）が出された経緯がある。
【０００３】
ＰＣＢは、ビフェニル骨格に塩素が１〜１０個置換したものであり、置換塩素の数や位置によって理論的に２０９種類の異性体が存在し、現在、市販のＰＣＢ製品において約１００種類以上の異性体が確認されている。また、この異性体間の物理・化学的性質や生体内安定性および環境動体が多様であるため、ＰＣＢの化学分析や環境汚染の様式を複雑にしているのが現状である。さらに、ＰＣＢは、残留性有機汚染物質のひとつであって、環境中で分解されにくく、脂溶性で生物濃縮率が高く、さらに半揮発性で大気経由の移動が可能であるという性質を持つ。また、水や生物等環境中に広く残留することが報告されている。このため、ＰＣＢは、体内で極めて安定であるので、体内に蓄積され慢性中毒（皮膚障害、肝臓障害等）を引き起し、また発癌性、生殖・発生毒性が認められている。
【０００４】
ＰＣＢは、従来からトランスやコンデンサなどの絶縁油として広く使用されてきた経緯があるので、ＰＣＢを処理する必要がある。このため、ＰＣＢを無害化処理するために、高温（３８０℃）で高圧（２７ＭＰａ）で炭酸ナトリウム等による水熱酸化分解反応による分解方法等が提案されている（例えば特開平１１−２５３７９５号公報、特開平１１−２５３７９６号公報、特開２０００−１２６５８８号公報他参照）。
【０００５】
このようなＰＣＢの分解処理においては、その分解メカニズムの解明や、分解条件の最適化をさらに図るため、水熱酸化分解反応による高温高圧反応試験を行っている。具体的には、オートクレーブ（１．５Ｌ程度）内に所定の試料液や分解反応液等を投入して蓋を密閉した後、昇温（３７０℃程度）及び昇圧（２７ＭＰａ程度）して、各種の設定条件（反応時間等）で反応させたら、オートクレーブ内を常温常圧にまで戻し、オートクレーブ内の試料をサンプリングし、各種の分析を行って検討するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したような高温高圧反応試験においては、各種の条件ごとにバッチ的に実施しなければならないため、各種条件の試験結果を得るまでに非常に時間を要してしまい、効率が非常に悪かった。
【０００７】
このような問題は、前述したようなＰＣＢの無害化処理に係る水熱酸化分解反応の試験を行う場合に限らず、各種条件の高温高圧反応試験を行うような場合であれば、上記の場合と同様に生じることである。
【０００８】
このようなことから、本発明は、反応時間等の各種条件の高温高圧反応試験を行う場合であっても、効率よく実施することができる高温高圧反応試験装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前述した課題を解決するための、第一番目の発明による高温高圧反応試験装置は、内部を加圧及び昇温できるオートクレーブと、前記オートクレーブの内部と接続され、当該オートクレーブの内部の圧力よりも大きい圧力で当該オートクレーブ内に試料を供給する試料供給手段と、前記オートクレーブの内部と接続され、当該オートクレーブの内部の反応試験物を当該オートクレーブの内部の圧力を利用してサンプリングするサンプリング手段とを備えていることを特徴とする。
【００１０】
第二番目の発明による高温高圧反応試験装置は、第一番目の発明において、前記試料供給手段に付着残留する前記試料を前記オートクレーブ内に送給する残留試料供給手段を備えていることを特徴とする。
【００１１】
第三番目の発明による高温高圧反応試験装置は、第一番目または第二番目の発明において、前記サンプリング手段が、サンプリングした前記反応試験物を冷却する冷却手段を備えていることを特徴とする。
【００１２】
第四番目の発明による高温高圧反応試験装置は、第一番目から第三番目の発明のいずれかにおいて、前記試料供給手段が、前記オートクレーブの内部にバルブを介して接続された試料供給容器と、前記試料供給容器にバルブを介して接続されたホッパと、前記試料供給容器の内部を加圧する試料供給用加圧手段とを備えていることを特徴とする。
【００１３】
第五番目の発明による高温高圧反応試験装置は、第四番目の発明において、前記試料供給用加圧手段が、前記試料供給容器の内部にガスを加圧して供給する試料用ガス供給手段を備えていることを特徴とする。
【００１４】
第六番目の発明による高温高圧反応試験装置は、第四番目の発明において、前記試料供給用加圧手段が、前記試料供給容器の内部を仕切るように当該試料供給容器の内部に移動可能に設けられた試料用プランジャと、前記プランジャを移動させて前記試料供給容器内の前記試料を前記オートクレーブ内に押し出す試料用プランジャ移動手段とを備えていることを特徴とする。
【００１５】
第七番目の発明による高温高圧反応試験装置は、第一番目から第六番目の発明のいずれかにおいて、前記サンプリング手段が、前記オートクレーブの内部にバルブを介して接続されたサンプリング容器と、前記サンプリング容器の内部を加減圧するサンプリング用加減圧手段とを備えていることを特徴とする。
【００１６】
第八番目の発明による高温高圧反応試験装置は、第七番目の発明において、前記サンプリング用加減圧手段が、前記サンプリング容器の内部にガスを加圧して送給できると共に、当該サンプリング容器の内部のガス圧を低下させるように当該サンプリング容器の内部からガスを排出させるサンプリング用ガス給排手段を備えていることを特徴とする。
【００１７】
第九番目の発明による高温高圧反応試験装置は、第八番目の発明において、前記サンプリング手段が、前記サンプリング容器の内部の重量変化を計測する重量計測手段を備えていることを特徴とする。
【００１８】
第十番目の発明による高温高圧反応試験装置は、第七番目の発明において、前記サンプリング用加減圧手段が、前記サンプリング容器の内部を仕切るように当該サンプリング容器の内部に移動可能に設けられたサンプリング用プランジャと、前記プランジャを移動させるサンプリング用プランジャ移動手段とを備えていることを特徴とする。
【００１９】
第十一番目の発明による高温高圧反応試験装置は、第十番目の発明において、前記サンプリング手段が、前記サンプリング用加減圧手段の前記サンプリング用プランジャの移動量を計測する移動量計測手段を備えていることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明による高温高圧反応試験装置の実施の形態を図面を用いて以下に説明するが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。
【００２１】
［第一番目の実施の形態］
本発明による高温高圧反応試験装置の第一番目の実施の形態を図１を用いて説明する。図１は、高温高圧反応試験装置の概略構成図である。
【００２２】
図１に示すように、本実施の形態にかかる高温高圧反応試験装置１００は、内部を加圧及び昇温できるオートクレーブ１１０と、オートクレーブ１１０の内部と接続されてオートクレーブ１１０の内部の圧力よりも大きい圧力でオートクレーブ１１０内に試料１を供給する試料供給手段である試料供給装置１２０と、オートクレーブ１１０の内部と接続されてオートクレーブ１１０の内部の反応試験物２をオートクレーブ１１０の内部の圧力を利用してサンプリングするサンプリング手段であるサンプリング装置１３０と、試料供給装置１２０に付着残留する試料１をオートクレーブ１１０内に送給する残留試料供給手段である試料用溶剤供給装置１４０とを備えている。
【００２３】
前記オートクレーブ１１０は、内部に攪拌翼１１１を備え、高温高圧下で内部を攪拌混合することができるようになっている。
【００２４】
前記試料供給装置１２０は、バルブ１２１ａを有する配管１２１を介してオートクレーブ１１０の内部に接続された試料供給容器１２２と、バルブ１２３ａを有する配管１２３を介して試料供給容器１２２に連結されたホッパ１２４と、試料供給容器１２２の内部に窒素等の不活性ガス３を供給して当該試料供給容器１２２の内部を加圧する試料供給用加圧手段（試料用ガス供給手段）である高圧ポンプ等の加圧装置１２５とを備えている。なお、図１中、１２６は試料供給容器１２２の内部の不活性ガス３をリークするバルブ１２６ａを有する配管である。
【００２５】
前記サンプリング装置１３０は、バルブ１３１ａを有する配管１３１を介してオートクレーブ１１０の内部に接続された冷却機能を有するサンプリング容器１３２と、サンプリング容器１３２の内部に窒素等の不活性ガス３を加圧して送給できると共に、サンプリング容器１３２の内部のガス圧を低下させるようにサンプリング容器１３２の内部から不活性ガス３を排出させることにより、サンプリング容器１３２の内部を加減圧するサンプリング用加減圧手段であるサンプリング用加減圧装置１３４と、前記配管１３１の途中に設けられてサンプリングした反応試験物２を冷却する冷却手段であるコンデンサ１３３と、上記サンプリング容器１３２の下部に配設されて当該サンプリング容器１３２内部の重量変化を計測する重量計測手段であるロードセル等の重量計測器１３５を備えている。なお、図１中、１３６は配管、１３６ａはバルブである。
【００２６】
上記サンプリング用加減圧装置１３４は、バルブ１３４ａａを有する配管１３４ａを介してサンプリング容器１３２の内部に一端側が連結した加減圧容器１３４ｂと、加減圧容器１３４ｂの内部を一端側と他端側とに仕切るように当該加減圧容器１３４ｂの内部に移動可能に設けられたプランジャ１３４ｃと、バルブ１３４ｄａを有する配管１３４ｄを介して加減圧容器１３４ｂの一端側に連結された窒素等の不活性ガス３を供給する窒素ガスボンベ等の図示しない不活性ガス供給手段と、配管１３４ｅを介して加減圧容器１３４ｂの他端側に連結する貯水槽１３４ｆと、配管１３４ｅの途中に設けられて貯水槽１３４ｆ内の水４を加減圧容器１３４ｂ内の他端側に送給する高圧ポンプ１３４ｇと、バルブ１３４ｈａを有すると共に加減圧容器１３４ｂの他端側の内部と貯水槽１３４ｆとの間を接続する配管１３４ｈとを備えている。なお、図１中、１３４ｉは配管、１３４ｉａはバルブ、１３４ｊは流量計である。
【００２７】
前記試料用溶剤供給装置１４０は、溶剤５を試料供給装置１２０の試料供給容器１２２の上方及びホッパ１２４の上方から供給して当該試料供給容器１２２やホッパ１２４等に付着残留する試料１を洗い流してオートクレーブ１１０の内部に供給することができるようになっている。なお、図１中、１４１は配管、１４１ａは三方バルブ、１４２は送給ポンプである。
【００２８】
このような本実施の形態にかかる高温高圧反応試験装置１００を使用する高温高圧反応試験方法を次に説明する。
【００２９】
まず、オートクレーブ１１０内に必要な溶媒（例えば水等）や反応薬剤（例えば水酸化ナトリウムや過酸化水素等）等を所定量入れて密閉し、オートクレーブ１１０内を目的とする高温高圧条件（例えば３７０℃×２７ＭＰａ）にしたら、試料供給装置１２０のホッパ１２４に試料１（例えばＰＣＢまたはその模擬物質等）を所定量入れ、バルブ１２３ａを開放して配管１２３を介して試料１を試料供給容器１２２内に供給した後、上記バルブ１２３ａを閉鎖し、加圧装置１２５を作動して試料供給容器１２２内に不活性ガス３を送給し、試料供給容器１２２内をオートクレーブ１１０内よりも高い圧力（＋１〜２ＭＰａ程度）にした後、バルブ１２１ａを開放することにより、不活性ガス３による圧力により、上記試料１を試料供給容器１２２内から配管１２１を介してオートクレーブ１１０内に供給した後、上記バルブ１２１ａを閉鎖する。
【００３０】
続いて、バルブ１２６ａを開放して試料供給容器１２２内の不活性ガス３を配管１２６からリークした後、試料用溶剤供給装置１４０を作動して溶剤５（例えば水やイソプロパノールやヘキサン等）を所定量供給することにより、ホッパ１２４や試料供給容器１２２等の内壁面に付着残留している試料１を試料供給容器１２２の底に洗い流して、上記バルブ１２６ａを再び閉鎖したら、上記加圧装置１２５を再び作動して試料供給容器１２２内に不活性ガス３を送給し、試料供給容器１２２内をオートクレーブ１１０内よりも高い圧力（＋１〜２ＭＰａ程度）にしてバルブ１２１ａを開放し、上記溶剤５を試料供給容器１２２内から配管１２１を介してオートクレーブ１１０内に供給することにより、残留する試料１をオートクレーブ１１０内に供給した後、上記バルブ１２１ａを閉鎖する。
【００３１】
このようにして試料１をオートクレーブ１１０内で所定時間反応（分解処理）したら、前記サンプリング装置１３０のサンプリング用加減圧装置１３４を作動して、サンプリング容器１３２内をオートクレーブ１１０内と略同一の圧力となるように当該サンプリング容器１３２内に不活性ガス３を供給する。
【００３２】
すなわち、バルブ１３４ａａ，１３４ｄａを開放して前記不活性ガス供給手段から配管１３４ｄを介して加減圧容器１３４ｂ内の一端側及び配管１３４ａを介してサンプリング容器１３２内に不活性ガス３を供給し、当該加減圧容器１３４ｂ内の一端側及びサンプリング容器１３２内を前記不活性ガス供給手段によるガス圧と略同一（約１５ＭＰａ程度）のガス圧としたら、上記バルブ１３４ｄａを閉鎖すると共に、高圧ポンプ１３４ｇを作動して貯水槽１３４ｆ内の水４を加減圧容器１３４ｂ内の他端側に配管１３４ｅを介して供給することにより、加減圧容器１３４ｂ内の一端側及びサンプリング容器１３２内の不活性ガス３を圧縮してオートクレーブ１１０内の圧力と略同一の圧力（２７ＭＰａ程度）となるようにプランジャ１３４ｃを押圧して移動させる。
【００３３】
続いて、バルブ１３１ａを開放すると共に、サンプリング用加減圧装置１３４のバルブ１３４ｈａを所定量だけ開放すると、前記不活性ガス３の圧力により、加減圧容器１３４ｂ内の前記水４がプランジャ１３４ｃで押されて、配管１３４ｈを介して貯水槽１３４ｆ内に戻されると同時に、加減圧容器１３４ｂ内の一端側及びサンプリング容器１３２内が減圧するので、オートクレーブ１１０内の反応試験物２が配管１３１を介してコンデンサ１３３で冷却されながらサンプリング容器１３２内にサンプリングされる。
【００３４】
このサンプリングの際、重量計測器１３５により、サンプリング容器１３２内の重量変化、すなわち、反応試験物２のサンプリング量を計測することができるので、サンプリングする反応試験物２の量を調整することが容易にできる。
【００３５】
ここで、バルブ１３４ｈａの開放による加減圧容器１３４ｂ内の一端側及びサンプリング容器１３２内の減圧量だけでは目的とする量の反応試験物２をサンプリングできないときには、バルブ１３４ａａを閉塞した後、前記流量計１３４ｊで流量を確認しながらバルブ１３４ｉａの開度を調整してサンプリング容器１３２内の不活性ガス３を配管１３４ｉから放出することにより、サンプリング容器１３２内をさらに減圧して、オートクレーブ１１０内の反応試験物２をサンプリング容器１３２内にさらにサンプリングすることができる。
【００３６】
このようにしてサンプリング容器１３２内に所定量の反応試験物２をサンプリングしたら、バルブ１３１ａ，１３４ａａを閉塞すると共に、バルブ１３６ａを開放することにより、サンプリング容器１３２内にサンプリングした反応試験物２を配管１３６を介して取り出して分析評価する。
【００３７】
以下、上述した操作を繰り返すことにより、オートクレーブ１１０内での反応状態を停止させることなくオートクレーブ１１０内への試料１の定量供給及びオートクレーブ１１０内からの反応試験物２の定量サンプリングを随時行うことができる。
【００３８】
したがって、本実施の形態の高温高圧反応試験装置１００によれば、反応時間等の各種条件ごとにバッチ的に反応試験を実施する必要がなく、連続的に反応試験を実施することができるので、試験結果を得るまでに必要最小限の時間で済ますことができ、試験効率を大幅に向上させることができる。
【００３９】
なお、前記試料供給装置１２０は、液状の試料１をオートクレーブ１１０内に供給することができるのはもちろんのこと、粉体やスラリ状の試料１であってもオートクレーブ１１０内に供給することができる。
【００４０】
［第二番目の実施の形態］
本発明による高温高圧反応試験装置の第二番目の実施の形態を図２を用いて説明する。図２は、高温高圧反応試験装置の概略構成図である。ただし、前述した第一番目の実施の形態の場合と同様な部分については、前述した第一番目の実施の形態の説明で用いた符号と同一の符号を用いることにより、前述した第一番目の実施の形態での説明と重複する説明を省略する。
【００４１】
図２に示すように、本実施の形態にかかる高温高圧反応試験装置２００は、内部を加圧及び昇温できるオートクレーブ１１０と、オートクレーブ１１０の内部と接続されてオートクレーブ１１０の内部の圧力よりも大きい圧力でオートクレーブ１１０内に試料１を供給する試料供給手段である試料供給装置２２０と、オートクレーブ１１０の内部と接続されてオートクレーブ１１０の内部の反応試験物２をオートクレーブ１１０の内部の圧力を利用してサンプリングするサンプリング手段であるサンプリング装置１３０と、試料供給装置２２０に付着残留する試料１をオートクレーブ１１０内に送給する残留試料供給手段である試料用溶剤供給装置２４０とを備えている。
【００４２】
前記試料供給装置２２０は、バルブ１２１ａを有する配管１２１を介してオートクレーブ１１０の内部に接続された試料供給容器１２２と、三方バルブ２２３ａを有する配管２２３を介して試料供給容器１２２の下方寄りに連結されたホッパ１２４と、試料供給容器１２２の内部を仕切るように試料供給容器１２２の内部に昇降移動可能に設けられて、試料供給容器１２２の下端に位置したときに前記配管２２３と前記配管１２１とを連通させる連通孔２２５ａを形成された試料用プランジャ２２５と、試料用プランジャ２２５を昇降移動させて試料供給容器１２２内の試料１をオートクレーブ１１０内に押し出す駆動軸等の図示しない試料用プランジャ移動手段とを備えている。なお、本実施の形態では、試料用プランジャ２２５、前記試料用プランジャ移動手段等により試料供給用加圧手段を構成している。
【００４３】
前記試料用溶剤供給装置２４０は、溶剤５を試料供給装置２２０のホッパ１２４の上方及び前記三方バルブ２２３ａを介して前記配管２２３に供給して当該ホッパ１２４や試料供給容器１２２等に付着残留する試料１を洗い流してオートクレーブ１１０の内部に供給することができるようになっている。なお、図１中、２４１は配管、２４１ａは三方バルブ、２４２は高圧ポンプである。
【００４４】
このような本実施の形態にかかる高温高圧反応試験装置２００においては、前述した第一番目の実施の形態の場合と同様に、オートクレーブ１１０内に必要な溶媒（例えば水等）や反応薬剤（例えば水酸化ナトリウムや過酸化水素等）等を所定量入れて密閉し、オートクレーブ１１０内を目的とする高温高圧条件（例えば３７０℃×２７ＭＰａ）にし、試料供給装置２２０の試料供給容器１２２とホッパ１２４とを連通させるように三方バルブ２２３ａを調整して、ホッパ１２４内の試料１を試料供給容器１２２内に所定量供給した後、試料供給容器１２２内との連通を遮断するように上記三方バルブ２２３ａを調整したら、前記試料用プランジャ移動手段を作動させて試料用プランジャ２２５を下降させると共に、バルブ１２１ａを開放することにより、試料用プランジャ２２５による圧力により、上記試料１を試料供給容器１２２内から配管１２１を介してオートクレーブ１１０内に供給した後、上記バルブ１２１ａを閉鎖する。
【００４５】
続いて、試料供給容器１２２とホッパ１２４とを連通させるように三方バルブ２２３ａを調整すると共に、前記試料用プランジャ移動手段を作動させて試料用プランジャ２２５を上昇させ、試料用溶剤供給装置２４０を作動して溶剤５（例えば水やイソプロパノールやヘキサン等）を所定量供給することにより、ホッパ１２４や試料供給容器１２２等の内壁面に付着残留している試料１を試料供給容器１２２の底に洗い流したら、試料供給容器１２２と高圧ポンプ２４２とを連通させるように三方バルブ２２３ａ，２４１ａを調整し、前記試料用プランジャ移動手段を作動させて試料用プランジャ２２５を再び下降させると共に、バルブ１２１ａを開放して、上記溶剤５を試料供給容器１２２内から配管１２１を介してオートクレーブ１１０内に供給すると同時に、試料用溶剤供給装置２４０から試料用プランジャ２２５の前記連通孔２２５ａを介して溶剤５をさらに所定量送給することにより、残留する試料１をオートクレーブ１１０内に確実に供給した後、上記バルブ１２１ａを閉鎖する。
【００４６】
つまり、前述した第一番目の実施の形態では、不活性ガス３の圧力により、試料供給容器１２２内の試料１をオートクレーブ１１０内に供給するようにしたが、本実施の形態では、試料用プランジャ２２５の圧力により、試料供給容器１２２内の試料１をオートクレーブ１１０内に供給するようにしたのである。
【００４７】
したがって、本実施の形態の高温高圧反応試験装置２００によれば、前述した第一番目の実施の形態の場合と同様な効果を得ることができる。
【００４８】
［第三番目の実施の形態］
本発明による高温高圧反応試験装置の第三番目の実施の形態を図３を用いて説明する。図３は、高温高圧反応試験装置の概略構成図である。ただし、前述した第一，二番目の実施の形態の場合と同様な部分については、前述した第一，二番目の実施の形態の説明で用いた符号と同一の符号を用いることにより、前述した第一，二番目の実施の形態での説明と重複する説明を省略する。
【００４９】
図３に示すように、本実施の形態にかかる高温高圧反応試験装置３００は、内部を加圧及び昇温できるオートクレーブ１１０と、オートクレーブ１１０の内部と接続されてオートクレーブ１１０の内部の圧力よりも大きい圧力でオートクレーブ１１０内に試料１を供給する試料供給手段である試料供給装置２２０と、オートクレーブ１１０の内部と接続されてオートクレーブ１１０の内部の反応試験物２をオートクレーブ１１０の内部の圧力を利用してサンプリングするサンプリング手段であるサンプリング装置３３０と、試料供給装置２２０に付着残留する試料１をオートクレーブ１１０内に送給する残留試料供給手段である試料用溶剤供給装置２４０とを備えている。
【００５０】
前記サンプリング装置３３０は、バルブ１３１ａを有する配管１３１を介してオートクレーブ１１０の内部に接続された冷却機能を有するサンプリング容器１３２と、サンプリング容器１３２の内部を仕切るようにサンプリング容器１３２の内部に昇降移動可能に設けられたサンプリング用プランジャ３３４と、サンプリング用プランジャ３３４を移動させる駆動軸等の図示しないサンプリング用プランジャ移動手段と、前記配管１３１の途中に設けられてサンプリングした反応試験物２を冷却する冷却手段であるコンデンサ１３３と、サンプリング容器１３２を摺動移動可能に貫通してサンプリング用プランジャ３３４に連結され、当該サンプリング用プランジャ３３４の移動量を計測するメジャ等の移動量計測手段である移動量計測器３３５とを備えている。なお、本実施の形態では、サンプリング用プランジャ３３４、前記サンプリング用プランジャ移動手段等によりサンプリング用加減圧手段を構成している。
【００５１】
このような本実施の形態にかかる高温高圧反応試験装置２００においては、前述した第一番目の実施の形態の場合と同様にしてオートクレーブ１１０内に試料１を供給して所定時間反応（分解処理）させたら、バルブ１３１ａを開放すると共に、前記サンプリング用プランジャ移動手段を作動させてサンプリング用プランジャ３３４を上昇させると、オートクレーブ１１０内の反応試験物２がサンプリング容器１３２の底部とサンプリング用プランジャ３３４との間の空間を満たすようにサンプリング容器１３２内にサンプリングされる。
【００５２】
このサンプリングの際、移動量計測器３３５により、サンプリング容器１３２内のサンプリング用プランジャ３３４の移動量、すなわち、反応試験物２のサンプリング体積量を計測することができるので、サンプリングする反応試験物２の量を調整することが容易にできる。
【００５３】
このようにしてサンプリング容器１３２内に所定量の反応試験物２をサンプリングしたら、バルブ１３１ａを閉塞すると共に、バルブ１３６ａを開放することにより、サンプリング容器１３２内にサンプリングした反応試験物２を配管１３６を介して取り出して分析評価する。
【００５４】
つまり、前述した第一，二番目の実施の形態では、サンプリング容器１３２内に加圧充填した不活性ガス３を減圧させることにより、オートクレーブ１１０内の試料１をサンプリング容器１３２内にサンプリングするようにしたが、本実施の形態では、サンプリング容器１３２内のサンプリング用プランジャ３３４を移動させることにより、オートクレーブ１１０内の試料１をサンプリング容器１３２内にサンプリングするようにしたのである。
【００５５】
したがって、本実施の形態の高温高圧反応試験装置３００によれば、前述した第一，二番目の実施の形態の場合と同様な効果を得ることができる。
【００５６】
［他の実施の形態］
なお、前述した第一，二番目の実施の形態では、サンプリング容器１３２の下部に重量計測器１３５を配設したが、サンプリング容器１３２を重量計測器１３５に対して吊支することにより、サンプリング容器１３２内部の重量変化を計測することも可能である。
【００５７】
また、反応試験物２の種類等によって、例えば、サンプリングした反応試験物２がサンプリング容器１３２等に付着残留することにより、次にサンプリングした反応試験物２に混入して正確な分析評価が難しくなってしまう場合には、サンプリングを行う回数分のサンプリング装置１３０，３３０をオートクレーブ１１０に対して並列に接続すればよい。
【００５８】
また、前記オートクレーブ１１０中に空気や酸素等のガスを供給する必要がある場合には、例えば、上記ガスを高圧送給可能なガス高圧送給手段を前記オートクレーブ１１０内と配管を介して連結することにより対応することが可能である。
【００５９】
【発明の効果】
第一番目の発明による高温高圧反応試験装置は、内部を加圧及び昇温できるオートクレーブと、前記オートクレーブの内部と接続され、当該オートクレーブの内部の圧力よりも大きい圧力で当該オートクレーブ内に試料を供給する試料供給手段と、前記オートクレーブの内部と接続され、当該オートクレーブの内部の反応試験物を当該オートクレーブの内部の圧力を利用してサンプリングするサンプリング手段とを備えていることから、オートクレーブ内での反応状態を停止させることなくオートクレーブ内への試料の定量供給及びオートクレーブ内からの反応試験物の定量サンプリングを随時行うことができるので、反応時間等の各種条件ごとにバッチ的に反応試験を実施する必要がなく、連続的に反応試験を実施することができ、試験効率を大幅に向上させることができる。
【００６０】
第二番目の発明による高温高圧反応試験装置は、第一番目の発明において、前記試料供給手段に付着残留する前記試料を前記オートクレーブ内に送給する残留試料供給手段を備えているので、評価試験をより正確に実施することができる。
【００６１】
第三番目の発明による高温高圧反応試験装置は、第一番目または第二番目の発明において、前記サンプリング手段が、サンプリングした前記反応試験物を冷却する冷却手段を備えていることから、気化した反応試験物を液化させることができ、サンプリングした反応試験物の漏出を防止することができるので、評価試験をより正確に実施することができる。
【００６２】
第四番目の発明による高温高圧反応試験装置は、第一番目から第三番目の発明のいずれかにおいて、前記試料供給手段が、前記オートクレーブの内部にバルブを介して接続された試料供給容器と、前記試料供給容器にバルブを介して接続されたホッパと、前記試料供給容器の内部を加圧する試料供給用加圧手段とを備えていることから、試料供給容器内からオートクレーブ内に試料を供給することが簡単にできる。
【００６３】
第五番目の発明による高温高圧反応試験装置は、第四番目の発明において、前記試料供給用加圧手段が、前記試料供給容器の内部にガスを加圧して供給する試料用ガス供給手段を備えていることから、試料供給容器内の加減圧を簡単に行うことができる。
【００６４】
第六番目の発明による高温高圧反応試験装置は、第四番目の発明において、前記試料供給用加圧手段が、前記試料供給容器の内部を仕切るように当該試料供給容器の内部に移動可能に設けられた試料用プランジャと、前記プランジャを移動させて前記試料供給容器内の前記試料を前記オートクレーブ内に押し出す試料用プランジャ移動手段とを備えていることから、試料供給容器内の加減圧を簡単に行うことができる。
【００６５】
第七番目の発明による高温高圧反応試験装置は、第一番目から第六番目の発明のいずれかにおいて、前記サンプリング手段が、前記オートクレーブの内部にバルブを介して接続されたサンプリング容器と、前記サンプリング容器の内部を加減圧するサンプリング用加減圧手段とを備えていることから、オートクレーブ内からサンプリング容器内に反応試験物をサンプリングすることが簡単にできる。
【００６６】
第八番目の発明による高温高圧反応試験装置は、第七番目の発明において、前記サンプリング用加減圧手段が、前記サンプリング容器の内部にガスを加圧して送給できると共に、当該サンプリング容器の内部のガス圧を低下させるように当該サンプリング容器の内部からガスを排出させるサンプリング用ガス給排手段を備えていることから、サンプリング容器内の加減圧を簡単に行うことができる。
【００６７】
第九番目の発明による高温高圧反応試験装置は、第八番目の発明において、前記サンプリング手段が、前記サンプリング容器の内部の重量変化を計測する重量計測手段を備えているので、サンプリングする反応試験物の量を正確に把握することができる。
【００６８】
第十番目の発明による高温高圧反応試験装置は、第七番目の発明において、前記サンプリング用加減圧手段が、前記サンプリング容器の内部を仕切るように当該サンプリング容器の内部に移動可能に設けられたサンプリング用プランジャと、前記プランジャを移動させるサンプリング用プランジャ移動手段とを備えていることから、サンプリング容器内の加減圧を簡単に行うことができる。
【００６９】
第十一番目の発明による高温高圧反応試験装置は、第十番目の発明において、前記サンプリング手段が、前記サンプリング用加減圧手段の前記サンプリング用プランジャの移動量を計測する移動量計測手段を備えているので、サンプリングする反応試験物の量を正確に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による高温高圧反応試験装置の第一番目の実施の形態の概略構成図である。
【図２】本発明による高温高圧反応試験装置の第二番目の実施の形態の概略構成図である。
【図３】本発明による高温高圧反応試験装置の第三番目の実施の形態の概略構成図である。
【符号の説明】
１ 試料
２ 反応試験物
３ 不活性ガス
４ 水
５ 溶剤
１００ 高温高圧反応試験装置
１１０ オートクレーブ
１１１ 攪拌翼
１２０ 試料供給装置
１２１，１２３，１２６ 配管
１２１ａ，１２３ａ，１２６ａ バルブ
１２２ 試料供給容器
１２４ ホッパ
１２５ 加圧装置
１３０ サンプリング装置
１３１，１３６ 配管
１３１ａ，１３６ａ バルブ
１３２ サンプリング容器
１３３ コンデンサ
１３４ サンプリング用加減圧装置
１３４ａ，１３４ｄ，１３４ｅ，１３４ｈ，１３４ｉ 配管
１３４ａａ，１３４ｄａ，１３４ｈａ，１３４ｉａ バルブ
１３４ｂ 加減圧容器
１３４ｃ プランジャ
１３４ｆ 貯水槽
１３４ｇ 高圧ポンプ
１３４ｊ 流量計
１３５ 重量計測器
１４０ 試料用溶剤供給装置
１４１ 配管
１４１ａ バルブ
１４２ 送給ポンプ
２００ 高温高圧反応試験装置
２２０ 試料供給装置
２２３ 配管
２２３ａ 三方バルブ
２２５ 試料用プランジャ
２２５ａ 連通孔
２４０ 試料用溶剤供給装置
２４１ 配管
２４１ａ 三方バルブ
２４２ 高圧ポンプ
３００ 高温高圧反応試験装置
３３０ サンプリング装置
３３４ サンプリング用プランジャ
３３５ 移動量計測器
【発明の属する技術分野】
本発明は、高温高圧反応試験装置に関し、例えば、難分解性物質の高温高圧環境下での分解反応の進行状態を把握する場合に適用すると有効なものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、ＰＣＢ（Ｐｏｌｙｃｈｌｏｒｉｎａｔｅｄ ｂｉｐｈｅｎｙｌ， ポリ塩化ビフェニル：ビフェニルの塩素化異性体の総称）が強い毒性を有することから、その製造および輸入が禁止されている。このＰＣＢは、１９５４年頃から国内で製造開始されたものの、カネミ油症事件をきっかけに生体・環境への悪影響が明らかになり、１９７２年に行政指導により製造中止、回収の指示（保管の義務）が出された経緯がある。
【０００３】
ＰＣＢは、ビフェニル骨格に塩素が１〜１０個置換したものであり、置換塩素の数や位置によって理論的に２０９種類の異性体が存在し、現在、市販のＰＣＢ製品において約１００種類以上の異性体が確認されている。また、この異性体間の物理・化学的性質や生体内安定性および環境動体が多様であるため、ＰＣＢの化学分析や環境汚染の様式を複雑にしているのが現状である。さらに、ＰＣＢは、残留性有機汚染物質のひとつであって、環境中で分解されにくく、脂溶性で生物濃縮率が高く、さらに半揮発性で大気経由の移動が可能であるという性質を持つ。また、水や生物等環境中に広く残留することが報告されている。このため、ＰＣＢは、体内で極めて安定であるので、体内に蓄積され慢性中毒（皮膚障害、肝臓障害等）を引き起し、また発癌性、生殖・発生毒性が認められている。
【０００４】
ＰＣＢは、従来からトランスやコンデンサなどの絶縁油として広く使用されてきた経緯があるので、ＰＣＢを処理する必要がある。このため、ＰＣＢを無害化処理するために、高温（３８０℃）で高圧（２７ＭＰａ）で炭酸ナトリウム等による水熱酸化分解反応による分解方法等が提案されている（例えば特開平１１−２５３７９５号公報、特開平１１−２５３７９６号公報、特開２０００−１２６５８８号公報他参照）。
【０００５】
このようなＰＣＢの分解処理においては、その分解メカニズムの解明や、分解条件の最適化をさらに図るため、水熱酸化分解反応による高温高圧反応試験を行っている。具体的には、オートクレーブ（１．５Ｌ程度）内に所定の試料液や分解反応液等を投入して蓋を密閉した後、昇温（３７０℃程度）及び昇圧（２７ＭＰａ程度）して、各種の設定条件（反応時間等）で反応させたら、オートクレーブ内を常温常圧にまで戻し、オートクレーブ内の試料をサンプリングし、各種の分析を行って検討するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したような高温高圧反応試験においては、各種の条件ごとにバッチ的に実施しなければならないため、各種条件の試験結果を得るまでに非常に時間を要してしまい、効率が非常に悪かった。
【０００７】
このような問題は、前述したようなＰＣＢの無害化処理に係る水熱酸化分解反応の試験を行う場合に限らず、各種条件の高温高圧反応試験を行うような場合であれば、上記の場合と同様に生じることである。
【０００８】
このようなことから、本発明は、反応時間等の各種条件の高温高圧反応試験を行う場合であっても、効率よく実施することができる高温高圧反応試験装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前述した課題を解決するための、第一番目の発明による高温高圧反応試験装置は、内部を加圧及び昇温できるオートクレーブと、前記オートクレーブの内部と接続され、当該オートクレーブの内部の圧力よりも大きい圧力で当該オートクレーブ内に試料を供給する試料供給手段と、前記オートクレーブの内部と接続され、当該オートクレーブの内部の反応試験物を当該オートクレーブの内部の圧力を利用してサンプリングするサンプリング手段とを備えていることを特徴とする。
【００１０】
第二番目の発明による高温高圧反応試験装置は、第一番目の発明において、前記試料供給手段に付着残留する前記試料を前記オートクレーブ内に送給する残留試料供給手段を備えていることを特徴とする。
【００１１】
第三番目の発明による高温高圧反応試験装置は、第一番目または第二番目の発明において、前記サンプリング手段が、サンプリングした前記反応試験物を冷却する冷却手段を備えていることを特徴とする。
【００１２】
第四番目の発明による高温高圧反応試験装置は、第一番目から第三番目の発明のいずれかにおいて、前記試料供給手段が、前記オートクレーブの内部にバルブを介して接続された試料供給容器と、前記試料供給容器にバルブを介して接続されたホッパと、前記試料供給容器の内部を加圧する試料供給用加圧手段とを備えていることを特徴とする。
【００１３】
第五番目の発明による高温高圧反応試験装置は、第四番目の発明において、前記試料供給用加圧手段が、前記試料供給容器の内部にガスを加圧して供給する試料用ガス供給手段を備えていることを特徴とする。
【００１４】
第六番目の発明による高温高圧反応試験装置は、第四番目の発明において、前記試料供給用加圧手段が、前記試料供給容器の内部を仕切るように当該試料供給容器の内部に移動可能に設けられた試料用プランジャと、前記プランジャを移動させて前記試料供給容器内の前記試料を前記オートクレーブ内に押し出す試料用プランジャ移動手段とを備えていることを特徴とする。
【００１５】
第七番目の発明による高温高圧反応試験装置は、第一番目から第六番目の発明のいずれかにおいて、前記サンプリング手段が、前記オートクレーブの内部にバルブを介して接続されたサンプリング容器と、前記サンプリング容器の内部を加減圧するサンプリング用加減圧手段とを備えていることを特徴とする。
【００１６】
第八番目の発明による高温高圧反応試験装置は、第七番目の発明において、前記サンプリング用加減圧手段が、前記サンプリング容器の内部にガスを加圧して送給できると共に、当該サンプリング容器の内部のガス圧を低下させるように当該サンプリング容器の内部からガスを排出させるサンプリング用ガス給排手段を備えていることを特徴とする。
【００１７】
第九番目の発明による高温高圧反応試験装置は、第八番目の発明において、前記サンプリング手段が、前記サンプリング容器の内部の重量変化を計測する重量計測手段を備えていることを特徴とする。
【００１８】
第十番目の発明による高温高圧反応試験装置は、第七番目の発明において、前記サンプリング用加減圧手段が、前記サンプリング容器の内部を仕切るように当該サンプリング容器の内部に移動可能に設けられたサンプリング用プランジャと、前記プランジャを移動させるサンプリング用プランジャ移動手段とを備えていることを特徴とする。
【００１９】
第十一番目の発明による高温高圧反応試験装置は、第十番目の発明において、前記サンプリング手段が、前記サンプリング用加減圧手段の前記サンプリング用プランジャの移動量を計測する移動量計測手段を備えていることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明による高温高圧反応試験装置の実施の形態を図面を用いて以下に説明するが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。
【００２１】
［第一番目の実施の形態］
本発明による高温高圧反応試験装置の第一番目の実施の形態を図１を用いて説明する。図１は、高温高圧反応試験装置の概略構成図である。
【００２２】
図１に示すように、本実施の形態にかかる高温高圧反応試験装置１００は、内部を加圧及び昇温できるオートクレーブ１１０と、オートクレーブ１１０の内部と接続されてオートクレーブ１１０の内部の圧力よりも大きい圧力でオートクレーブ１１０内に試料１を供給する試料供給手段である試料供給装置１２０と、オートクレーブ１１０の内部と接続されてオートクレーブ１１０の内部の反応試験物２をオートクレーブ１１０の内部の圧力を利用してサンプリングするサンプリング手段であるサンプリング装置１３０と、試料供給装置１２０に付着残留する試料１をオートクレーブ１１０内に送給する残留試料供給手段である試料用溶剤供給装置１４０とを備えている。
【００２３】
前記オートクレーブ１１０は、内部に攪拌翼１１１を備え、高温高圧下で内部を攪拌混合することができるようになっている。
【００２４】
前記試料供給装置１２０は、バルブ１２１ａを有する配管１２１を介してオートクレーブ１１０の内部に接続された試料供給容器１２２と、バルブ１２３ａを有する配管１２３を介して試料供給容器１２２に連結されたホッパ１２４と、試料供給容器１２２の内部に窒素等の不活性ガス３を供給して当該試料供給容器１２２の内部を加圧する試料供給用加圧手段（試料用ガス供給手段）である高圧ポンプ等の加圧装置１２５とを備えている。なお、図１中、１２６は試料供給容器１２２の内部の不活性ガス３をリークするバルブ１２６ａを有する配管である。
【００２５】
前記サンプリング装置１３０は、バルブ１３１ａを有する配管１３１を介してオートクレーブ１１０の内部に接続された冷却機能を有するサンプリング容器１３２と、サンプリング容器１３２の内部に窒素等の不活性ガス３を加圧して送給できると共に、サンプリング容器１３２の内部のガス圧を低下させるようにサンプリング容器１３２の内部から不活性ガス３を排出させることにより、サンプリング容器１３２の内部を加減圧するサンプリング用加減圧手段であるサンプリング用加減圧装置１３４と、前記配管１３１の途中に設けられてサンプリングした反応試験物２を冷却する冷却手段であるコンデンサ１３３と、上記サンプリング容器１３２の下部に配設されて当該サンプリング容器１３２内部の重量変化を計測する重量計測手段であるロードセル等の重量計測器１３５を備えている。なお、図１中、１３６は配管、１３６ａはバルブである。
【００２６】
上記サンプリング用加減圧装置１３４は、バルブ１３４ａａを有する配管１３４ａを介してサンプリング容器１３２の内部に一端側が連結した加減圧容器１３４ｂと、加減圧容器１３４ｂの内部を一端側と他端側とに仕切るように当該加減圧容器１３４ｂの内部に移動可能に設けられたプランジャ１３４ｃと、バルブ１３４ｄａを有する配管１３４ｄを介して加減圧容器１３４ｂの一端側に連結された窒素等の不活性ガス３を供給する窒素ガスボンベ等の図示しない不活性ガス供給手段と、配管１３４ｅを介して加減圧容器１３４ｂの他端側に連結する貯水槽１３４ｆと、配管１３４ｅの途中に設けられて貯水槽１３４ｆ内の水４を加減圧容器１３４ｂ内の他端側に送給する高圧ポンプ１３４ｇと、バルブ１３４ｈａを有すると共に加減圧容器１３４ｂの他端側の内部と貯水槽１３４ｆとの間を接続する配管１３４ｈとを備えている。なお、図１中、１３４ｉは配管、１３４ｉａはバルブ、１３４ｊは流量計である。
【００２７】
前記試料用溶剤供給装置１４０は、溶剤５を試料供給装置１２０の試料供給容器１２２の上方及びホッパ１２４の上方から供給して当該試料供給容器１２２やホッパ１２４等に付着残留する試料１を洗い流してオートクレーブ１１０の内部に供給することができるようになっている。なお、図１中、１４１は配管、１４１ａは三方バルブ、１４２は送給ポンプである。
【００２８】
このような本実施の形態にかかる高温高圧反応試験装置１００を使用する高温高圧反応試験方法を次に説明する。
【００２９】
まず、オートクレーブ１１０内に必要な溶媒（例えば水等）や反応薬剤（例えば水酸化ナトリウムや過酸化水素等）等を所定量入れて密閉し、オートクレーブ１１０内を目的とする高温高圧条件（例えば３７０℃×２７ＭＰａ）にしたら、試料供給装置１２０のホッパ１２４に試料１（例えばＰＣＢまたはその模擬物質等）を所定量入れ、バルブ１２３ａを開放して配管１２３を介して試料１を試料供給容器１２２内に供給した後、上記バルブ１２３ａを閉鎖し、加圧装置１２５を作動して試料供給容器１２２内に不活性ガス３を送給し、試料供給容器１２２内をオートクレーブ１１０内よりも高い圧力（＋１〜２ＭＰａ程度）にした後、バルブ１２１ａを開放することにより、不活性ガス３による圧力により、上記試料１を試料供給容器１２２内から配管１２１を介してオートクレーブ１１０内に供給した後、上記バルブ１２１ａを閉鎖する。
【００３０】
続いて、バルブ１２６ａを開放して試料供給容器１２２内の不活性ガス３を配管１２６からリークした後、試料用溶剤供給装置１４０を作動して溶剤５（例えば水やイソプロパノールやヘキサン等）を所定量供給することにより、ホッパ１２４や試料供給容器１２２等の内壁面に付着残留している試料１を試料供給容器１２２の底に洗い流して、上記バルブ１２６ａを再び閉鎖したら、上記加圧装置１２５を再び作動して試料供給容器１２２内に不活性ガス３を送給し、試料供給容器１２２内をオートクレーブ１１０内よりも高い圧力（＋１〜２ＭＰａ程度）にしてバルブ１２１ａを開放し、上記溶剤５を試料供給容器１２２内から配管１２１を介してオートクレーブ１１０内に供給することにより、残留する試料１をオートクレーブ１１０内に供給した後、上記バルブ１２１ａを閉鎖する。
【００３１】
このようにして試料１をオートクレーブ１１０内で所定時間反応（分解処理）したら、前記サンプリング装置１３０のサンプリング用加減圧装置１３４を作動して、サンプリング容器１３２内をオートクレーブ１１０内と略同一の圧力となるように当該サンプリング容器１３２内に不活性ガス３を供給する。
【００３２】
すなわち、バルブ１３４ａａ，１３４ｄａを開放して前記不活性ガス供給手段から配管１３４ｄを介して加減圧容器１３４ｂ内の一端側及び配管１３４ａを介してサンプリング容器１３２内に不活性ガス３を供給し、当該加減圧容器１３４ｂ内の一端側及びサンプリング容器１３２内を前記不活性ガス供給手段によるガス圧と略同一（約１５ＭＰａ程度）のガス圧としたら、上記バルブ１３４ｄａを閉鎖すると共に、高圧ポンプ１３４ｇを作動して貯水槽１３４ｆ内の水４を加減圧容器１３４ｂ内の他端側に配管１３４ｅを介して供給することにより、加減圧容器１３４ｂ内の一端側及びサンプリング容器１３２内の不活性ガス３を圧縮してオートクレーブ１１０内の圧力と略同一の圧力（２７ＭＰａ程度）となるようにプランジャ１３４ｃを押圧して移動させる。
【００３３】
続いて、バルブ１３１ａを開放すると共に、サンプリング用加減圧装置１３４のバルブ１３４ｈａを所定量だけ開放すると、前記不活性ガス３の圧力により、加減圧容器１３４ｂ内の前記水４がプランジャ１３４ｃで押されて、配管１３４ｈを介して貯水槽１３４ｆ内に戻されると同時に、加減圧容器１３４ｂ内の一端側及びサンプリング容器１３２内が減圧するので、オートクレーブ１１０内の反応試験物２が配管１３１を介してコンデンサ１３３で冷却されながらサンプリング容器１３２内にサンプリングされる。
【００３４】
このサンプリングの際、重量計測器１３５により、サンプリング容器１３２内の重量変化、すなわち、反応試験物２のサンプリング量を計測することができるので、サンプリングする反応試験物２の量を調整することが容易にできる。
【００３５】
ここで、バルブ１３４ｈａの開放による加減圧容器１３４ｂ内の一端側及びサンプリング容器１３２内の減圧量だけでは目的とする量の反応試験物２をサンプリングできないときには、バルブ１３４ａａを閉塞した後、前記流量計１３４ｊで流量を確認しながらバルブ１３４ｉａの開度を調整してサンプリング容器１３２内の不活性ガス３を配管１３４ｉから放出することにより、サンプリング容器１３２内をさらに減圧して、オートクレーブ１１０内の反応試験物２をサンプリング容器１３２内にさらにサンプリングすることができる。
【００３６】
このようにしてサンプリング容器１３２内に所定量の反応試験物２をサンプリングしたら、バルブ１３１ａ，１３４ａａを閉塞すると共に、バルブ１３６ａを開放することにより、サンプリング容器１３２内にサンプリングした反応試験物２を配管１３６を介して取り出して分析評価する。
【００３７】
以下、上述した操作を繰り返すことにより、オートクレーブ１１０内での反応状態を停止させることなくオートクレーブ１１０内への試料１の定量供給及びオートクレーブ１１０内からの反応試験物２の定量サンプリングを随時行うことができる。
【００３８】
したがって、本実施の形態の高温高圧反応試験装置１００によれば、反応時間等の各種条件ごとにバッチ的に反応試験を実施する必要がなく、連続的に反応試験を実施することができるので、試験結果を得るまでに必要最小限の時間で済ますことができ、試験効率を大幅に向上させることができる。
【００３９】
なお、前記試料供給装置１２０は、液状の試料１をオートクレーブ１１０内に供給することができるのはもちろんのこと、粉体やスラリ状の試料１であってもオートクレーブ１１０内に供給することができる。
【００４０】
［第二番目の実施の形態］
本発明による高温高圧反応試験装置の第二番目の実施の形態を図２を用いて説明する。図２は、高温高圧反応試験装置の概略構成図である。ただし、前述した第一番目の実施の形態の場合と同様な部分については、前述した第一番目の実施の形態の説明で用いた符号と同一の符号を用いることにより、前述した第一番目の実施の形態での説明と重複する説明を省略する。
【００４１】
図２に示すように、本実施の形態にかかる高温高圧反応試験装置２００は、内部を加圧及び昇温できるオートクレーブ１１０と、オートクレーブ１１０の内部と接続されてオートクレーブ１１０の内部の圧力よりも大きい圧力でオートクレーブ１１０内に試料１を供給する試料供給手段である試料供給装置２２０と、オートクレーブ１１０の内部と接続されてオートクレーブ１１０の内部の反応試験物２をオートクレーブ１１０の内部の圧力を利用してサンプリングするサンプリング手段であるサンプリング装置１３０と、試料供給装置２２０に付着残留する試料１をオートクレーブ１１０内に送給する残留試料供給手段である試料用溶剤供給装置２４０とを備えている。
【００４２】
前記試料供給装置２２０は、バルブ１２１ａを有する配管１２１を介してオートクレーブ１１０の内部に接続された試料供給容器１２２と、三方バルブ２２３ａを有する配管２２３を介して試料供給容器１２２の下方寄りに連結されたホッパ１２４と、試料供給容器１２２の内部を仕切るように試料供給容器１２２の内部に昇降移動可能に設けられて、試料供給容器１２２の下端に位置したときに前記配管２２３と前記配管１２１とを連通させる連通孔２２５ａを形成された試料用プランジャ２２５と、試料用プランジャ２２５を昇降移動させて試料供給容器１２２内の試料１をオートクレーブ１１０内に押し出す駆動軸等の図示しない試料用プランジャ移動手段とを備えている。なお、本実施の形態では、試料用プランジャ２２５、前記試料用プランジャ移動手段等により試料供給用加圧手段を構成している。
【００４３】
前記試料用溶剤供給装置２４０は、溶剤５を試料供給装置２２０のホッパ１２４の上方及び前記三方バルブ２２３ａを介して前記配管２２３に供給して当該ホッパ１２４や試料供給容器１２２等に付着残留する試料１を洗い流してオートクレーブ１１０の内部に供給することができるようになっている。なお、図１中、２４１は配管、２４１ａは三方バルブ、２４２は高圧ポンプである。
【００４４】
このような本実施の形態にかかる高温高圧反応試験装置２００においては、前述した第一番目の実施の形態の場合と同様に、オートクレーブ１１０内に必要な溶媒（例えば水等）や反応薬剤（例えば水酸化ナトリウムや過酸化水素等）等を所定量入れて密閉し、オートクレーブ１１０内を目的とする高温高圧条件（例えば３７０℃×２７ＭＰａ）にし、試料供給装置２２０の試料供給容器１２２とホッパ１２４とを連通させるように三方バルブ２２３ａを調整して、ホッパ１２４内の試料１を試料供給容器１２２内に所定量供給した後、試料供給容器１２２内との連通を遮断するように上記三方バルブ２２３ａを調整したら、前記試料用プランジャ移動手段を作動させて試料用プランジャ２２５を下降させると共に、バルブ１２１ａを開放することにより、試料用プランジャ２２５による圧力により、上記試料１を試料供給容器１２２内から配管１２１を介してオートクレーブ１１０内に供給した後、上記バルブ１２１ａを閉鎖する。
【００４５】
続いて、試料供給容器１２２とホッパ１２４とを連通させるように三方バルブ２２３ａを調整すると共に、前記試料用プランジャ移動手段を作動させて試料用プランジャ２２５を上昇させ、試料用溶剤供給装置２４０を作動して溶剤５（例えば水やイソプロパノールやヘキサン等）を所定量供給することにより、ホッパ１２４や試料供給容器１２２等の内壁面に付着残留している試料１を試料供給容器１２２の底に洗い流したら、試料供給容器１２２と高圧ポンプ２４２とを連通させるように三方バルブ２２３ａ，２４１ａを調整し、前記試料用プランジャ移動手段を作動させて試料用プランジャ２２５を再び下降させると共に、バルブ１２１ａを開放して、上記溶剤５を試料供給容器１２２内から配管１２１を介してオートクレーブ１１０内に供給すると同時に、試料用溶剤供給装置２４０から試料用プランジャ２２５の前記連通孔２２５ａを介して溶剤５をさらに所定量送給することにより、残留する試料１をオートクレーブ１１０内に確実に供給した後、上記バルブ１２１ａを閉鎖する。
【００４６】
つまり、前述した第一番目の実施の形態では、不活性ガス３の圧力により、試料供給容器１２２内の試料１をオートクレーブ１１０内に供給するようにしたが、本実施の形態では、試料用プランジャ２２５の圧力により、試料供給容器１２２内の試料１をオートクレーブ１１０内に供給するようにしたのである。
【００４７】
したがって、本実施の形態の高温高圧反応試験装置２００によれば、前述した第一番目の実施の形態の場合と同様な効果を得ることができる。
【００４８】
［第三番目の実施の形態］
本発明による高温高圧反応試験装置の第三番目の実施の形態を図３を用いて説明する。図３は、高温高圧反応試験装置の概略構成図である。ただし、前述した第一，二番目の実施の形態の場合と同様な部分については、前述した第一，二番目の実施の形態の説明で用いた符号と同一の符号を用いることにより、前述した第一，二番目の実施の形態での説明と重複する説明を省略する。
【００４９】
図３に示すように、本実施の形態にかかる高温高圧反応試験装置３００は、内部を加圧及び昇温できるオートクレーブ１１０と、オートクレーブ１１０の内部と接続されてオートクレーブ１１０の内部の圧力よりも大きい圧力でオートクレーブ１１０内に試料１を供給する試料供給手段である試料供給装置２２０と、オートクレーブ１１０の内部と接続されてオートクレーブ１１０の内部の反応試験物２をオートクレーブ１１０の内部の圧力を利用してサンプリングするサンプリング手段であるサンプリング装置３３０と、試料供給装置２２０に付着残留する試料１をオートクレーブ１１０内に送給する残留試料供給手段である試料用溶剤供給装置２４０とを備えている。
【００５０】
前記サンプリング装置３３０は、バルブ１３１ａを有する配管１３１を介してオートクレーブ１１０の内部に接続された冷却機能を有するサンプリング容器１３２と、サンプリング容器１３２の内部を仕切るようにサンプリング容器１３２の内部に昇降移動可能に設けられたサンプリング用プランジャ３３４と、サンプリング用プランジャ３３４を移動させる駆動軸等の図示しないサンプリング用プランジャ移動手段と、前記配管１３１の途中に設けられてサンプリングした反応試験物２を冷却する冷却手段であるコンデンサ１３３と、サンプリング容器１３２を摺動移動可能に貫通してサンプリング用プランジャ３３４に連結され、当該サンプリング用プランジャ３３４の移動量を計測するメジャ等の移動量計測手段である移動量計測器３３５とを備えている。なお、本実施の形態では、サンプリング用プランジャ３３４、前記サンプリング用プランジャ移動手段等によりサンプリング用加減圧手段を構成している。
【００５１】
このような本実施の形態にかかる高温高圧反応試験装置２００においては、前述した第一番目の実施の形態の場合と同様にしてオートクレーブ１１０内に試料１を供給して所定時間反応（分解処理）させたら、バルブ１３１ａを開放すると共に、前記サンプリング用プランジャ移動手段を作動させてサンプリング用プランジャ３３４を上昇させると、オートクレーブ１１０内の反応試験物２がサンプリング容器１３２の底部とサンプリング用プランジャ３３４との間の空間を満たすようにサンプリング容器１３２内にサンプリングされる。
【００５２】
このサンプリングの際、移動量計測器３３５により、サンプリング容器１３２内のサンプリング用プランジャ３３４の移動量、すなわち、反応試験物２のサンプリング体積量を計測することができるので、サンプリングする反応試験物２の量を調整することが容易にできる。
【００５３】
このようにしてサンプリング容器１３２内に所定量の反応試験物２をサンプリングしたら、バルブ１３１ａを閉塞すると共に、バルブ１３６ａを開放することにより、サンプリング容器１３２内にサンプリングした反応試験物２を配管１３６を介して取り出して分析評価する。
【００５４】
つまり、前述した第一，二番目の実施の形態では、サンプリング容器１３２内に加圧充填した不活性ガス３を減圧させることにより、オートクレーブ１１０内の試料１をサンプリング容器１３２内にサンプリングするようにしたが、本実施の形態では、サンプリング容器１３２内のサンプリング用プランジャ３３４を移動させることにより、オートクレーブ１１０内の試料１をサンプリング容器１３２内にサンプリングするようにしたのである。
【００５５】
したがって、本実施の形態の高温高圧反応試験装置３００によれば、前述した第一，二番目の実施の形態の場合と同様な効果を得ることができる。
【００５６】
［他の実施の形態］
なお、前述した第一，二番目の実施の形態では、サンプリング容器１３２の下部に重量計測器１３５を配設したが、サンプリング容器１３２を重量計測器１３５に対して吊支することにより、サンプリング容器１３２内部の重量変化を計測することも可能である。
【００５７】
また、反応試験物２の種類等によって、例えば、サンプリングした反応試験物２がサンプリング容器１３２等に付着残留することにより、次にサンプリングした反応試験物２に混入して正確な分析評価が難しくなってしまう場合には、サンプリングを行う回数分のサンプリング装置１３０，３３０をオートクレーブ１１０に対して並列に接続すればよい。
【００５８】
また、前記オートクレーブ１１０中に空気や酸素等のガスを供給する必要がある場合には、例えば、上記ガスを高圧送給可能なガス高圧送給手段を前記オートクレーブ１１０内と配管を介して連結することにより対応することが可能である。
【００５９】
【発明の効果】
第一番目の発明による高温高圧反応試験装置は、内部を加圧及び昇温できるオートクレーブと、前記オートクレーブの内部と接続され、当該オートクレーブの内部の圧力よりも大きい圧力で当該オートクレーブ内に試料を供給する試料供給手段と、前記オートクレーブの内部と接続され、当該オートクレーブの内部の反応試験物を当該オートクレーブの内部の圧力を利用してサンプリングするサンプリング手段とを備えていることから、オートクレーブ内での反応状態を停止させることなくオートクレーブ内への試料の定量供給及びオートクレーブ内からの反応試験物の定量サンプリングを随時行うことができるので、反応時間等の各種条件ごとにバッチ的に反応試験を実施する必要がなく、連続的に反応試験を実施することができ、試験効率を大幅に向上させることができる。
【００６０】
第二番目の発明による高温高圧反応試験装置は、第一番目の発明において、前記試料供給手段に付着残留する前記試料を前記オートクレーブ内に送給する残留試料供給手段を備えているので、評価試験をより正確に実施することができる。
【００６１】
第三番目の発明による高温高圧反応試験装置は、第一番目または第二番目の発明において、前記サンプリング手段が、サンプリングした前記反応試験物を冷却する冷却手段を備えていることから、気化した反応試験物を液化させることができ、サンプリングした反応試験物の漏出を防止することができるので、評価試験をより正確に実施することができる。
【００６２】
第四番目の発明による高温高圧反応試験装置は、第一番目から第三番目の発明のいずれかにおいて、前記試料供給手段が、前記オートクレーブの内部にバルブを介して接続された試料供給容器と、前記試料供給容器にバルブを介して接続されたホッパと、前記試料供給容器の内部を加圧する試料供給用加圧手段とを備えていることから、試料供給容器内からオートクレーブ内に試料を供給することが簡単にできる。
【００６３】
第五番目の発明による高温高圧反応試験装置は、第四番目の発明において、前記試料供給用加圧手段が、前記試料供給容器の内部にガスを加圧して供給する試料用ガス供給手段を備えていることから、試料供給容器内の加減圧を簡単に行うことができる。
【００６４】
第六番目の発明による高温高圧反応試験装置は、第四番目の発明において、前記試料供給用加圧手段が、前記試料供給容器の内部を仕切るように当該試料供給容器の内部に移動可能に設けられた試料用プランジャと、前記プランジャを移動させて前記試料供給容器内の前記試料を前記オートクレーブ内に押し出す試料用プランジャ移動手段とを備えていることから、試料供給容器内の加減圧を簡単に行うことができる。
【００６５】
第七番目の発明による高温高圧反応試験装置は、第一番目から第六番目の発明のいずれかにおいて、前記サンプリング手段が、前記オートクレーブの内部にバルブを介して接続されたサンプリング容器と、前記サンプリング容器の内部を加減圧するサンプリング用加減圧手段とを備えていることから、オートクレーブ内からサンプリング容器内に反応試験物をサンプリングすることが簡単にできる。
【００６６】
第八番目の発明による高温高圧反応試験装置は、第七番目の発明において、前記サンプリング用加減圧手段が、前記サンプリング容器の内部にガスを加圧して送給できると共に、当該サンプリング容器の内部のガス圧を低下させるように当該サンプリング容器の内部からガスを排出させるサンプリング用ガス給排手段を備えていることから、サンプリング容器内の加減圧を簡単に行うことができる。
【００６７】
第九番目の発明による高温高圧反応試験装置は、第八番目の発明において、前記サンプリング手段が、前記サンプリング容器の内部の重量変化を計測する重量計測手段を備えているので、サンプリングする反応試験物の量を正確に把握することができる。
【００６８】
第十番目の発明による高温高圧反応試験装置は、第七番目の発明において、前記サンプリング用加減圧手段が、前記サンプリング容器の内部を仕切るように当該サンプリング容器の内部に移動可能に設けられたサンプリング用プランジャと、前記プランジャを移動させるサンプリング用プランジャ移動手段とを備えていることから、サンプリング容器内の加減圧を簡単に行うことができる。
【００６９】
第十一番目の発明による高温高圧反応試験装置は、第十番目の発明において、前記サンプリング手段が、前記サンプリング用加減圧手段の前記サンプリング用プランジャの移動量を計測する移動量計測手段を備えているので、サンプリングする反応試験物の量を正確に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による高温高圧反応試験装置の第一番目の実施の形態の概略構成図である。
【図２】本発明による高温高圧反応試験装置の第二番目の実施の形態の概略構成図である。
【図３】本発明による高温高圧反応試験装置の第三番目の実施の形態の概略構成図である。
【符号の説明】
１ 試料
２ 反応試験物
３ 不活性ガス
４ 水
５ 溶剤
１００ 高温高圧反応試験装置
１１０ オートクレーブ
１１１ 攪拌翼
１２０ 試料供給装置
１２１，１２３，１２６ 配管
１２１ａ，１２３ａ，１２６ａ バルブ
１２２ 試料供給容器
１２４ ホッパ
１２５ 加圧装置
１３０ サンプリング装置
１３１，１３６ 配管
１３１ａ，１３６ａ バルブ
１３２ サンプリング容器
１３３ コンデンサ
１３４ サンプリング用加減圧装置
１３４ａ，１３４ｄ，１３４ｅ，１３４ｈ，１３４ｉ 配管
１３４ａａ，１３４ｄａ，１３４ｈａ，１３４ｉａ バルブ
１３４ｂ 加減圧容器
１３４ｃ プランジャ
１３４ｆ 貯水槽
１３４ｇ 高圧ポンプ
１３４ｊ 流量計
１３５ 重量計測器
１４０ 試料用溶剤供給装置
１４１ 配管
１４１ａ バルブ
１４２ 送給ポンプ
２００ 高温高圧反応試験装置
２２０ 試料供給装置
２２３ 配管
２２３ａ 三方バルブ
２２５ 試料用プランジャ
２２５ａ 連通孔
２４０ 試料用溶剤供給装置
２４１ 配管
２４１ａ 三方バルブ
２４２ 高圧ポンプ
３００ 高温高圧反応試験装置
３３０ サンプリング装置
３３４ サンプリング用プランジャ
３３５ 移動量計測器
Claims (11)
- 内部を加圧及び昇温できるオートクレーブと、
前記オートクレーブの内部と接続され、当該オートクレーブの内部の圧力よりも大きい圧力で当該オートクレーブ内に試料を供給する試料供給手段と、
前記オートクレーブの内部と接続され、当該オートクレーブの内部の反応試験物を当該オートクレーブの内部の圧力を利用してサンプリングするサンプリング手段と
を備えていることを特徴とする高温高圧反応試験装置。 - 請求項１において、
前記試料供給手段に付着残留する前記試料を前記オートクレーブ内に送給する残留試料供給手段を備えている
ことを特徴とする高温高圧反応試験装置。 - 請求項１または請求項２において、
前記サンプリング手段が、サンプリングした前記反応試験物を冷却する冷却手段を備えている
ことを特徴とする高温高圧反応試験装置。 - 請求項１から請求項３のいずれかにおいて、
前記試料供給手段が、
前記オートクレーブの内部にバルブを介して接続された試料供給容器と、
前記試料供給容器にバルブを介して接続されたホッパと、
前記試料供給容器の内部を加圧する試料供給用加圧手段と
を備えていることを特徴とする高温高圧反応試験装置。 - 請求項４において、
前記試料供給用加圧手段が、前記試料供給容器の内部にガスを加圧して供給する試料用ガス供給手段を備えている
ことを特徴とする高温高圧反応試験装置。 - 請求項４において、
前記試料供給用加圧手段が、
前記試料供給容器の内部を仕切るように当該試料供給容器の内部に移動可能に設けられた試料用プランジャと、
前記プランジャを移動させて前記試料供給容器内の前記試料を前記オートクレーブ内に押し出す試料用プランジャ移動手段と
を備えていることを特徴とする高温高圧反応試験装置。 - 請求項１から請求項６のいずれかにおいて、
前記サンプリング手段が、
前記オートクレーブの内部にバルブを介して接続されたサンプリング容器と、
前記サンプリング容器の内部を加減圧するサンプリング用加減圧手段と
を備えていることを特徴とする高温高圧反応試験装置。 - 請求項７において、
前記サンプリング用加減圧手段が、前記サンプリング容器の内部にガスを加圧して送給できると共に、当該サンプリング容器の内部のガス圧を低下させるように当該サンプリング容器の内部からガスを排出させるサンプリング用ガス給排手段を備えている
ことを特徴とする高温高圧反応試験装置。 - 請求項８において、
前記サンプリング手段が、前記サンプリング容器の内部の重量変化を計測する重量計測手段を備えている
ことを特徴とする高温高圧反応試験装置。 - 請求項７において、
前記サンプリング用加減圧手段が、
前記サンプリング容器の内部を仕切るように当該サンプリング容器の内部に移動可能に設けられたサンプリング用プランジャと、
前記プランジャを移動させるサンプリング用プランジャ移動手段と
を備えていることを特徴とする高温高圧反応試験装置。 - 請求項１０において、
前記サンプリング手段が、前記サンプリング用加減圧手段の前記サンプリング用プランジャの移動量を計測する移動量計測手段を備えている
ことを特徴とする高温高圧反応試験装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002236783A JP2004073980A (ja) | 2002-08-15 | 2002-08-15 | 高温高圧反応試験装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002236783A JP2004073980A (ja) | 2002-08-15 | 2002-08-15 | 高温高圧反応試験装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004073980A true JP2004073980A (ja) | 2004-03-11 |
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ID=32020809
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002236783A Withdrawn JP2004073980A (ja) | 2002-08-15 | 2002-08-15 | 高温高圧反応試験装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004073980A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008515763A (ja) * | 2004-10-13 | 2008-05-15 | ジュート−ヒェミー アクチェンゲゼルシャフト | 圧力容器内における熱水合成 |
| CN105527126A (zh) * | 2015-12-23 | 2016-04-27 | 陕西华电榆横煤化工有限公司 | 一种芳构化过程的催化剂在线取样系统及方法 |
| CN111829850A (zh) * | 2020-07-24 | 2020-10-27 | 中国科学院地球化学研究所 | 一种固相反应直接合成高纯度硫砷铜矿的方法 |
-
2002
- 2002-08-15 JP JP2002236783A patent/JP2004073980A/ja not_active Withdrawn
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