JP2016106023A - 改良された水性相酸化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】汚泥、廃棄物等の広範囲な有機供給材料を酸化することができる処理方法の提供【解決手段】有機供給材料である原材料１０２を供給材料処理システム１０４で処理した後，反応システム１０６に導入し，反応器内を１５０〜２１０℃に維持し、さらに酸素を供給して反応させ，流出流処理システム１０８で固体分を分離し、最終生成物１１０を得る。【選択図】図１

Description

[0001]本特許出願は、以下の米国特許出願１２／４１６，４１２、１２／４１６，４１９、１２／４１６，４２４、１２／４１６，４３１、及び１２／４１６，４３８（全て２００９年４月１日に出願されたものであり、「改良された水性相酸化反応」と題されている）に対する優先権を主張する。これら５件の出願は全て、その全部を参照として本明細書中に包含される。１９９８年９月２９日発行の「水性相酸化のための総合エネルギー生成法」と題された米国特許５，８１４，２９２は、その全部を参照として本明細書中に包含される。不一致の場合には、本明細書において明確に記載されているか又は示されている内容が参照文献に含まれている全ての内容を支配する。参照文献に含まれる任意の内容に含まれる用語（表現又は暗示）の全ての定義はこれによって放棄される。特許請求の範囲の直前のパラグラフは、上の文章における放棄にしたがってここに明確に示される任意の用語に対して与えられる意味を規定する。

[0002]種々の供給材料を有効に且つコスト効率よく酸化することができる方法を開発するために、長年にわたって数多くの試みがなされている。これらの方法の多くは、当初は鉱石から金属を精練するか又は取り出すのに用いるために開発された。これらの方法は大量のエネルギーを消費し、有毒なガスを発生し、プロセスに加わる全ての金属の完全な回収が達成されることはめったになかった。これらはまた、精練に関係する非常に具体的な用途に制限され、このためにこれらは他の供給材料と共に用いるのには非常に不適当であった。

[0003]また、種々の供給材料を酸化するための他の方法も開発されている。特に一つのものは、供給材料を硝酸及び硫酸の溶液中で酸化する水性相酸化方法であった。反応は、約２１０℃以下の温度に保持された加圧反応器内で行った。酸素ガスを加えて、供給材料の酸化中に形成された硝酸の還元生成物の相当部分を再酸化した。

[0004]この方法は当時の従来技術を超える大きな進歩であったが、未だ数多くの問題を有していた。一例としては、この方法は硝酸の還元生成物を酸化するために相当量の酸素ガスを用いた。酸素ガスをまず水性相中にバブリングするが、速やかに分離し、これを反応器のヘッドスペース内に回収し、そこで最終的に取り出した。水性相を適度に酸化するためには大量の酸素ガスを供給することが必要であった。

[0005]この方法に関する他の問題点は、水性相中の酸素ガスの量の制御に関係していた。水性相中の酸素ガスの量を直接測定することは困難であった。しかしながら、ヘッドスペース内の酸素ガスの量を測定することは比較的簡単であった。したがって、反応器に供給する酸素ガスの量は、この測定値に基づいて制御した。残念ながら、ヘッドスペース内の酸素ガスの量は水性相中の酸素ガスの量に対して希薄な関係性を示していた。水性相に供給される酸素ガスの量を精密に制御することは困難であることが分かった。

[0006]この方法に関係する他の問題点は、それを連続的に運転しようとした際に明らかになった。反応器は高加圧され、圧力は時間と共に大きく変動した。これによって、供給材料を反応器中に一定の速度で導入することが困難であった。供給材料は噴流で断続的に導入される傾向を有しており、これによって反応を制御する問題点が生じた。供給材料の噴流が反応器に導入される度に、複数のパラメーターを調節して、完全に酸化するために十分に長い時間反応器内に保持することができるようにしなければならない。

[0007]この方法は、粒径、均一性、湿分含量などのような供給材料の物理特性の変動によって更に複雑になった。これらの問題点は、反応器中に入るまでの種々の点での閉塞及び詰まり、予測できない滞留時間及び反応速度、プロセス制御の困難性などによって明らかであった。これらの問題点のために、複数の供給材料の間の不一致を考慮してプロセス装置が大きくなり且つ滞留時間が長くなる。

[0008]改良された水性相酸化方法の複数の態様を以下に記載する。この改良された方法によって、従来の水性相酸化方法に関係する問題点及び欠点の多くが減少又は排除される。

[0009]供給材料を酸化するための改良された方法の種々の態様を以下に記載する。この方法は、任意の好適な有機又は無機供給材料を酸化するのに用いることができる。一態様においては、この方法は、都市廃棄物及び／又は農業廃棄物、例えば脱水汚泥、都市スラッジケーキ、又は動物性の厩肥を酸化するのに用いる。

[0010]供給材料は、１種類以上の酸化性酸によって水性反応混合物中で酸化する。一態様においては、酸化性酸はその場で再生する。酸素ガスを反応混合物に供給して、酸化性酸の還元生成物を再酸化することができる。反応器は、酸化性酸の再生を容易にするのに好適な圧力及び温度に保持することができる。本方法において用いることができる好適な酸化性酸としては、硝酸及び硫酸が挙げられる。

[0011]幾つかの態様においては、供給材料を、反応器に供給する前に処理して、それに均一な物理特性を与え、それを迅速且つ効率的に酸化するのにより適したものにすることができる。この処理には、供給材料を粉砕して、粒子が均一な寸法を有して供給材料を反応器に容易に導入することができるようにすること、供給材料を反応器からの再循環流出流と混合すること、及び／又は供給材料を反応器に導入する前に供給材料を１種類以上の酸化性酸と混合することを含ませることができる。

[0012]反応器内に配置されたら、供給材料は迅速且つ効率的に酸化される。幾つかの態様においては、気体、特に酸素ガスを、反応器のヘッドスペースから反応混合物中に分散させる。これは、インペラーを回転させながら、気体をヘッドスペースからインペラーを通して反応混合物中に流入させる中空インペラーを用いて行うことができる。その結果、反応混合物中の気体の組成はヘッドスペース内の気体の組成と近似するか又は等しくなる。特に、反応混合物の溶解及び非溶解気体部分中の酸素ガスの濃度は、ヘッドスペース内の酸素ガスの濃度と同一とは言わないまでも同様である。反応混合物を激しく混合して、混合物に導入される酸素ガスの全量を増加させることができる。

[0013]反応混合物中の気体は、液体流出流の一部として取り出すことができる。言い換えれば、反応混合物中に溶解しているか又は非溶解の気体は、反応混合物流出流と共に取り出される。反応器上の別の気体取出口は不要であるが、他の目的のために与えることができる。

[0014]流出流を反応器から排出したら、冷却し、圧力を低下させて気体を分離させる。流出流を激しく撹拌して、分離を加速し且つより完全にすることができる。流出流の一部はプロセスの開始点に再循環して戻して、上述の供給材料と混合することができる。

[0015]一態様においては、最初の供給材料を、反応器からの流出流又は１種類以上の酸化性酸のいずれか又は両方と混合して第１の供給材料を形成する。第１の供給材料を反応器中に供給して、そこで酸化する。第１の供給材料は、硝酸及び第２の酸化性酸も含む反
応混合物の一部である。

[0016]他の態様においては、最初の供給材料を、反応器からの流出流又は１種類以上の酸化性酸のいずれか又は両方と混合して第１の供給材料を形成する。第１の供給材料を反応器中に供給して、そこで酸化する。第１の供給材料は、硝酸及び酸素ガスも含む反応混合物の一部である。硝酸の少なくとも大部分を再生するのに十分な量の酸素ガスを反応混合物に供給する。反応混合物は約２１０℃以下の温度に保持される。

[0017]他の態様においては、最初の供給材料を、反応器からの流出流又は１種類以上の酸化性酸のいずれか又は両方と混合して第１の供給材料を形成する。第１の供給材料を反応器内で酸化する。第１の供給材料は、硝酸も含む反応混合物の一部である。反応器内の圧力は少なくとも約２０７０ｋＰａに保持される。

[0018]他の態様においては、最初の供給材料を、反応器からの流出流又は１種類以上の酸化性酸のいずれか又は両方と混合して第１の供給材料を形成する。第１の供給材料を反応器内で酸化する。第１の供給材料は、硝酸、第２の酸化性酸、及び酸素ガスも含む反応混合物の一部である。硝酸の少なくとも大部分を再生するのに十分な量の酸素ガスを反応混合物に供給する。反応混合物は約２１０℃以下の温度に保持する。反応器内の圧力は少なくとも約２０７０ｋＰａに保持される。

[0019]他の態様においては、最初の供給材料を粉砕して、第１の供給材料中の粒子の少なくとも約９５％の最大寸法が７ｍｍ以下である第１の供給材料を形成する。硝酸及び第２の酸化性酸も含む反応混合物の一部である第１の供給材料を反応器内で酸化する。

[0020]他の態様においては、最初の供給材料を粉砕して、第１の供給材料中の粒子の少なくとも約９５％の最大寸法が７ｍｍ以下である第１の供給材料を形成する。硝酸及び酸素ガスも含む反応混合物の一部である第１の供給材料を反応器内で酸化する。硝酸の少なくとも大部分を再生するのに十分な量の酸素ガスを反応混合物に供給する。反応混合物の温度は約２１０℃以下に保持される。

[0021]他の態様においては、最初の供給材料を粉砕して、第１の供給材料中の粒子の少なくとも約９５％の最大寸法が７ｍｍ以下である第１の供給材料を形成する。硝酸も含む反応混合物の一部である第１の供給材料を反応器内で酸化する。反応器内の圧力は少なくとも約２０７０ｋＰａに保持される。

[0022]他の態様においては、最初の供給材料を粉砕して、第１の供給材料中の粒子の少なくとも約９５％の最大寸法が７ｍｍ以下である第１の供給材料を形成する。第１の供給材料をほぼ一定の供給速度で反応器中に供給して酸化する。第１の供給材料は、硝酸、第２の酸化性酸、及び酸素ガスも含む反応混合物の一部である。硝酸の少なくとも大部分を再生するのに十分な量の酸素ガスを反応混合物に供給する。反応混合物の温度は約２１０℃以下に保持される。反応器内の圧力は少なくとも約２０７０ｋＰａに保持される。

[0023]他の態様においては、供給材料をほぼ一定の供給速度で反応器中に供給する。硝酸及び第２の酸化性酸も含む反応混合物の一部である供給材料を反応器内で酸化する。反応器内の圧力は少なくとも約２０７０ｋＰａに保持される。反応器内の圧力を約２０７０ｋＰａ〜６，９００ｋＰａで変化させることができるにもかかわらず、供給速度はほぼ一定である。

[0024]他の態様においては、供給材料を水圧駆動又は歯車モーターによって駆動される供給装置によって反応器中に供給する。硝酸及び第２の酸化性酸も含む反応混合物の一部
である供給材料を反応器内で酸化する。

[0025]他の態様においては、供給材料の第１の量を供給装置によって加圧した反応器中に供給する。供給装置を加圧した反応器から隔離し、供給材料の第２の量を充填する。供給材料の第２の量を供給装置によって加圧した反応器中に供給する。硝酸及び第２の酸化性酸も含む反応混合物の一部である供給材料を加圧した反応器内で酸化する。反応器内の圧力は少なくとも約２０７０ｋＰａに保持される。

[0026]他の態様においては、供給材料をほぼ一定の供給速度で反応器中に供給する。硝酸、第２の酸化性酸、及び酸素ガスも含む反応混合物の一部である供給材料を反応器内で酸化する。硝酸の少なくとも大部分を再生するのに十分な量の酸素ガスを反応混合物に供給する。反応混合物の温度は約２１０℃以下に保持する。反応器内の圧力は少なくとも約２０７０ｋＰａに保持する。反応器内の圧力を約２０７０ｋＰａ〜６，０９０ｋＰａで変化させることができるにもかかわらず、供給速度はほぼ一定である。

[0027]他の態様においては、供給材料を、１時間あたり約１０％以下の変動の供給速度で反応器中に供給する。硝酸も含む反応混合物の一部である供給材料を反応器内で酸化する。反応器内の圧力は少なくとも約２０７０ｋＰａに保持される。反応器内の圧力を約２０７０ｋＰａ〜６，０９０ｋＰａで変化させることができるにもかかわらず、供給速度の変動は１時間あたり約１０％以下である。

[0028]他の態様においては、供給材料を水圧駆動又は歯車モーターによって駆動される供給装置によって反応器中に供給する。硝酸及び酸素ガスも含む反応混合物の一部である供給材料を反応器内で酸化する。硝酸の少なくとも大部分を再生するのに十分な量の酸素ガスを反応混合物に供給する。反応混合物の温度は約２１０℃以下に保持される。

[0029]他の態様においては、供給材料を水圧駆動又は歯車モーターによって駆動される供給装置によって反応器中に供給する。硝酸も含む反応混合物の一部である供給材料を反応器内で酸化する。反応器内の圧力は少なくとも約２０７０ｋＰａに保持される。

[0030]他の態様においては、供給材料を水圧駆動又は歯車モーターによって駆動される供給装置によって反応器中に供給する。硝酸、第２の酸化性酸、及び酸素ガスも含む反応混合物の一部である供給材料を反応器内で酸化する。硝酸の少なくとも大部分を再生するのに十分な量の酸素ガスを反応混合物に供給する。反応混合物の温度は約２１０℃以下に保持される。反応器の圧力は少なくとも約２０７０ｋＰａに保持される。

[0031]他の態様においては、供給材料の第１の量を供給装置によって加圧した反応器中に供給する。供給装置を加圧した反応器から隔離し、供給材料の第２の量を充填する。供給材料の第２の量を供給装置によって加圧した反応器中に供給する。硝酸も含む反応混合物の一部である供給材料を加圧した反応器内で酸化する。加圧した反応器内の圧力は少なくとも約２０７０ｋＰａに保持する。供給材料の第１の量及び供給材料の第２の量は、１時間あたり約１０％以下の変動の供給速度で加圧した反応器中に供給する。

[0032]他の態様においては、供給材料の第１の量を供給装置によって加圧した反応器中に供給する。供給装置を加圧した反応器から隔離し、供給材料の第２の量を充填する。供給材料の第２の量を供給装置によって加圧した反応器中に供給する。硝酸、第２の酸化性酸、及び酸素ガスも含む反応混合物の一部である供給材料を加圧した反応器内で酸化する。反応混合物の温度は約２１０℃以下に保持される。反応器内の圧力は少なくとも約２０７０ｋＰａに保持される。供給材料の第１の量及び供給材料の第２の量は、ほぼ一定の供給速度で加圧した反応器中に供給する。

[0033]他の態様においては、硝酸及び第２の酸化性酸も含む反応混合物の一部である供給材料を反応器内で酸化する。気体を反応器のヘッドスペースから反応混合物中に分散させる。

[0034]他の態様においては、硝酸及び酸素ガスも含む反応混合物の一部である供給材料を反応器内で酸化する。酸素ガスを、硝酸の少なくとも大部分を再生するのに十分なように、反応器に供給してヘッドスペースから反応混合物中に分散させる。反応混合物の温度は約２１０℃以下に保持される。

[0035]他の態様においては、硝酸及び第２の酸化性酸も含む反応混合物の一部である供給材料を反応器内で酸化する。反応混合物の気体部分中の溶解及び非溶解酸素ガスの濃度を、反応器のヘッドスペース内の酸素ガスの濃度の約２５％以内に保持する。

[0036]他の態様においては、硝酸、第２の酸化性酸、及び酸素ガスも含む反応混合物の一部である供給材料を反応器内で酸化する。酸素ガスを、硝酸の少なくとも大部分を再生するのに十分なように、反応器に供給して反応器のヘッドスペースから反応混合物中に分散させる。反応混合物の温度は約２１０℃以下に保持される。反応器内の圧力は少なくとも約２０７０ｋＰａに保持される。

[0037]他の態様においては、硝酸も含む反応混合物の一部である供給材料を反応器内で酸化する。気体を反応器のヘッドスペースから反応混合物中に分散させる。反応器内の圧力は少なくとも約２０７０ｋＰａに保持する。

[0038]他の態様においては、硝酸及び酸素ガスも含む反応混合物の一部である供給材料を反応器内で酸化する。硝酸の少なくとも大部分を再生するのに十分な量の酸素ガスを反応混合物に供給する。反応混合物の気体部分中の溶解及び非溶解酸素ガスの濃度を、反応器のヘッドスペース内の酸素ガスの濃度の約２５％以内に保持する。反応混合物の温度は約２１０℃以下に保持する。

[0039]他の態様においては、硝酸も含む反応混合物の一部である供給材料を反応器内で酸化する。反応混合物の気体部分中の溶解及び非溶解酸素ガスの濃度を、反応器のヘッドスペース内の酸素ガスの濃度の約２５％以内に保持する。反応器内の圧力は少なくとも約２０７０ｋＰａに保持される。

[0040]他の態様においては、硝酸、第２の酸化性酸、及び酸素ガスも含む反応混合物の一部である供給材料を反応器内で酸化する。硝酸の少なくとも大部分を再生するのに十分な量の酸素ガスを反応混合物に供給する。反応混合物の気体部分中の溶解及び非溶解酸素ガスの濃度を、反応器のヘッドスペース内の酸素ガスの濃度の約２５％以内に保持する。反応混合物の温度は約２１０℃以下に保持する。反応器内の圧力は少なくとも約２０７０ｋＰａに保持される。

[0041]他の態様においては、硝酸及び第２の酸化性酸も含む反応混合物の一部である供給材料を反応器内で酸化する。気体を反応器に供給し、反応器流出流を反応器から取り出す。また、反応器から排出される反応混合物の少なくとも約９４重量％を反応器流出流中で排出し、反応器から排出される気体の少なくとも約９４重量％を反応器流出流中で排出する。

[0042]他の態様においては、硝酸及び酸素ガスも含む反応混合物の一部である供給材料を反応器内で酸化する。酸素ガスを含む気体を反応器に供給する。反応器流出流を反応器
から取り出す。反応混合物の温度は約２１０℃以下に保持する。硝酸の少なくとも大部分を再生するのに十分な量の酸素ガスを反応混合物に供給する。また、反応器から排出される反応混合物の少なくとも約９４重量％を反応器流出流中で排出し、反応器から排出される気体の少なくとも約９４重量％を反応器流出流中で排出する。

[0043]他の態様においては、硝酸及び第２の酸化性酸も含む反応混合物の一部である供給材料を反応器内で酸化する。酸素ガスを反応器に供給し、反応器流出流を反応器から取り出す。反応器流出流中の酸素ガスの量を測定し、反応器流出流中で測定された酸素ガスの量に基づいて反応器への酸素ガスの供給を調節する。

[0044]他の態様においては、硝酸、第２の酸化性酸、及び酸素ガスも含む反応混合物の一部である供給材料を反応器内で酸化する。酸素ガスを含む気体を反応器に供給する。反応器流出流を反応器から取り出す。反応混合物の温度は約２１０℃以下に保持される。反応器内の圧力は少なくとも約２０７０ｋＰａに保持される。硝酸の少なくとも大部分を再生するのに十分な量の酸素ガスを反応混合物に供給する。また、反応器から排出される反応混合物の少なくとも約９４重量％を反応器流出流中で排出し、反応器から排出される気体の少なくとも約９４重量％を反応器流出流中で排出する。

[0045]他の態様においては、硝酸も含む反応混合物の一部である供給材料を反応器内で酸化する。気体を反応器に供給し、反応器流出流を反応器から取り出す。反応器内の圧力は少なくとも約２０７０ｋＰａに保持される。また、反応器から排出される反応混合物の少なくとも約９４重量％を反応器流出流中で排出し、反応器から排出される気体の少なくとも約９４重量％を反応器流出流中で排出する。

[0046]他の態様においては、硝酸及び酸素ガスも含む反応混合物の一部である供給材料を反応器内で酸化する。硝酸の少なくとも大部分を再生するのに十分な量の酸素ガスを反応器に供給する。反応器流出流を反応器から取り出す。反応器流出流中の酸素ガスの量を測定し、これにしたがって酸素ガスの供給を調節する。反応混合物の温度は約２１０℃以下に保持される。

[0047]他の態様においては、硝酸も含む反応混合物の一部である供給材料を反応器内で酸化する。気体を反応器に供給し、反応器流出流を反応器から取り出す。反応器流出流中の酸素ガスの量を測定し、これにしたがって酸素ガスの供給を調節する。反応器内の圧力は少なくとも約２０７０ｋＰａに保持される。

[0048]他の態様においては、硝酸、第２の酸化性酸、及び酸素ガスも含む反応混合物の一部である供給材料を反応器内で酸化する。酸素ガスを反応器に供給し、反応器流出流を反応器から取り出す。反応器流出流中の酸素ガスの量を測定し、これにしたがって酸素ガスの供給を調節する。反応混合物の温度は約２１０℃以下に保持される。反応器内の圧力は少なくとも約２０７０ｋＰａに保持される。硝酸の少なくとも大部分を再生するのに十分な量の酸素ガスを反応混合物に供給する。

[0049]ここで示す全ての圧力は、他に示さない限りにおいてゲージ圧であることを認識されたい。また、モル濃度に関する全ての記載は、他に示さない限りにおいて温度及び圧力に関する標準状態、即ち０℃及び１０１．３２５ｋＰａにおいて与える。

[0050]ここに記載する発明の上記及び他の特徴、有用性、及び有利性は、添付の図面において示される幾つかの態様の以下のより詳細な記載から明らかとなるであろう。

[0051]図１は、供給材料処理システム、反応システム、及び流出流処理システムを含む改良された水性相酸化方法のブロック図である。 [0052]図２は、図１からの一態様の供給材料処理システムのブロック図である。 [0053]図３は、図１からの他の態様の供給材料処理システムのブロック図である。 [0054]図４は、図１からの一態様の反応システムのブロック図である。 [0055]図５は、図１からの一態様の流出流処理システムのブロック図である。

[0056]改良された酸化方法は、その種々の態様において広範囲の材料を酸化するために用いることができる。この方法を用いて有機及び／又は無機材料を酸化することができ、生成物は異なるが、供給材料を完全か又はほぼ完全に酸化するという意味で非常に同様の結果が得られる。この方法を用いて酸化することができる具体的な材料としては、脱水汚泥、都市スラッジケーキ、及び動物性の厩肥などの都市廃棄物及び農業廃棄物；血液、骨、及び肉を含む屠殺場の廃棄物；プラスチック、ラバー、及び塗料のような石油ベースの廃棄物；タイヤ；木材パルプ；神経ガスのような危険な物質、都市厨芥、及び通常は製錬所において処理される硫化物含有鉱物のような金属鉱物が挙げられるが、これらに限定されない。

[0057]この方法は広範囲の用途を有するが、以下の記載は主として下水及び／又は厩肥をベースとする供給材料の酸化の関連で与える。しかしながら、ここで記載する概念及び特徴は他の物質の酸化に一般的に適用されることを認識されたい。また、それぞれの態様を記載しているが、他に示されていない限りにおいて、１つの態様の特長、有利性、特徴等を任意の他の態様に適用して１以上の更なる態様を形成することができることを理解すべきである。更に、米国特許５，８１４，２９２（参照として本明細書中に包含する）に記載されている原理、特長、特徴、及びパラメーターを、種々の形態の改良された方法の中に統合するか又はこれと置き換えることができる。

[0058]図１には、改良された水性相酸化方法１００のブロック図が示されている。方法１００は、供給材料処理システム１０４、反応システム１０６、及び流出流処理システム１０８を含む。原材料１０２を供給材料処理システム１０４に導入して、ここで複数の方法で変性及び／又は処理して第１の供給材料を形成する。第１の供給材料を反応システム１０６に供給して、ここで酸化する。反応システム１０６からの流出流を流出流処理システム１０８に導入して、ここで分離及び／又は他の方法で処理して最終生成物１１０を生成させる。それぞれのシステム１０４、１０６、１０８をより詳細に説明する。

[0059]改良された方法は、説明の目的で３つのシステム１０４、１０６、１０８に概念的に分けられている。しかしながら、それぞれのシステム１０４、１０６、１０８の間の境界線は多少任意であり、厳格な境界を示すものではないことを認識されたい。実際に、１つのシステムの種々の構成成分を容易に異なるシステムの一部と考えることができる。このことを考慮して、３つのシステム１０４、１０６、１０８は、方法の全体的な運転をそれから説明する概念的枠組みに過ぎないとみなすべきである。

[0060]上記で議論したように、原材料１０２はここで記載する方法で酸化することができる任意の好適な供給材料であってよい。一態様においては、供給材料は、固形分が約３％〜２０％（例えば固形分１８％）である下水又は厩肥ベースの物質である。

[0061]図２は、一態様の供給材料処理システム２００のブロック図を示す。原材料１０
２を、まず再循環流出流２０４と混合して中間供給材料を形成する。グラインダー２０６によって中間供給材料を粉砕し、それによって粉砕供給材料を形成する。中間供給材料を粉砕することによって、粒子の寸法が減少し、中間供給材料がより均一になる。

[0062]再循環流出流２０４は、図２に示すようにグラインダー２０６内で、或いはグラインダー２０６に導入する前に、原材料１０２と混合することができる。これらをグラインダー２０６内で混合する場合には、破砕作用によって２つの材料を混合することができる。これらをグラインダー２０６に導入する前に混合する場合には、再循環流出流２０４及び原材料１０２を別々の容器内で混合することができる。

[0063]再循環流出流２０４は、グラインダー２０６を閉塞しないか又は詰まらせず、及び／又はその後の処理及び移送を容易にするスラリーを生成させるのに十分な量で加える。加える再循環流出流２０４の量は、原材料１０２の特徴によって変化させることができる。一般に、原材料１０２が乾燥している場合にはより多い量の再循環流出流２０４を用い、一方、原材料１０２が既に好適量の液体を含んでいる場合にはより少ない量を用いるか又は場合によっては全く用いない。また、特定の供給材料が湿潤していて、方法１００に導入する前に脱水しなければならない可能性があることもあり得る。

[0064]幾つかの態様、特に原材料１０２が下水又は厩肥ベースの物質である態様においては、中間供給材料中での原材料１０２に対する再循環流出流２０４の体積比は、約０．５〜１．５、又は望ましくは約０．７５〜１．２５であってよい。一態様においては、ほぼ等体積部の再循環流出流２０４及び原材料１０２を混合して中間供給材料を形成する。

[0065]再循環流出流２０４は昇温温度で供給して、２つを混合した際に原材料１０２を加熱するようにすることができる。得られる中間供給材料は、雰囲気温度よりも相当に高い温度にすることができる。再循環流出流２０４は、約４０℃〜９０℃、又は望ましくは５０℃〜７５℃の温度で供給することができる。例えば、中間供給材料は約３７℃〜５０℃にすることができる。

[0066]以下により詳細に議論するように、反応器４０２（図４）からの流出流は、供給材料の発熱酸化によって加熱される。再循環流出流２０４は、単純に反応器４０２から排出された後には冷却（自然か又は積極的に冷却）されないので昇温された温度である可能性がある。再循環流出流２０４はまた、熱交換器内で加熱してそれを昇温された温度に保持することもできる。以下により詳細に記載する一例においては、反応器４０２から排出されたばかりの流出流からの熱を用いて、再循環流出流２０４を熱交換器内で加熱する。再循環流出流２０４は、原材料１０２と混合する前に断熱タンク又は容器内に貯留して、それを昇温された温度に保持することができる。

[0067]中間供給材料は、粉砕して粒径を減少させ、供給材料の均一性を向上させ、供給材料を均一に制御されたポンプ移送で扱いやすくし、固体をスラリー中に懸濁状態で保持する。これによって、導入開口を閉塞することなく、しばしば昇圧で運転される反応器４０２中に供給材料を供給するのがより容易になる。

[0068]寸法及び均一性も重要である。なぜならば、反応速度はこれらのファクター、特に粒径に基づいて大きく変化するからである。より大きな粒子は、一般に酸化を完了するのにより長い滞留時間を必要とする。供給材料が大きな粒子及び小さな粒子の両方を有する場合には、大きな粒子によって滞留時間が決定される傾向がある。したがって、概して小さい均一な粒子を有する供給材料を生成させることが望ましい。これは、供給材料が下水及び／又は厩肥のような有機物質を含む場合に特に当てはまる。

[0069]供給材料を粉砕することによって反応速度を上昇させることにより、反応器４０２の寸法を減少させ、及び／又は反応器４０２中への供給材料の供給速度を増加させることが可能になる。いずれの調節も方法１００の経済性に対して有益な効果を有する。

[0070]一態様においては、粉砕された供給材料中の粒子の少なくとも約９５％の最大寸法は、７ｍｍ以下、４ｍｍ以下、２．５ｍｍ以下、望ましくは１．５ｍｍ以下、又は好適には０．５ｍｍ以下である。他の態様においては、粉砕された供給材料中の粒子の少なくとも約９８％の最大寸法は、７ｍｍ以下、４ｍｍ以下、２．５ｍｍ以下、望ましくは１．５ｍｍ以下、又は好適には０．５ｍｍ以下である。更に他の態様においては、粉砕された供給材料中の粒子の少なくとも実質的に全部の最大寸法は、７ｍｍ以下、４ｍｍ以下、２．５ｍｍ以下、望ましくは１．５ｍｍ以下、又は好適には０．５ｍｍ以下である。

[0071]図２に戻り、粉砕された供給材料は、グラインダー２０６から混合容器２０８に移し、ここで第１の酸化性酸又は第１の酸２１０、及び第２の酸化性酸又は第２の酸２１２と混合して、第１の供給材料を形成する。更なる量の再循環流出流２０４を容器２０８内で混合して、所望濃度の酸２１０、２１２を生成させるか、又は供給材料の粘稠性又は他の特性を変化させることができる。

[0072]このように供給材料を予備処理することによって、特に下水及び／又は厩肥のような有機物質を含む供給材料に関して、反応器４０２内での酸化還元反応の速度が増加することが分かった。酸２１０、２１２は、第１の供給材料中の有機繊維及び他の有機物質の脱リグニンを開始させる。脱リグニンは、更に供給材料中の粒子の寸法を減少させて、それらを反応システム１０６内での化学的攻撃に曝露させるので有益である。

[0073]図２に示す態様においては、酸２１０、２１２を含む再循環流出流２０４をまず原材料１０２と混合した際に脱リグニンが開始する。而して、脱リグニンは、再循環流出流２０４をグラインダー２０６内で原材料１０２と混合した際に開始され、更なる酸２１０、２１２を容器２０８内に加えた際に加速する。

[0074]第１の酸化性酸２１０及び第２の酸化性酸２１２は、固体を除く第１の供給材料中の酸２１０、２１２の濃度（即ち、固体部分を除く第１の供給材料の濃度）が開始時の反応器４０２内のそれぞれ酸２１０、２１２の濃度とほぼ同等になるまで加える。

[0075]第１の酸化性酸２１０は硝酸であってよく、第２の酸化性酸２１２は硫酸であってよい。硝酸は供給材料を酸化する酸化剤として機能する。硝酸は、供給材料を迅速且つ完全に酸化するのに十分な量で含ませる。

[0076]硫酸のスルフェートイオンによって、塩形成性の反応生成物が安定なスルフェート塩に転化され、これによって硝酸が酸状態で保持されて第１の酸化剤を構成する。スルフェートは窒素含有化合物と反応して、爆発性の物質である硝酸アンモニウム及び／又は他の望ましくない反応生成物の形成を抑止する。その代わりに、スルフェートが窒素化合物と反応して硫酸アンモニウムを形成する。硫酸は、硝酸アンモニウムの形成を抑止するのに充分であるが、イオウが沈殿するか又は相当量の硫酸が揮発するには足りない量で与える。

[0077]一態様においては、硝酸を加えて、少なくとも約０．０８モル／Ｌ、望ましくは少なくとも約０．５モル／Ｌ、又は好適には少なくとも約０．８４モル／Ｌの固体を除く第１の供給材料中の濃度を達成することができる。他の態様においては、硝酸を加えて、約４．２モル／Ｌ以下、望ましくは約３．３モル／Ｌ以下、又は好適には約２．５モル／Ｌ以下の固体を除く第１の供給材料中の濃度を達成することができる。更に他の態様にお
いては、硝酸を加えて、約０．０８モル／Ｌ〜４．２モル／Ｌ、望ましくは約０．５モル／Ｌ〜３．３モル／Ｌ、又は好適には約０．８４モル／Ｌ〜２．５モル／Ｌの固体を除く第１の供給材料中の濃度を達成することができる。

[0078]重量基準では、硝酸を加えて、少なくとも約０．５重量％、望ましくは少なくとも約３重量％、又は好適には少なくとも約５重量％の固体を除く第１の供給材料中の濃度を達成することができる。他の態様においては、硝酸を加えて、約２５重量％以下、望ましくは約２０重量％以下、又は好適には約１５重量％以下の固体を除く第１の供給材料中の濃度を達成することができる。更に他の態様においては、硝酸を加えて、約０．５重量％〜２５重量％、望ましくは約３重量％〜２０重量％、又は好適には約５重量％〜１５重量％の固体を除く第１の供給材料中の濃度を達成することができる。

[0079]硫酸に関しては、一態様においては、硫酸を加えて、少なくとも約０．１モル／Ｌ、望ましくは少なくとも約０．１２モル／Ｌ、又は好適には少なくとも約０．１６モル／Ｌの固体を除く第１の供給材料中の濃度を達成することができる。他の態様においては、硫酸を加えて、約１モル／Ｌ以下、望ましくは約０．５４モル／Ｌ以下、又は好適には約０．３２モル／Ｌ以下の固体を除く第１の供給材料中の濃度を達成することができる。更に他の態様においては、硫酸を加えて、約０．１モル／Ｌ〜１モル／Ｌ、望ましくは約０．１２モル／Ｌ〜０．５４モル／Ｌ、又は好適には約０．１６モル／Ｌ〜０．３２モル／Ｌの固体を除く第１の供給材料中の濃度を達成することができる。

[0080]重量基準では、硫酸を加えて、少なくとも約０．９重量％、望ましくは少なくとも約１．１重量％、又は好適には少なくとも約１．５重量％の固体を除く第１の供給材料中の濃度を達成することができる。他の態様においては、硫酸を加えて、約１０重量％以下、望ましくは約５重量％以下、又は好適には約３重量％以下の固体を除く第１の供給材料中の濃度を達成することができる。更に他の態様においては、硫酸を加えて、約０．９重量％〜１０重量％、望ましくは約１．１重量％〜５重量％、又は好適には約１．５重量％〜３重量％の固体を除く第１の供給材料中の濃度を達成することができる。

[0081]混合容器２０８は、材料を保持及び／又は混合することができる任意の好適なタンク、パイプ、又は他の容器であってよい。混合容器２０８は、酸２１０、２１２に対して化学的に耐性である材料で構成しなければならない。好適な材料としては、プラスチック、ステンレススチール、チタンなどが挙げられる。他の態様においては、グラインダー２０６及び混合容器２０８を一緒に組み合わせて、全ての材料を同じ容器内で粉砕及び／又は混合するようにすることができる。

[0082]図２に示すように、第１の供給材料を混合容器２０８から排出し、反応器４０２に供給する前に貯留容器又はタンク２１４内に貯留する。一態様においては、貯留容器２１４を断熱して、第１の供給材料の温度を保持し、エネルギーを維持することができる。第１の供給材料を反応器４０２中に供給する前に長時間貯留することは一般に望ましくないことを注意すべきである。酸２１０、２１２の存在によって、第１の供給材料が分離し、反応器４０２中に供給するのが困難になる可能性があるように特性が変化する可能性がある。

[0083]ここで、第１の供給材料を反応器４０２中に供給する用意ができる。これは、１以上の供給装置２１６を用いて行う。一態様においては、低圧ポンプ、及び真空と重力流との組み合わせによって第１の供給材料を供給装置２１６に移す。しかしながら、任意の好適な方法を用いて第１の供給材料を供給装置２１６に移すことができることを認識されたい。

[0084]供給装置２１６を用いて、第１の供給材料を反応器４０２中に一定の速度で供給する。供給速度における比較的小さい変動が酸化還元反応における大きな変動を引き起こす可能性があることが分かった。供給速度が低下すると反応器４０２は欠乏状態になり、供給速度が上昇すると反応器４０２は過給状態になる。

[0085]酸化還元反応は、温度及び圧力のような他のパラメーターよりも供給速度の変動に対して遙かにより感受性である。この理由のために、供給速度を精密に制御することが望ましい。しかしながら、反応器４０２は圧力及び温度の比較的大きな変動を受けるので、これは簡単な方法ではない。圧力の上下動によって、第１の供給材料を反応器４０２中に一定の速度で供給することが特に困難になる。

[0086]供給装置２１６は、第１の供給材料を一定の速度で供給するのを可能にする任意の好適な構造を有していてよい。一態様においては、供給装置２１６は水圧で作動又は駆動する。例えば、供給装置２１６には、第１の供給材料を反応器４０２中に分配して流入させる１以上の水圧ラムを含ませることができる。好適な水圧駆動の供給装置の一例は循環水撃ポンプである。

[0087]他の態様においては、供給装置２１６は歯車モーターによって作動又は駆動する。例えば、供給装置２１６は、スクリューを回し、次に第１の供給材料を反応器４０２中に供給する歯車モーターを含む。供給装置２１６は、反応器４０２内の圧力変動が、約１３，８００ｋＰａの反応器の安全運転圧力限界に上昇した場合であっても供給速度を大きくは変化させないように構成することができる。

[0088]一態様においては、供給装置２１６は水圧作動又は歯車作動の押出機及び／又は射出機である。複数の供給装置２１６を用いて、反応器４０２への第１の供給材料の途切れのない供給を与えることができる。複数の供給装置２１６は、順次作動及び再充填することができる。１つの供給装置２１６が供給材料を反応器４０２中に注入している間に、他の供給装置２１６に第１の供給材料を再充填することができる。また、複数の供給装置２１６を用いることは、残りの装置２１６によって供給材料の反応器４０６への連続的な供給を与えながら、１以上の装置２１６をメンテナンス又は補修のためにオフラインにすることが可能であるので有利である。

[0089]供給装置２１６は、変動が１時間あたり約１０％以下、望ましくは１時間あたり約５％以下、又は好適には１時間あたり約２％以下の速度で第１の供給材料を反応器中に供給することができる。他の態様においては、供給装置２１６は、ほぼ一定の供給速度で第１の供給材料を反応器中に供給することができる。反応器４０２内の圧力を約２０７０ｋＰａ〜６，９００ｋＰａで変化させることができるにもかかわらず、供給装置２１６はこれらの供給速度を保持することができる。

[0090]供給装置２１６は、第１の供給材料を反応器４０２中に供給している間に反応器４０２の高圧に曝露される。しかしながら、供給装置２１６は貯留容器２１４からの第１の供給材料を充填する際には低圧である。バルブ２１８、２２０を用いて、供給運転及び再充填運転の間に供給装置２１６を反応器４０２から選択的に隔離することができる。供給装置２１６によって第１の供給材料を反応器４０２中に注入する際には、バルブ２１８を閉止し、バルブ２２０を開放する。供給装置２１６に第１の供給材料を再充填する際には、バルブ２２０を閉止し、バルブ２１８を開放する。

[0091]また、バルブ２１８、２２０を用いて供給装置２１６を隔離して、反応器４０２を運転中のままで補修できるようにすることができる。更に、バルブ２１８、２２０によって、過圧の発生中における反応器４０２から供給材料処理システム１０４中への逆流を
阻止することもできる。バルブ２１８、２２０は供給装置２１６とは別のものとして示されているが、バルブ２１８、２２０は供給装置２１６の一体部品として与えることができることを認識されたい。

[0092]圧力解放システム２２２を与えて、部品に対する過度の摩耗及び／又はバルブ２１８が開放されている際の混合容器２０８中への逆流を起こすことなく供給装置２１６を高圧状態から低圧状態へ変化させることを可能にすることができる。一態様においては、圧力解放システムには、過剰の圧力を吸収することができるタンクを含ませることができる。

[0093]供給材料処理システム１０４は、図２に示すものに加えて複数の他の形態で構成することができることを認識されたい。例えば、図３は他の態様の供給材料処理システム３００のブロック図を示す。この態様は、原材料を混合容器２０８に導入する前にグラインダーに導入しない他は供給材料処理システム２００と同様である。また、第１の供給材料は別の貯留容器内に貯留しない。

[0094]供給材料処理システム３００は、原材料１０２を粉砕する必要がない場合に適している可能性がある。例えば、原材料１０２は既に小さい粒子を有して均一である可能性がある。また、混合容器２０８を貯留容器として機能させて、第１の供給材料を混合容器２０８から反応器４０２中に抜き出すようにすることもできる。供給材料処理システム１０４に対する複数の他の変更も意図される。

[0095]図４を参照すると、一態様の反応システム４００のブロック図が示されている。反応システム４００は、供給材料処理システム１０４から処理された供給材料を受容する反応器４０２を含む。反応器４０２は、補給酸源４０４、酸素ガス源４０６、調整ガス源４０８、及び再循環ガス源４１０と流体連絡している。反応器４０２は、１以上のセンサー４１２、及びインペラー又は分散装置４１４を含む。反応器４０２の温度はエネルギー制御システム４１６によって制御することができる。

[0096]開始時においては、まず反応器４０２に、第１の酸化性酸及び第２の酸化性酸の水溶液を含む最初の反応混合物を充填する。一態様においては、第１の酸化性酸は硝酸であり、第２の酸化性酸は硫酸である。始めに、反応器４０２に上記に記載の任意の濃度を有する硝酸及び硫酸の水性混合物を充填することができる。例えば、等体積の約３．３５モル／Ｌの硝酸及び０．４モル／Ｌの硫酸を反応器４０２内で混合して最初の反応混合物を形成することができる。

[0097]反応器４０２に、最初の反応混合物を任意の好適なレベルまで充填することができる。一態様においては、最初の反応混合物は、反応器４０２の容積の少なくとも約２５％、又は好適には反応器の容積の少なくとも約３５％を占める。他の態様においては、最初の反応混合物は、反応器４０２の容積の約８０％以下、又は好適には反応器４０２の容積の約７０％以下を占める。更に他の態様においては、最初の反応混合物は、反応器４０２の容積の約２５％〜８０％、又は好適には反応器４０２の容積の約３５％〜７０％を占める。好ましくは、最初の反応混合物は反応器４０２の容積の約５０％を占める。任意のこれらの態様において、反応器４０２の容積の残り、即ちヘッドスペースは気体によって占められる。

[0098]ヘッドスペースにはまず、酸素ガス及び／又は１種類以上の他の気体、好ましくは不活性ガスを充填する。酸素ガスは、以下により詳細に記載するように反応混合物中の硝酸を再生するのに用いる。酸素ガス４０６は任意の好適な源から供給することができる。例えば、酸素源は、空気、純粋酸素、又は更には他の反応の生成物であってよい。

[0099]一態様においては、開始時におけるヘッドスペース内の気体は、少なくとも約２体積％、望ましくは少なくとも約５体積％、又は好適には少なくとも約８体積％の酸素ガスを含む。他の態様においては、開始時におけるヘッドスペース内の気体は、約６０体積％以下の酸素ガス、望ましくは約４５体積％以下の酸素ガス、又は好適には約３５体積％以下の酸素ガスを含む。更に他の態様においては、開始時におけるヘッドスペース内の気体は、約２〜６０体積％の酸素ガス、望ましくは５〜４５体積％の酸素ガス、又は好適には８〜３５体積％の酸素ガスを含む。

[0100]また、ヘッドスペースには、不活性か又は他の形態で酸化還元反応に悪影響を与える能力がない他の気体を充填することもできる。好適な気体としては、窒素、アルゴンなどが挙げられる。これらの気体は、図４においては調整ガス４０８として供給する。

[0101]開始時においては、運転条件に達するまで温度及び圧力を一緒に上昇させる。例えば、温度が６０℃に達したら、（気体をヘッドスペースに加えることによって）圧力を約１０３５ｋＰａに増加させる。１５０℃においては、圧力を約２０７０ｋＰａに増加させる。混合物が運転温度に達したら、圧力を約３４５０ｋＰａに増加させる。温度及び圧力は処理中に最初のレベルから大きく変動する可能性があることを認識されたい。

[0102]インペラー４１４によって反応混合物を激しく混合又は撹拌しながら、最初の反応混合物をエネルギー制御システムによって少なくとも１５０℃に加熱する。反応器４０２は、反応器４０２の外側上の加熱ジャケットと流体連絡しているエネルギー制御システム４１６内の熱交換器を用いて加熱することができる。殆どの場合において、反応器４０２は開始時にしか加熱する必要がないことを認識されたい。酸化還元反応が開始したら、これは十分に発熱性であるので、運転中に反応器４０２の加熱を継続する必要はない。その代わりに、反応器４０２に、反応混合物の温度を最大閾値より低く保持するために用いる内部冷却コイルを含ませることができる。所望の場合には、反応器４０２を加熱及び冷却するために同じコイルを用いることができることを認識されたい。

[0103]エネルギー制御システム４１６は、任意の数、タイプ、又は構造の熱交換器、熱源、熱シンク、及び種々の流れ、反応器等に熱を加え及び／又はこれから熱を引き抜くために用いることができる他のエネルギー伝達装置及び部品の集合体として見ることができることを認識されたい。例えば、エネルギー制御システム４１６には、１以上の熱交換コイルを用いて熱を熱交換器に供給及び／又はこれから取り出すために用いる補助熱源を含ませることができる。複数の他の例も意図される。

[0104]インペラー４１４は、反応混合物を十分に且つ激しく混合し、気体をヘッドスペースから反応混合物中に分散させるために用いる。インペラー４１４は、これらの事項を適切に行うことができる限りにおいて任意の好適なデザイン又は構造を有していてよい。一態様においては、インペラーは気体連行インペラーであってよい。中空シャフトに取り付けられているインペラーブレードによって気体を分散させ、中空シャフトを通して気体を反応器４０２のヘッドスペースから連続的に再循環させる。気体はシャフトの頂部付近の開口に入り、インペラーブレードの先端に配置されている分散口を通して放出される。インペラーブレードの高速回転によって、先端部に低圧の領域が形成される。インペラー４１４の速度が増加するとブレードの先端の圧力が低下し、それによって気体がヘッドスペースから反応混合物中に分散される速度が増加する。

[0105]反応器４０２にはまた、ヘッドスペース空気の分散及び反応混合物の全体的な撹拌を促進させる１以上のバッフルを含ませることもできる。気体の移動は液相に対するインペラー４１４の先端の相対速度によって支配され、これによりインペラー４１４の先端
における圧力が減少し（即ち真空が生成する）、それによって気体が反応混合物中に抜き取られる。バッフルを用いてインペラー４１４に対する液体反応混合物の回転を遅らせることができる。これによって、インペラー４１４の運転を促進させることができる。この目的のために具体的にデザインされたバッフルを反応器４０２内に配置することができる。或いは、反応器４０２と一体か又はこれに加えられた冷却コイル及び／又は他の構造をバッフルとして機能させることができる。一態様においては、冷却コイルは蛇行した形状を有していてよい。

[0106]センサー４１２は、以下のパラメーター：温度、圧力、又は液体レベル：の１以上を測定することができる。センサー４１２を用いて、自動制御システムを与えるか、又は単純に反応器４０２の状態に関する情報を操作者に与えることができる。反応器４０２は、緊急時のブローダウンシステム及び気体放出口を有していてよい。

[0107]緊急時ブローダウンシステムは、反応器４０２から緊急時ブローダウン格納容器に伸びる大径の高圧パイプを含む。緊急の過熱／過圧状態の場合には、パイプによって反応器４０２の内容物を緊急時ブローダウン格納容器中に速やかに排出する。容器は、全てのものを周囲雰囲気に漏出することなく反応器４０２の内容物を全て受容する。

[0108]反応器４０２から気体を取り出すためには、気体放出口は通常は用いない。その代わりに、気体は主として反応器流出流中で取り出す。反応器４０２は、所望の処理量に適合することができる任意の好適な寸法であってよい。

[0109]反応器４０２がその始動パラメーターに達したら、第１の供給材料の受容及び酸化を開始することができる。第１の供給材料を反応器４０２に導入したら直ぐに、酸化還元反応は定常運転状態に達する。この時点において、反応混合物は、第１の供給材料、最初の開始酸化性酸、水、溶解及び非溶解気体、並びに種々の反応生成物を含む。酸化還元反応は定常状態で無限に持続させることができる。反応器４０２内の条件は時間と共に大きく変化する可能性があるが、これらは反応が悪影響を受けるほど大きくは変化しない。

[0110]幾つかの点で、ヘッドスペース内の酸素ガス濃度、及び反応混合物によって占められる体積のような反応器４０２の始動パラメーターを運転中に保持する。例えば、酸素ガス濃度は運転中に上記記載のレベルに保持する。また、反応混合物は最初の反応混合物と同等の反応器４０２の容積を占有させることができる。したがって、最初の反応混合物に関連して上記に記載した体積量は、運転中の反応混合物に同様に適用される。

[0111]反応器４０２内の圧力は、硝酸の反応生成物を溶液中に保持して、酸素と反応させて硝酸を再生することができるようにするのに十分なレベルに保持する。一態様においては、反応器４０２内の圧力は、少なくとも約２０７０ｋＰａ、望ましくは少なくとも約２４１０ｋＰａ、又は好適には少なくとも約２８００ｋＰａに保持する。他の態様においては、反応器４０２内の圧力は、約６９００ｋＰａ以下、望ましくは約６２００ｋＰａ以下、又は好適には約５５１５ｋＰａ以下に保持する。更に他の態様においては、反応器４０２内の圧力は、約２０７０ｋＰａ〜６９００ｋＰａ、望ましくは約２４１０ｋＰａ〜６２００ｋＰａ、又は好適には約２８００ｋＰａ〜５５１５ｋＰａに保持する。
[0112]反応器４０２内の圧力は、酸素ガス４０６、調整ガス４０８、又は再循環ガス４１０を選択的に加えることによって保持することができる。酸素ガス４０６の濃度が低い場合には、酸素ガス４０６を加えて圧力を増加させる。しかしながら、更なる酸素ガス４０６が必要ない場合には、調整ガス４０８又は再循環ガス４１０のいずれかを加えて圧力を増加させる。酸化還元反応によって気体が生成し、これも反応器４０２の内部の圧力に寄与することを理解すべきである。反応器４０２の高い運転圧力のために、酸素ガス４０６、調整ガス４０８、及び／又は再循環ガス４１０は、６９００ｋＰａより高い圧力で供給
して、これらが反応器４０２中に流入するようにすることができる。

[0113]反応混合物の温度は、硝酸が分解するのを抑止するが、供給材料の迅速な酸化を促進するレベルに保持する。温度は、上記記載のエネルギー制御システム４１６を用いて制御する。一態様においては、反応混合物の温度は、２１０℃以下、又は望ましくは２０５℃以下に保持される。他の態様においては、反応混合物の温度は、少なくとも約１５０℃、又は望ましくは少なくとも約１６０℃に保持される。更に他の態様においては、反応混合物の温度は、約１５０℃〜２１０℃、又は望ましくは約１６０℃〜２０５℃に保持される。

[0114]運転中は、インペラー４１４は、十分量の酸素ガスをヘッドスペースから反応混合物中に分散させて硝酸を再生するように構成する。酸素は硝酸還元生成物と反応して、反応器の外側でいかなる処理も行わないで硝酸を形成する。再生する硝酸の量は変化させることができる。一態様においては、硝酸の少なくとも大部分を再生し、望ましくは硝酸の少なくとも７５％を再生し、又は好適には硝酸の少なくとも９０％を再生する。

[0115]インペラー４１４によって、気体をヘッドスペースから反応混合物中に循環させて、反応混合物中の気体の濃度が、反応混合物中に溶解しているか又は非溶解の気体の濃度と、同一ではないにしても非常に同等になるようにする。この有利性は、ヘッドスペース内で取られる酸素ガスの測定値に基づいて反応混合物へ供給する酸素ガスの量を厳密に制御することができることである。一態様においては、反応混合物の気体部分中の溶解及び非溶解酸素ガスの濃度は、ヘッドスペース内の酸素ガスの濃度の約２５％以内、望ましくはヘッドスペース内の酸素ガスの濃度の約１０％以内、又は好適にはヘッドスペース内の酸素ガスの濃度の約５％以内である。

[0116]ヘッドスペース内の気体の組成を調節して、酸化還元反応によって生成する反応生成物を制御することができる。好ましくは、反応器内部の気体の組成が以下のパラメーターを満足すると所望の反応生成物が最大になる：酸素は上記に与える濃度を有する；二酸化炭素＝５体積％〜２５体積％；一酸化炭素＝２体積％〜１０体積％；亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）＝２体積％〜５体積％；残りはアルゴン及び／又は窒素、並びに微量不純物として少量のＮＯ_ｘ及びＳＯ_ｘ。

[0117]反応混合物中の酸化性酸の濃度は、開始時における濃度と同一又は同様であってよい。必要に応じて補給酸源４０４から更なる酸を加える。
[0118]反応器４０２の内部では、供給材料が複雑な発熱性の酸化還元プロセスを受ける。反応混合物中の窒素化合物が変性して、窒素化合物が気体状窒素及び／又は亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）に還元される。既に列挙したものを除いて、微量レベルを超えるＮＯ_ｘタイプの化合物は反応混合物中に生成されない。反応混合物中の窒素化合物の一部は、下記に示す複雑な炭化水素中に導入される。

[0119]供給材料中の炭素の相当割合は、二酸化炭素及び／又は一酸化炭素に酸化される。二酸化炭素又は一酸化炭素のいずれかに酸化されない供給材料中の炭素の部分は、より重質の炭化水素分子中に導入される。酸化電位が持続して低レベルに保持された場合には、供給材料中の炭素の一部は、フラノン類、及びフラジノン類、並びにパラフィンのような他の複雑な炭化水素に還元された。

[0120]反応混合物中の水素は主として水に酸化される。しかしながら、特定の条件下においては、水素はアミン−ジヒドロフルオリドのタイプの有機ヒドロフルオリドのような複雑な炭化水素中に導入される可能性がある。リン、カリウム、アンモニア、鉄などのような他の少量／微量の成分は、硫酸塩、硝酸塩、及び他のより複雑な塩を形成する。

[0121]反応器流出流を反応器４０２から連続的に抜き出すことができる。反応器流出流は、主として塩、酸性水（及び幾つかの態様においては、低レベルの上述の複雑な炭化水素）を含む。これが反応が完了した地点で残留している全てであるからである。一態様においては、反応器４０２から取り出される気体の全部ではないにしても殆どは、反応器流出流と共に排出される。流出流と共に排出される気体は、反応混合物中の溶解及び非溶解気体、即ち反応混合物の気体部分である。

[0122]一態様においては、反応器４０２から排出される反応混合物の少なくとも約９４重量％は反応器流出流中に排出され、反応器から排出される気体の少なくとも約９４重量％は反応器流出流中に排出される。他の態様においては、反応器４０２から排出される反応混合物の少なくとも約９８重量％は反応器流出流中に排出され、反応器から排出される気体の少なくとも約９８重量％は反応器流出流中に排出される。更に他の態様においては、反応器４０２から排出される反応混合物の少なくとも実質的に全部は反応器流出流中に排出され、反応器から排出される気体の少なくとも実質的に全部は反応器流出流中でに出される。

[0123]反応器４０２から排出されたら、流出流をエネルギー制御システム４１６に導入することができる。エネルギー制御システム４１６は２つの主要な機能：プロセスからエネルギーを抜き出し、及び反応器４０２の運転温度を保持する：を果たす。流出流を僅かに減圧の熱交換器に流して、エネルギーを移動させてそれを生産的な目的のために利用することによって、エネルギーを抜き出すことができる。第２の機能は上記に記載のようにして達成される。

[0124]反応器流出流中の消費されていない硝酸は、それが硝酸の沸点より低く冷却される前にフラッシング除去することによって取り出すことができる。また、過剰の水はエネルギー制御システム内でフラッシング除去することができる。流出流から水をフラッシングするか又は他の方法で分離する必要性は、供給材料に加える水の量を制限することによって減少させることができる。

[0125]図５には、一態様の流出流処理システム５００のブロック図が示されている。流出流処理システム５００は、エネルギー制御システム４１６から排出された後の流出流を受容する。複数のセンサー５０６を用いて、冷却された流出流のｐＨ及び導電度のようなパラメーターを測定する。この情報を用いて、混合容器２０８に加える酸２１０、２１２の量を制御することができる。例えば、流出流のｐＨがより低いと、より少ない量の酸しか混合容器２０８に加える必要がない。

[0126]冷却された流出流は気体分離システム５０２に流し、ここで圧力を分離装置内部の雰囲気に低下させる。この時点において、流出流を激しく撹拌して、溶解及び未溶解の気体を除去する。気体分離システム５０２からの液体／固体流を分割して、流れの一部は混合領域５１０に送り、一部は固体分離システム５０４に送る。固体分離システム５０４からの流れを分割して、一部は混合領域５１０に送り、残りは廃水処理５１４に送る。混合領域５１０からの流出流は供給材料処理システム１０４に再循環して戻す。図４に示すように、再循環流出流は、供給材料処理システム１０４に到達する前にエネルギー制御システム４１６内で加熱することができる。固体分離システム５０４から回収される固体は、最終固体生成物に精製するための後処理に送り、その後、貯留、包装、輸送、及び／又は処理することができる。

[0127]気体は、気体分離システム５０２からセンサー５０８を通って、反応器４０２に再循環して戻すか、又は気体処理システム５１６に送る。気体処理システム５１６におい
て異なる複数種の気体を分離する。気体処理システム５１６から、酸素、及び反応器４０２のために必要な量のアルゴン／窒素が、加圧されている保持タンク中にポンプで移送される。気体処理システムにおいて、反応器４０２のために必要ない気体は、処理して、貯留、包装、輸送、及び／又は処理のために最終気体生成物５１８に送る。

実施態様：
[0128]以下において、ここで記載する発明の複数の実施態様を示す。以下の態様は、現在記載されている発明の種々の特長、特徴、及び有利性を含む可能性がある少数の選択された態様のみを示すものである。したがって、以下の態様は可能な態様の全てを包括するものと考えるべきではない。また、１つの態様の特長及び特徴は、他の態様に等しく適用されるか、或いは種々の態様からの任意の数の他の特長と組み合わせて、以下に説明する特定の態様から変化する（例えばより広範など）範囲を有する発明を記載することができる更なる態様を与えるものと解釈することができ、そのように解釈すべきである。したがって、ここに記載する任意の発明の任意の組合せが意図される。

[0129]一態様によれば、本方法は、最初の供給材料及び反応器からの流出流を混合して第１の供給材料を形成し；そして硝酸及び第２の酸化性酸も含む反応混合物の一部である第１の供給材料を反応器内で酸化する；ことを含む。本方法には、第１の供給材料を粉砕することを含ませることができる。本方法には、最初の供給材料、流出流、及び酸化性酸を混合して第１の供給材料を形成することを含ませることができる。本方法には、最初の供給材料、流出流、硝酸、及び第２の酸化性酸を混合して第１の供給材料を形成することを含ませることができ、固体を除く第１の供給材料中の硝酸及び第２の酸化性酸の濃度は、開始時における反応器内のそれぞれ硝酸及び第２の酸化性酸の濃度とほぼ同等であってよい。第１の供給材料は粒子を含んでいてよく、第１の供給材料中の粒子の少なくとも約９５％の最大寸法は４ｍｍ以下である。流出流は、雰囲気温度に対して高い温度であってよい。流出流は酸性であってよい。

[0130]他の態様によれば、本方法は、最初の供給材料及び反応器からの流出流を混合して第１の供給材料を形成し；硝酸及び酸素ガスも含む反応混合物の一部である第１の供給材料を反応器内で酸化し；硝酸の少なくとも大部分を再生するのに十分な量の酸素ガスを反応混合物に供給し；そして反応混合物を約２１０℃以下の温度で保持する；ことを含む。本方法には、第１の供給材料を粉砕することを含ませることができる。本方法には、最初の供給材料、流出流、及び酸化性酸を混合して第１の供給材料を形成することを含ませることができる。本方法には、最初の供給材料、流出流、硝酸、及び第２の酸化性酸を混合して第１の供給材料を形成することを含ませることができ、固体を除く第１の供給材料中の硝酸及び第２の酸化性酸の濃度は、開始時の反応器内のそれぞれ硝酸及び第２の酸化性酸の濃度とほぼ同等であってよい。第１の供給材料は粒子を含んでいてよく、第１の供給材料中の粒子の少なくとも約９５％の最大寸法は４ｍｍ以下である。流出流は雰囲気温度に対して高い温度であってよい。

[0131]他の態様によれば、本方法は、最初の供給材料及び酸化性酸を混合して第１の供給材料を形成し；硝酸及び酸素ガスも含む反応混合物の一部である第１の供給材料を反応器内で酸化し；硝酸の少なくとも大部分を再生するのに十分な量の酸素ガスを反応混合物に供給し；そして反応混合物を約２１０℃以下の温度で保持する；ことを含む。本方法には、第１の供給材料を粉砕することを含ませることができる。酸化性酸は第１の酸化性酸であってよく、本方法には、最初の供給材料、第１の酸化性酸、及び第２の酸化性酸を混合して第１の供給材料を形成することを含ませることができる。固体を除く第１の供給材料中の第１の酸化性酸及び第２の酸化性酸の濃度は、開始時の反応器内のそれぞれ硝酸及び第２の酸化性酸の濃度とほぼ同等であってよい。第１の供給材料は粒子を含んでいてよく、第１の供給材料中の粒子の少なくとも約９５％の最大寸法は４ｍｍ以下である。酸化
性酸としては硝酸を挙げることができる。

[0132]他の態様によれば、本方法は、最初の供給材料及び反応器からの流出流を混合して第１の供給材料を形成し；硝酸も含む反応混合物の一部である第１の供給材料を反応器内で酸化し；そして少なくとも約２０７０ｋＰａの反応器内の圧力を保持する；ことを含む。本方法には、第１の供給材料を粉砕することを含ませることができる。本方法には、最初の供給材料、流出流、及び酸化性酸を混合して第１の供給材料を形成することを含ませることができる。本方法には、最初の供給材料、流出流、硝酸、及び第２の酸化性酸を混合して第１の供給材料を形成することを含ませることができ、固体を除く第１の供給材料中の硝酸及び第２の酸化性酸の濃度は、開始時の反応器内のそれぞれ硝酸及び第２の酸化性酸の濃度とほぼ同等であってよい。第１の供給材料は粒子を含んでいてよく、第１の供給材料中の粒子の少なくとも約９５％の最大寸法は４ｍｍ以下である。反応器内の圧力は少なくとも２８００ｋＰａにすることができる。

[0133]他の態様によれば、本方法は、最初の供給材料及び酸化性酸を混合して第１の供給材料を形成し；そして硝酸及び第２の酸化性酸も含む反応混合物の一部である第１の供給材料を反応器内で酸化する；ことを含む。

[0134]他の態様によれば、本方法は、最初の供給材料及び酸化性酸を混合して第１の供給材料を形成し；硝酸も含む反応混合物の一部である第１の供給材料を反応器内で酸化し；そして少なくとも約２０７０ｋＰａの反応器内の圧力を保持する；ことを含む。

[0135]他の態様によれば、本方法は、最初の供給材料及び反応器からの流出流を混合して第１の供給材料を形成し；硝酸、第２の酸化性酸、及び酸素ガスも含む反応混合物の一部である第１の供給材料を反応器内で酸化し；硝酸の少なくとも大部分を再生するのに十分な量の酸素ガスを反応混合物に供給し；反応混合物を約２１０℃以下の温度に保持し；そして少なくとも約２０７０ｋＰａの反応器内の圧力を保持する；ことを含む。

[0136]他の態様によれば、本方法は、最初の供給材料及び酸化性酸を混合して第１の供給材料を形成し；硝酸、第２の酸化性酸、及び酸素ガスも含む反応混合物の一部である第１の供給材料を反応器内で酸化し；硝酸の少なくとも大部分を再生するのに十分な量の酸素ガスを反応混合物に供給し：反応混合物を約２１０℃以下の温度に保持し；そして少なくとも約２０７０ｋＰａの反応器内の圧力を保持する；ことを含む。

[0137]他の態様によれば、本方法は、最初の供給材料を粉砕して、第１の供給材料中の粒子の少なくとも約９５％の最大寸法が７ｍｍ以下である粒子を含む第１の供給材料を形成し；硝酸及び第２の酸化性酸も含む反応混合物の一部である第１の供給材料を反応器内で酸化する；ことを含む。本方法には、第１の供給材料をほぼ一定の供給速度で反応器中に供給することを含ませることができる。本方法には、第１の供給材料を反応器に導入する前に、酸化性酸を最初の供給材料及び／又は第１の供給材料と混合することを含ませることができる。本方法には、第１の供給材料を反応器に導入する前に、反応器からの流出流を最初の供給材料及び／又は第１の供給材料と混合することを含ませることができる。最初の供給材料には反応器からの流出流を含ませることができる。第１の供給材料中の粒子の少なくとも約９５％の最大寸法は４ｍｍ以下であってよい。第１の供給材料中の粒子の少なくとも約９５％の最大寸法は２．５ｍｍ以下であってよい。第１の供給材料中の粒子の少なくとも約９５％の最大寸法は１．５ｍｍ以下であってよい。第１の供給材料中の粒子の少なくとも約９５％の最大寸法は０．５ｍｍ以下であってよい。

[0138]他の態様によれば、本方法は、最初の供給材料を粉砕して、第１の供給材料中の粒子の少なくとも約９５％の最大寸法が７ｍｍ以下である粒子を含む第１の供給材料を形
成し；硝酸及び酸素ガスも含む反応混合物の一部である第１の供給材料を反応器内で酸化し；硝酸の少なくとも大部分を再生するのに十分な量の酸素ガスを反応混合物に供給し；そして反応混合物を約２１０℃以下の温度に保持する；ことを含む。本方法には、第１の供給材料を反応器に導入する前に、硝酸を最初の供給材料及び／又は第１の供給材料と混合することを含ませることができる。本方法には、第１の供給材料を反応器に導入する前に、反応器からの流出流を最初の供給材料及び／又は第１の供給材料と混合することを含ませることができる。最初の供給材料には反応器からの流出流を含ませることができる。反応混合物には第２の酸化性酸を含ませることができる。第１の供給材料中の粒子の少なくとも約９５％の最大寸法は２．５ｍｍ以下であってよい。

[0139]他の態様によれば、本方法は、最初の供給材料を粉砕して、第１の供給材料中の粒子の少なくとも約９５％の最大寸法が７ｍｍ以下である粒子を含む第１の供給材料を形成し；硝酸も含む反応混合物の一部である第１の供給材料を反応器内で酸化し；そして少なくとも約２０７０ｋＰａの反応器内の圧力を保持する；ことを含む。本方法には、第１の供給材料を反応器に導入する前に、硝酸及び第２の酸化性酸を最初の供給材料及び／又は第１の供給材料と混合することを含ませることができる。本方法には、第１の供給材料を反応器に導入する前に、反応器からの流出流を最初の供給材料及び／又は第１の供給材料と混合することを含ませることができる。第１の供給材料中の粒子の少なくとも約９５％の最大寸法は２．５ｍｍ以下であってよい。反応器内の圧力は少なくとも２８００ｋＰａにすることができる。

[0140]他の態様によれば、本方法は、最初の供給材料を粉砕して、第１の供給材料中の粒子の少なくとも約９５％の最大寸法が７ｍｍ以下である粒子を含む第１の供給材料を形成し；第１の供給材料をほぼ一定の供給速度で反応器中に供給し；硝酸、第２の酸化性酸、及び酸素ガスも含む反応混合物の一部である第１の供給材料を反応器内で酸化し；硝酸の少なくとも大部分を再生するのに十分な量の酸素ガスを反応混合物に供給し；反応混合物を約２１０℃以下の温度に保持し；そして少なくとも約２０７０ｋＰａの反応器内の圧力を保持する；ことを含む。第１の供給材料中の粒子の少なくとも約９５％の最大寸法は２．５ｍｍ以下であってよい。最初の供給材料には、反応器からの流出流を含ませることができる。本方法には、第１の供給材料を反応器に導入する前に、硝酸及び第２の酸化性酸を最初の供給材料及び／又は第１の供給材料と混合することを含ませることができる。本方法には、反応器からの流出流を最初の供給材料と混合して中間供給材料を形成し；中間供給材料を粉砕して粉砕供給材料を形成し；そして粉砕供給材料、硝酸、及び第２の酸化性酸を混合して第１の供給材料を形成する；ことを含ませることができる。

[0141]他の態様によれば、本方法は、供給材料をほぼ一定の供給速度で反応器中に供給し；硝酸及び第２の酸化性酸も含む反応混合物の一部である供給材料を反応器内で酸化し；そして少なくとも約２０７０ｋＰａの反応器内の圧力を保持する；ことを含み、反応器内の圧力は約２０７０ｋＰａ〜６，９００ｋＰａで変化させることができるにもかかわらず、供給速度はほぼ一定である。供給材料はスラリーであってよい。スラリーには、硝酸及び／又は第２の酸化性酸を含ませることができる。本方法には、順次作動及び再充填して供給材料を反応器中に供給する複数の供給装置を含ませることができる。供給材料は粒子を含んでいてよく、供給材料中の粒子の少なくとも約９５％の最大寸法は４ｍｍ以下である。供給材料は、水圧駆動の供給装置を用いて反応器中に供給することができる。供給材料は、歯車モーターによって駆動される供給装置を用いて反応器中に供給することができる。

[0142]他の態様によれば、本方法は、水圧駆動か又は歯車モーターによって駆動される供給装置を用いて供給材料を反応器中に供給し；そして、硝酸及び第２の酸化性酸も含む反応混合物の一部である供給材料を反応器内で酸化する；ことを含む。本方法には、少な
くとも約２０７０ｋＰａの反応器内の圧力を保持することを含ませることができる。供給材料は粒子を含んでいてよく、供給材料中の粒子の少なくとも約９５％の最大寸法は４ｍｍ以下である。本方法には、順次作動及び再充填して反応器中に供給材料を供給する複数の供給装置を含ませることができる。供給材料には、反応器からの流出流及び／又は酸化性酸を含ませることができる。

[0143]他の態様によれば、本方法は、供給装置を用いて供給材料の第１の量を加圧した反応器中に供給し；供給装置を加圧した反応器から隔離し；供給装置に供給材料の第２の量を充填し；供給装置を用いて供給材料の第２の量を加圧した反応器中に供給し；硝酸及び第２の酸化性酸も含む反応混合物の一部である供給材料を加圧した反応器内で酸化し；そして少なくとも約２０７０ｋＰａの反応器内の圧力を保持する；ことを含む。本方法には、供給装置を加圧した反応器から隔離するバルブを含ませることができる。供給材料の第１の量及び供給材料の第２の量を、ほぼ一定の供給速度で加圧した反応器中に供給することができる。供給装置への供給材料の第２の量の充填は、加圧した反応器の圧力から大きく減少した圧力において行うことができる。反応器内の圧力は少なくとも約２８００ｋＰａにすることができる。

[0144]他の態様によれば、本方法は、供給材料をほぼ一定の供給速度で反応器中に供給し；硝酸、第２の酸化性酸、及び酸素ガスも含む反応混合物の一部である供給材料を反応器内で酸化し；硝酸の少なくとも大部分を再生するのに十分な量の酸素ガスを反応混合物に供給し；反応混合物を約２１０℃以下の温度に保持し；そして少なくとも約２０７０ｋＰａの反応器内の圧力を保持する；ことを含み、反応器内の圧力は約２０７０ｋＰａ〜６，９００ｋＰａで変化させることができるにもかかわらず、供給速度はほぼ一定である。供給材料は粒子を含んでいてよく、供給材料中の粒子の少なくとも約９５％の最大寸法は４ｍｍ以下である。本方法には、順次作動及び再充填して反応器中に供給材料を供給する複数の供給装置を含ませることができる。供給材料には、反応器からの流出流及び／又は酸化性酸を含ませることができる。

[0145]他の態様によれば、本方法は、供給材料を１時間あたり約１０％以下の変動の供給速度で反応器中に供給し；硝酸も含む反応混合物の一部である供給材料を反応器内で酸化し；そして少なくとも約２０７０ｋＰａの反応器内の圧力を保持する；ことを含み、反応器内の圧力は約２０７０ｋＰａ〜６，９００ｋＰａで変化させることができるにもかかわらず、供給速度は変動が１時間あたり約１０％以下である。

[0146]他の態様によれば、本方法は、水圧駆動又は歯車モーターによって駆動される供給装置を用いて供給材料を反応器中に供給し；硝酸及び酸素ガスも含む反応混合物の一部である供給材料を反応器内で酸化し；硝酸の少なくとも大部分を再生するのに十分な量の酸素ガスを反応混合物に供給し；そして反応混合物を約２１０℃以下の温度に保持する；ことを含む。

[0147]他の態様によれば、本方法は、水圧駆動又は歯車モーターによって駆動される供給装置を用いて供給材料を反応器中に供給し；硝酸も含む反応混合物の一部である供給材料を反応器内で酸化し；そして少なくとも約２０７０ｋＰａの反応器内の圧力を保持する；ことを含む。

[0148]他の態様によれば、本方法は、水圧駆動又は歯車モーターによって駆動される供給装置を用いて供給材料を反応器中に供給し；硝酸、第２の酸化性酸、及び酸素ガスも含む反応混合物の一部である供給材料を反応器内で酸化し；硝酸の少なくとも大部分を再生するのに十分な量の酸素ガスを反応混合物に供給し；反応混合物を約２１０℃以下の温度に保持し；そして少なくとも約２０７０ｋＰａの反応器内の圧力を保持する；ことを含む
。

[0149]他の態様によれば、本方法は、供給装置を用いて供給材料の第１の量を加圧した反応器中に供給し；供給装置を加圧した反応器から隔離し；供給装置に供給材料の第２の量を充填し；供給装置を用いて供給材料の第２の量を加圧した反応器中に供給し；硝酸も含む反応混合物の一部である供給材料を加圧した反応器内で酸化し；そして少なくとも約２０７０ｋＰａの加圧した反応器内の圧力を保持する；ことを含み、供給材料の第１の量及び供給材料の第２の量は、１時間あたり約１０％以下の変動の供給速度で加圧した反応器中に供給する。

[0150]他の態様によれば、本方法は、供給装置を用いて供給材料の第１の量を加圧した反応器中に供給し；供給装置を加圧した反応器から隔離し；供給装置に供給材料の第２の量を充填し；供給装置を用いて供給材料の第２の量を加圧した反応器中に供給し；硝酸、第２の酸化性酸、及び酸素ガスも含む反応混合物の一部である供給材料を加圧した反応器内で酸化し；硝酸の少なくとも大部分を再生するのに十分な量の酸素ガスを反応混合物に供給し；反応混合物を約２１０℃以下の温度に保持し；そして少なくとも約２０７０ｋＰａの反応器内の圧力を保持する；ことを含み、供給材料の第１の量及び供給材料の第２の量は、ほぼ一定の供給速度で加圧した反応器中に供給する。

[0151]他の態様によれば、本方法は、硝酸及び第２の酸化性酸も含む反応混合物の一部である供給材料を反応器内で酸化し；気体を反応器のヘッドスペースから反応混合物中に分散させる；ことを含む。本方法には、中空であって、気体をヘッドスペースからインペラーを通して反応混合物中に流すインペラーを用いて気体をヘッドスペースから反応混合物中に分散させることを含ませることができる。本方法には、気体連行インペラーを用いて気体をヘッドスペースから反応混合物中に分散させることを含ませることができる。本方法には、酸素ガスを反応器に供給し、そして酸素ガスを反応器のヘッドスペースから反応混合物中に分散させることを含ませることができる。本方法には、反応混合物中に配置してヘッドスペースから反応混合物中への気体の分散を促進させるバッフルを含ませることができる。本方法には、少なくとも約２０７０ｋＰａの反応器内の圧力を保持することを含ませることができる。ヘッドスペース内の気体には、２〜６０体積％の酸素ガスを含ませることができる。

[0152]他の態様によれば、本方法は、硝酸及び酸素ガスも含む反応混合物の一部である供給材料を反応器内で酸化し；酸素ガスを反応器に供給し；硝酸の少なくとも大部分を再生するのに十分なように、酸素ガスを反応器のヘッドスペースから反応混合物中に分散させ；そして反応混合物を約２１０℃以下の温度に保持する；ことを含む。ヘッドスペース内の気体には２〜６０体積％の酸素ガスを含ませることができる。本方法には、中空であって、気体をヘッドスペースからインペラーを通して反応混合物中に流すインペラーを用いて気体をヘッドスペースから反応混合物中に分散させることを含ませることができる。本方法には、気体連行インペラーを用いて気体をヘッドスペースから反応混合物中に分散させることを含ませることができる。本方法には、少なくとも約２０７０ｋＰａの反応器内の圧力を保持することを含ませることができる。

[0153]他の態様によれば、本方法は、硝酸及び第２の酸化性酸も含む反応混合物の一部である供給材料を反応器内で酸化し；そして反応混合物の気体部分中の溶解及び非溶解酸素ガスの濃度を反応器のヘッドスペース内の酸素ガスの濃度の約２５％以内に保持する；ことを含む。本方法には、反応混合物の気体部分中の溶解及び非溶解酸素ガスの濃度を反応器のヘッドスペース内の酸素ガスの濃度の約１０％以内に保持することを含ませることができる。本方法には、反応混合物の気体部分中の溶解及び非溶解酸素ガスの濃度を反応器のヘッドスペース内の酸素ガスの濃度の約５％以内に保持することを含ませることがで
きる。本方法には、気体連行インペラーを用いて酸素ガスをヘッドスペースから反応混合物中に分散させることを含ませることができる。ヘッドスペースには２〜６０体積％の酸素ガスを含ませることができる。ヘッドスペースには５〜４５体積％の酸素ガスを含ませることができる。

[0154]他の態様によれば、本方法は、硝酸、第２の酸化性酸、及び酸素ガスも含む反応混合物の一部である供給材料を反応器内で酸化し；硝酸の少なくとも大部分を再生するのに十分なように、酸素ガスを反応器のヘッドスペースから反応混合物中に分散させ；反応混合物を約２１０℃以下の温度に保持し；そして少なくとも約２０７０ｋＰａの反応器内の圧力を保持する；ことを含む。本方法には、反応混合物の気体部分中の溶解及び非溶解酸素ガスの濃度を反応器のヘッドスペース内の酸素ガスの濃度の約１０％以内に保持することを含ませることができる。本方法には、中空であって、酸素ガスをヘッドスペースからインペラーを通して反応混合物中に流すインペラーを用いて酸素ガスをヘッドスペースから反応混合物中に分散させることを含ませることができる。本方法には、気体連行インペラーを用いて酸素ガスをヘッドスペースから反応混合物中に分散させることを含ませることができる。

[0155]他の態様によれば、本方法は、硝酸も含む反応混合物の一部である供給材料を反応器内で酸化し；気体を反応器のヘッドスペースから反応混合物中に分散させ；そして少なくとも約２０７０ｋＰａの反応器内の圧力を保持する；ことを含む。

[0156]他の態様によれば、本方法は、硝酸及び酸素ガスも含む反応混合物の一部である供給材料を反応器内で酸化し；硝酸の少なくとも大部分を再生するのに十分な量の酸素ガスを反応混合物に供給し；反応混合物の気体部分中の溶解及び非溶解酸素ガスの濃度を反応器のヘッドスペース内の酸素ガスの濃度の約２５％以内に保持し；そして反応混合物を約２１０℃以下の温度に保持する；ことを含む。

[0157]他の態様によれば、本方法は、硝酸も含む反応混合物の一部である供給材料を反応器内で酸化し；反応混合物の気体部分中の溶解及び非溶解酸素ガスの濃度を反応器のヘッドスペース内の酸素ガスの濃度の約２５％以内に保持し；そして少なくとも約２０７０ｋＰａの反応器内の圧力を保持する；ことを含む。

[0158]他の態様によれば、本方法は、硝酸、第２の酸化性酸、及び酸素ガスも含む反応混合物の一部である供給材料を反応器内で酸化し；硝酸の少なくとも大部分を再生するのに十分な量の酸素ガスを反応混合物に供給し；反応混合物の気体部分中の溶解及び非溶解酸素ガスの濃度を反応器のヘッドスペース内の酸素ガスの濃度の約２５％以内に保持し；反応混合物を約２１０℃以下の温度に保持し；そして少なくとも約２０７０ｋＰａの反応器内の圧力を保持する；ことを含む。

[0159]他の態様によれば、本方法は、硝酸及び第２の酸化性酸も含む反応混合物の一部である供給材料を反応器内で酸化し；気体を反応器に供給し；反応器流出流を反応器から取り出す；ことを含み、反応器から排出される反応混合物の少なくとも約９４重量％は反応器流出流中に排出し；反応器から排出される気体の少なくとも約９４重量％は反応器流出流中に排出する。本方法には、気体を反応器のヘッドスペースから反応混合物中に分散させることを含ませることができる。本方法においては、反応器から排出される反応混合物の少なくとも約９８重量％は反応器流出流中に排出し、反応器から排出される気体の少なくとも約９８重量％は反応器流出流中に排出する。本方法には、反応器流出流から気体を分離することを含ませることができる。本方法には、供給材料を反応器流出流の少なくとも一部と混合することを含ませることができる。反応器のヘッドスペースには５〜４５体積％の酸素ガスを含ませることができる。

[0160]他の態様によれば、本方法は、硝酸及び酸素ガスも含む反応混合物の一部である供給材料を反応器内で酸化し；酸素ガスを含む気体を反応器に供給し；反応器流出流を反応器から取り出し；そして反応混合物を約２１０℃以下の温度に保持する；ことを含み、酸素ガスは、硝酸の少なくとも大部分を再生するのに十分な量で反応混合物に供給し；反応器から排出される反応混合物の少なくとも約９４重量％は反応器流出流中に排出し；反応器から排出される気体の少なくとも約９４重量％は反応器流出流中に排出する。本方法には、酸素ガスを反応器のヘッドスペースから反応混合物中に分散させることを含ませることができる。反応器のヘッドスペースには５〜４５体積％の酸素ガスを含ませることができる。本方法には、供給材料を反応器流出流の少なくとも一部と混合することを含ませることができる。

[0161]他の態様によれば、本方法は、硝酸及び第２の酸化性酸も含む反応混合物の一部である供給材料を反応器内で酸化し；酸素ガスを反応器に供給し；反応器流出流を反応器から取り出し；反応器流出流中の酸素ガスの量を測定し；反応器流出流中で測定される酸素ガスの量に基づいて反応器への酸素ガスの供給を調節する；ことを含む。本方法には、酸素ガスを反応器のヘッドスペースから反応混合物中に分散させることを含ませることができる。本方法には、少なくとも約２０７０ｋＰａの反応器内の圧力を保持することを含ませることができる。本方法には、不活性ガスを反応器に供給して少なくとも約２０７０ｋＰａの圧力を保持することを含ませることができる。反応器のヘッドスペースには２〜６０体積％の酸素ガスを含ませることができる。反応器のヘッドスペースには５〜４５体積％の酸素ガスを含ませることができる。

[0162]他の態様によれば、本方法は、硝酸、第２の酸化性酸、及び酸素ガスも含む反応混合物の一部である供給材料を反応器内で酸化し；酸素ガスを含む気体を反応器に供給し；反応器流出流を反応器から取り出し；反応混合物を約２１０℃以下の温度に保持し；そして少なくとも約２０７０ｋＰａの反応器内の圧力を保持する；ことを含み、酸素ガスは硝酸の少なくとも大部分を再生するのに十分な量で反応混合物に供給し；反応器から排出される反応混合物の少なくとも約９４重量％は反応器流出流中に排出し；反応器から排出される気体の少なくとも約９４重量％は反応器流出流中に排出する。本方法には、酸素ガスを反応器のヘッドスペースから反応混合物中に分散させることを含ませることができる。本方法には、反応器流出流を冷却し；そして反応器流出流から気体を分離する；ことを含ませることができる。反応器流出流を低圧で激しく混合して気体を分離することができる。反応器のヘッドスペースには５〜４５体積％の酸素ガスを含ませることができる。

[0163]他の態様によれば、本方法は、硝酸も含む反応混合物の一部である供給材料を反応器内で酸化し；気体を反応器に供給し；反応器流出流を反応器から取り出し；少なくとも約２０７０ｋＰａの反応器内の圧力を保持する；ことを含み、反応器から排出される反応混合物の少なくとも約９４重量％は反応器流出流中に排出し；反応器から排出される気体の少なくとも約９４重量％は反応器流出流中に排出する。

[0164]他の態様によれば、本方法は、硝酸及び酸素ガスも含む反応混合物の一部である供給材料を反応器内で酸化し；硝酸の少なくとも大部分を再生するのに十分な量の酸素ガスを反応器に供給し；反応器流出流を反応器から取り出し；反応器流出流中の酸素ガスの量を測定し；反応器流出流中で測定された酸素ガスの量に基づいて反応器への酸素ガスの供給を調節し；そして反応混合物を約２１０℃以下の温度に保持する；ことを含む。

[0165]他の態様によれば、本方法は、硝酸も含む反応混合物の一部である供給材料を反応器内で酸化し；酸素ガスを反応器に供給し；反応器流出流を反応器から取り出し；反応器流出流中の酸素ガスの量を測定し；反応器流出流中で測定された酸素ガスの量に基づい
て反応器への酸素ガスの供給を調節し；そして少なくとも約２０７０ｋＰａの反応器内の圧力を保持する；ことを含む。

[0166]他の態様によれば、本方法は、硝酸、第２の酸化性酸、及び酸素ガスも含む反応混合物の一部である供給材料を反応器内で酸化し；酸素ガスを反応器に供給し；反応器流出流を反応器から取り出し；反応器流出流中の酸素ガスの量を測定し；反応器流出流中で測定された酸素ガスの量に基づいて反応器への酸素ガスの供給を調節し；反応混合物を約２１０℃以下の温度に保持し；そして少なくとも約２０７０ｋＰａの反応器内の圧力を保持する；ことを含み、酸素ガスは硝酸の少なくとも大部分を再生するのに十分な量で反応混合物に供給する。

[0167]特許請求の範囲において示す用語は、これらの出典の任意の１つ又は組合せによって与えられる最も広い意味を特許請求の範囲の用語において与えるべきであるという理解（例えば２以上の関連する辞書の項目を組み合わせて項目の組合せの最も広い意味を与えるべきであるなど）の下に、以下の例外：（ａ）用語をその通常の慣習的な意味よりも広い意味で用いる場合（この場合には、この用語はその通常の慣習的な意味に加えて更なる広範囲の意味を与える）、或いは（ｂ）「ここで用いる〜は〜を意味する」という句、又は同様の記載（例えば、「ここではこの用語は〜を意味する」、「ここで定義するように」、「本発明の目的のためには（用語は）〜を意味する」等）を後に続けて用語を示すことによって異なる意味を有するように明確に定義されている場合：のみにしたがって、辞書（例えば広く用いられている一般参照辞書及び／又は関連する技術用語辞書）における関連する項目（例えば、大工工具としての"plane"の定義は、航空機等に関して用いる
際の"plane"という用語の用法とは関係ない）、当業者に通常的に理解されている意味等
を参照することによって決定される通常の慣習的な意味を与える。具体例を言及すると、「即ち」の使用、「発明」等の用語の使用は、例外（ｂ）を求めるか、或いは示された特許請求の範囲の用語の範囲を他の形態で限定することを意図しない。例外（ｂ）が適用される以外の状況においては、本明細書中に含まれている事項は特許請求の範囲の放棄又は否定と考えるべきではない。特許請求の範囲に示される主題は、ここに示されるいかなる特定の態様、特徴、又は複数の特徴の組合せとも同じ広がりではなく、同じ広がりと解釈すべきではない。単一の態様の特定の特徴のみ又は複数の特徴の組み合わせが明細書中に示され記載されている場合であっても、同じことが言える。したがって、特許請求の範囲は、従来技術及び特許請求の範囲の用語の通常の意味を考慮してその最も広い解釈を与えるように読むべきである。

[0168]ここで用いる「左」、「右」、「前」、「後」などのような空間又は方向を示す用語は、図面において示されるような主題に関する。しかしながら、ここで記載する主題は種々の別の配向を想定することができ、したがってかかる用語は限定として考えるべきではないと理解すべきである。更に、ここで（即ち特許請求の範囲及び明細書中で）用いる「the」、「a」、及び「an」のような冠詞は、単数又は複数を内包することができる。また、ここで用いる「又は」という用語は、先行の「いずれか」（又は「又は」が明確に排他的であることを意味する他の同様の用語、例えばｘ又はｙのいずれか１つのみなど）なしに用いる場合には、包含的であると解釈すべきである（例えば「ｘ又はｙ」はｘ又はｙの一方若しくは両方を意味する）。同様に、ここで用いる「及び／又は」という用語も包含的であると解釈すべきである（例えば「ｘ及び／又はｙ」はｘ又はｙの一方又は両方を意味する）。３以上の事項の群に関連して「及び／又は」又は「又は」を用いる場合には、この群は、１つの事項のみ、複数の事項の全部、又は複数の事項の任意の組合せを包含すると解釈すべきである。更に、「有する」、「有する」、「含む」、「包含する」のような明細書及び特許請求の範囲において用いる用語は、「含む」及び「包含する」の用語と同義であると解釈すべきである。

[0169]他に示さない限りにおいて、明細書（特許請求の範囲以外）において用いる寸法、物理特性等を表すもののような全ての数又は表現は、全ての場合において用語「約」によって修飾されていると理解される。最低限でも、且つ特許請求の範囲に対する均等論の適用を制限する意図ではなく、明細書又は特許請求の範囲において示される用語「約」によって修飾されているそれぞれの数値パラメーターは、少なくとも、示されている有効桁数を考慮して、且つ通常の丸め法を適用することによって解釈すべきである。更に、ここで開示する全ての範囲は、ここに含まれるありとあらゆる下位範囲又はありとあらゆる個々の値を示す特許請求に対するサポートを包含し且つ与えると理解すべきである。例えば、１〜１０の規定範囲は、１の最小値と１０の最大値の間及び／又は端数を含むありとあらゆる下位範囲又は個々の値；即ち、１以上の最小値で始まり１０以下の最大値で終わる全ての下位範囲（例えば５．５〜１０、２．３４〜３．５６など）又は１〜１０の任意の値（例えば３、５．８、９．９９９４など）；を示す特許請求の範囲に対するサポートを包含し且つ与えると考えるべきである。

Claims (25)

1. 硝酸及び第２の酸化性酸も含む反応混合物の一部である供給材料を反応器内で酸化し；そして
   気体を反応器のヘッドスペースから反応混合物中に分散させる；
   ことを含む方法。
2. 中空であって、気体をヘッドスペースからインペラーを通して反応混合物中に流すインペラーを用いて気体をヘッドスペースから反応混合物中に分散させることを含む、請求項１に記載の方法。
3. 気体連行インペラーを用いて気体をヘッドスペースから反応混合物中に分散させることを含む、請求項１に記載の方法。
4. 酸素ガスを反応器に供給し、酸素ガスを反応器のヘッドスペースから反応混合物中に分散させることを含む、請求項１に記載の方法。
5. 反応混合物中に配置されている、ヘッドスペースから反応混合物中への気体の分散を促進させるバッフルを含む、請求項１に記載の方法。
6. 少なくとも約２０７０ｋＰａの反応器内の圧力を保持する、請求項１に記載の方法。
7. ヘッドスペース内の気体が２〜６０体積％の酸素ガスを含む、請求項１に記載の方法。
8. 酸素ガスを反応器に供給し；
   硝酸の少なくとも大部分を再生するのに十分なように、酸素ガスを反応器のヘッドスペースから反応混合物中に分散させ；そして
   反応混合物を約２１０℃以下の温度に保持する；
   ことを含む、請求項１に記載の方法。
9. ヘッドスペース内の気体が２〜６０体積％の酸素ガスを含む、請求項８に記載の方法。
10. 中空であって、気体をヘッドスペースからインペラーを通して反応混合物中に流すインペラーを用いて気体をヘッドスペースから反応混合物中に分散させることを含む、請求項８に記載の方法。
11. 気体連行インペラーを用いて気体をヘッドスペースから反応混合物中に分散させることを含む、請求項８に記載の方法。
12. 少なくとも約２０７０ｋＰａの反応器内の圧力を保持する、請求項８に記載の方法。
13. 反応混合物の気体部分中の溶解及び非溶解酸素ガスの濃度を反応器のヘッドスペース内の酸素ガスの濃度の約２５％以内に保持することを含む、請求項１に記載の方法。
14. 反応混合物の気体部分中の溶解及び非溶解酸素ガスの濃度を反応器のヘッドスペース内の酸素ガスの濃度の約１０％以内に保持することを含む、請求項１３に記載の方法。
15. 反応混合物の気体部分中の溶解及び非溶解酸素ガスの濃度を反応器のヘッドスペース内の酸素ガスの濃度の約５％以内に保持することを含む、請求項１３に記載の方法。
16. 気体連行インペラーを用いて酸素ガスをヘッドスペースから反応混合物中に分散させることを含む、請求項１３に記載の方法。
17. ヘッドスペースが２〜６０体積％の酸素ガスを含む、請求項１３に記載の方法。
18. ヘッドスペースが５〜４５体積％の酸素ガスを含む、請求項１３に記載の方法。
19. 供給材料をほぼ一定の流速で反応器中に供給し；
    硝酸及び第２の酸化性酸も含む反応混合物の一部である供給材料を反応器中で酸化し；そして
    少なくとも約２０７０ｋＰａの反応器内の圧力を保持する；
    ことを含み、
    反応器内の圧力を約２０７０ｋＰａ〜６，９００ｋＰａで変化させることができるにもかかわらず、供給速度がほぼ一定であることを特徴とする方法。
20. 供給材料がスラリーである、請求項１９に記載の方法。
21. スラリーが硝酸及び又は第２の酸化性酸を含む、請求項２０に記載の方法。
22. 順次始動及び再充填して供給材料を反応器中に供給する複数の供給装置を含む、請求項１９に記載の方法。
23. 供給材料が粒子を含み、供給材料中の粒子の少なくとも約９５％の最大寸法が４ｍｍ以下である、請求項１９に記載の方法。
24. 水圧駆動の供給装置を用いて供給材料を反応器中に供給する、請求項１９に記載の方法。
25. 歯車モーターによって駆動される供給装置を用いて供給材料を反応器中に供給する、請求項１９に記載の方法。

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