JP2019098242A - Treatment apparatus and treatment method of nitrogen-containing organic matter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、含窒素有機物の処理装置及び処理方法に関する。 The present invention relates to a nitrogen-containing organic substance treatment apparatus and treatment method.
下水汚泥や畜産汚泥等の含窒素有機物を処理する方法としては、焼却処理や微生物を用いた生物的処理により減容後に焼却処理する方法等が知られている。
近年では、水の臨界点(374℃、22MPa)以上の高温高圧の条件(超臨界条件)下で含窒素有機物を処理する技術が検討されている。超臨界条件下で含窒素有機物を処理すると、含窒素有機物を完全に分解し、無害化することが可能となる。
As a method of treating nitrogen-containing organic substances such as sewage sludge and livestock sludge, methods such as incineration treatment after volume reduction by biological treatment using incineration treatment and microorganisms are known.
In recent years, techniques for treating nitrogen-containing organic substances under conditions of high temperature and high pressure (supercritical conditions) above the critical point (374 ° C., 22 MPa) of water have been studied. When the nitrogen-containing organic matter is treated under supercritical conditions, the nitrogen-containing organic matter can be completely decomposed and detoxified.
しかし、超臨界条件下での処理は、腐食の激しい高温高圧条件下で行われるため、装置の耐久性が問題となる。そこで、超臨界条件よりも低温又は低圧である亜臨界条件下で含窒素有機物を処理する方法が提案されている(特許文献1参照)。 However, since the treatment under supercritical conditions is carried out under high temperature and high pressure conditions with severe corrosion, the durability of the device becomes a problem. Then, the method of processing a nitrogen-containing organic substance under subcritical condition which is low temperature or low pressure rather than supercritical condition is proposed (refer to patent documents 1).
特許文献1では、まず、最初の工程で含窒素有機物中の比較的酸化されやすい炭素成分及び水素成分等を二酸化炭素と水に酸化し、窒素成分をアンモニアや低分子量の含窒素有機物に変換する。その後、第二の工程でアンモニアと残存窒素有機物を無害な窒素、二酸化炭素、水に分解している。
In
ところで、近年、アンモニアが、水素エネルギーの貯蔵、輸送媒体(エネルギーキャリア)として注目されている。
特許文献1の発明では、含窒素有機物中の窒素の有効利用について考慮されていない。
そこで、本発明は、含窒素有機物からアンモニアを分離できる含窒素有機物の処理装置及び処理方法を目的とする。
By the way, in recent years, ammonia has attracted attention as a storage and transport medium (energy carrier) of hydrogen energy.
The invention of
Then, this invention aims at the processing apparatus and processing method of nitrogen-containing organic substance which can isolate | separate ammonia from nitrogen-containing organic substance.
上記課題を解決するために、本発明は以下の態様を有する。
[1]含窒素有機物を水の亜臨界条件とし、アンモニアを含む第一の流体を生成する酸化分解部と、前記第一の流体からアンモニアを分離するアンモニア分離部と、を備える、含窒素有機物の処理装置。
In order to solve the above-mentioned subject, the present invention has the following modes.
[1] A nitrogen-containing organic substance comprising: an oxidative decomposition part which makes a nitrogen-containing organic substance a subcritical condition of water and generates a first fluid containing ammonia; and an ammonia separation part which separates ammonia from the first fluid Processing unit.
[2]含窒素有機物を水の亜臨界条件とし、アンモニアを含む第一の流体を生成する酸化分解工程と、前記第一の流体からアンモニアを分離するアンモニア分離工程と、を備える、含窒素有機物の処理方法。 [2] A nitrogen-containing organic substance comprising: an oxidative decomposition step of making a nitrogen-containing organic substance into a subcritical condition of water to generate a first fluid containing ammonia; and an ammonia separation step of separating ammonia from the first fluid How to handle
本発明の含窒素有機物の処理装置及び処理方法によれば、含窒素有機物からアンモニアを分離できる。 According to the nitrogen-containing organic substance treatment apparatus and method of the present invention, ammonia can be separated from the nitrogen-containing organic substance.
本明細書において、水の亜臨界条件は、水の臨界温度(374℃)未満かつ水の臨界圧力(22MPa)未満、水の臨界温度以上かつ水の臨界圧力未満、又は水の臨界温度未満かつ水の臨界圧力以上のいずれをも含む。
本明細書では、上記の水の亜臨界条件での有機汚泥の酸化分解を亜臨界水酸化処理という。
In the present specification, the subcritical condition of water is less than the critical temperature of water (374 ° C.) and less than the critical pressure of water (22 MPa), higher than the critical temperature of water and lower than the critical pressure of water, or lower than the critical temperature of water and It includes anything above the critical pressure of water.
In the present specification, the above-mentioned oxidative decomposition of organic sludge under subcritical conditions of water is referred to as subcritical hydroxylation treatment.
[第一実施形態]
<含窒素有機物の処理装置>
本発明の含窒素有機物の処理装置は、酸化分解部と、アンモニア分離部とを備える。
以下に、本発明の含窒素有機物の処理装置の第一実施形態について、図1に基づき詳細に説明する。
First Embodiment
<Processing equipment for nitrogen-containing organic substances>
An apparatus for treating nitrogen-containing organic matter according to the present invention includes an oxidative decomposition unit and an ammonia separation unit.
Below, 1st embodiment of the processing apparatus of the nitrogen-containing organic substance of this invention is described in detail based on FIG.
図1に示すように、本実施形態の含窒素有機物の処理装置1(以下、単に処理装置1ともいう。)は、供給部10と、酸化分解部20と、アンモニア分離部30と、第一ヒーター40と、第一測定部50と、高圧ポンプP1、排出ポンプP2と、圧力調整バルブB1と、配管L0、L1、L2、L3、L4、L5とを備える。
As shown in FIG. 1, the nitrogen-containing organic
供給部10と酸化分解部20とは、配管L0によって接続されている。酸化分解部20とアンモニア分離部30とは、配管L1によって接続されている。酸化分解部20には、配管L2が接続されている。アンモニア分離部30には、配管L3と、配管L4と、配管L5とが接続されている。高圧ポンプP1は、配管L0に設けられている。排出ポンプP2は、配管L2に設けられている。圧力調整バルブB1は、配管L1に設けられている。
The
酸化分解部20は、第一ヒーター40を備える。酸化分解部20には、第一測定部50が接続されている。
The
アンモニア分離部30は、吸着塔301と、吸着塔302と、気液分離器303と、第二ヒーター341と、第三ヒーター342と、第二測定部351と、第三測定部352と、開閉バルブB6、B7と、圧力調整バルブB8〜B11と、配管L6〜L11とを備える。
The
配管L1は、分岐70で配管L6と配管L7とに接続されている。配管L6は、吸着塔301に接続されている。配管L7は、吸着塔302に接続されている。吸着塔301には、第二測定部351が接続されている。吸着塔302には、第三測定部352が接続されている。吸着塔301と気液分離器303とは、配管L10によって接続されている。吸着塔301には、配管L8が接続されている。吸着塔302には、配管L9が接続されている。配管L8は、分岐72で配管L3と接続されている。配管L9は、分岐72で配管L3と接続されている。気液分離器303には、配管L4が接続されている。気液分離器303には、配管L5が接続されている。吸着塔302には、配管L11が接続されている。配管L11は、分岐74で配管L10と接続されている。
The pipe L1 is connected by a
開閉バルブB6は、配管L6に設けられている。開閉バルブB7は、配管L7に設けられている。 The on-off valve B6 is provided in the pipe L6. The on-off valve B7 is provided in the pipe L7.
圧力調整バルブB8は、配管L8に設けられている。圧力調整バルブB9は、配管L9に設けられている。圧力調整バルブB10は、配管L10に設けられている。圧力調整バルブB11は、配管L11に設けられている。 The pressure adjustment valve B8 is provided in the pipe L8. The pressure adjustment valve B9 is provided in the pipe L9. The pressure adjustment valve B10 is provided in the pipe L10. The pressure adjustment valve B11 is provided in the pipe L11.
供給部10は、含窒素有機物を酸化分解部20に供給する。供給部10としては、含窒素有機物を供給できればよく、下水処理施設の配水管の一部や有機汚泥を一時貯留することができるタンクや、有機汚泥を積載する車両等が挙げられる。
The
酸化分解部20としては、例えば、ステンレスやニッケル合金等の金属製の耐圧容器が挙げられる。
Examples of the
吸着塔301としては、例えば、第一の流体中のアンモニアを吸着する吸着剤が充填された耐圧容器が挙げられる。耐圧容器は、例えば、ステンレスやニッケル合金等の金属製の容器が挙げられる。
吸着塔301の内部には、アンモニアを選択的に吸着する吸着剤(不図示)が充填されている。
吸着剤としては、例えば、ゼオライト等、公知の吸着剤が挙げられる。また、アンモニアと反応してリン酸マグネシウムアンモニアを生成するリン酸マグネシウムを適用してもよい。
As the
The inside of the
Examples of the adsorbent include known adsorbents such as zeolite. Alternatively, magnesium phosphate which reacts with ammonia to form magnesium phosphate ammonia may be applied.
吸着塔302としては、吸着塔301と同様の耐圧容器が挙げられる。吸着塔302と吸着塔301とは、異なっていてもよく、同じでもよい。
吸着塔302の内部には、アンモニアを選択的に吸着する吸着剤(不図示)が充填されている。
吸着塔302の内部の吸着剤としては、吸着塔301の内部の吸着剤と同様の吸着剤が挙げられる。吸着塔302の内部の吸着剤と吸着塔301の内部の吸着剤とは、異なっていてもよく、同じでもよい。
As the
An adsorbent (not shown) that selectively adsorbs ammonia is packed inside the
Examples of the adsorbent in the
気液分離器303としては、熱交換器を備える凝縮器など従来公知の機器が挙げられる。
Examples of the gas-
第一ヒーター40としては、酸化分解部20の内部を加熱可能なヒーターであればよく、高温の水蒸気を通流させるスチームヒーターや、ガスボイラー等が挙げられる。
第二ヒーター341としては、第一ヒーター40と同様のヒーターが挙げられる。第二ヒーター341と第一ヒーター40とは、異なっていてもよく、同じでもよい。
第三ヒーター342としては、第一ヒーター40と同様のヒーターが挙げられる。第三ヒーター342と第一ヒーター40とは、異なっていてもよく、同じでもよい。第三ヒーター342と第二ヒーター341とは、異なっていてもよく、同じでもよい。
As the
As the
The
第一測定部50としては、酸化分解部20の内部の温度、圧力、アンモニア濃度等を測定できればよく、公知の温度計、圧力計、濃度測定計等を例示できる。
第二測定部351としては、第一測定部50と同様の計器が挙げられる。第二測定部351と第一測定部50とは、異なっていてもよく、同じでもよい。
第三測定部352としては、第一測定部50と同様の計器が挙げられる。第三測定部352と第一測定部50とは、異なっていてもよく、同じでもよい。第三測定部352と第二測定部351とは、異なっていてもよく、同じでもよい。
As the
As the
As the
高圧ポンプP1としては、供給部10から含窒素有機物を酸化分解部20へと圧送できればよく、高圧送液ポンプやコンプレッサー等が挙げられる。
As the high pressure pump P1, it is sufficient if the nitrogen-containing organic substance can be pressure-fed from the
排出ポンプP2としては、酸化分解部20から含窒素有機物の固形分を外部へと圧送できればよく、吸引ポンプや真空ポンプ等が挙げられる。
As the discharge pump P2, it is sufficient if the solid content of the nitrogen-containing organic substance can be pumped to the outside from the
圧力調整バルブB1としては、公知のバルブや圧力調整弁等を例示できる。圧力調整バルブB1は、開閉バルブとしての機能を有していてもよい。
圧力調整バルブB8〜B11としては、圧力調整バルブB1と同様のバルブが挙げられる。圧力調整バルブB8〜B11と圧力調整バルブB1とは、異なっていてもよく、同じでもよい。また、圧力調整バルブB8〜B11は、それぞれが異なっていてもよく、同じでもよい。
As pressure regulation valve B1, a well-known valve, a pressure regulation valve, etc. can be illustrated. The pressure control valve B1 may have a function as an open / close valve.
As pressure control valve B8-B11, the valve similar to pressure control valve B1 is mentioned. The pressure control valves B8 to B11 and the pressure control valve B1 may be different or the same. The pressure control valves B8 to B11 may be different from one another or may be the same.
開閉バルブB6としては、公知のバルブや開閉弁等を例示できる。
開閉バルブB7としては、開閉バルブB6と同様のバルブが挙げられる。開閉バルブB7と開閉バルブB6とは、異なっていてもよく、同じでもよい。
A well-known valve, an on-off valve, etc. can be illustrated as on-off valve B6.
Examples of the on-off valve B7 include the same valves as the on-off valve B6. The on-off valve B7 and the on-off valve B6 may be different or the same.
第一ヒーター40、第二ヒーター341、第三ヒーター342、第一測定部50、第二測定部351、第三測定部352、高圧ポンプP1、排出ポンプP2、圧力調整バルブB1、B8〜B11、開閉バルブB6、B7は、外部に設けられた制御部(不図示)によって、ON、OFF、開閉等を一括して制御することが好ましい。
配管L0としては、ステンレス等の金属製の配管等が挙げられる。
配管L1〜L11としては、配管L0と同様の配管が挙げられる。配管L1〜L11と配管L0とは、異なっていてもよく、同じでもよい。また、配管L1〜L11は、それぞれが異なっていてもよく、同じでもよい。
As piping L0, metal piping, such as stainless steel, etc. are mentioned.
Examples of the pipes L1 to L11 include the same pipes as the pipe L0. The pipes L1 to L11 and the pipe L0 may be different or the same. The pipes L1 to L11 may be different from each other or may be the same.
<含窒素有機物の処理方法>
本発明の含窒素有機物の処理方法は、含窒素有機物を水の亜臨界条件とし、アンモニアを含む第一の流体を生成する酸化分解工程と、前記第一の流体からアンモニアを分離するアンモニア分離工程と、を備える。
処理装置1を用いた含窒素有機物の処理方法について、図1に基づいて説明する。
<Method of treating nitrogen-containing organic matter>
In the method of treating nitrogen-containing organic matter according to the present invention, the nitrogen-containing organic matter is treated as a subcritical condition of water, and an oxidative decomposition step of producing a first fluid containing ammonia, and an ammonia separation step of separating ammonia from the first fluid And.
A method of treating nitrogen-containing organic substances using the
まず、開閉バルブB7及び圧力調整バルブB8、B9、B11を閉とする。
次に、含窒素有機物を含む混合物と水のスラリー混合物とを供給部10から高圧ポンプP1を介して、それぞれ酸化分解部20に供給する。
First, the on-off valve B7 and the pressure control valves B8, B9, and B11 are closed.
Next, a slurry mixture of a mixture containing nitrogen-containing organic matter and water is supplied from the
(酸化分解工程)
含窒素有機物を含む混合物と水のスラリー混合物とを酸化分解部20に供給した後、第一ヒーター40を加熱し、かつ、高圧ポンプP1を加圧し、含窒素有機物を水の亜臨界条件とする。
含窒素有機物を水の亜臨界条件とすることで、含窒素有機物は、二酸化炭素、水、アンモニア、窒素等に酸化分解され、第一の流体が生成する。
(Oxidative decomposition process)
After supplying a mixture containing a nitrogen-containing organic substance and a slurry mixture of water to the
By setting the nitrogen-containing organic substance under the subcritical condition of water, the nitrogen-containing organic substance is oxidatively decomposed into carbon dioxide, water, ammonia, nitrogen, etc., and a first fluid is generated.
酸化分解工程における酸化分解部20の内部温度(以下、第一処理温度ともいう。)は、第一測定部50により測定できる。
第一処理温度は、水の臨界温度(374℃)以上であり、374℃以上500℃以下が好ましく、400℃以上450℃以下がより好ましい。第一処理温度が上記下限値以上であると、含窒素有機物を十分に酸化分解することができる。第一処理温度が上記上限値以下であると、第一の流体に含まれるアンモニアへの転化率を向上しやすく、第一ヒーター40を加熱する際のエネルギーを節約しやすい。
The internal temperature (hereinafter, also referred to as a first processing temperature) of the
The first treatment temperature is not less than the critical temperature (374 ° C.) of water, preferably 374 ° C. or more and 500 ° C. or less, and more preferably 400 ° C. or more and 450 ° C. or less. A nitrogen-containing organic substance can fully be oxidatively decomposed as the 1st processing temperature is more than the above-mentioned lower limit. It is easy to improve the conversion rate to ammonia contained in the first fluid as the first treatment temperature is below the upper limit value, and it is easy to save the energy when heating the
酸化分解工程における酸化分解部20の内部圧力(以下、第一処理圧力ともいう。)は、第一測定部50により測定できる。
第一処理圧力は、水の臨界圧力(22MPa)未満であり、5MPa以上20MPa以下が好ましく、10MPa以上20MPa以下がより好ましく、10MPa以上15MPa以下がさらに好ましい。第一処理圧力が上記下限値以上であると、含窒素有機物を十分に酸化分解することができる。第一処理圧力が上記上限値以下であると、酸化分解部20にかかる負荷を低減しやすい。
The internal pressure (hereinafter, also referred to as a first treatment pressure) of the
The first treatment pressure is less than the critical pressure (22 MPa) of water, preferably 5 MPa or more and 20 MPa or less, more preferably 10 MPa or more and 20 MPa or less, and still more preferably 10 MPa or more and 15 MPa or less. A nitrogen-containing organic substance can fully be oxidatively decomposed as the 1st processing pressure is more than the above-mentioned lower limit. When the first processing pressure is equal to or less than the upper limit value, the load on the
含窒素有機物とは、窒素成分を含む有機物を指す。含窒素有機物としては、メタン発酵工程から排出されるアンモニア含有消化液、食品廃棄物、家畜排泄物、有機汚泥等のバイオマス廃棄物等が挙げられる。 The nitrogen-containing organic substance refers to an organic substance containing a nitrogen component. Examples of the nitrogen-containing organic substance include ammonia-containing digestive fluid discharged from a methane fermentation process, food waste, livestock waste, and biomass waste such as organic sludge.
含窒素有機物は水分を含んでおり、通常、脱水してから焼却等が行われる。
本実施形態の処理装置1では、酸化分解部20を高温高圧にして含窒素有機物を酸化分解するため、脱水工程及び焼却工程が不要である。
なお、酸化分解工程で生成する含窒素有機物の固形分は、排出ポンプP2を用いて、配管L2を介して酸化分解部20の外部へと排出できる。
The nitrogen-containing organic substance contains water, and is usually dehydrated and then incinerated.
In the
In addition, the solid content of the nitrogen-containing organic substance produced | generated at the oxidative decomposition process can be discharged | emitted to the exterior of the
含窒素有機物の含水率は、90質量%以上が好ましい。含窒素有機物の含水率が上記下限値以上であると、供給部10から酸化分解部20への流動性に優れ、処理装置1を連続して運転できるため、処理装置1の処理効率を向上しやすい。
The water content of the nitrogen-containing organic substance is preferably 90% by mass or more. When the water content of the nitrogen-containing organic substance is at least the lower limit value, the flowability from the
酸化分解工程では、酸化剤として空気、空気中の酸素、過酸化水素水等が利用可能である。酸化剤は、含窒素有機物の酸化分解反応に必要な酸素量よりも過剰に供給し、含窒素有機物を完全に酸化分解することが好ましい。このため、酸化分解工程で酸化分解部20に供給する酸化剤は、例えば、酸化分解部20の内部の酸素比を目安に設定できる。酸化分解部20の酸素比は、1.0以上2.5以下が好ましく、1.2以上2.0以下がより好ましく、1.2以上1.5以下がさらに好ましい。酸化分解部20の酸素比が上記下限値以上であると、第一の流体に含まれるアンモニアへの転化率を向上しやすい。酸化分解部20の酸素比が上記上限値以下であると、酸化剤の余剰な供給を抑制できる。
In the oxidative decomposition step, air, oxygen in air, hydrogen peroxide water and the like can be used as an oxidant. It is preferable that the oxidizing agent be supplied in excess of the amount of oxygen required for the oxidative decomposition reaction of the nitrogen-containing organic substance to completely oxidize and decompose the nitrogen-containing organic substance. For this reason, the oxidizing agent supplied to the
酸化分解工程における加熱加圧時間(以下、第一処理時間ともいう。)は、1分以上30分以下が好ましく、1分以上20分以下がより好ましく、1分以上15分以下がさらに好ましい。第一処理時間が上記下限値以上であると、含窒素有機物を十分に酸化分解することができる。第一処理時間が上記上限値以下であると、第一の流体に含まれるアンモニアへの転化率を向上しやすく、第一ヒーター40を加熱する際のエネルギーを節約しやすい。
1 minute or more and 30 minutes or less are preferable, 1 minute or more and 20 minutes or less are more preferable, and, as for the heating-pressing time (henceforth 1st process time) in an oxidation decomposition process, 1 minute or more and 15 minutes or less are more preferable. A nitrogen-containing organic substance can fully be oxidatively decomposed as the 1st processing time is more than the above-mentioned lower limit. It is easy to improve the conversion rate to ammonia contained in the 1st fluid as the 1st processing time is below the above-mentioned upper limit, and it is easy to save the energy at the time of heating the
酸化分解工程で生成された第一の流体は、配管L1を介してアンモニア分離部30へと流入する。
The first fluid generated in the oxidative decomposition process flows into the
(アンモニア分離工程)
アンモニア分離工程は、第一の流体に含まれるアンモニアを分離する工程である。
アンモニア分離部30へと流入した第一の流体は、配管L6を介して吸着塔301へと流入する。
第一の流体に含まれるアンモニアは、吸着塔301の内部に充填された吸着剤によって選択的に吸着され、分離される。
(Ammonia separation process)
The ammonia separation step is a step of separating ammonia contained in the first fluid.
The first fluid that has flowed into the
The ammonia contained in the first fluid is selectively adsorbed and separated by the adsorbent packed inside the
アンモニアが吸着された後の第一の流体は、配管L10を介して気液分離器303へと流入する。
The first fluid after the ammonia is adsorbed flows into the gas-
次に、開閉バルブB6及び圧力調整バルブB10を閉とし、開閉バルブB7及び圧力調整バルブB8、B11を開とする。
アンモニア分離部30へと流入した第一の流体は、配管L7を介して吸着塔302へと流入する。
第一の流体に含まれるアンモニアは、吸着塔302の内部に充填された吸着剤によって選択的に吸着され、分離される。
Next, the on-off valve B6 and the pressure adjustment valve B10 are closed, and the on-off valve B7 and the pressure adjustment valves B8 and B11 are opened.
The first fluid that has flowed into the
The ammonia contained in the first fluid is selectively adsorbed and separated by the adsorbent packed inside the
アンモニアが吸着された後の第一の流体は、配管L11、分岐74、配管L10を介して気液分離器303へと流入する。
The first fluid after the ammonia is adsorbed flows into the gas-
吸着塔302でアンモニアを吸着している間に、第二ヒーター341で吸着塔301を加熱する。
吸着塔301を加熱することで、吸着塔301の内部の吸着剤に吸着されたアンモニアが脱着される。
While adsorbing ammonia in the
By heating the
吸着剤から脱着されたアンモニアは、配管L8、分岐72、配管L3を介して処理装置1の外部へと回収される。
この際、アンモニアは、気体であってもよく、液体であってもよい。外部へと回収されるアンモニアは、エネルギー源としての利用において取り扱いが容易となる観点から、液体であることが好ましい。例えば、吸着塔301の内部の圧力を0.8MPa以上となるように圧力調整バルブB8を調整することにより、液体としてアンモニアを回収できる。
The ammonia desorbed from the adsorbent is recovered to the outside of the
At this time, the ammonia may be a gas or a liquid. Ammonia recovered to the outside is preferably liquid from the viewpoint of easy handling in utilization as an energy source. For example, ammonia can be recovered as a liquid by adjusting the pressure control valve B8 so that the pressure inside the
次に、開閉バルブB7及び圧力調整バルブB8、B11を閉とし、開閉バルブB6及び圧力調整バルブB9、B10を開とする。
吸着塔301でアンモニアを吸着している間に、第三ヒーター342で吸着塔302を加熱する。
吸着塔302を加熱することで、吸着塔302の内部の吸着剤に吸着されたアンモニアが脱着される。
Next, the on-off valve B7 and the pressure adjustment valves B8 and B11 are closed, and the on-off valve B6 and the pressure adjustment valves B9 and B10 are opened.
While adsorbing ammonia in the
By heating the
吸着剤から脱着されたアンモニアは、配管L9、分岐72、配管L3を介して処理装置1の外部へと回収される。
例えば、吸着塔302の内部の圧力を0.8MPa以上となるように圧力調整バルブB9を調整することにより、液体としてアンモニアを回収できる。
The ammonia desorbed from the adsorbent is recovered to the outside of the
For example, ammonia can be recovered as a liquid by adjusting the pressure control valve B9 so that the pressure inside the
アンモニア分離工程で、二つの吸着塔301と302とを交互に用いることで、一方の吸着塔でアンモニアを吸着している間に、他方の吸着塔を加熱し、アンモニアを吸着剤から脱着させることができる。
このように、二つの吸着塔301と302とを交互に用いることで、効率よくアンモニアを分離し、回収できる。
なお、本実施形態では、二つの吸着塔を用いているが、吸着塔の数は二つに限られず、三つ以上でもよい。
By alternately using two
Thus, ammonia can be efficiently separated and recovered by alternately using the two
In the present embodiment, two adsorption towers are used, but the number of adsorption towers is not limited to two, and may be three or more.
吸着塔301の内部の温度及び圧力は、第二測定部351によって測定できる。吸着塔302の内部の温度及び圧力は、第三測定部352によって測定できる。
アンモニアの状態は、吸着塔301又は302の内部の温度及び圧力によって制御できる。
吸着塔301の内部の温度は、第二ヒーター341によって制御できる。吸着塔302の内部の温度は、第三ヒーター342によって制御できる。吸着塔301の内部の圧力は、圧力調整バルブB8、B10によって制御できる。吸着塔302の内部の圧力は、圧力調整バルブB9、B11によって制御できる。
The temperature and pressure inside the
The state of ammonia can be controlled by the temperature and pressure inside the
The temperature inside the
第二ヒーター341の熱源としては、酸化分解工程における亜臨界水酸化処理による反応熱を利用できる。前記反応熱を利用することにより、第二ヒーター341の消費エネルギーを節約できる。
第三ヒーター342の熱源としては、酸化分解工程における亜臨界水酸化処理による反応熱を利用できる。前記反応熱を利用することにより、第三ヒーター342の消費エネルギーを節約できる。
As a heat source of the
As a heat source of the
気液分離器303へと流入した第一の流体は、気体と液体とに分離される。
第一の流体から分離された気体は、配管L4を介して処理装置1の外部へと排出される。
第一の流体から分離された液体は、配管L5を介して処理装置1の外部へと排出される。
The first fluid flowing into the gas-
The gas separated from the first fluid is discharged to the outside of the
The liquid separated from the first fluid is discharged to the outside of the
本実施形態の処理装置1によれば、亜臨界水酸化処理によって速やかに含窒素有機物を処理できる。
加えて、分離したアンモニアをエネルギー源として利用できる。
According to the
In addition, separated ammonia can be used as an energy source.
[第二実施形態]
<含窒素有機物の処理装置>
図2に、本発明の第二実施形態に係る含窒素有機物の処理装置の模式図を示す。第一実施形態と同じ構成には、同じ符号を付して、その説明を省略する。
図2に示すように、本実施形態の含窒素有機物の処理装置2(以下、単に処理装置2ともいう。)は、アンモニア分離部30に代えて、アンモニア分離部30’を備える。
Second Embodiment
<Processing equipment for nitrogen-containing organic substances>
In FIG. 2, the schematic diagram of the processing apparatus of the nitrogen-containing organic substance which concerns on 2nd embodiment of this invention is shown. The same components as those in the first embodiment are given the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
As shown in FIG. 2, the nitrogen-containing organic substance processing apparatus 2 (hereinafter, also simply referred to as the processing apparatus 2) according to this embodiment includes an
酸化分解部20とアンモニア分離部30’とは、配管L1によって接続されている。アンモニア分離部30’には、配管L3と、配管L4と、配管L5とが接続されている。
The
アンモニア分離部30’は、気液分離器304と、蒸留塔305と、分縮器306と、配管L12、L13、L14とを備える。
The ammonia separation unit 30 'includes a gas-
気液分離器304と蒸留塔305とは、配管L12によって接続されている。蒸留塔305と分縮器306とは、配管L13によって接続されている。分縮器306と蒸留塔305とは、配管L14によって接続されている。気液分離器304には、配管L1が接続されている。気液分離器304には、配管L4が接続されている。蒸留塔305には、第四測定部353が接続されている。蒸留塔305には、配管L5が接続されている。分縮器306には、配管L3が接続されている。
The gas-
気液分離器304としては、気液分離器303と同様の機器が挙げられる。気液分離器304と気液分離器303とは、異なっていてもよく、同じでもよい。
Examples of the gas-
蒸留塔305としては、アンモニアの製造に用いられる公知の蒸留塔が挙げられる。
The
分縮器306としては、従来公知の凝縮器が挙げられる。
As the
第四測定部353としては、第一測定部50と同様の計器が挙げられる。第四測定部353と第一測定部50とは、異なっていてもよく、同じでもよい。
As the
第四測定部353は、外部に設けられた制御部(不図示)によって、制御することが好ましい。
The
配管L12〜L14としては、配管L0と同様の配管が挙げられる。配管L12〜L14と配管L0とは、異なっていてもよく、同じでもよい。また、配管L12〜L14は、それぞれが異なっていてもよく、同じでもよい。 As piping L12-L14, piping similar to piping L0 is mentioned. The pipes L12 to L14 and the pipe L0 may be different or the same. The pipes L12 to L14 may be different from each other or may be the same.
<含窒素有機物の処理方法>
処理装置2を用いた含窒素有機物の処理方法について、図2に基づいて説明する。
<Method of treating nitrogen-containing organic matter>
A method of treating nitrogen-containing organic substances using the treatment apparatus 2 will be described based on FIG.
(酸化分解工程)
酸化分解工程で生成された第一の流体は、配管L1を介して気液分離器304へと流入する。
(Oxidative decomposition process)
The first fluid generated in the oxidative decomposition process flows into the gas-
(アンモニア分離工程)
気液分離器304へと流入した第一の流体は、気体とアンモニアを含む液体とに分離される。アンモニアを含む液体としては、液体アンモニア、アンモニア水が挙げられる。
第一の流体から分離された気体は、配管L4を介して処理装置2の外部へと排出される。
第一の流体から分離された液体は、配管L12を介して蒸留塔305へと流入する。
(Ammonia separation process)
The first fluid flowing into the gas-
The gas separated from the first fluid is discharged to the outside of the processing apparatus 2 through the pipe L4.
The liquid separated from the first fluid flows into the
蒸留塔305へと流入した液体は、蒸留塔305の内部でアンモニア濃度が高い気相と、アンモニア濃度が低い液相とに分離される。気相は、配管L13を介して分縮器306へと流入する。分縮器306へと流入した気相中のアンモニアは、濃縮され、液体又は気体の状態で配管L3を介して処理装置2の外部へと回収される。
例えば、分縮器306の内部の圧力を0.8MPa以上とすることにより、液体としてアンモニアを回収できる。
The liquid flowing into the
For example, ammonia can be recovered as a liquid by setting the pressure inside the
分縮器306で冷却された留出液は、配管L14を介して蒸留塔305へと還流する。
The distillate cooled by the
蒸留塔305の内部で分離された液相は、配管L5を介して処理装置2の外部へと排出される。
The liquid phase separated inside the
蒸留塔305の内部の温度及び圧力は、第四測定部353によって測定できる。
アンモニアの状態は、分縮器306の内部の温度及び圧力によって制御できる。
分縮器306の内部の温度は、分縮器306の外部の冷却水の温度や流量によって制御できる。分縮器306の内部の圧力は、配管中の任意の箇所に設けられた高圧ポンプ等(不図示)によって制御できる。
The temperature and pressure inside the
The state of ammonia can be controlled by the temperature and pressure inside the
The temperature inside the
蒸留塔305は、再沸器等(不図示)により加熱できる。再沸器等の熱源としては、酸化分解工程における亜臨界水酸化処理による反応熱を利用できる。前記反応熱を利用することにより、蒸留塔305を加熱する際の消費エネルギーを節約できる。
The
本実施形態の処理装置2によれば、吸着剤を用いることなく第一の流体からアンモニアを分離できる。そのため、吸着剤を再生する工程を省略できる。 According to the processing apparatus 2 of the present embodiment, ammonia can be separated from the first fluid without using an adsorbent. Therefore, the process of regenerating the adsorbent can be omitted.
以上、本発明の含窒素有機物の処理装置及び処理方法について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
アンモニア分離部は、上述したアンモニア分離部30や30’以外の態様であってもよい。
例えば、酸化分解部とアンモニア分離部とは、同一の容器が兼ねる態様であってもよい。
上述の実施形態では、高圧ポンプP1は配管L0に設けられているが、他の配管中の任意の箇所に設けられてもよい。
高圧ポンプは、一つに限られず、二つ以上設けられてもよい。
装置間の流体の移動には、高圧ポンプの代わりに真空ポンプを用いてもよい。
開閉バルブは、他の配管中の任意の箇所に設けられてもよい。
圧力調整バルブは、他の配管中の任意の箇所に設けられてもよい。
As mentioned above, although the processing apparatus and processing method of the nitrogen-containing organic substance of this invention were demonstrated, this invention is not limited to said embodiment, It can change suitably in the range which does not deviate from the meaning.
The ammonia separation unit may be in an aspect other than the
For example, the oxidative decomposition part and the ammonia separation part may be in a mode in which the same container doubles.
In the above-mentioned embodiment, although high pressure pump P1 is provided in piping L0, it may be provided in arbitrary places in other piping.
The number of high pressure pumps is not limited to one, and two or more may be provided.
Instead of a high pressure pump, a vacuum pump may be used to move the fluid between the devices.
The on-off valve may be provided at any place in another pipe.
The pressure control valve may be provided at any place in other piping.
本実施形態の酸化分解工程では、第一処理温度は水の臨界温度以上で、かつ、第一処理圧力は水の臨界圧力未満であるが、水の亜臨界条件を満たす第一処理温度、かつ、第一処理圧力であってもよい。水の亜臨界条件を満たす温度と圧力の組合せとしては、第一処理温度が水の臨界温度未満で、かつ、第一処理圧力が水の臨界圧力以上、第一処理温度が水の臨界温度未満で、かつ、第一処理圧力が水の臨界圧力未満の組合せが挙げられる。 In the oxidation decomposition step of the present embodiment, the first treatment temperature is equal to or higher than the critical temperature of water, and the first treatment pressure is lower than the critical pressure of water, but the first treatment temperature satisfying the subcriticality of water; The first processing pressure may be used. As a combination of temperature and pressure satisfying the subcritical condition of water, the first treatment temperature is less than the critical temperature of water, the first treatment pressure is greater than the critical pressure of water, and the first treatment temperature is less than the critical temperature of water And combinations where the first process pressure is less than the critical pressure of water.
本発明の含窒素有機物の処理装置によれば、酸化分解部で高い転化率でアンモニアを生成できる。
本発明の含窒素有機物の処理装置によれば、アンモニア分離部でアンモニアを分離できる。アンモニアを分離することで、高い効率でアンモニアを回収することができ、含窒素有機物中の窒素を有効利用できる。
本発明の含窒素有機物の処理装置によれば、有機汚泥を確実に処理することができる。
According to the nitrogen-containing organic substance treatment apparatus of the present invention, ammonia can be produced at a high conversion rate in the oxidative decomposition section.
According to the nitrogen-containing organic substance treatment apparatus of the present invention, ammonia can be separated in the ammonia separation unit. By separating ammonia, ammonia can be recovered with high efficiency, and nitrogen in nitrogen-containing organic matter can be effectively used.
According to the nitrogen-containing organic substance treatment apparatus of the present invention, organic sludge can be reliably treated.
1,2…含窒素有機物の処理装置、10…供給部、20…酸化分解部、30,30’…アンモニア分離部、40…第一ヒーター、50…第一測定部、301,302…吸着塔、303,304…気液分離器、305…蒸留塔、306…分縮器、341…第二ヒーター、342…第三ヒーター、351…第二測定部、352…第三測定部、353…第四測定部、P1…高圧ポンプ、P2…排出ポンプ、B1,B8〜B11…圧力調整バルブ、B6,B7…開閉バルブ、L0,L1〜L14…配管 1, 2 ... nitrogen-containing organic substance treatment apparatus, 10 ... supply unit, 20 ... oxidation decomposition unit, 30, 30 '... ammonia separation unit, 40 ... first heater, 50 ... first measurement unit, 301, 302 ... adsorption tower , 303, 304: gas-liquid separator, 305: distillation column, 306: partial condenser, 341: second heater, 342: third heater, 351: second measuring unit, 352: third measuring unit, 353: third 4 measuring part, P1 ... high pressure pump, P2 ... discharge pump, B1, B8 to B11 ... pressure adjusting valve, B6, B7 ... on-off valve, L0, L1 to L14 ... piping
Claims (2)
前記第一の流体からアンモニアを分離するアンモニア分離部と、
を備える、含窒素有機物の処理装置。 An oxidative decomposition section that makes the nitrogen-containing organic matter a subcritical condition of water and generates a first fluid containing ammonia,
An ammonia separation unit for separating ammonia from the first fluid;
An apparatus for treating nitrogen-containing organic matter.
前記第一の流体からアンモニアを分離するアンモニア分離工程と、
を備える、含窒素有機物の処理方法。 An oxidative decomposition step of making the nitrogen-containing organic matter into a subcritical condition of water to generate a first fluid containing ammonia;
An ammonia separation step of separating ammonia from the first fluid;
A method of treating nitrogen-containing organic matter, comprising:
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