JP3366820B2 - 酸化処理方法とその装置及び反応容器 - Google Patents

酸化処理方法とその装置及び反応容器

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、超臨界状態のよう
な高温・高圧状態にある水のような反応媒体による活発
な酸化反応により、危険な被処理物を酸化反応させて安
全性の高い廃棄物にするための酸化処理方法とその装置
及び酸化反応させる被処理物を入れる反応容器に関す
る。
【0002】
【従来の技術】化学工業等において液抽出用に適用され
る超臨界処理装置は、特開平5−296662号公報に
記載されている。
【0003】超臨界状態における水の活発な酸化反応を
利用する超臨界酸化処理装置は、超臨界発生用の開閉式
の圧力容器(オートクレーブ)を処理容器として使用
し、このオートクレーブ内に被処理物と水もしくは過酸
化水素水を入れてフランジを閉めて該オートクレーブを
密封し、このオートクレーブの外壁を電気ヒータで直接
加熱して該オートクレーブ内の温度を上昇させる。オー
トクレーブ内の温度が上昇すると、被処理物の量に対し
て適切な量の水もしくは過酸化水素水が注入されていれ
ば、温度が摂氏600度なると内部圧力は250気圧以
上になり、被処理物中の有機系の物質は数分間の短時間
内に酸化され、また、酸素が不足した場合には外部から
オートクレーブ内の内部圧力よりも高い圧力で酸素を供
給して酸化を促進させることにより、有機物は酸,窒素
ガス,炭酸ガス,塩等の安全性の高い物質に変化させ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の超臨界
酸化処理装置では、1つの課題として、被処理物自体が
可燃物質や毒性物質である場合や超臨界状態または超臨
界状態に達するまでの高温・高圧状態にて酸化反応する
過程で可燃物質や毒性物質に変化する被処理物を処理す
る場合に、被処理物がオートクレーブから漏洩すること
が生じれば人体に対して害を及ぼす危険性が生じる。オ
ートクレレーブからの漏洩には、オートクレーブ内の圧
力が250気圧と高く、温度も摂氏600度と高いため
に、メタルパッキンをシール材としたボルト締めのフラ
ンジの合わせ目のシール不良による漏洩、運転中の酸化
腐食によりオートクレーブに発生したマイクロクラック
からの漏洩、地震等による破壊による漏洩等がある。
【0005】また、オートクレーブを直接加熱する電熱
ヒータの温度は電源を切っても急には低下しないため
に、漏洩した被処理物が高い温度の電熱ヒータの表面に
触れて反応することにより可燃物質や毒性物質に変化
し、装置の火災や作業従事者に健康上の重大な障害をも
たらす危険がある。
【0006】また、オートクレーブの内壁には、固形物
(塩)が析出するために、処理を行う毎にその内壁を清
掃する作業が必要であり、従って、運転効率が悪いとい
う問題がある。
【0007】従って、本発明の1つの目的は、被処理物
が処理容器の外に漏洩するのを防止することができる酸
化処理方法とその装置を提供することにある。
【0008】本発明の他の目的は、万一、被処理物が処
理容器外へ漏洩した場合でも、火災や作業従事者の健康
に障害を及ぼすことがない酸化処理方法とその装置を提
供することにある。
【0009】本発明の更に他の目的は、処理容器からの
被処理物の漏洩を防止し、万一、漏洩が生じた場合でも
火災の発生を防止し、また、人体に対する悪影響を防護
することができる酸化処理方法とその装置を提供するこ
とにある。
【0010】本発明の更に他の目的は、処理容器内に析
出する固形物の処理を容易にして運転効率を高めること
ができる酸化処理方法とその装置を提供することにあ
る。
【0011】本発明の更に他の目的は、被処理物の酸化
処理を安全且つ効率的に行うのに適した反応容器を提供
することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、被処理物と酸
素と反応媒体を処理容器に入れて密封した状態で加熱し
て高温・高圧状態にすることにより、被処理物を酸化処
理する酸化処理方法において、前記被処理物と酸素と第
1の反応媒体を第1の容器(反応容器)に入れて密封
し、この第1の容器と第2の反応媒体を第2の容器(圧
力容器=オートクレーブ)に入れて密封した状態で該第
2の容器を加熱することにより、前記第1の容器を間接
的に加熱して超臨界状態のような高温・高圧状態にして
被処理物を酸化処理することにより、被処理物が第1の
容器から漏洩しても装置外には漏洩しないようにするも
のである。第1の容器への被処理物と酸素と第1の反応
媒体の注入は、隔離容器内で行うことによって被処理物
が大気中に漏洩するのを防止する。
【0013】前記加熱は前記第2の容器に入れた第2の
反応媒体を高温・高圧状態にするように行うことによ
り、第1の容器から漏洩した被処理物は、この第2の容
器内で酸化処理できるようにする。この第2の容器内で
の酸化処理は、該第2の容器内に酸素を供給することに
より積極的に行わせるようにする。
【0014】また、第2の容器の外周は、被処理物を吸
着材や断熱材を内蔵する保護容器によって覆い、更に、
この保護容器内を大気圧よりも低くして第2の容器から
被処理物が漏洩しても装置外へは漏洩しないようにす
る。
【0015】そして、前記第2の容器内に入れて加熱処
理した後の前記第1の容器を該第2の容器から取り出し
て該第1の容器を開放することにより該第1の容器内の
処理済みの被処理物を排出して廃棄処理する。
【0016】また、前記第1の容器に対する前記被処理
物と酸素と第1の反応媒体の注入,密封及び処理後の該
第1の容器の開放と処理済みの被処理物の排出は、前記
第1の容器に形成したノズルを使用して行う。
【0017】そして、第1の容器に入れる酸素と第1の
反応媒体としては、過酸化水素水を使用する。また、被
処理物を酸化処理することにより生成される硫酸や塩酸
やフッ酸や重金属物質(砒素)を安定した形で処分でき
るようにするために、フッ酸と反応して該フッ酸を安定
にする部材(例えばZn)や、重金属物質(例えば砒
素)をフェライト化する第1鉄塩や、硫酸や塩酸を中和
する中和剤を前記過酸化水素水と共に予め第1の容器に
封入する。
【0018】また、前記第1の容器には、ステンレス鋼
材によって形成した被処理物と酸素と反応媒体を収容す
る大径の本体部と該本体部に連なる小径のノズル部とを
設け、前記ノズル部は前記被処理物と酸素と反応媒体の
注入,排出と該反応容器の密封,開放に使用するように
した。
【0019】このような酸化処理方法,装置及び反応容
器において、第2の容器の外壁を間接的な加熱手段で加
熱すると、先ず、第2の容器内の反応媒体が加熱されて
圧力が上昇し、その熱は第1の容器に伝わって該第1の
容器を加熱する。最初、第2の容器の圧力は第1の容器
を圧縮し、温度の上昇と共に第1の容器内で酸化反応が
生じ、内圧が第2の容器内の圧力と同様な圧力に上昇す
る。ここで、第1の容器には該第1の容器内の圧力と第
2の容器内の圧力の差圧のみが作用するので、この第1
の容器は該差圧で破壊しない強度を有すればよく、薄肉
構造とすることができる。安全性の観点からは、第2の
容器内の圧力が第1の容器内の圧力よりも高くなるよう
にすることが望ましい。
【0020】加熱された第1の容器内では封入されてい
る酸素と第1の反応媒体(過酸化水素水)が高温・高圧
状態(超臨界水及び酸素が発生する)となることによ
り、被処理物は完全に酸化して酸,窒素ガス,炭酸ガ
ス,塩等の物質に変化し、塩の一部は第1の容器の内側
に析出する。このとき、第2の容器(オートクレーブ)
内の第2の反応媒体も高温・高圧状態となっているが、
酸素の供給がないのでこの第2の容器の内壁が急速に酸
化(腐蝕)することはなく、また、塩等の固形物が析出
することもない。酸化処理終了後、加熱を停止して第1
の容器と第2の容器が常温になった後に第2の容器を開
けて第1の容器を取り出し、必要に応じて次の処理のた
めの新しい第1の容器を該第2の容器内に設置する。従
って、第2の容器を清掃(洗浄)する必要性は少なく、
即座に次の運転モードに入ることができ、運転効率が向
上する。
【0021】処理容器は第1の容器と第2の容器の2重
構造となるので、超臨界状態のような高温・高圧の運転
状態で、万一、第1の容器が破壊して被処理物が第1の
容器外に漏洩してもこの第2の容器内の第2の反応媒体
が高温・高圧状態にあるのでここに酸素を供給すれば酸
化反応が進み、漏洩した被処理物は完全に酸化するので
危険性はない。
【0022】更に、万一、第2の容器内から被処理物が
漏洩した場合でも、保護容器(第3の容器)内の吸着材
でこの被処理物は吸着され、この被処理物が第3の容器
外には漏洩することはない。
【0023】更にまた、第1の容器に対する被処理物と
酸素と第1の反応媒体(過酸化水素水)の注入作業は、
隔離容器内で行うことにより、この注入作業時に第1の
容器外に漏洩した被処理物が大気中に漏洩することはな
い。
【0024】また、第2の容器から取り出した第1の容
器は、開封して処理済みの被処理物を排出し、この第1
の容器は使い捨てにする。
【0025】従って、被処理物が処理装置外へ漏洩する
のを防止することができ、しかも運転効率が向上した酸
化処理方法とその装置及び反応容器とすることができ
る。
【0026】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
を参照して説明する。図1は、本発明になる酸化処理装
置における反応処理部の縦断側面と制御系を示すブロッ
ク図である。
【0027】被処理物を酸化処理する処理容器は、基本
的には、第1の容器である反応容器1と第2の容器であ
るオートクレーブ4の2重構造となるように構成され
る。
【0028】第1の容器である反応容器1内には、被処
理物と所定の量の過酸化水素水の混合液2が封入され
る。この過酸化水素水は、被処理物を酸化するための酸
素と反応媒体に相当する。この反応容器1は、被処理物
と過酸化水素水の混合液2を収容する大径の本体部1a
と該本体部1aに前記混合液2を注入,排出するノズル
部1bが溶接等で気密状態に一体化されており、該ノズ
ル部1bの先端は前記混合液2を注入した後に押し潰し
て溶接トーチ等で溶着して密封されている。また、この
反応容器1のノズル部1bの基部の外周には、詳細は後
述するが、排出装置への結合ねじ部1cとシール段部1
dと着脱操作工具を当てる6角面1eが形成されてい
る。
【0029】第2の容器であるオートクレーブ4は、前
記反応容器1と第2の反応媒体である水(純水)5を収
容し、このオートクレーブ4の上縁開口部のフランジ部
4aは、封止フランジ7との間にメタルパッキン等のシ
ール材6を介在させてねじ8により該封止フランジ7を
締め付けて密封されて圧力室4bを形成する。
【0030】オートクレーブ4の外壁には、間接加熱手
段の一部を構成する熱交換用の加熱管9が一体的に取り
付けられており、この加熱管9にはポンプ10で供給さ
れる例えば油等の熱搬送媒体が循環される。この油は配
管11により流量調整弁34bを介して加熱制御装置1
2に循環して加熱されて温度が上昇し、弁13,配管1
4を介して前記加熱管9に供給される。加熱管9に供給
された油は、その熱をオートクレーブ4に伝えて該オー
トクレーブ4を加熱し、その後、配管15を通ってポン
プ10に戻る。
【0031】オートクレーブ4の外周は、その下部が断
熱材16で覆われ、上部が断熱材17で覆われ、その外
側は、下部が活性炭等の吸着材18で覆われ、上部が活
性炭等の吸着材19で覆われ、更にその外側を、下部が
第3の容器である保護容器の一部を構成する下部容器2
0で覆われ、その上部を前記保護容器の他の一部を構成
する上部容器21で覆われている。この下部容器20と
上部容器21は、フランジ22を気密状態にねじ6で結
合されて前記オートクレーブ4と断熱材16,17と吸
着材18,19の外周を密封する保護容器となる。
【0032】保護容器の一部を構成する下部容器20に
は、排気管23,活性炭等の吸着材を封入した吸着容器
24,排気ポンプ25が接続され、この下部容器20と
前記上部容器21によって構成される保護容器内を大気
よりも圧力を低くして、該保護容器内の気体や液体が大
気中に漏洩しないように内圧が制御される。
【0033】オートクレーブ4にはサンプル導入管26
を介してガスクロマトログラフィーや液クロマトログラ
フィー等の組成分析計と圧力計と温度計等を備えた第2
容器内組成分析装置27を接続し、このオートクレーブ
4内に存在する気体もしくは液体の内容(漏洩した被処
理物),圧力,温度を常に検知するようにする。また、
このオートクレーブ4には弁28,導入管29を介して
高圧酸素ガス供給制御装置30を接続し、また、弁3
1,導入管29を介して高圧不活性ガス供給制御装置3
7を接続し、前記第2容器内組成分析装置27の検知情
報を電気信号として高圧酸素ガス供給制御装置30と高
圧不活性ガス供給制御装置37に提供し、オートクレー
ブ4内に被処理物が検出されたときには該オートクレー
ブ4内に高圧酸素ガスを自動的に供給し、圧力や温度に
応じて窒素ガスのような不活性ガスを供給できるように
する。不活性ガスは、オートクレーブ4(圧力室4b)
の圧力と反応容器1内の圧力との差圧を適切な値に維持
するためのものであるから、予め注入しておくように制
御する構成でもよい。
【0034】オートクレーブ4の冷却は、循環する前記
油の一部をポンプ38により配管32を介して冷却装置
33に通して冷却し、この冷却された油を流量調整弁3
4aで流量を調整して配管35を介して配管14の油に
混合することにより、徐々に加熱管9内の温度を下げる
ように行う。
【0035】オートクレーブ4の温度制御は、オートク
レーブ4の壁の温度は温度計36で測定してケーブル3
7を介して加熱制御装置12に伝達し、油の加熱量,ポ
ンプ10,38の吐出量,流量調整弁34a,34bの
開度等を制御し、このオートクレーブ4の壁を加熱,冷
却して温度を速やかに目的値にするように行う。
【0036】上部容器20と下部容器21で構成される
保護容器内は、サンプル導入管39を介してガスクロマ
トログラフィーや液クロマトログラフィー等の第3容器
内組成分析装置40に接続し、この保護容器内に存在す
る気体もしくは液体の内容(漏洩した被処理物)を常に
検知するようにする。そして、被処理物を検知した場合
には、排気ポンプ25の排気量を増加させるか、また
は、安全弁41と配管42を介して他の大型の吸着容器
43を通して大気に排気することにより、漏洩した被処
理物を吸着容器24及び大型の吸着容器43により吸着
して捕集するようにする。
【0037】次に、このような酸化処理装置の運転手順
について説明する。反応容器1,オートクレーブ4,保
護容器(20,21)をセッティングした後に、ポンプ
10を運転して油を循環させながら加熱制御装置12内
の例えば電気ヒータでこの油を加熱する。温度が上昇し
た油は、加熱管9に供給されてオートクレーブ4を加熱
する。オートクレーブ4内の水5が加熱されて温度と圧
力が上昇すると、その熱は反応容器1に伝達されて該反
応容器内を加熱し、被処理物と過酸化水素水の混合液2
の温度と圧力を上昇させる。
【0038】オートクレーブ4内の圧力は反応容器1を
圧縮するように作用するが、温度の上昇と共にこの反応
容器1内でも酸化反応が生じてその内圧が上昇する。こ
のとき、反応容器1にはその差圧が作用するだけである
ので、この反応容器1は、この差圧で破壊しない強度で
あれば良いので、比較的に薄肉構造で足りることにな
る。反応容器1内の圧力は、安全の観点からは、オート
クレーブ4内の圧力よりもやや低い値となるようにする
ことが望ましい。
【0039】反応容器1内の圧力が酸化反応等によって
著しく上昇するような処理の場合には、予め、高圧不活
性ガス供給制御装置37から窒素ガスのような不活性ガ
スを注入しておき、温度上昇と共に窒素ガスの分圧が上
昇することを利用して反応容器1内の圧力とオートクレ
ーブ4内の圧力の差圧を小さくするようにすることがで
きる。また、第2容器内組成分析装置27による検出圧
力あるいは温度に応じて高圧不活性ガス供給制御装置3
7から不活性ガスを自動的に注入し、差圧を小さくする
ような制御を行う。
【0040】加熱を継続することにより、オートクレー
ブ4内は封入した水5が高温・高圧状態(超臨界状態)
になり、反応容器1内では封入した過酸化水素水が高温
・高圧状態となって超臨界水と酸素が発生し、被処理物
は完全に酸化して酸,窒素ガス,炭酸ガス,塩等の物質
に変化し、塩の一部は反応容器1の内側に析出する。こ
のとき、高温・高圧状態(超臨界状態)にあるオートク
レーブ4内には酸素の供給はなく、従って、オートクレ
ーブ4の内壁が急速に酸化(腐蝕)することはなく、ま
た、塩等の固形物が析出することもない。
【0041】また、反応容器1の全体がオートクレーブ
4内の超臨界状態の中に存在するので、この反応容器1
のノズル部1b内も高温・高圧状態(超臨界状態)とな
って、反応容器1の内部に未反応の被処理物が残らず、
総ての被処理物を完全に酸化させることができる。
【0042】被処理物が有機物である場合には、酸化反
応によって炭酸ガスが発生するが、常温での飽和圧力は
40〜50気圧であるので、処理後に反応容器1を常温
にしてオートクレーブ4から取り出した状態での該反応
容器1内の炭酸ガスの分圧が40〜50気圧を超えるこ
とはないので、この反応容器1は比較的薄肉構造で足り
ることになる。また、反応容器1内に気相部分の所定量
の体積を確保することにより、反応生成物(気体)の分
圧を調整することができる。
【0043】従来のオートクレーブ4は、内壁が急速に
酸化(腐蝕)するために、耐食性に優れた例えば、イン
コネル材等の高価な材料で製作する必要があったが、本
発明になる酸化処理装置では、腐食が少ないので安価な
ステンレス鋼材で製作することができる。また、反応容
器1も使い捨てにして常に新しい容器を使用すれば内部
の腐蝕量も少なく、インコネル材等の高価な材料で製作
する必要がなく、安価なステンレス鋼材で製作すること
ができる。
【0044】酸化処理を終了した後は、加熱制御装置1
2による油の加熱を停止し、循環する油の一部を配管3
2を通して冷却装置33で冷却した油を流量調整弁34
aで流量を調整して配管35を介して配管14の油に混
合して加熱管9内の温度を徐々に下げる。反応容器1と
オートクレーブ4が常温になった後にフランジ22の締
結を解き、保護容器の一部を構成する上部容器21,吸
着材19,断熱材17を取り除き、オートクレーブ4の
フランジ7を開け、反応容器1を取り出し、次に処理す
る被処理物を入れた新しい反応容器1を設置する。
【0045】このとき、オートクレーブ4内を洗浄する
必要はなく、即座に新しい反応容器1を入れて次の運転
モードに入ることができるので、運転効率が向上する。
【0046】また、高温・高圧状態(超臨界状態)での
運転中に、万一、反応容器1が破壊して未処理の被処理
物が該反応容器1の外(オートクレーブ4内)に漏洩し
た場合には、第2容器内組成分析装置27がこの被処理
物を検知し、高圧酸素ガス供給制御装置30からオート
クレーブ4内の超臨界水に酸化用の酸素を供給し、漏洩
物(被処理物)を完全に酸化させて危険性の少ない物質
にする。
【0047】更に、このオートクレーブ4から未処理の
被処理物が漏洩した場合には、この漏洩した被処理物は
このオートクレーブ4を覆う保護容器内の吸着材19に
吸着され、保護容器(20,21)の外には漏洩しな
い。保護容器内への漏洩量が多い場合には、第3容器内
組成分析装置40によって漏洩被処理物の漏洩濃度を検
知し、ポンプ25の排気量を増加させるか、または安全
弁41を介して配管42を介して他の大型の吸着容器4
3を通して大気に排気することにより吸着容器43でも
吸着して捕集することができ、保護容器が破壊されて未
処理の被処理物が大気中に漏洩するのを防止することが
できる。
【0048】従って、この実施形態によれば、被処理物
を2重に隔離した状態で超臨界水で加熱処理するように
しているので、未処理の被処理物が処理装置外への漏洩
するのを防止することができ、また、通常の処理運転で
はオートクレーブ4内を洗浄する必要がないので、運転
効率を向上することができる酸化処理方法及び装置とす
ることができる。
【0049】以上の実施形態は、一般の有機系物質の酸
化処理に利用することができ、特に表1に示したような
毒ガス系溶液の処理に有効である。すなわち、これらの
溶液は、炭素,水素,塩素,硫黄,砒素,窒素,リン,
酸素,フッ素の元素からなる物質であり、超臨界水での
酸化により、窒素ガス,炭酸ガス,水,塩酸,硫酸,リ
ン酸,フッ酸等に分解することができる。砒素は固形物
として残存する。
【0050】
【表1】
【0051】酸化処理後に、砒素は、反応容器1から処
理物を取り出した後にフェライト化法等により磁気分離
処理で安定に分離して廃棄することができる。また、フ
ッ酸の安定化は、Zn等のように反応容器1の材質より
も腐食され易い金属部材を作用させることによって行う
ことができ、これは、Zn粉末を予め過酸化水素水に混
入して反応容器1に入れておくことによって容易に実現
することができる。
【0052】次に、反応容器1内に被処理物と過酸化水
素水を封入する方法を説明する。図2は、反応容器1内
に過酸化水素水44と液状の被処理物45を注入して封
止する工程を示すブロック図である。
【0053】過酸化水素水容器46と被処理物容器47
には、それぞれ過酸化水素水44と被処理物45を入れ
ておき、両容器46,47には配管48,活性炭吸着容
器49,弁50を介して窒素ガス等の不活性ガスをガス
圧供給ポンプもしくはボンベ51で加圧して供給するよ
うにする。被処理物容器47の経路に対しては、更に活
性炭吸着容器52,弁53を介在させ、過酸化水素水容
器46の経路に対しては更に弁54を介在させる。
【0054】反応容器1に対する過酸化水素水44と被
処理物45の注入は、弁61を介在させた配管57の先
端に設けた注入ノズル58を反応容器1のノズル部1b
に挿し込んで行うが、この配管57の基端部は弁59と
流量計60を介在させて過酸化水素水容器46内の過酸
化水素水44内に埋没している。そして、被処理物45
を供給するための配管63は、その一端が被処理物容器
47内の被処理物45内に埋没し、他端は弁55と流量
計56を介在させて前記配管57における途中(前記流
量計60と弁61の間)に接続される。
【0055】反応容器1に対する過酸化水素水44と被
処理物45の注入と封止は、安全性を確保するために、
気密状態にすることができる隔離容器(気密室)62内
で行うことができるように構成する。この隔離容器62
は、反応容器1を出し入れするための開閉扉(図示省
略)と、過酸化水素水44と被処理物45を注入した反
応容器1のノズル部1bの先端部をこの隔離容器62内
で押し潰しながら溶着して封止する封止手段を備え、更
に、隔離容器62内に漏洩した被処理物45が該隔離容
器62の外に漏洩するのを防止する吸着容器を含む隔離
容器排気手段を備える。
【0056】前記封止手段は、過酸化水素水44と被処
理物45が注入された反応容器1を配管57の先端の注
入ノズル58から抜き取り、ノズル部1bの先端を挟持
部材64a,64bで強く挟んで押し潰し、その先を溶
接トーチ65によって加熱することによって溶着して封
止する構成である。挟持部材64a,64bは、熱伝導
率の高い部材で構成することにより、溶着作業時の熱が
反応容器1の本体部1aに伝わって該本体部1aの温度
を高めることより内圧が上昇してノズル部1bの先端の
溶着部にピンホールが発生しないようにすることが望ま
しい。
【0057】そして、前記隔離容器排気手段は、排気管
66,活性炭等の吸着材を封入した吸着容器67,排気
ポンプ68,隔離容器状態検出装置69を備え、隔離容
器62内を大気よりも低圧にして、該隔離容器62内の
気体や液体が大気中に漏洩しないようにする。隔離容器
状態検出装置69は、サンプル導入管70を介して隔離
容器62内から取り込んだ室内雰囲気をガスクロマトロ
グラフィーや液クロマトログラフィー等の組成分析装置
で分析し、この隔離容器62内に被処理物の気体もしく
は液体が漏洩したの検知すると排気ポンプ68を運転し
て該隔離容器62内を排気して被処理物を吸着容器67
で捕集するようにする。また、隔離容器状態検出装置6
9は、開閉扉の開閉状態を検出し、開閉扉が開放された
ときには排気ポンプ68を運転して該隔離容器62内を
排気して内圧を低くし、この隔離容器62内の雰囲気が
外に漏れないようにする。
【0058】被処理物容器47の被処理物45は、処理
液抽出容器71から配管72と弁73を介して行うよう
にする。被処理物抽出容器71内は、吸着容器74を介
して排気ポンプ75によって排気して低圧状態にし、廃
棄物76に残存している被処理物を抽出配管77によっ
て吸い込んでこの被処理物抽出容器71内に取り込むよ
うにする。
【0059】開閉扉を開けて隔離容器62内に入れた反
応容器1は、開閉扉が閉められた後に、遠隔操作または
自動作業機構によって、配管57の先端の注入ノズル5
8をノズル部1bに挿入するように搬送される。そし
て、被処理物容器47内を不活性ガスで加圧することに
より、毒ガス溶液等の被処理物45を、弁55,流量計
56,弁61を介してノズル部1b内に挿入した配管5
7の先端の注入ノズル58から所定量だけ反応容器1内
に注入する。その後、過酸化水素水容器46内を加圧す
ることにより、過酸化水素水44を、弁59,流量計6
0,弁61を介してからノズル部1b内に挿入した配管
57の先端の注入ノズル58から所定量だけ反応容器1
内に注入する。このとき、過酸化水素水44は、被処理
物45で汚染された配管57,弁61,注入ノズル58
の内部を洗浄しながら注入される。被処理物45と過酸
化水素水44を反応容器1に注入した後にこの反応容器
1を注入ノズル58から抜き取り、ノズル部1bの先端
を挟持部材64a,64bで押し潰して溶接トーチ65
で加熱・溶着して密封容器とする。
【0060】これらの注入作業及び密封作業は、大気と
隔離した隔離容器62内で遠隔操作または自動作業機構
により行うことによって安全性が確保される。吸着槽4
9,52は、被処理物45が大気側に逆流した場合に該
被処理物45を吸着して装置外への漏洩を防止する。
【0061】過酸化水素水44と被処理物45が封入さ
れた反応容器1は、開閉扉を開けて隔離容器62から取
り出される。
【0062】次に、酸化処理済みの被処理物の廃棄方法
を説明する。図3は、超臨界水により酸化処理した被処
理物81を処理する装置のブロック図、図4は反応容器
1を開封する開封部を拡大した縦断側面図である。
【0063】処理済みの反応容器1は、気体(炭酸ガ
ス,窒素ガス)と液体(硫酸,塩酸,リン酸,フッ酸)
81と固形物(砒素)81aを内包している。Zn粉末
を入れた反応容器1ではフッ酸はZnと反応して安定な
状態にある。この処理済みの反応容器1は、ノズル部1
bを下向きにしてその先端部を開封容器82内に挿入し
て密封状態に取り付け、その先端部を、例えば高圧水供
給装置83から供給される高圧水をカッタノズル84か
ら噴射する水力カッタで切断して開封容器82内に開放
するようにする。
【0064】開封容器82は、反応容器1のノズル部1
bを挿し込んで結合ねじ部1cを螺合し、シール段部1
dをシールリング85に当接する受け口部82aを備
え、前記カッタノズル84は前記受け口部82aに取り
付けられた反応容器1のノズル部1bの先端部に対向す
るように設けられる。この開封容器82は、配管86に
よつて減圧弁87を介して気液分離容器88に接続す
る。
【0065】気液分離容器88は、分離した無害な気体
(炭酸ガス,窒素ガス)を配管89によって弁90を介
して大気中に放出し、一部の固形物(砒素)を含む液体
91は配管92を介して中和処理容器93に流下させ
る。
【0066】中和処理容器93は、配管94によつて接
続された中和剤容器95から中和剤(アルカリ液)が供
給されて内部の液体96を中和し、中和した液体を配管
97から弁98を介して排出して廃棄し、固形物は一部
の液体96と共に配管99を介して重金属磁化反応容器
100に流下させる。配管99には、前記中和剤容器9
5から中和剤を供給すると共に第1鉄塩容器101から
第1鉄塩を供給する。
【0067】重金属磁化反応容器100には、給気ポン
プ102から配管103を介して空気が送り込まれ、重
金属物質をフェライト化(砒素・鉄共晶体化)する。こ
の重金属磁化反応容器100は、フェライト化した重金
属物質を一部の液体と共に配管104を介して磁気分離
容器105に流下させ、残りの液体は、配管106によ
って弁107を介して排出して廃棄する。この配管10
6の途中(弁107よりも先の部分)には中和剤容器1
08から中和剤を供給することにより該配管106から
排出(廃棄)される液体は中性となるようにする。
【0068】磁気分離容器105は、砒素・鉄共晶物を
磁気分離機構によって分離して配管109から排出し、
液体は配管110を介して前記配管106の途中(弁1
07と中和剤供給位置の間)に排出する。
【0069】予め反応容器1内に所定量の中和剤(アル
カリ液)と酸素及び第1鉄塩を封入しておき、高温・高
圧状態で酸化処理して冷却すれば、酸化処理中に発生し
た重金属物質をこの反応容器1内でフェライト化するこ
とができるので、重金属磁化反応容器100,第1鉄塩
容器101,給気ポンプ102,配管103,弁107
を省略して処理装置を簡易化することができる。反応容
器1内への中和剤(アルカリ液)と第1鉄塩の封入は、
前記Zn粉末と同様に、予め過酸化水素水に混入してお
くことにより容易に実現することができる。
【0070】図5は、過酸化水素水と被処理物を内包し
た複数の反応容器1を流れ作業的に酸化処理するのに好
適な反応処理部の変形例を示している。
【0071】第2の容器であるオートクレーブ121
は、横長形状に形成し、その両横端に形成した開口フラ
ンジ部121a,121bを封止フランジ122,12
3によって開閉可能にし、胴体部の外周には熱媒体を循
環させる加熱管124を一体的に取り付ける。
【0072】そして、これらの周囲は、断熱材及び吸着
材の層125によって覆い、その外側は、保護容器12
6で包囲する。この保護容器126の両横端には開閉自
在に開閉蓋126a,126bを設け、この開閉蓋12
6a,126bを開いた状態では、前記オートクレーブ
121の両端開口を封止している封止フランジ122,
123を着脱自在にし、閉じた状態では保護容器126
内を密封(気密)状態にする。
【0073】オートクレーブ121に対する酸素供給装
置と温度制御装置、保護容器126内の排気装置は、図
示説明は省略するが、前述した実施形態と同様に設け
る。
【0074】オートクレーブ121の胴体部は、配管1
27によって弁128を介して反応媒体給排装置129
に接続し、オートクレーブ121内への反応媒体(純
水)130の給排を行う。
【0075】搬入装置131は、オートクレーブ121
の開口フランジ部121a側から複数個の反応容器1を
該オートクレーブ121内に搬入するように設置され、
搬出装置132は、オートクレーブ121の開口フラン
ジ部121b側からオートクレーブ121内の複数個の
反応容器1を該オートクレーブ121外に搬出するよう
に設置される。
【0076】オートクレーブ121に対する反応容器1
の搬入は、このオートクレーブ121内の反応媒体13
0を配管127と弁128を介して反応媒体給排装置1
29に回収してから行う。先ず、保護容器126の開閉
蓋126aを開き、次いで、封止フランジ122を取り
外した状態で搬入装置131上の複数個の反応容器1を
オートクレーブ121内に搬入する。次いで、封止フラ
ンジ122を取り付けてオートクレーブ121を密封
し、開閉蓋126aを閉じて保護容器126を密封状態
にする。
【0077】酸化処理に当たっては、先ず、反応媒体給
排装置129から配管127と弁128を介してオート
クレーブ121内に所定量の反応媒体(純水)130を
供給する。そして、前述した実施形態と同様に加熱管1
24に熱媒体(油)を循環させてオートクレーブ121
を加熱して高温・高圧状態での酸化処理を実行する。
【0078】オートクレーブ121内の処理済みの反応
容器1の搬出は、このオートクレーブ121内の反応媒
体130を配管127と弁128を介して反応媒体給排
装置129に回収してから行う。先ず、保護容器126
の開閉蓋126bを開き、次いで、封止フランジ123
を取り外した状態でオートクレーブ121内の複数個の
反応容器1を搬出装置13245に搬出する。次いで、
封止フランジ123を取り付けてオートクレーブ121
を密封し、開閉蓋126bを閉じて保護容器126を密
封状態にする。
【0079】オートクレーブ121への反応容器1の出
し入れを連続的に実行するときには、保護容器126の
開閉とオートクレーブ121の開閉は、それぞれ両側か
ら同時に行って、オートクレーブ121内の処理済みの
反応容器1を搬出した後に新たな反応容器1を搬入する
ようにすれば良い。
【0080】以上に説明した2つの実施形態は、1つの
オートクレーブ4,121を使用して反応容器1を処理
する形態であるが、このようなオートクレーブ4,12
1(処理容器)を複数設置して並列に処理運転を行うよ
うにしても良い。複数のオートクレーブ4,121を使
用して並列運転で処理を行う場合には、処理モードに時
間的な差をもたせ、一方のオートクレーブを冷却すると
きには該オートクレーブの高熱を他方のオートクレーブ
に移してこれを加熱し、また、この他方のオートクレー
ブの冷熱を前記一方のオートクレーブに移してこれを冷
却するように油(熱媒体)を循環させるようにすること
により、加熱及び冷却エネルギーの消費量を軽減するこ
とができる。
【0081】本発明になる酸化処理方法及び装置は、危
険物質が混入あるいは付着している医療機器や器具や器
材の廃棄物,実験用動植物の残骸,産業廃棄物処理残渣
のような物体を被処理物として扱うこともできる。この
場合には、これらの被処理物は、固形体であるので、反
応容器1は、このような被処理物の出し入れが容易な広
口の開口容器とし、開口はねじ蓋により開閉する構造と
すればよい。
【0082】
【発明の効果】本発明によれば、被処理物を第1の容器
(反応容器)と第2の容器(オートクレーブ)によって
2重に包囲して隔離された容器内で高温・高圧状態、例
えば超臨界状態で酸化処理できるので、被処理物の処理
装置外への漏洩を防止することができる。
【0083】そして、第2の容器(オートクレーブ)内
は洗浄する必要がないので運転効率を向上した酸化処理
方法及び装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明になる酸化処理装置の縦断側面図であ
る。
【図2】本発明になる酸化処理方法における被処理物の
封入工程を示すブロック図である。
【図3】本発明になる酸化処理方法における酸化処理済
みの被処理物の廃棄方法を示すブロック図である。
【図4】図3に示したブロック図における反応容器を開
封する開封部を拡大した縦断側面図である。
【図5】本発明になる酸化処理装置において複数の反応
容器を流れ作業的に酸化処理するのに好適な反応処理部
の変形例を示す一部縦断側面図である。
【符号の説明】
1…第1の容器、2…混合液、4…オートクレーブ、5
…水、9…加熱管、16,17…断熱材、18,19…
吸着材、20…下部容器、21…上部容器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F26B 25/16 B09B 3/00 304Z (72)発明者 芝野 芳樹 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (56)参考文献 特開 平4−234119(JP,A) 特開 平3−106438(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01J 3/00 - 3/04

Claims (29)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被処理物と酸素と反応媒体を容器に入れて
    密封した状態で高温・高圧状態に加熱することにより、
    被処理物を酸化処理する酸化処理方法において、 前記被処理物と酸素と第1の反応媒体を第1の容器に入
    れて密封し、この第1の容器と第2の反応媒体を第2の
    容器に入れて密封した状態で該第2の容器を加熱するこ
    とにより、前記第1の容器を間接的に加熱して高温・高
    圧状態にして被処理物を酸化処理することを特徴とする
    酸化処理方法。
  2. 【請求項2】請求項1において、前記加熱により前記第
    2の容器に入れた反応媒体を超臨界状態にすることを特
    徴とする酸化処理方法。
  3. 【請求項3】請求項1または2において、前記第1の容
    器内の被処理物が前記第2の容器内に漏洩したときには
    該第2の容器内に酸素を供給することにより漏洩した被
    処理物を酸化処理することを特徴とする酸化処理方法。
  4. 【請求項4】被処理物と酸素と反応媒体を容器に入れて
    密封した状態で高温・高圧状態に加熱することにより、
    被処理物を酸化処理する酸化処理方法において、 前記被処理物と酸素と第1の反応媒体を隔離容器内で第
    1の容器に入れて該第1の容器を密封し、この密封され
    た第1の容器を前記隔離容器内から取り出して該第1の
    容器と第2の反応媒体を第2の容器に入れて該第2の容
    器を密封した後に該第2の容器を加熱することにより、
    前記第1の容器を間接的に加熱して高温・高圧状態にす
    ることを特徴とする酸化処理方法。
  5. 【請求項5】請求項4において、前記第2の容器内に入
    れて加熱処理した後の前記第1の容器を該第2の容器か
    ら取り出して該第1の容器を開放することにより該第1
    の容器内の処理済みの被処理物を排出して廃棄処理する
    ことを特徴とする酸化処理方法。
  6. 【請求項6】請求項4または5において、前記第1の容
    器に対する前記被処理物と酸素と第1の反応媒体の注
    入,密封及び処理後の該第1の容器の開放と処理済みの
    被処理物の排出は、前記第1の容器に形成したノズルを
    使用して行うことを特徴とする酸化処理方法。
  7. 【請求項7】請求項1または4または6において、前記
    第1の容器に入れる酸素と第1の反応媒体として、過酸
    化水素水を使用することを特徴とする酸化処理方法。
  8. 【請求項8】請求項1〜7の1項において、前記第2の
    容器に不活性ガスを入れて該第2の容器内の圧力を調整
    することを特徴とする酸化処理方法。
  9. 【請求項9】請求項1〜7の1項において、前記第1の
    容器には、前記被処理物と酸素と第1の反応媒体と共に
    フッ酸と反応して該フッ酸を安定にする部材を封入する
    ことを特徴とする酸化処理方法。
  10. 【請求項10】請求項1〜7の1項において、前記第1
    の容器には、前記被処理物と酸素と第1の反応媒体と共
    に中和剤と第1鉄塩を封入することを特徴とする酸化処
    理方法。
  11. 【請求項11】被処理物と酸素と反応媒体を収容する処
    理容器と、この処理容器を加熱する加熱手段を備えた酸
    化処理装置において、 前記処理容器は、前記被処理物と酸素と第1の反応媒体
    を収容して密封される第1の容器と、この第1の容器と
    第2の反応媒体を収容して密封した状態で前記加熱手段
    によって加熱される第2の容器を備えたことを特徴とす
    る酸化処理装置。
  12. 【請求項12】請求項11において、前記加熱手段は、
    油を熱媒体として該油を加熱する昇温手段と冷却する降
    温手段と、昇温または降温された油の熱を前記第2の容
    器に伝達する熱交換手段を備えたことを特徴とする酸化
    処理装置。
  13. 【請求項13】請求項11において、前記第2の容器内
    に酸素を供給する酸素供給手段を備えたことを特徴とす
    る酸化処理装置。
  14. 【請求項14】請求項13において、前記酸素供給手段
    は、前記第2の容器内の組成を検出する第2容器内組成
    検出手段と、その検出結果に基づいて前第2の容器内
    への酸素供給を制御する酸素供給制御手段を備えたこと
    を特徴とする酸化処理装置。
  15. 【請求項15】被処理物と酸素と反応媒体を収容する処
    理容器と、この処理容器を加熱する加熱手段とを備えた
    酸化処理装置において、 前記処理容器は、前記被処理物と酸素と第1の反応媒体
    を収容して密封される第1の容器と、この第1の容器と
    第2の反応媒体を収容して密封した状態で前記加熱手段
    によって加熱される第2の容器を備え、 前記第2の容器は保護容器によって覆われたことを特徴
    とする酸化処理装置。
  16. 【請求項16】請求項15において、前記保護容器は、
    被処理物を吸着する吸着材を内蔵したことを特徴とする
    酸化処理装置。
  17. 【請求項17】請求項15において、前記保護容器は、
    断熱材を内蔵したことを特徴とする酸化処理装置。
  18. 【請求項18】請求項15〜17の1項において、前記
    保護容器内を大気圧よりも低い気圧に減圧する減圧手段
    を設けたことを特徴とする酸化処理装置。
  19. 【請求項19】請求項1において、前記減圧手段は、
    吸着材を内蔵した吸着容器を介して前記保護容器に接続
    された排気ポンプを備えたことを特徴とする酸化処理装
    置。
  20. 【請求項20】請求項19において、前記減圧手段は、
    保護容器内の組成を検出する保護容器内組成検出手段
    と、その検出結果に基づいて前記排気ポンプの運転を制
    御する排気制御手段を備えたことを特徴とする酸化処理
    装置。
  21. 【請求項21】請求項11〜20の1項において、前記
    第1の容器は、該第1の容器に対する前記被処理物と酸
    素と第1の反応媒体の注入,密封及び処理後の該第1の
    容器の開放と処理済みの被処理物の排出を行うためのノ
    ズルを備えたことを特徴とする酸化処理装置。
  22. 【請求項22】請求項11または15または21におい
    て、前記第1の容器に入れる酸素と第1の反応媒体とし
    て、過酸化水素水を使用することを特徴とする酸化処理
    装置。
  23. 【請求項23】請求項11または15または21または
    22の1項において、前記第1の反応容器は、前記被処
    理物と酸素と第1の反応媒体と共にフッ酸と反応して該
    フッ酸を安定にする部材を封入することを特徴とする酸
    化処理装置。
  24. 【請求項24】請求項11または15または21または
    22の1項において、前記第1の容器は、前記被処理物
    と酸素と第1の反応媒体と共に中和剤と第1鉄塩を封入
    することを特徴とする酸化処理装置。
  25. 【請求項25】被処理物と酸素と第1の反応媒体を入れ
    て密封し、第2の反応媒体と共に圧力容器内に入れられ
    てこの第2の反応媒体を介して内部の第1の反応媒体が
    高温・高圧状態となるように加熱されることを特徴とす
    る酸化処理用の反応容器。
  26. 【請求項26】請求項25において、前記反応容器は、
    被処理物と酸素と反応媒体を収容する大径の本体部と該
    本体部に連なる小径のノズル部とを備え、前記ノズル部
    は前記被処理物と酸素と反応媒体の注入,密封及び処理
    後の該反応容器の開放と処理済みの被処理物の排出に使
    用されることを特徴とする酸化処理用の反応容器。
  27. 【請求項27】請求項25または26において、前記反
    応容器は、ステンレス鋼材によって形成したことを特徴
    とする反応容器。
  28. 【請求項28】請求項25において、前記ノズル部の外
    周に連結ねじを形成したことを特徴とする反応容器。
  29. 【請求項29】請求項25において、前記ノズル部の先
    端は溶着により密封可能にしたことを特徴とする反応容
    器。
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