JP3527743B2 - 有機物質を加水分解する方法 - Google Patents

有機物質を加水分解する方法

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は有機材料の加水分解方法及び装置に関するも
のである。
ノルウェー国公開特許出願第160907号から、反応生成
物の製造方法及びこの方法を実施する装置は公知であ
り、このノルウェー国公開特許出願には、二つのオート
クレーブすなわち圧力容器を互いに結合するプロセスが
開示されている。経済的に良好な加熱を行うために、熱
交換器が使用され、例えば熱水はタンク10内化学物質と
混合されることなる。物質がタンク10からタンク12へ移
されることになる際には、これは、タンク12内の圧力を
上昇させて二つのタンク間の圧力差をできるだけ小さく
して行われる。この目的は、タンク10からタンク12への
静かな好ましくは層状の移動を達成して、生成物を破壊
しないようにすることにある。このノルウェー国公開特
許出願に開示されている方法は、特に珪酸カルシウムを
製造することを意図としており、総合的には有機物質の
加水分解を行うのには適してない。
ノルウェー国公開特許出願第173372号からは、ノルウ
ェー国公開特許出願第160907号に開示された方法及び装
置をさらに発展させたものであると思われる反応生成物
の製造方法及び装置が公知である。これら二つの特許に
よる方法の原理は出発の点では同じであると認められ
る。
米国特許第3,525,596号及び英国特許第1,375,741号か
らは、相互に連結したタンクを用いて液体流から高圧プ
ロセスにおいて固体物質を洗い流すことは公知であり、
これらのタンクは必要に応じて弁の磨耗を最少にして洗
い流すため加圧される。これらのノルウェー国公開特許
出願のいずれも本発明の目的を達成することはできな
い。
文献から知られているように、160℃〜240℃の温度範
囲で有機物質を熱処理することにより有機物質はかなり
の部分、加水分解（水に分解）する。これに基づて、下
水スラッジ、廃棄物、湿った有機木材及びそのための有
機物質のような有機物質を熱的に前処理することが開発
されてきた。この方法により、エネルギー消費を最少化
するため高圧蒸気を二回用いる階段状加熱を用いた再生
加水分解反応器が使用できる。
前処理の期間が相対的に短いこと（５〜120分）は、
大きなタンクを設ける必要がなく、それによりエネルギ
ーコストを低減できることを意味している。従って比較
的小さな容積の構造で多量の有機物質を処理できる。
例えばスラッジの前処理において、有機物質は比較的
小さな粒子に分解され、これによりスラッジの高度に乾
燥した物質分を消化させることができるようになる。ま
た前処理は、養分を比較的容易にバクテリアに接触させ
ることができることを意味している。
スラッジ処理プラントにおいてこの前処理を用いるこ
とにより、スラッジの低温殺菌と衛生事業を同時に達成
することができる。また消化後の残留スラッジの量を低
減することができる。
有機物質の熱的加水分解は二つの方法で実施すること
ができる。プロセスは例えば蒸気を用いた直接加熱か間
接加熱によって進められる。ある場合には、加水分解を
促進させるため酸が添加される。
間接加熱プラントでは、加熱処理は熱交換器において
行われる。熱力学的には、これは、良好な熱交換を容易
に達成できるので良い方法である。実際には、この方法
は、加熱表面上に汚いものが形成されるので動作上問題
が生じると共に、減圧弁の磨耗の問題も生じる。
直接加熱プロセスは多くの仕方で比較的簡単である。
圧力タンクには有機物質及び水が充填される。タンクの
底には蒸気が入れられ、温度を所望のレベルまで高め
る。所定の処理時間が経過すると、底部の弁は開放さ
れ、被処理物は放出される。この技術の利点は、装置が
簡単である点であるが、しかし熱を良好に回収上で問題
があり、さらには排気圧力及び排気弁の磨耗が高いとい
う別の問題がある。
従って、間接加熱システムでは主にメンテナンスの問
題が生じ、一方直接加熱システムではエネルギー消費が
高くなる傾向にあるため、加水分解プロセスの普及は妨
げられてきた。
従って本発明の目的は、上記の問題を解決した方法及
び装置を提供することにある。
本発明の第１の目的は、二つの反応容器間の大きな差
圧により有機物質の移送によって生じる弁の磨耗を最少
化できる、有機物質の加水分解方法を提供することにあ
る。
本発明の第２の目的は、エネルギー消費を最適化でき
る有機物質の加水分解方法を提供することにある。
本発明の更に別の目的は、上記方法を実施する装置を
提供することにある。
これらの目的は、請求の範囲に記載した特徴によって
特徴付けられる方法及び装置によって達成される。
以下、本発明による方法を実施するプラントの実施例
を概略的に示す添付図面を参照して本発明を詳細に説明
する。
図面には、四つの反応容器１、２、３、４から成る有
機物質の加水分解プラントを示す。プラントは運転して
いると仮定する。有機物質と任意に水との混合物５は最
初の反応容器１に供給される。蒸気６は例えば、後の処
理行程または外部源（図示してない）から反応容器１内
に導入される。反応容器１内の混合物の温度が所望のレ
ベル例えば80℃に達すると、弁７は開放され、混合物は
例えばポンプ（図示してない）によって反応容器２へ移
送される。
反応容器２のレベルが所望の値に達すると、混合物の
供給は止められる。実際に、供給速度は、供給が連続し
て行われるように制御される。
反応容器２内の混合物は、弁８を開放して反応容器３
から反応容器２へ流出蒸気を解放することにより、例え
ば130℃に加熱される。反応容器３内の圧力の解放は、
その中の圧力が２〜５気圧（120〜150℃）に落ちた時に
完了される。その後弁８は閉じられる。そして反応容器
３内で加水分解した物質は反応容器４へ移され、この場
合弁９は開放され、反応容器３は空となる。
120〜140℃に予め加熱された反応容器２内の有機物質
は反応容器２から反応容器３へ弁10開放することにより
移される。反応容器２と反応容器３との圧力差は弁10の
開放瞬時で２〜４気圧の範囲である。移送はポンプを用
いても行うことができる。
弁10は、その反応容器内が正しいレベルに達するまで
開放状態に保たれる。その後、弁10は閉じられる。所望
の圧力・温度状態、例えば10〜25気圧に達するまで弁11
を開放状態に保つことにより反応容器３内に蒸気が供給
される。
そして弁11は閉じられる。処理時間（例えば５〜60分）
が経過すると、弁８は開放され、噴出蒸気が反応容器２
内に解放され、反射容器２内の物質を加熱する。その後
に、反応容器には有機物質及び任意に水が充填される。
反応容器２内の圧力が反応容器３内の圧力同じ程度に大
きくなるまで弁８は開放したままであり、その後閉じら
れる。
弁８は、反応容器３の圧力が均衡圧力より高い場合
に、反応容器３内の圧力が所望のレベルにある時に閉じ
られ得る。その後、弁９は開放され、加水分解した物質
は反応容器３と反応容器４との圧力差により反応容器４
へ移送される。この圧力差は２〜４気圧の範囲である。
その後、物質は、蒸気爆発を受け、さらに粉砕される。
処理は繰り返され、弁５を介して反応容器１に新たな
量の有機物質及び任意に水が導入される。
水解物は反応容器４に約100℃で到達する。水解物は
必要ならば冷却され、供給物質は例えば約80−90℃に予
め加熱され、反応容器４からの水解物は反応容器１に供
給された物質と熱交換される。この種の熱交換は、汚れ
の問題が少なくなる温度範囲内で行われる。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ａ）任意に水を含む有機物質の混合物を予
    加熱して反応容器（２）へ供給し、反応容器（2,3）間
    の弁（８）を開放して比較的高い圧力の後続の反応容器
    （３）から蒸気を供給することにより反応容器（２）内
    で有機物質を含む混合物をさらに加熱すること、 ｂ）反応容器（３）内の圧力が予定の値に達した時また
    は反応容器（2,3）間の圧力差がほぼゼロに等しくなっ
    た時に弁（８）を閉じること、 ｃ）弁（９）を用いて反応容器（３）内の圧力さらに低
    減させること、 ｄ）反応容器（２、３）間の圧力差またはポンプを用い
    て反応容器（２）内の有機物質を含む混合物を反応容器
    （３）へ移すこと、 ｅ）蒸気を付加して反応容器（３）を再加圧すること、 ｆ）工程ａ）〜ｅ）を繰り返すこと から成ることを特徴とする還元状況で有機物質を加水分
    解する方法。
  2. 【請求項２】反応容器（２、３）間の弁（８）の開放前
    の反応容器（２）内の圧力が10〜25気圧の範囲にあるこ
    とを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】反応容器（２）内の有機物質を含む混合物
    を反応容器（３）へ移すときの反応容器（２、３）間の
    圧力差が２〜４気圧の範囲にあることを特徴とする請求
    項１または２に記載の方法。
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