JP4304823B2 - 超臨界水による反応処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、難分解性有機物や有害廃棄物などの有機物を含む被処理液を超臨界水により反応処理する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の有機物を超臨界水により酸化したり分解したりする処理装置として、縦型の反応容器を使用し、上部に超臨界水領域を、下部に亜臨界領域をそれぞれ形成し、超臨界水領域で酸化反応を行わせると同時に、この反応により生じた無機塩などを下部の亜臨界領域に移行させて再溶解させ、凝縮した亜臨界水（以下、凝縮水という。）とともに排出する装置が提案されている。
しかし、この装置は被処理液の供給口と超臨界水状態の反応生成物の排出口とがともに反応容器の上部にあってしかも双方の距離がチューブ状の反応器に比べて短いために、被処理液の一部が供給口からショートパスして反応生成物の排出口に達し、そこから反応生成物とともに反応容器から排出する不具合があった。この結果、所定の反応時間を確保できず、未分解の有機物が超臨界水状態の反応生成物中に残存し、また無機物が被処理液又は反応生成物から沈降分離することなく排出口から反応生成物とともに流出していた。
【０００３】
この点を解決するため、縦型の反応容器を用いたこの種の反応処理装置において、反応容器がその頂部から底部の上方まで垂下する仕切り板によって、内部が底部で相互に連通する２個の区域に区画され、一方の区画の上部及び他方の区画の上部には、被処理液の供給口及び超臨界水状態の反応生成物の排出口がそれぞれ設けられた反応処理装置が開示されている（特開平１０−２７７５７０）。
この装置によれば、未分解の有機物が反応生成物とともに排出することがなく、また超臨界水状態の反応生成物中の無機物の含有率が低い特長がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、超臨界水を用いた酸化や分解処理は、温度４００〜６００℃、圧力２２ＭＰａ以上の雰囲気中で行われるため、特開平１０−２７７５７０号公報に示された装置によっても、廃棄物中に含まれる塩素、その他の腐食性物質の分解に伴って生じる塩酸、硫酸などの無機酸により反応装置材料が腐食してしまう問題があった。
また、超臨界水状態の反応生成物中には廃棄物の酸化反応及び中和反応などで生じた無機塩が存在するが、水の超臨界状態では無機塩の溶解度が極めて小さいため、無機塩が析出して反応容器の内壁に付着し、内壁を腐食する問題もあった。
更に、これまでの超臨界水を用いた酸化燃焼装置は、装置内の下部において反応生成物中の水分を凝縮する手段を有しているけれども、この水分の一部は凝縮せずに反応生成物と同伴しているため、更に処理が必要であり、定量的に超臨界水を回収することが困難であった。
【０００５】
本発明の目的は、反応容器の腐食を低減しかつ反応容器への熱負荷を軽減して反応容器の耐久性を高めた超臨界水による反応処理装置を提供することにある。
本発明の別の目的は、燃焼ガスと凝縮水とを分離して凝縮水を効率よく反応容器底部に貯えるとともにオフガスの処理を容易にし得る超臨界水による反応処理装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、図１に示すように、超臨界水が滞留する超臨界水領域４３を内部に有する縦型の反応容器１１を備え、有機物を含む被処理液を反応容器１１の供給口１３から超臨界水領域４３に導入して超臨界水領域４３で被処理液中の有機物を完全燃焼することにより酸化分解する超臨界水による反応処理装置１０である。その特徴ある構成は、反応容器１１の頂部に設けられ反応により生成した燃焼ガスの第１排出口１４と、反応容器１１の底部に設けられ反応により生成した凝縮水の第２排出口１６と、超臨界水領域４３の上方の反応容器１１の内部に設けられ反応により生成した超臨界水状態の反応生成物を冷却して凝縮水を作る第１冷却器５１と、超臨界水領域４３を包囲するように反応容器１１の内部に設けられた筒状の熱遮蔽体４７と、第１冷却器５１と熱遮蔽体４７の間の反応容器１１の内部に設けられ第１冷却器５１から滴下する凝縮水又は亜臨界水を熱遮蔽体４７と反応容器１１の内壁１１ａとの間に流下させる傘５２とを備えたことにある。
請求項１に係る発明では、筒状の熱遮蔽体４７により、反応容器１１の内壁１１ａへの燃焼熱を遮蔽して内壁１１ａの熱的負荷を軽減するとともに、反応により生成した無機塩の内壁への付着を抑制して内壁１１ａの腐食を低減できる。また冷却器５１で生成された凝縮水が傘５２により熱遮蔽体４７と反応容器１１の内壁１１ａの間を流下するため、反応により生成した無機塩が反応容器１１の内壁にたとえ付着したとしても、これを洗い流すことができ、同時に反応容器１１の内壁１１ａを冷却するため、反応容器内壁１１ａの熱的負荷を更に低減することができる。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、第１冷却器５１が反応容器１１の縦方向に配設された多重管式又はコイル式冷却器であって、第１冷却器５１の冷媒流入管路５１ａに設けられ冷媒の流量を調整する流量調整バルブ５３と、反応容器１１の内頂部付近の温度を検出する温度センサ５４と、この温度センサ５４の検出出力に基づいて流量調整バルブ５３を制御する第１コントローラ５７とを備えた反応処理装置である。
請求項２に係る発明では、第１コントローラ５７が温度センサ５４により流量調整バルブ５３を制御して第１冷却器５１の冷却能力を常に一定に保つため、第１冷却器５１による超臨界水状態の反応生成物の凝縮が確実に行われる。これにより燃焼ガスと凝縮水とが分離され、凝縮水を効率よく反応容器底部に貯えることができる。また第１冷却器５１による過冷却が防止されるため、超臨界水による反応を適切に行うことができる。これにより燃焼ガスとしては、ＣＯ2などの非凝縮性のガスのみを排出させることができる。
【０００８】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明であって、反応容器１１の第１排出口１４に接続された排気管路５８に設けられ反応容器内部の圧力を減じる減圧バルブ５９と、反応容器１１の内部の圧力を検出する圧力センサ５６と、この圧力センサ５６の検出出力に基づいて減圧バルブ５９を制御する第２コントローラ６１とを備えた反応処理装置である。
請求項３に係る発明では、第２コントローラ６１が圧力センサ５６により減圧バルブ５９を制御して反応容器内の圧力を常に一定に保つため、超臨界水による反応を適切に行うことができる。また反応容器１１に対する過度の加圧を防止することができる。
【０００９】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３いずれかに係る発明であって、反応容器１１の第２排出口１６に接続された排液管路６２に設けられ反応容器１１の内底部に貯留する凝縮水を抜出す排液バルブ６３と、反応容器１１の内底部に貯留する凝縮水の水量を検出するレベルセンサ６４と、このレベルセンサの検出出力に基づいて排液バルブ６３を制御する第３コントローラ６６とを備えた反応処理装置である。
請求項４に係る発明では、第３コントローラ６６がレベルセンサ６４により排液バルブ６３を制御して反応容器１１の内底部に貯留する凝縮水の水量を常に一定に保つため、反応容器内に過剰に凝縮水が貯まることがなくなる。
【００１０】
請求項５に係る発明は、請求項４に係る発明であって、排液管路５８に反応容器１１の内底部から流出した凝縮水を冷却する第２冷却器３２が設けられた反応処理装置である。
請求項５に係る発明では、第２冷却器３２により凝縮水の温度を下げ、凝縮水の処理を容易にする。
【００１１】
請求項６に係る発明は、図２に示すように、請求項４に係る発明であって、反応容器１１の内底部に凝縮水を冷却する第３冷却器６７が設けられた反応処理装置である。
請求項６に係る発明では、反応容器内底部に設けられた第３冷却器６７により凝縮水を冷却するため、底部に貯留した凝縮水の温度が低下し、反応生成物の液化を図１の場合に比べて促進する。
【００１２】
請求項７に係る発明は、図３に示すように、請求項１ないし６いずれかに係る発明であって、第１冷却器５１と傘５２の間の反応容器内部に設けられ第１冷却器５１から滴下する凝縮水と反応により生成した超臨界水状態の反応生成物と接触させる気液接触器７１と、この気液接触器７１に中和剤を供給する中和剤供給パイプ７２とを更に備えた反応処理装置である。
請求項７に係る発明では、第１冷却器５１で作られた凝縮水を気液接触器７１で一時的に貯留しておきパイプ７２により中和剤を供給する。反応容器１１の頂部に向う超臨界水状態の反応生成物をこの気液接触器７１に貯留した、中和剤を含む凝縮水に接触させる。この接触により例えば、反応生成物中に含まれるＳＯｘガスは硫酸塩になり、気液接触器７１で捕捉される。気液接触器７１で捕捉された硫酸塩は第１冷却器５１から滴下してくる凝縮水で洗い流されて反応容器内底部に至る。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図４に示すように、本発明の反応処理装置１０は耐食性の金属で作られた縦型で管状の反応容器１１を有する。反応容器１１は両端が封止されかつ水の超臨界状態を維持可能に構成され、その周囲には図示しない保温材とともに保温及び予熱用のヒータ１２が設けられる。反応容器１１は、その側部に供給口１３、頂部に第１排出口１４、更に底部に第２排出口１６をそれぞれ有する。供給口１３には、混合器１８により混合された被処理液と中和剤の混合液がポンプ１９及びプレヒータ２１で昇圧昇温されて供給される。また供給口１３には水がタンク２２からポンプ２３及びプレヒータ２４で昇圧昇温されて超臨界水となって供給される。更に供給口１３には空気又は酸素からなる酸化剤がポンプ２６及びプレヒータ２７で昇圧昇温されて供給される。なお、中和剤は被処理液に含まれる成分によっては加えなくてもよい。また中和剤は被処理液と混合することなく、反応容器１１の別の側部に設けられた供給口１３ａに供給してもよい。この場合、中和剤は水溶液の形態でタンク２８からポンプ２９及びプレヒータ３１で昇圧昇温されて供給される。更にこの場合、図示しないが、被処理液と水、又は水と空気を一緒に混合し、ポンプ及びプレヒータで昇圧昇温して水の超臨界状態となって供給口１３に供給してもよい。
【００１４】
本発明で処理する被処理液は、難分解性有機物や有害廃棄物などの有機物を含み、ＰＣＢ、ダイオキシン、焼却飛灰、有機物を含む排液、汚泥などがそれぞれ例示される。また中和剤としてはアルカリ金属の水酸化物、アルカリ土類金属の酸化物、水酸化物などが例示される。
第１排出口１４からは燃焼ガスが排出され、第２排出口１６からは反応により生成された凝縮水が排出され、冷却器３２で冷却されてタンク３３に貯留された後、廃液処理される。
【００１５】
図１に詳しく示すように、反応容器１１の内部中心には噴射を下向きにした噴射口４１が設けられ、反応容器１１の供給口１３と噴射口４１とはパイプ４２で接続される。なお、図１では保温材並びに予熱及び保温のためのヒータを示していない。噴射口４１から噴射される被処理液、酸化剤、中和剤及び超臨界水からなる混合流体により超臨界水領域４３が形成される。超臨界水領域４３の下方には仮想界面４４を介して亜臨界水領域４６が形成される。反応容器１１の内壁１１ａは腐食を防止するためセラミックス又は高耐食性の金属で被覆される。反応容器１１の内部には上記超臨界水領域４３を包囲し、反応容器１１の内壁１１ａと間隔をあけて筒状の熱遮蔽体４７が反応容器１１と同心状に設けられる。図示するように熱遮蔽体４７はその上端が噴射口４１の噴射位置より高く、その下端が仮想界面４４に達する長さを有する。熱遮蔽体４７は高温にさらされ、腐食が大きくなるおそれがあるため、熱良導体からなる耐熱性金属、例えばＮｉ−Ｃｒの耐熱合金等から形成され、熱遮蔽体４７は交換可能に構成される。
【００１６】
超臨界水領域４３の上方の反応容器１１の内部には第１冷却器５１が設けられる。第１冷却器５１は反応容器１１の縦方向に配設された多重管式又はコイル式冷却器である。冷却器の部分を超臨界水状態の反応生成物が通過し、その周囲には冷媒（例えば水）が流れる。超臨界水状態の反応生成物はここで水の超臨界状態の温度未満、即ち３７４℃未満に冷却される。第１冷却器５１と熱遮蔽体４７の間には円錐状の傘５２が設けられる。この傘５２は熱遮蔽体４７と同じ材料で作られ交換可能に構成される。傘５２はその下端が熱遮蔽体４７と反応容器１１の内壁１１ａの間に位置する大きさを有する。第１冷却器５１の冷媒は上部の流入管路５１ａから流入し、下部の流出管路５１ｂから流出するようになっている。冷媒流入管路５１ａには冷媒の流量を調整する流量調整バルブ５３が設けられる。反応容器１１の内頂部には内頂部の温度を検出する温度センサ５４及び反応容器内部の圧力を検出する圧力センサ５６が設けられる。
【００１７】
温度センサ５４の検出出力は第１コントローラ５７の制御入力に接続され、その制御出力は流量調整バルブ５３に接続される。反応容器１１の第１排出口１４には排気管路５８が接続され、排気管路５８には減圧バルブ５９が設けられる。圧力センサ５６の検出出力は第２コントローラ６１の制御入力に接続され、その制御出力は減圧バルブ５９に接続される。
反応容器１１の第２排出口１６には排液管路６２が接続され、排液管路６２には前述した第２冷却器３２及び排液バルブ６３が設けられる。反応容器１１の内底部にはこの内底部に貯留された凝縮水の水量を検出するレベルセンサ６４が設けられ、レベルセンサ６４の検出出力は第３コントローラ６６の制御入力に接続され、その制御出力は排液バルブ６３に接続される。
【００１８】
このように構成された反応処理装置１０では、被処理液、酸化剤、中和剤及び水からなる昇圧昇温された混合流体は供給口１３、パイプ４２を通って噴射口４１から噴射される。図４に示したヒータ１２の加熱により、噴射口４１の直下は水の超臨界状態となる。図示しない点火装置により噴射された流体を点火すると、超臨界流体になった被処理液中の有機物は完全燃焼し、それ以降酸化剤の供給により完全燃焼が継続され、３７４〜７００℃程度の超臨界水領域４３が形成される。この超臨界水反応による完全燃焼で被処理液に含まれた有機物は酸化分解反応を起こし、二酸化炭素、水分を主成分とする気体成分と残渣を生成する。気体成分中のＳＯｘ等の酸化性ガスは中和剤と反応して硫酸塩等の無機塩となる。反応容器内部の圧力は圧力センサ５６、減圧バルブ５９及び第２コントローラ６１により超臨界水条件以上の所定圧力に制御される。即ち、反応容器１１内部の圧力が所定圧力に達するようにバルブが開閉する。この制御により反応容器１１内部の圧力を所定圧力に維持した状態で非凝縮性の燃焼ガスを排出することができる。
【００１９】
超臨界水領域４３は熱遮蔽体４７により包囲されるため、反応容器１１の内壁１１ａは高温の超臨界水に触れることはなく、熱遮蔽体４７のみが高温となる。これにより内壁１１ａの熱的負荷が軽減されるとともに、反応容器１１の腐食が低減される。反応により生成した超臨界水状態の反応生成物のうち、固体を含まない成分は熱遮蔽体４７の上端と傘５２の間を通過し、更に第１冷却器５１を通って反応容器１１の内頂部に向う。第１冷却器５１で超臨界水状態の反応生成物は超臨界水の温度（３７４℃）未満まで冷却され、その一部は亜臨界水状態となって凝縮水となり、残部は燃焼ガスとして反応容器１１の内頂部に至る。これにより燃焼ガスと凝縮水とが分離される。この第１冷却器５１の冷却温度は温度センサ５４、流量調整バルブ５３及び第１コントローラ５７により所定温度に維持される。この制御により同時に第１排出口１４より超臨界水状態の反応生成物が排出されるのが抑制される。
【００２０】
凝縮水は冷却器部分を流下して、管内を洗浄した後、傘５２の上を滴下する。傘５２から流下した凝縮水は熱遮蔽体４７と反応容器１１の内壁１１ａとの間を通って反応容器１１の底部に貯まる。凝縮水が内壁１１ａを流下することにより、内壁１１ａの腐食はより一層低減される。なお、図６に示すように、傘５２を２段にすることにより、凝縮水を熱遮蔽体４７の内面にも多少の凝縮水が流下するようにすれば、内壁１１ａだけでなく、熱遮蔽体４７の腐食も低減できる。
第１冷却器５１を通過した燃焼ガスは反応容器１１の内頂部の第１排出口１４から反応容器１１外へ排出される。この燃焼ガスは主に二酸化炭素が濃縮されたガスであり、必要であれば燃焼ガスを５〜２５℃まで冷却して燃焼ガスから二酸化炭素のみを液化させ、減圧することにより二酸化炭素を比較的簡便に液化ＣＯ2の形態で分離回収することが可能である。
【００２１】
超臨界水反応によって生成した無機塩は被処理液を燃焼する際に燃焼火炎を下方に向けることで、反応容器１１の底部に移行する。更に、微量に存在する浮遊している無機塩は上方から流下する凝縮水に溶解した後、反応容器１１の底部に移行する。無機塩が凝縮水に溶解するのは、超臨界水が極めて無極性に近い溶媒であって有機物のような無極性の溶質の溶解度は高いが、無機塩の溶解度は低く溶解しにくいのに対して、第１冷却器５１より流下した凝縮水（亜臨界水）は極性を持つ溶媒であるため無機塩の溶解度が高いためである。
反応容器１１内底部に貯留した凝縮水の液面のレベルが所定値以上になるときには、レベルセンサ６４、排液バルブ６３及び第３コントローラ６６により常に所定値に維持される。この制御により凝縮水を無機塩とともに反応容器１１外へ抜き出すことができる。
【００２２】
本発明の第２の実施の形態を図２に基づいて説明する。図２において、図１と同一符号は同一構成要素を示す。この実施の形態では、次の点が第１の実施の形態と相違する。即ち、図１の第２冷却器３２の代わりに反応容器１１内底部にコイル状に巻かれた冷却管からなる第３冷却器６７が設けられる。この冷却器６７の両端には冷媒流入管路６７ａ及び冷媒流出管路６７ｂが接続される。上記以外の構成は第１の実施の形態と同様である。
第１の実施の形態と比較して、第２の実施の形態では、反応容器１１内底部に第３冷却器６７により凝縮水を冷却するため、反応生成物の液化が第１の実施の形態に比べて促進される。
【００２３】
次に本発明の第３の実施の形態を図３に基づいて説明する。図３において、図１及び図２と同一符号は同一構成要素を示す。この実施の形態では、次の点が上述した実施の形態と相違する。即ち、第１冷却器５１と傘５２との間に気液接触器７１が設けられる。気液接触器７１の上部には中和剤供給パイプ７２の一端が設けられ、このパイプ７２の他端は図１に示した供給口１３ａに接続される。上記以外の構成は第１の実施の形態と同様である。
図５で拡大して示すようにこの実施の形態では、気液接触器７１はバルブキャップトレイ型であり、上トレイ７３及び下トレイ７４が間隔をあけて設けられる。トレイ７３，７４にはそれぞれ複数の短管７３ａ，７４ａがトレイ７３，７４を貫通して立設され、これらの短管７３ａ，７４ａの上端には小キャップ７３ｂ，７４ｂが被さって設けられる。また反応容器１１の内壁１１ａに沿って、トレイ７３，７４の各一端には長管７６が、下トレイ７４の他端には長管７７が設けられる。長管７６はその上部が上トレイ７３を貫通し、下端が下トレイ７４の上面近傍まで延びる。また長管７７はその上部が下トレイ７４を貫通し、その下端近傍には受け皿７７ａが設けられる。長管７６，７７は各上端が小キャップ７３ａ，７４の上面と同位置に設けられる。
【００２４】
第３の実施の形態では、図３に示した第１冷却器５１から滴下する凝縮水が先ず上トレイ７３に落ち、上トレイ７３上に貯えられる。次いで上トレイ７３上の凝縮水の水位が上昇し、この水位が長管７６の上端を越えると、凝縮水は長管７６を通って下トレイ７４に至り、下トレイ７４上に貯えられる。次に下トレイ７４上の凝縮水の水位が上昇し、この水位が長管７７の上端を越えると、凝縮水は長管７７を通って受け皿７７ａに一端貯まった後、反応容器１１の底部に流下する。上トレイ７３には中和剤供給パイプ７２を介して中和剤が供給される。
この状態で、超臨界水による反応で生成した固体を除く反応生成物は、最初に短管７４ａを通り、小キャップ７４ｂを気圧により押上げて、下トレイ７４上の凝縮水中を通って、下トレイ７４と上トレイ７３の間の領域７８に達する。この領域７８に到達した反応生成物は、同様に短管７３ａを通り、小キャップ７３ｂを押上げて、上トレイ７３上の凝縮水中を通って第１冷却器５１（図３）に向う。
【００２５】
これにより気液接触器７１に一時的に貯留した凝縮水に超臨界水領域４３から反応容器１１の内頂部に向かう超臨界水状態の反応生成物が接触するので、この反応生成物に同伴しているＳＯｘガス等の酸化ガスを凝縮水に溶解するとともに中和剤により中和して無機塩にすることができる。
なお、気液接触器にはバルブキャップトレイ型の他に、デミスターブランケット型のものを用いてもよい。
【００２６】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１に係る反応処理装置では、筒状の熱遮蔽体により、反応容器の内壁の熱的負荷を軽減するとともに、反応により生成した無機塩の内壁への付着を抑制して内壁の腐食を低減できる。また傘により冷却器で生成された凝縮水が熱遮蔽体と内壁の間を流下するため、反応により生成して内壁に付着した無機塩を洗い流すことができる。更に内壁を冷却するため、内壁の熱的負荷を更に低減することができる。
請求項２に係る反応処理装置では、温度センサ、流量調整バルブ及び第１コントローラにより、第１冷却器の冷却能力を常に一定に保つため、第１冷却器による超臨界水状態の反応生成物の凝縮が確実に行われる。これにより燃焼ガスと凝縮水とが分離され、凝縮水を効率よく反応容器底部に貯えることができる。また過冷却が防止されるため、超臨界水による反応を適切に行うことができる。酸化燃焼ガスとの分離とともに超臨界水を定量的に回収する。
請求項３に係る反応処理装置では、圧力センサ、減圧バルブ、第２コントローラにより、反応容器内の圧力を常に一定に保つため、超臨界水による反応を適切に行うことができる。また反応容器の過度の加圧を防止することができる。
【００２７】
請求項４に係る反応処理装置では、レベルセンサ、排液バルブ、第３コントローラにより、反応容器１１の内底部の凝縮水の水量を常に一定に保つため、反応容器内に過剰に凝縮水が貯まることがなくなる。
請求項５に係る反応処理装置では、第２冷却器により容器底部に貯留した凝縮水の温度を下げ、凝縮水の処理を容易にする。
請求項６に係る反応処理装置では、容器内底部に設けられた第３冷却器により凝縮水を冷却するため、底部に貯留した凝縮水の温度が低下し、反応生成物の液化をより一層促進する。
請求項７に係る反応処理装置では、第１冷却器で作られ気液接触器に一時的に貯留された、中和剤を含む凝縮水に、超臨界水状態の反応生成物を接触させると、反応生成物中に含まれるＳＯｘガス等は硫酸塩になり、気液接触器で捕捉されるとともに、この無機塩は第１冷却器からの凝縮水に溶解して反応容器底部に回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における反応処理装置の構成図。
【図２】本発明の第２の実施の形態における反応処理装置の構成図。
【図３】本発明の第３の実施の形態における反応処理装置の構成図。
【図４】本発明の第１の実施の形態における反応処理装置の全体構成図。
【図５】第３の実施の形態における気液接触器の拡大した構成図。
【図６】傘の形状を２段にした図１に対応する反応処理装置の構成図。
【符号の説明】
１０ 反応処理装置
１１ 反応容器
１１ａ 内壁
１３ 供給口
１４ 第１排出口
１６ 第２排出口
３２ 第２冷却器
４３ 超臨界水領域
４７ 熱遮蔽体
５１ 第１冷却器
５１ａ 冷媒流入管路
５２ 傘
５３ 流量調整バルブ
５４ 温度センサ
５６ 圧力センサ
５７ 第１コントローラ
５８ 排気管路
５９ 減圧バルブ
６１ 第２コントローラ
６２ 排液管路
６３ 排液バルブ
６４ レベルセンサ
６６ 第３コントローラ
６７ 第３冷却器
７１ 気液接触器
７２ 中和剤供給パイプ
【発明の属する技術分野】
本発明は、難分解性有機物や有害廃棄物などの有機物を含む被処理液を超臨界水により反応処理する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の有機物を超臨界水により酸化したり分解したりする処理装置として、縦型の反応容器を使用し、上部に超臨界水領域を、下部に亜臨界領域をそれぞれ形成し、超臨界水領域で酸化反応を行わせると同時に、この反応により生じた無機塩などを下部の亜臨界領域に移行させて再溶解させ、凝縮した亜臨界水（以下、凝縮水という。）とともに排出する装置が提案されている。
しかし、この装置は被処理液の供給口と超臨界水状態の反応生成物の排出口とがともに反応容器の上部にあってしかも双方の距離がチューブ状の反応器に比べて短いために、被処理液の一部が供給口からショートパスして反応生成物の排出口に達し、そこから反応生成物とともに反応容器から排出する不具合があった。この結果、所定の反応時間を確保できず、未分解の有機物が超臨界水状態の反応生成物中に残存し、また無機物が被処理液又は反応生成物から沈降分離することなく排出口から反応生成物とともに流出していた。
【０００３】
この点を解決するため、縦型の反応容器を用いたこの種の反応処理装置において、反応容器がその頂部から底部の上方まで垂下する仕切り板によって、内部が底部で相互に連通する２個の区域に区画され、一方の区画の上部及び他方の区画の上部には、被処理液の供給口及び超臨界水状態の反応生成物の排出口がそれぞれ設けられた反応処理装置が開示されている（特開平１０−２７７５７０）。
この装置によれば、未分解の有機物が反応生成物とともに排出することがなく、また超臨界水状態の反応生成物中の無機物の含有率が低い特長がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、超臨界水を用いた酸化や分解処理は、温度４００〜６００℃、圧力２２ＭＰａ以上の雰囲気中で行われるため、特開平１０−２７７５７０号公報に示された装置によっても、廃棄物中に含まれる塩素、その他の腐食性物質の分解に伴って生じる塩酸、硫酸などの無機酸により反応装置材料が腐食してしまう問題があった。
また、超臨界水状態の反応生成物中には廃棄物の酸化反応及び中和反応などで生じた無機塩が存在するが、水の超臨界状態では無機塩の溶解度が極めて小さいため、無機塩が析出して反応容器の内壁に付着し、内壁を腐食する問題もあった。
更に、これまでの超臨界水を用いた酸化燃焼装置は、装置内の下部において反応生成物中の水分を凝縮する手段を有しているけれども、この水分の一部は凝縮せずに反応生成物と同伴しているため、更に処理が必要であり、定量的に超臨界水を回収することが困難であった。
【０００５】
本発明の目的は、反応容器の腐食を低減しかつ反応容器への熱負荷を軽減して反応容器の耐久性を高めた超臨界水による反応処理装置を提供することにある。
本発明の別の目的は、燃焼ガスと凝縮水とを分離して凝縮水を効率よく反応容器底部に貯えるとともにオフガスの処理を容易にし得る超臨界水による反応処理装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、図１に示すように、超臨界水が滞留する超臨界水領域４３を内部に有する縦型の反応容器１１を備え、有機物を含む被処理液を反応容器１１の供給口１３から超臨界水領域４３に導入して超臨界水領域４３で被処理液中の有機物を完全燃焼することにより酸化分解する超臨界水による反応処理装置１０である。その特徴ある構成は、反応容器１１の頂部に設けられ反応により生成した燃焼ガスの第１排出口１４と、反応容器１１の底部に設けられ反応により生成した凝縮水の第２排出口１６と、超臨界水領域４３の上方の反応容器１１の内部に設けられ反応により生成した超臨界水状態の反応生成物を冷却して凝縮水を作る第１冷却器５１と、超臨界水領域４３を包囲するように反応容器１１の内部に設けられた筒状の熱遮蔽体４７と、第１冷却器５１と熱遮蔽体４７の間の反応容器１１の内部に設けられ第１冷却器５１から滴下する凝縮水又は亜臨界水を熱遮蔽体４７と反応容器１１の内壁１１ａとの間に流下させる傘５２とを備えたことにある。
請求項１に係る発明では、筒状の熱遮蔽体４７により、反応容器１１の内壁１１ａへの燃焼熱を遮蔽して内壁１１ａの熱的負荷を軽減するとともに、反応により生成した無機塩の内壁への付着を抑制して内壁１１ａの腐食を低減できる。また冷却器５１で生成された凝縮水が傘５２により熱遮蔽体４７と反応容器１１の内壁１１ａの間を流下するため、反応により生成した無機塩が反応容器１１の内壁にたとえ付着したとしても、これを洗い流すことができ、同時に反応容器１１の内壁１１ａを冷却するため、反応容器内壁１１ａの熱的負荷を更に低減することができる。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、第１冷却器５１が反応容器１１の縦方向に配設された多重管式又はコイル式冷却器であって、第１冷却器５１の冷媒流入管路５１ａに設けられ冷媒の流量を調整する流量調整バルブ５３と、反応容器１１の内頂部付近の温度を検出する温度センサ５４と、この温度センサ５４の検出出力に基づいて流量調整バルブ５３を制御する第１コントローラ５７とを備えた反応処理装置である。
請求項２に係る発明では、第１コントローラ５７が温度センサ５４により流量調整バルブ５３を制御して第１冷却器５１の冷却能力を常に一定に保つため、第１冷却器５１による超臨界水状態の反応生成物の凝縮が確実に行われる。これにより燃焼ガスと凝縮水とが分離され、凝縮水を効率よく反応容器底部に貯えることができる。また第１冷却器５１による過冷却が防止されるため、超臨界水による反応を適切に行うことができる。これにより燃焼ガスとしては、ＣＯ2などの非凝縮性のガスのみを排出させることができる。
【０００８】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明であって、反応容器１１の第１排出口１４に接続された排気管路５８に設けられ反応容器内部の圧力を減じる減圧バルブ５９と、反応容器１１の内部の圧力を検出する圧力センサ５６と、この圧力センサ５６の検出出力に基づいて減圧バルブ５９を制御する第２コントローラ６１とを備えた反応処理装置である。
請求項３に係る発明では、第２コントローラ６１が圧力センサ５６により減圧バルブ５９を制御して反応容器内の圧力を常に一定に保つため、超臨界水による反応を適切に行うことができる。また反応容器１１に対する過度の加圧を防止することができる。
【０００９】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３いずれかに係る発明であって、反応容器１１の第２排出口１６に接続された排液管路６２に設けられ反応容器１１の内底部に貯留する凝縮水を抜出す排液バルブ６３と、反応容器１１の内底部に貯留する凝縮水の水量を検出するレベルセンサ６４と、このレベルセンサの検出出力に基づいて排液バルブ６３を制御する第３コントローラ６６とを備えた反応処理装置である。
請求項４に係る発明では、第３コントローラ６６がレベルセンサ６４により排液バルブ６３を制御して反応容器１１の内底部に貯留する凝縮水の水量を常に一定に保つため、反応容器内に過剰に凝縮水が貯まることがなくなる。
【００１０】
請求項５に係る発明は、請求項４に係る発明であって、排液管路５８に反応容器１１の内底部から流出した凝縮水を冷却する第２冷却器３２が設けられた反応処理装置である。
請求項５に係る発明では、第２冷却器３２により凝縮水の温度を下げ、凝縮水の処理を容易にする。
【００１１】
請求項６に係る発明は、図２に示すように、請求項４に係る発明であって、反応容器１１の内底部に凝縮水を冷却する第３冷却器６７が設けられた反応処理装置である。
請求項６に係る発明では、反応容器内底部に設けられた第３冷却器６７により凝縮水を冷却するため、底部に貯留した凝縮水の温度が低下し、反応生成物の液化を図１の場合に比べて促進する。
【００１２】
請求項７に係る発明は、図３に示すように、請求項１ないし６いずれかに係る発明であって、第１冷却器５１と傘５２の間の反応容器内部に設けられ第１冷却器５１から滴下する凝縮水と反応により生成した超臨界水状態の反応生成物と接触させる気液接触器７１と、この気液接触器７１に中和剤を供給する中和剤供給パイプ７２とを更に備えた反応処理装置である。
請求項７に係る発明では、第１冷却器５１で作られた凝縮水を気液接触器７１で一時的に貯留しておきパイプ７２により中和剤を供給する。反応容器１１の頂部に向う超臨界水状態の反応生成物をこの気液接触器７１に貯留した、中和剤を含む凝縮水に接触させる。この接触により例えば、反応生成物中に含まれるＳＯｘガスは硫酸塩になり、気液接触器７１で捕捉される。気液接触器７１で捕捉された硫酸塩は第１冷却器５１から滴下してくる凝縮水で洗い流されて反応容器内底部に至る。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図４に示すように、本発明の反応処理装置１０は耐食性の金属で作られた縦型で管状の反応容器１１を有する。反応容器１１は両端が封止されかつ水の超臨界状態を維持可能に構成され、その周囲には図示しない保温材とともに保温及び予熱用のヒータ１２が設けられる。反応容器１１は、その側部に供給口１３、頂部に第１排出口１４、更に底部に第２排出口１６をそれぞれ有する。供給口１３には、混合器１８により混合された被処理液と中和剤の混合液がポンプ１９及びプレヒータ２１で昇圧昇温されて供給される。また供給口１３には水がタンク２２からポンプ２３及びプレヒータ２４で昇圧昇温されて超臨界水となって供給される。更に供給口１３には空気又は酸素からなる酸化剤がポンプ２６及びプレヒータ２７で昇圧昇温されて供給される。なお、中和剤は被処理液に含まれる成分によっては加えなくてもよい。また中和剤は被処理液と混合することなく、反応容器１１の別の側部に設けられた供給口１３ａに供給してもよい。この場合、中和剤は水溶液の形態でタンク２８からポンプ２９及びプレヒータ３１で昇圧昇温されて供給される。更にこの場合、図示しないが、被処理液と水、又は水と空気を一緒に混合し、ポンプ及びプレヒータで昇圧昇温して水の超臨界状態となって供給口１３に供給してもよい。
【００１４】
本発明で処理する被処理液は、難分解性有機物や有害廃棄物などの有機物を含み、ＰＣＢ、ダイオキシン、焼却飛灰、有機物を含む排液、汚泥などがそれぞれ例示される。また中和剤としてはアルカリ金属の水酸化物、アルカリ土類金属の酸化物、水酸化物などが例示される。
第１排出口１４からは燃焼ガスが排出され、第２排出口１６からは反応により生成された凝縮水が排出され、冷却器３２で冷却されてタンク３３に貯留された後、廃液処理される。
【００１５】
図１に詳しく示すように、反応容器１１の内部中心には噴射を下向きにした噴射口４１が設けられ、反応容器１１の供給口１３と噴射口４１とはパイプ４２で接続される。なお、図１では保温材並びに予熱及び保温のためのヒータを示していない。噴射口４１から噴射される被処理液、酸化剤、中和剤及び超臨界水からなる混合流体により超臨界水領域４３が形成される。超臨界水領域４３の下方には仮想界面４４を介して亜臨界水領域４６が形成される。反応容器１１の内壁１１ａは腐食を防止するためセラミックス又は高耐食性の金属で被覆される。反応容器１１の内部には上記超臨界水領域４３を包囲し、反応容器１１の内壁１１ａと間隔をあけて筒状の熱遮蔽体４７が反応容器１１と同心状に設けられる。図示するように熱遮蔽体４７はその上端が噴射口４１の噴射位置より高く、その下端が仮想界面４４に達する長さを有する。熱遮蔽体４７は高温にさらされ、腐食が大きくなるおそれがあるため、熱良導体からなる耐熱性金属、例えばＮｉ−Ｃｒの耐熱合金等から形成され、熱遮蔽体４７は交換可能に構成される。
【００１６】
超臨界水領域４３の上方の反応容器１１の内部には第１冷却器５１が設けられる。第１冷却器５１は反応容器１１の縦方向に配設された多重管式又はコイル式冷却器である。冷却器の部分を超臨界水状態の反応生成物が通過し、その周囲には冷媒（例えば水）が流れる。超臨界水状態の反応生成物はここで水の超臨界状態の温度未満、即ち３７４℃未満に冷却される。第１冷却器５１と熱遮蔽体４７の間には円錐状の傘５２が設けられる。この傘５２は熱遮蔽体４７と同じ材料で作られ交換可能に構成される。傘５２はその下端が熱遮蔽体４７と反応容器１１の内壁１１ａの間に位置する大きさを有する。第１冷却器５１の冷媒は上部の流入管路５１ａから流入し、下部の流出管路５１ｂから流出するようになっている。冷媒流入管路５１ａには冷媒の流量を調整する流量調整バルブ５３が設けられる。反応容器１１の内頂部には内頂部の温度を検出する温度センサ５４及び反応容器内部の圧力を検出する圧力センサ５６が設けられる。
【００１７】
温度センサ５４の検出出力は第１コントローラ５７の制御入力に接続され、その制御出力は流量調整バルブ５３に接続される。反応容器１１の第１排出口１４には排気管路５８が接続され、排気管路５８には減圧バルブ５９が設けられる。圧力センサ５６の検出出力は第２コントローラ６１の制御入力に接続され、その制御出力は減圧バルブ５９に接続される。
反応容器１１の第２排出口１６には排液管路６２が接続され、排液管路６２には前述した第２冷却器３２及び排液バルブ６３が設けられる。反応容器１１の内底部にはこの内底部に貯留された凝縮水の水量を検出するレベルセンサ６４が設けられ、レベルセンサ６４の検出出力は第３コントローラ６６の制御入力に接続され、その制御出力は排液バルブ６３に接続される。
【００１８】
このように構成された反応処理装置１０では、被処理液、酸化剤、中和剤及び水からなる昇圧昇温された混合流体は供給口１３、パイプ４２を通って噴射口４１から噴射される。図４に示したヒータ１２の加熱により、噴射口４１の直下は水の超臨界状態となる。図示しない点火装置により噴射された流体を点火すると、超臨界流体になった被処理液中の有機物は完全燃焼し、それ以降酸化剤の供給により完全燃焼が継続され、３７４〜７００℃程度の超臨界水領域４３が形成される。この超臨界水反応による完全燃焼で被処理液に含まれた有機物は酸化分解反応を起こし、二酸化炭素、水分を主成分とする気体成分と残渣を生成する。気体成分中のＳＯｘ等の酸化性ガスは中和剤と反応して硫酸塩等の無機塩となる。反応容器内部の圧力は圧力センサ５６、減圧バルブ５９及び第２コントローラ６１により超臨界水条件以上の所定圧力に制御される。即ち、反応容器１１内部の圧力が所定圧力に達するようにバルブが開閉する。この制御により反応容器１１内部の圧力を所定圧力に維持した状態で非凝縮性の燃焼ガスを排出することができる。
【００１９】
超臨界水領域４３は熱遮蔽体４７により包囲されるため、反応容器１１の内壁１１ａは高温の超臨界水に触れることはなく、熱遮蔽体４７のみが高温となる。これにより内壁１１ａの熱的負荷が軽減されるとともに、反応容器１１の腐食が低減される。反応により生成した超臨界水状態の反応生成物のうち、固体を含まない成分は熱遮蔽体４７の上端と傘５２の間を通過し、更に第１冷却器５１を通って反応容器１１の内頂部に向う。第１冷却器５１で超臨界水状態の反応生成物は超臨界水の温度（３７４℃）未満まで冷却され、その一部は亜臨界水状態となって凝縮水となり、残部は燃焼ガスとして反応容器１１の内頂部に至る。これにより燃焼ガスと凝縮水とが分離される。この第１冷却器５１の冷却温度は温度センサ５４、流量調整バルブ５３及び第１コントローラ５７により所定温度に維持される。この制御により同時に第１排出口１４より超臨界水状態の反応生成物が排出されるのが抑制される。
【００２０】
凝縮水は冷却器部分を流下して、管内を洗浄した後、傘５２の上を滴下する。傘５２から流下した凝縮水は熱遮蔽体４７と反応容器１１の内壁１１ａとの間を通って反応容器１１の底部に貯まる。凝縮水が内壁１１ａを流下することにより、内壁１１ａの腐食はより一層低減される。なお、図６に示すように、傘５２を２段にすることにより、凝縮水を熱遮蔽体４７の内面にも多少の凝縮水が流下するようにすれば、内壁１１ａだけでなく、熱遮蔽体４７の腐食も低減できる。
第１冷却器５１を通過した燃焼ガスは反応容器１１の内頂部の第１排出口１４から反応容器１１外へ排出される。この燃焼ガスは主に二酸化炭素が濃縮されたガスであり、必要であれば燃焼ガスを５〜２５℃まで冷却して燃焼ガスから二酸化炭素のみを液化させ、減圧することにより二酸化炭素を比較的簡便に液化ＣＯ2の形態で分離回収することが可能である。
【００２１】
超臨界水反応によって生成した無機塩は被処理液を燃焼する際に燃焼火炎を下方に向けることで、反応容器１１の底部に移行する。更に、微量に存在する浮遊している無機塩は上方から流下する凝縮水に溶解した後、反応容器１１の底部に移行する。無機塩が凝縮水に溶解するのは、超臨界水が極めて無極性に近い溶媒であって有機物のような無極性の溶質の溶解度は高いが、無機塩の溶解度は低く溶解しにくいのに対して、第１冷却器５１より流下した凝縮水（亜臨界水）は極性を持つ溶媒であるため無機塩の溶解度が高いためである。
反応容器１１内底部に貯留した凝縮水の液面のレベルが所定値以上になるときには、レベルセンサ６４、排液バルブ６３及び第３コントローラ６６により常に所定値に維持される。この制御により凝縮水を無機塩とともに反応容器１１外へ抜き出すことができる。
【００２２】
本発明の第２の実施の形態を図２に基づいて説明する。図２において、図１と同一符号は同一構成要素を示す。この実施の形態では、次の点が第１の実施の形態と相違する。即ち、図１の第２冷却器３２の代わりに反応容器１１内底部にコイル状に巻かれた冷却管からなる第３冷却器６７が設けられる。この冷却器６７の両端には冷媒流入管路６７ａ及び冷媒流出管路６７ｂが接続される。上記以外の構成は第１の実施の形態と同様である。
第１の実施の形態と比較して、第２の実施の形態では、反応容器１１内底部に第３冷却器６７により凝縮水を冷却するため、反応生成物の液化が第１の実施の形態に比べて促進される。
【００２３】
次に本発明の第３の実施の形態を図３に基づいて説明する。図３において、図１及び図２と同一符号は同一構成要素を示す。この実施の形態では、次の点が上述した実施の形態と相違する。即ち、第１冷却器５１と傘５２との間に気液接触器７１が設けられる。気液接触器７１の上部には中和剤供給パイプ７２の一端が設けられ、このパイプ７２の他端は図１に示した供給口１３ａに接続される。上記以外の構成は第１の実施の形態と同様である。
図５で拡大して示すようにこの実施の形態では、気液接触器７１はバルブキャップトレイ型であり、上トレイ７３及び下トレイ７４が間隔をあけて設けられる。トレイ７３，７４にはそれぞれ複数の短管７３ａ，７４ａがトレイ７３，７４を貫通して立設され、これらの短管７３ａ，７４ａの上端には小キャップ７３ｂ，７４ｂが被さって設けられる。また反応容器１１の内壁１１ａに沿って、トレイ７３，７４の各一端には長管７６が、下トレイ７４の他端には長管７７が設けられる。長管７６はその上部が上トレイ７３を貫通し、下端が下トレイ７４の上面近傍まで延びる。また長管７７はその上部が下トレイ７４を貫通し、その下端近傍には受け皿７７ａが設けられる。長管７６，７７は各上端が小キャップ７３ａ，７４の上面と同位置に設けられる。
【００２４】
第３の実施の形態では、図３に示した第１冷却器５１から滴下する凝縮水が先ず上トレイ７３に落ち、上トレイ７３上に貯えられる。次いで上トレイ７３上の凝縮水の水位が上昇し、この水位が長管７６の上端を越えると、凝縮水は長管７６を通って下トレイ７４に至り、下トレイ７４上に貯えられる。次に下トレイ７４上の凝縮水の水位が上昇し、この水位が長管７７の上端を越えると、凝縮水は長管７７を通って受け皿７７ａに一端貯まった後、反応容器１１の底部に流下する。上トレイ７３には中和剤供給パイプ７２を介して中和剤が供給される。
この状態で、超臨界水による反応で生成した固体を除く反応生成物は、最初に短管７４ａを通り、小キャップ７４ｂを気圧により押上げて、下トレイ７４上の凝縮水中を通って、下トレイ７４と上トレイ７３の間の領域７８に達する。この領域７８に到達した反応生成物は、同様に短管７３ａを通り、小キャップ７３ｂを押上げて、上トレイ７３上の凝縮水中を通って第１冷却器５１（図３）に向う。
【００２５】
これにより気液接触器７１に一時的に貯留した凝縮水に超臨界水領域４３から反応容器１１の内頂部に向かう超臨界水状態の反応生成物が接触するので、この反応生成物に同伴しているＳＯｘガス等の酸化ガスを凝縮水に溶解するとともに中和剤により中和して無機塩にすることができる。
なお、気液接触器にはバルブキャップトレイ型の他に、デミスターブランケット型のものを用いてもよい。
【００２６】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１に係る反応処理装置では、筒状の熱遮蔽体により、反応容器の内壁の熱的負荷を軽減するとともに、反応により生成した無機塩の内壁への付着を抑制して内壁の腐食を低減できる。また傘により冷却器で生成された凝縮水が熱遮蔽体と内壁の間を流下するため、反応により生成して内壁に付着した無機塩を洗い流すことができる。更に内壁を冷却するため、内壁の熱的負荷を更に低減することができる。
請求項２に係る反応処理装置では、温度センサ、流量調整バルブ及び第１コントローラにより、第１冷却器の冷却能力を常に一定に保つため、第１冷却器による超臨界水状態の反応生成物の凝縮が確実に行われる。これにより燃焼ガスと凝縮水とが分離され、凝縮水を効率よく反応容器底部に貯えることができる。また過冷却が防止されるため、超臨界水による反応を適切に行うことができる。酸化燃焼ガスとの分離とともに超臨界水を定量的に回収する。
請求項３に係る反応処理装置では、圧力センサ、減圧バルブ、第２コントローラにより、反応容器内の圧力を常に一定に保つため、超臨界水による反応を適切に行うことができる。また反応容器の過度の加圧を防止することができる。
【００２７】
請求項４に係る反応処理装置では、レベルセンサ、排液バルブ、第３コントローラにより、反応容器１１の内底部の凝縮水の水量を常に一定に保つため、反応容器内に過剰に凝縮水が貯まることがなくなる。
請求項５に係る反応処理装置では、第２冷却器により容器底部に貯留した凝縮水の温度を下げ、凝縮水の処理を容易にする。
請求項６に係る反応処理装置では、容器内底部に設けられた第３冷却器により凝縮水を冷却するため、底部に貯留した凝縮水の温度が低下し、反応生成物の液化をより一層促進する。
請求項７に係る反応処理装置では、第１冷却器で作られ気液接触器に一時的に貯留された、中和剤を含む凝縮水に、超臨界水状態の反応生成物を接触させると、反応生成物中に含まれるＳＯｘガス等は硫酸塩になり、気液接触器で捕捉されるとともに、この無機塩は第１冷却器からの凝縮水に溶解して反応容器底部に回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における反応処理装置の構成図。
【図２】本発明の第２の実施の形態における反応処理装置の構成図。
【図３】本発明の第３の実施の形態における反応処理装置の構成図。
【図４】本発明の第１の実施の形態における反応処理装置の全体構成図。
【図５】第３の実施の形態における気液接触器の拡大した構成図。
【図６】傘の形状を２段にした図１に対応する反応処理装置の構成図。
【符号の説明】
１０ 反応処理装置
１１ 反応容器
１１ａ 内壁
１３ 供給口
１４ 第１排出口
１６ 第２排出口
３２ 第２冷却器
４３ 超臨界水領域
４７ 熱遮蔽体
５１ 第１冷却器
５１ａ 冷媒流入管路
５２ 傘
５３ 流量調整バルブ
５４ 温度センサ
５６ 圧力センサ
５７ 第１コントローラ
５８ 排気管路
５９ 減圧バルブ
６１ 第２コントローラ
６２ 排液管路
６３ 排液バルブ
６４ レベルセンサ
６６ 第３コントローラ
６７ 第３冷却器
７１ 気液接触器
７２ 中和剤供給パイプ
Claims (7)
- 超臨界水が滞留する超臨界水領域(43)を内部に有する縦型の反応容器(11)を備え、有機物を含む被処理液を前記反応容器(11)の供給口(13)から前記超臨界水領域(43)に導入して超臨界水領域(43)で被処理液中の有機物を完全燃焼することにより酸化分解する超臨界水による反応処理装置において、
前記反応容器(11)の頂部に設けられ反応により生成した燃焼ガスの第１排出口(14)と、
前記反応容器(11)の底部に設けられ反応により生成した凝縮水の第２排出口(16)と、
前記超臨界水領域(43)の上方の前記反応容器(11)の内部に設けられ反応により生成した超臨界水状態の反応生成物を冷却して凝縮水を作る第１冷却器(51)と、
前記超臨界水領域(43)を包囲するように前記反応容器(11)の内部に設けられた筒状の熱遮蔽体(47)と、
前記第１冷却器(51)と前記熱遮蔽体(47)の間の前記反応容器(11)の内部に設けられ前記第１冷却器(51)から滴下する凝縮水又は亜臨界水を前記熱遮蔽体(47)と前記反応容器(11)の内壁(11a)との間に流下させる傘(52)と
を備えたことを特徴とする超臨界水による反応処理装置。 - 第１冷却器(51)が反応容器(11)の縦方向に配設された多重管式又はコイル式冷却器であって、前記第１冷却器(51)の冷媒流入管路(51a)に設けられ冷媒の流量を調整する流量調整バルブ(53)と、前記反応容器(11)の内頂部付近の温度を検出する温度センサ(54)と、前記温度センサ(54)の検出出力に基づいて前記流量調整バルブ(53)を制御する第１コントローラ(57)とを備えた請求項１記載の反応処理装置。
- 反応容器(11)の第１排出口(14)に接続された排気管路(58)に設けられ前記反応容器(11)の内部の圧力を減じる減圧バルブ(59)と、前記反応容器(11)の内部の圧力を検出する圧力センサ(56)と、前記圧力センサ(56)の検出出力に基づいて前記減圧バルブ(59)を制御する第２コントローラ(61)とを備えた請求項１又は２記載の反応処理装置。
- 反応容器(11)の第２排出口(16)に接続された排液管路(62)に設けられ前記反応容器(11)の内底部に貯留する凝縮水を抜出す排液バルブ(63)と、前記反応容器(11)の内底部に貯留する凝縮水の水量を検出するレベルセンサ(64)と、前記レベルセンサ(64)の検出出力に基づいて前記排液バルブ(63)を制御する第３コントローラ(66)とを備えた請求項１ないし３いずれか記載の反応処理装置。
- 排液管路(63)に反応容器(11)の内底部から流出した凝縮水を冷却する第２冷却器(32)が設けられた請求項４記載の反応処理装置。
- 反応容器(11)の内底部に凝縮水を冷却する第３冷却器(67)が設けられた請求項４記載の反応処理装置。
- 第１冷却器(51)と傘(52)の間の前記反応容器(11)の内部に設けられ前記第１冷却器(51)から滴下する凝縮水と反応により生成した超臨界水状態の反応生成物と接触させる気液接触器(71)と、前記気液接触器(71)に中和剤を供給する中和剤供給パイプ(72)とを更に備えた請求項１ないし６いずれか記載の反応処理装置。
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