JP4406970B2

JP4406970B2 - 有機物処理システム

Info

Publication number: JP4406970B2
Application number: JP26624399A
Authority: JP
Inventors: 宏成菊池; 明西岡; 寛楠本; 桂史笹尾; 隆雄佐藤; 隆一梶; 斉川尻; 伸二麻生; 哲司宮林
Original assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 1998-12-14
Filing date: 1999-09-20
Publication date: 2010-02-03
Anticipated expiration: 2019-09-20
Also published as: JP2000233127A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機物の酸化や油化や低分子化などの処理を該有機物を含む流体を高圧に加圧した後に高温に加熱することによって行い、かつ、この流体を連続的に流通させて処理を行う有機物処理システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
水分中に多量の有機物を含む下水汚泥の処理や工場から排出される有機物を含む排水やＰＣＢ，ダイオキシン等の有害有機物の処理に関して、流体の臨界条件（水の場合には、圧力２２ＭＰａ，温度３７４℃）を超える温度と圧力にまで加圧及び加熱を行って酸化処理する技術が開発されている。
【０００３】
また、この下水汚泥の処理では、臨界条件以下の温度と圧力で汚泥の油化を行う技術が知られている。
【０００４】
更に、廃プラスチックのリサイクル方法として、高分子化合物であるプラスチックを超臨界流体中で分解反応させ、低分子の原料として回収する技術も開発されている。
【０００５】
これらの技術では、共通して、流体を高圧に加圧した後に加熱して処理を行うといった工程になる。有機物を含む流体を高圧に加圧する手段として、高圧用のスラリーポンプの使用が考えられるが、この高圧用のスラリーポンプは、特殊なポンプであるために高価になる。これに代わる加圧手段として、特開平５−１１１６９５号公報には、汚泥油化装置における汚泥圧入装置として、水用の高圧ポンプを使用する装置が記載されている。
【０００６】
この汚泥圧入装置の概略を図１４を用いて説明する。この汚泥圧入装置は、先ず、弁１４を閉じ、弁１３，１８を開いて汚泥ポンプ１を駆動してスラリータンク９内の汚泥をシリンダ３の下部に充填する。次に、弁１３，１８を閉じ、弁１７を開いて水用の高圧ポンプ３３を駆動して作動水タンク１０内の作動水をシリンダ３の上部に圧入してピストン５に圧力を掛けて汚泥を加圧する。シリンダ３内の圧力が充分に高まった後に弁１４を開き、シリンダ３内の高圧汚泥を予熱器６に供給する。このとき、予熱器６に供給される高圧汚泥の流量と高圧ポンプ３３の吐出流量は同じになる。この方法は、高圧ポンプ３３に水用のものを使用することができるために、安価に構成することができる。
【０００７】
一方、スラリーを高圧で供給するための動力を低減する方法として、文献〔「パイプラインシステムによる連続式オートクレーブの開発」山崎仲道他、水熱化学実験所報告、Ｖｏｌ．３、１−４（１９７９）〕に記載された方法がある。
【０００８】
この方法を図１５を用いて説明する。チェック弁群４２は、クランク軸４３に連動するカム群４８との連動で開閉する。スラリータンク９内のスラリーは、チェック弁群４２を通過してシリンダ３に充填される。次に、シリンダ３内のピストン４９が上昇して高圧スラリーが押出され、チェック弁群４２を通過して予熱器６に供給されて加熱される。高温高圧スラリーは、その後、反応器７を通過して反応し、予熱器６で熱交換した後にチェック弁群４２を通過してシリンダ４に導入される。シリンダ４に高圧で流入する高圧流体は、このシリンダ４内のピストン５０を押すことになる。このピストン５０が押されることにより、コネクティングロッドを介してクランク軸４３に回転動力が付加される。このクランク軸４３には、コネクティングロッドを介して、シリンダ３のピストン４９が連動するようになっている。このために、全体として見ると、処理後の高圧流体の圧力を用いて処理前の流体を加圧することができる。しかし、それだけではクランク軸４３を回転するための動力が不足するために、このクランク軸４３には歯車５１を介してモータ３２を接続して動力を付加している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このように、有機物の超臨界水中での酸化や汚泥の油化，プラスチックの低分子化等の処理では、処理流体を高圧に加圧して供給するために、多大なポンプ動力が必要になる。
【００１０】
前記文献「パイプラインシステムによる連続式オートクレーブの開発」では、反応系内の流体の圧力をピストンの背圧にかけることでポンプ駆動力を低減して、スラリーと別系統の第２の流体を高圧系内に注入する手段が記載されている。しかし、この方法では、シリンダ内の第２の流体を注入し終わると、それ以上注入を続けることができないため、連続処理に用いることができなかった。
【００１１】
また、超臨界水中での酸化処理では、高圧に加圧した酸素ガスを有機物を含む高圧の流体に混合させる必要があるが、このとき、有機物を含む流体の流量が変動すると流体と酸素ガスの混合割合が変動し、有機物の酸化反応にむらが発生する。また、酸化処理以外の処理においても、供給流量が変動すると、予熱器や反応器での滞留時間が変動して反応の進み具合にむらが生じる。このために、有機物を含む流体の高圧供給では、供給流量の変動を極力押さえる必要がある。
【００１２】
図１５に示した方法を用いて処理流体の高圧供給を行う場合には、クランク機構が介在するためにピストンの移動速度が大きく変動する。このために、高圧で供給する流体の流量が大きく変動することになる。そして、供給流量に変動が生じると、前述したように、処理反応に問題を引き起こす。代わりに、高圧用のスラリーポンプを用いる場合や、図１４に示すの圧入装置を用いる場合には、供給流量の変動は抑えることができるものの、多大なポンプ動力を必要とするという問題ある。
【００１３】
図１５に示した手法を図１４に示した装置に適用してポンプ動力の低減を図ろうとするときには、図１４に示した装置における処理後の高圧流体をシリンダ３の上部から流入させるようにすることが考えられる。しかし、その場合は、高圧ポンプ３３の吐出流体が処理後の流体側に流れ込むだけになってしまい、ポンプとして成立しなくなる。
【００１４】
また、実際には、処理後の流体の量は、処理前の流体の量と完全に一致するわけではない。処理後の流体の量は、処理前の流体の成分によって変動する。従って、このような処理後の高圧流体をそのまま加圧動力源として使用すると、図１０の方法やピストンの背面に圧力をかける方法の場合には、加圧動作が不安定になる。
【００１５】
従って、本発明の１つの目的は、有機物を含む流体の加圧供給に要する動力（エネルギー）を低減し、かつ、安定に動作する加圧供給装置を備えた高温高圧の流体を利用する有機物処理システムを提供することにある。
【００１６】
本発明の他の目的は、有機物処理システムにおける加圧供給装置を比較的安価な手段を使用して構成することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、処理後の高圧流体の圧力をシリンダの中のピストンで受けて処理前の流体を加圧するための力として伝達する第１の駆動手段と、前記第１の駆動手段に駆動力を付加する第２の駆動手段とを備え、有機物を含む流体を高温高圧にして連続的に処理する有機物処理システムにおいて、前記処理後の高圧流体のエネルギーを背圧弁を用いて低減した後に前記第１の駆動手段におけるシリンダに導入するようにした。
【００１８】
また、処理後の高圧流体の圧力をシリンダの中のピストンで受けて処理前の流体を加圧するための力として伝達する第１の駆動手段と、前記第１の駆動手段に駆動力を付加する第２の駆動手段と、処理前の流体をシリンダに導入してピストンで加圧供給する加圧手段を備え、有機物を含む流体を高温高圧にして連続的に処理する有機物処理システムにおいて、処理後の高圧流体を導入するシリンダの行程容積を処理前の流体を導入するシリンダの行程容積よりも小さくし、処理後の高圧流体の一部を背圧弁を通して外部に放出しつつ残りの高圧流体を前記第１の駆動手段のシリンダに導入するようにした。
【００１９】
また、処理後の高圧流体の圧力をシリンダの中のピストンで受けて処理前の流体を加圧するための力として伝達する第１の駆動手段と、前記第１の駆動手段に駆動力を付加する第２の駆動手段と、処理前の流体をシリンダに導入してピストンで加圧供給する加圧手段を備え、有機物を含む流体を高温高圧にして連続的に処理する有機物処理システムにおいて、処理後の高圧流体を導入するシリンダの行程容積を処理前の流体を導入するシリンダの行程容積よりも大きくし、処理後の高圧流体を背圧弁を通して減圧して前記第１の駆動手段のシリンダに導入することにより駆動エネルギーとして利用するようにし、前記第２の駆動手段は、高圧ポンプで加圧した流体を前記減圧した処理後の流体と共に第１の駆動手段のシリンダに導入するようにした。
【００２０】
このようにすれば、有機物を含む流体の加圧供給に要する動力（エネルギー）を低減し、かつ、安定に動作する加圧供給装置を実現することができる。
【００２１】
そして、具体的には、前記第１の駆動手段と加圧手段は、処理後の高圧流体を導入する一次側シリンダと、処理前の有機物を含む流体を導入する二次側シリンダと、一次側シリンダ内のピストンと二次側シリンダ内のピストンを連結するピストンロッドとを備え、前記第２の駆動手段は、この連結されたピストンに駆動力を付加するように構成する。
【００２２】
また、前記二次側シリンダのピストンロッド側の端を該ピストンロッドを水密状態に貫通させるように閉じて該二次側シリンダ内に該ピストンによって仕切られたピストンロッド側空間を形成し、前記第２の駆動手段は、加圧した流体を前記ピストンロッド側空間に供給することにより駆動力を付加するようにする。
【００２３】
また、前記第２の駆動手段は、前記ピストンロッドにモータの動力を伝達する手段を取付け、モータの動力を駆動力として付加するようにする。
【００２４】
また、１つのシリンダ内をピストンによって仕切ることによって処理後の高圧流体を導入して加圧駆動力を発生する第１の室と処理前の流体を導入して加圧供給する第２の室を形成し、第２の駆動手段は、前記ピストンに連結したピストンロッドを介して前記ピストンに駆動力を付加するようにし、前記処理後の高圧流体は、シリンダ内のピストンロッド側の室に導入し、処理前の流体は、他側の室に導入するようにする。
【００２５】
また、処理前の流体を加圧するシリンダとピストンを複数対設け、１対のシリンダとピストンで高圧にした処理前の流体を供給している間に他のピストンとシリンダの対に処理前の流体を充填して高圧に加圧しておくようにする。
【００２６】
また、本発明は、処理後の高圧流体の圧力をシリンダ内のピストンで受けて処理前の流体を加圧するための力として伝達する第１の駆動手段と、前記第１の駆動手段に駆動力を付加する第２の駆動手段を備え、有機物を含む流体を高温高圧にして連続的に処理する有機物処理システムにおいて、前記第１の駆動手段のシリンダーとピストンにより形成される排出流体室へ開閉弁を介して処理後の高圧流体を導入する背圧ラインと、この背圧ラインの圧力が設定圧力を越えたときには該背圧ラインから処理後の高圧流体を流出させて該背圧ラインの圧力が設定圧力を越えないようにする背圧ライン保圧弁と、この背圧ライン保圧弁から流出した処理後の高圧流体を開閉弁を介して排出流体室へ導入する排出流体室予圧ラインと、この排出流体室予圧ラインの圧力が設定圧力を越えたときには該排出流体室予圧ラインから処理後の高圧流体を流出させて該排出流体室予圧ラインの圧力が設定圧力を越えないようにする排出流体室予圧ライン保圧弁を設け、前記排出流体室を大気圧から高圧へ予圧するときは、背圧ラインの開閉弁を閉じ、排出流体室予圧ラインの開閉弁を開くことにより、背圧ライン保圧弁を流出して排出流体予圧ラインを流れる処理後の高圧流体で前記排出流体室を大気圧から高圧へ予圧し、処理前のスラリーを供給するときは、排出流体室予圧ラインの開閉弁を閉め、背圧ラインの開閉弁を開くことにより処理後の高圧流体の圧力を処理前のスラリーの加圧に使用するようにした。
【００２７】
そして、具体的には、更に、処理物が反応する反応系の圧力を決める反応系保圧弁を設け、この反応系保圧弁を流出した処理後の流体が前記背圧ラインに流入するようにした。
【００２８】
また、前記背圧ラインに該背圧ラインの圧力変動を軽減するアキュムレータを設けた。
【００２９】
また、前記第２の駆動手段は、シリンダーとピストンからなり、加圧ポンプで加圧された作動流体の圧力で駆動するようにした。
【００３０】
また、排出流体室予圧ライン保圧弁から流出した処理後の高圧流体を開閉弁を介して第２の駆動手段のシリンダーとピストンで形成される作動流体室に導入する作動流体室予圧ラインと、設定圧力が前記作動流体室の通常運転圧力に設定され、作動流体室予圧ラインの圧力が前記設定圧力を越えたときには作動流体室予圧ラインから処理後の高圧流体を流出させて前記設定圧力を越えないようにする作動流体室予圧ライン保圧弁を設け、作動流体室を大気圧から作動流体室の通常運転圧力へ予圧するときは、作動流体室予圧ラインの開閉弁を開くことにより、前記排出流体室予圧ライン保圧弁を流出して作動流体室予圧ラインを流れる処理後の高圧流体で作動流体室を予圧するようにした。
【００３１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を用いて詳述する。
【００３２】
図１は、水に有機物が含まれるスラリーを高温高圧にして酸化処理する本発明の第１の実施の形態である有機物処理システムである。
【００３３】
一次側シリンダ４Ｌ，４Ｒには、弁１５Ｌ，１５Ｒを介して処理済み高圧水２５を流入させ、弁１６Ｌ，１６Ｒを介して大気圧の作動流体２６として作動流体タンク１０に流出させる。また、二次側シリンダ３Ｌ，３Ｒには、弁１３Ｌ，１３Ｒを介して処理前のスラリー２２を流入させ、高圧に加圧した高圧スラリー２３を弁１４Ｌ，１４Ｒを介して供給する。更に、二次側シリンダ３Ｌ，３Ｒのピストンロッド５Ｌ，５Ｒ側には、流量制御用ポンプ２から弁１７Ｌ，１７Ｒを介して作動流体２８を流入させ、弁１８Ｌ，１８Ｒを介して作動流体タンク１０に流出させる。
【００３４】
図1に示す状態は、スラリーポンプ１を駆動し、弁１３Ｌを開き、弁１４Ｌを閉じることで、スラリータンク９内のスラリー２２をシリンダ３Ｌに充填している状態である。これにより、ピストン５２Ｌが上昇し、弁１７Ｌを閉じ、弁１８Ｌを開くことで、このシリンダ３Ｌのピストンロッド５Ｌ側の作動流体２８が作動流体タンク１０に押戻される。また、弁１５Ｌを閉じ、弁１６Ｌを開くことで、シリンダ４Ｌは大気圧状態になり、ピストン５３Ｌの上昇に伴ってシリンダ４Ｌ内の作動流体２６は作動流体タンク１０に放出される。
【００３５】
一方、右側のシリンダ３Ｒに関しては、流量制御用ポンプ２を駆動し、弁１７Ｒを開き、弁１８Ｒを閉じることにより、作動流体２８がシリンダ３Ｒのピストンロッド５Ｒ側に流入する。これにより、ピストン５２Ｒが下降し、弁１３Ｒを閉じ、弁１４Ｒを開くことで、シリンダ３Ｒ内のスラリーが加圧されて高圧スラリー２３として予熱器６に供給される。このとき、弁１５Ｒを開き、弁１６Ｒを閉じることで、処理済み高圧水２５がシリンダ４Ｒに流入し、ピストン５３Ｒに背圧を掛ける。これにより、ピストンロッド５Ｒで連結されたピストン５２Ｒは、処理済み高圧水２５の圧力により押される力と作動流体２８の圧力により押される力を合計した力によって駆動されて高圧スラリー２３を生成することになる。また、ピストン５２Ｒの変位は、シリンダ３Ｒに流入した作動流体２８の流量によって決まるために、流量制御用ポンプ２の吐出流量によって高圧スラリー２３の供給流量を制御することができる。
【００３６】
供給された高圧スラリー２３は、予熱器６で加熱された後に高圧に加圧された酸素２９と混合されて反応器７で酸化反応する。この酸化反応により処理された反応済み流体は、予熱器６に送って反応前の流体と熱交換することで温度を下げてから固気液分離器８に送る。
【００３７】
固気液分離器８は、反応済み流体に含まれている排ガス３０と灰３１を分離して排出する。
【００３８】
灰と排ガスが除去されて水のみになった処理済み高圧水２４は、反応系保圧弁１１を通り、背圧保持弁１２が維持する圧力に減圧される。減圧された処理済み高圧水２５の一部は背圧保持弁１２を通して処理排水２７として放出するが、大部分はシリンダ４Ｒに流入して加圧に利用される。処理排水２７としての放出量は、固気液分離器８によって処理済み高圧水２４から分離される灰３１の量が高圧スラリー２３の有機物含有量によって変動し、更に、処理済み高圧水２５の流量が変動し、これによってシリンダ４Ｌ，４Ｒへの流入量が変動するのを防止するような値とする。
【００３９】
反応系保圧弁１１は、予熱器６から固気液分離器８までの圧力を一定に保つためのものであるが、これがない場合でも、背圧保持弁１２を保圧弁の目的で使用することによりシステムは成立する。しかし、その場合には、弁１５Ｌ，１５Ｒを操作する際に生じる処理済み高圧水２５の圧力変動が反応系全体に伝播して脈動の原因となるために、反応系保圧弁１１は取り付けた方が良い。
【００４０】
反応系保圧弁１１を取り付けた場合には、この反応系保圧弁１１を有効に作動させるために、この反応系保圧弁１１の前後に圧力差を付ける必要がある。ただし、処理済み高圧水２５の圧力を下げるとピストン５３Ｌ，５３Ｒの駆動力が小さくなるために、その分、作動水２８の圧力を上げる必要がある。作動水２８の圧力を上げると流量制御用ポンプ２に要する動力が増すために、背圧保持弁１２と反応系保圧弁１１との圧力差は必要以上に大きくとらない方が良い。
【００４１】
二次側シリンダ３Ｌ，３Ｒ内にあるピストン５２Ｌ，５２Ｒと一次側シリンダ４Ｌ，４Ｒ内にあるピストン５３Ｌ，５３Ｒは同じストロークで動くために、シリンダ４Ｒに流入する流量とシリンダ３Ｒから流出（供給）する流量は完全に対応する。このために、処理済み高圧水２５の流量が変化してもシリンダ４Ｒに流入する流量が変わらないようにしておく必要がある。このための手段として、通常の運転では、背圧保持弁１２を通してある程度の処理済み高圧水を処理排水２７として捨てておくようにしている。このようにすることで、処理済み高圧水２５の流量が変化しても、この変化分は、背圧保持弁１２から流出する処理排水２７の流量が変化することで吸収することができる。また、瞬間的な圧力変動は、アキュムレータ３４によって吸収するようにする。
【００４２】
一次側シリンダに流入させる流体の体積流量により一次側シリンダの断面積が決まる。シリンダ４Ｒに流入させる流体の体積流量が高圧スラリー２３の体積流量より少ない場合には、一次側シリンダの断面積が二次側シリンダの断面積より小さくなる。一次側シリンダの断面積が小さくなると、ピストンの駆動力が小さくなるために、その分、作動水２８の圧力を上げる必要がある。このために、背圧保持弁１２から流出させる処理排水２７の流量の設定値は極力抑えるのが望ましい。
【００４３】
また、システム全体を起動するときには、初期加圧ポンプ３５を用いて系全体の加圧を行う。この加圧を終えた後は、初期加圧ポンプ３５は停止して弁３６を閉じておく。
【００４４】
図２を参照して、シリンダ３Ｌにスラリー２２を充填した後の動作について説明する。スラリー２２の充填に伴ってピストン５２Ｌが上昇して行くと、上死点に達した時点で検知器１９Ｌがそれを検知して制御盤２１に上死点検出信号を送る。制御盤２１は、この上死点検出信号を受け取ると、スラリーポンプ１を停止させる。次に、弁１３Ｌ，１６Ｌを閉じ、シリンダ３Ｌ，４Ｌに圧力を掛けられるようにする。
【００４５】
次に、制御盤２１は、弁１５Ｌを開いて処理済み高圧水２５の圧力がピストン５３Ｌに掛かるようにする。弁１５Ｌを開く前のシリンダ４Ｌは大気圧状態であるために、弁１５Ｌを開いた瞬間には処理済み高圧水２５の圧力が低下する。このときの圧力低下が大きいと、ピストン５３Ｒの駆動力の低下も大きくなり、供給流量の脈動の原因になる。このときの処理済み高圧水２５の圧力変動は、アキュムレータ３４によって軽減する。
【００４６】
アキュムレータ３４は、上部に高圧ガスを充填し、下部に処理済み高圧水２５を導入する構成である。弁１５Ｌが開いて処理済み高圧水２５の圧力が低下すると、アキュムレータ３４内にある高圧ガスが膨張して内部の処理済み高圧水２５を押出すために系の圧力低下は非常に小さい量で済み、脈動を抑えることができる。
【００４７】
処理済み高圧水２５の圧力がピストン５３Ｌに掛かると、シリンダ３Ｌに充填されたスラリー２２が高圧に加圧される。これにより、シリンダ３Ｌ内のスラリー２２の供給開始の準備が整う。シリンダ３Ｒからの高圧スラリー２３の供給が進み、ピストン５３Ｒが下死点に到達すると、検知器２０Ｒがそれを検知して下死点検出信号を制御盤２１に送る。制御盤２１は、この下死点検出信号を受け取ると、弁１４Ｌを開き、弁１７Ｌ〜１８Ｒを逆転させてシリンダ３Ｌからの高圧スラリー供給を開始する。
【００４８】
図３は、このような運転サイクルを示している。先ず、シリンダ３Ｒから高圧スラリー２３を供給している間に、シリンダ３Ｌにスラリー２２を充填し、充填したスラリー２２を高圧に加圧しておく。そして、シリンダ３Ｒからの高圧スラリー２３の供給が終ると、直ちに、シリンダ３Ｌからの高圧スラリー２３の供給を開始する。このとき、シリンダ３Ｒからの供給停止よりも若干早めにシリンダ３Ｌからの供給を開始して両方のシリンダ３Ｌ，３Ｒから並行して供給する時間を設けると、切り替えが滑らかになる。また、このような切り替えのための弁の切り替えを行っている間も、流量制御用ポンプ２は一定の流量で運転を継続すれば良く、これにより高圧供給される高圧スラリー２３の流量は一定に保つことができる。
【００４９】
なお、検知器１９Ｒは、ピストン５Ｒが上死点に到達したことを検出して上死点検出信号を発生し、検知器２０Ｌは、ピストン５Ｌが下死点に到達したことを検出して下死点検出信号を発生する。そして、制御盤２１は、これらの検出信号を参照して前記運転サイクルを繰り返し制御する。
【００５０】
制御盤２１による高圧スラリー供給流量制御は、前述したような弁制御に加えて、流量制御用ポンプ２からシリンダ３Ｌ，３Ｒに供給する作動水２８の流量を流量検出器５４で検出し、この流量が所望の高圧スラリー供給量に対応する値となるように流量制御用ポンプ２を制御することによって行う。この作動水２８の流量計測を行う検出器５４は、比較的容易に構成することができる。この流量制御は、一次側シリンダ４Ｌ，４Ｒに流入する処理済み高圧水２５の流量を計測するようにしても同様に実現することができる。
【００５１】
図４は、本発明の第２の実施の形態を示している。この実施の形態における有機物処理システムは、流量制御用ポンプを用いずに、モータを用いてピストンに駆動力を付加する構成が第１の実施の形態と相違する。前述した実施の形態と共通の構成手段には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する。
【００５２】
シリンダ３Ｌ，３Ｒは、ピストンロッド５Ｌ，５Ｒ側が開いた構造のものを使用する。そして、ピストンロッド５Ｌ，５Ｒにラック５５Ｌ，５５Ｒを取り付け、モータ３２Ｌ，３２Ｒの回転軸に取り付けたピニオン５６Ｌ，５６Ｒの回転をピストン５２Ｌ，５２Ｒに伝達して直進駆動を補助する。ピストン５２Ｌとピストン５２Ｒは独立に駆動するために、３２Ｌ，３２Ｒモータはそれぞれのピストン５２Ｌ，５２Ｒに対して必要になる。その代わりに、モータ３２Ｌ，３２Ｒは、ピストン５２Ｌ，５２Ｒを上昇させることもできるので、スラリーポンプを省略すことができる。
【００５３】
図４に示すように、モータ３２Ｌでピストン５２Ｌを上昇させることにより、スラリー２２をシリンダ３Ｌに充填することができる。このとき、スラリー２２は負圧になるために、空気の混入を防止するためには、スラリータンク９はシリンダ３Ｌ，３Ｒよりも高い位置に置くことが望ましい。
【００５４】
モータ３２Ｌ，３２Ｒの回転動力をピストン５２Ｌ，５２Ｒの直進動力に変換する手段としては、この他にも、ピストン５２Ｌ，５２Ｒのピストンロッド５Ｌ，５Ｒをねじ軸にして、すべりねじ伝動方式やボールねじ伝動方式を用いることができ、更には、ピストンロッド５Ｌ，５Ｒをリニアモータにすることで動力を付加するもできる。
【００５５】
そして、制御盤２１による高圧スラリー供給流量制御は、ピストン５２Ｌ，５２Ｒの移動量と高圧スラリー押出し流量の関係を把握しておき、モータ３２Ｌ，３２Ｒの回転速度を回転速度検出器５７Ｌ，５７Ｒで検出し、高圧スラリー押出し流量が所望の流量となるようにピストンロッド５Ｌ，５Ｒ（ピストン５２Ｌ，５２Ｒ）の駆動速度を制御することによって行う。また、前記実施の形態と同様に、シリンダ４Ｌ，４Ｒに流入する処理済み高圧水２５の流量検出に基づいて行うようにすることもできる。
【００５６】
図５は、本発明の第３の実施の形態である有機物処理システムにおけるスラリー加圧装置を示している。この実施の形態における、第２の実施の形態との違いは、一次側シリンダのピストンと二次側シリンダのピストンを連動させるピストンロッドを分割し、その間に歯車を介在させたことにある。
【００５７】
ピストン４６Ｌ，４６Ｒ，４７Ｌ，４７Ｒにそれぞれ接続している各ピストンロッド５８Ｌ，５８Ｒ，５９Ｌ，５９Ｒにはラック６０Ｌ，６０Ｒ，６１Ｌ，６１Ｒを取り付け、これらのラック６０Ｌ〜６１Ｒと歯車６２Ｌ，６２Ｒ，６３Ｌ，６３Ｒを介して、一次側シリンダ４Ｌ，４Ｒのピストン４７Ｌ，４７Ｒで得られた動力を二次側シリンダ３Ｌ，３Ｒのピストン４６Ｌ，４６Ｒに伝達する構成である。このような構成によれば、ラック間に介在する歯車６２Ｌ，６２Ｒは、モータ３２Ｌ，３２Ｒの動力を伝達する歯車として兼用することができる。
【００５８】
また、一次側シリンダ４Ｌ，４Ｒで得られた動力を、一旦回転動力に変換して二次側シリンダ３Ｌ，３Ｒの動力へ伝達するが、回転動力への変換をラックとピニオン機構で行うために、ピストンの移動速度と歯車の回転速度が比例する。このために、図１５に示したようなクランク機構を用いる場合に生じるピストンの移動速度の変動が起こらない。このために、高圧スラリー２３を一定流量で供給することが可能になる。
【００５９】
なお、その他の構成は、前述した実施の形態と同様に構成することができるので、図示説明を省略する。
【００６０】
図６は、本発明の第４の実施の形態である有機物処理システムを示している。この実施の形態における、第１の実施の形態との違いは、シリンダ４Ｌ，４Ｒの断面積をシリンダ３Ｌ，３Ｒの断面積よりも大きくしたことと、高圧ポンプ３３から吐出する作動水を処理済み高圧水２５に混合させるようにしたことにある。前述した実施の形態と共通の構成手段には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する。
【００６１】
ピストンが受ける力は、作用する流体の圧力と断面積の積によるために、処理済み高圧水２５の圧力を高圧スラりー２３の圧力より低くしても、シリンダ４Ｌ，４Ｒの断面積をシリンダ３Ｌ，３Ｒより大きくした効果が上回れば、ピストン５Ｌ，５Ｒに掛かる力は、スラリーを加圧する側の力が上回り、加圧供給のために駆動することが可能になる。このため、シリンダ３Ｌ，３Ｒの中にあるピストンに背圧を掛ける必要がなくなり、シリンダ３Ｌ，３Ｒのピストンロッド側は、開いた構造にすることができる。
【００６２】
また、高圧ポンプ３３の吐出圧力は、処理済み高圧水２５の圧力と等しくこの高圧水２５の圧力は、高圧水２４の圧力よりも低いために、高圧ポンプ３３の吐出水が処理済み高圧水２４の側に流れ込むようなことはことはない。
【００６３】
また、この実施の形態の場合は、処理済み高圧水２５の流量が変化した場合も、高圧スラリー２３の供給流量が変化することで収まるために、背圧保持弁は不要になる。高圧スラリー２３の供給流量を変化させないようにするためには、ピストン５Ｌ，５Ｒの移動速度を流量検出器６４Ｌ，６４Ｒの流量に置き換えて検出し、これが一定になるように制御盤２１によって高圧ポンプ３３の吐出流量を制御する。
【００６４】
また、この実施の形態では、高圧ポンプ３３を用いているために、初期加圧ポンプは不要になる。
【００６５】
図７および図８は、本発明の更に他の実施の形態を示している。これらの各実施の形態における、第１〜第４の実施の形態との違いは、処理済み高圧水２５を、処理前のスラリー２２を導入するシリンダ４０Ｌ，４０Ｒに流入させるようにしたことである。すなわち、シリンダ４０Ｌ，４０Ｒには、下側からスラリー２２を導入し、上側から処理済み高圧水２５を流入させる。
【００６６】
図７は、本発明の第５の実施の形態である有機物処理システムを示している。この実施の形態は、流量制御用ポンプ３７の作動流体３９をシリンダ４１Ｌ，４１Ｒに流入させることで、ピストンロッド５Ｌ，５Ｒの駆動を補助する構成である。
【００６７】
この実施の形態は、図1に示した実施の形態と異なり、作動流体３９がスラリー２２と接触することによって汚染されることがないために、作動水の代りに作動油を用いることが容易になる。図７は、作動油を用いた有機物処理システムを示しており、作動油タンク３８を備える。
【００６８】
シリンダ４１Ｌ，４１Ｒの断面積は自由に設定することができ、流量制御用ポンプ３７の吐出圧力と流量の関係で、都合の良い流量に合わせればよい。
【００６９】
処理済み高圧水２５の流路を制御する弁１５〜１６および作動油の流路を制御する弁１７〜１８の操作手順は、図1に示した実施の形態と同じで良い。
【００７０】
なお、前述した実施の形態と共通の構成手段には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する。
【００７１】
図８は、本発明の第６の実施の形態におけるスラリー加圧装置を示している。この実施の形態における、第５の実施の形態との違いは、流量制御用ポンプを用いずにモータを用いることである。また、前述した実施の形態と共通する構成手段は、その一部の図示説明を省略する。
【００７２】
ピストンロッド５Ｌ，５Ｒにはラック５５Ｌ，５５Ｒを取り付け、モータ３２Ｌ，３２Ｒの回転軸に取り付けたピニオン５６Ｌ，５６Ｒの回転をラック５５Ｌ，５５Ｒに伝達してピストン５２Ｌ，５２Ｒの駆動を補助する。
【００７３】
また、ピストン５２Ｌ，５２Ｒの上死点および下死点への到達の検知にはピストンロッド５Ｌ，５Ｒを利用する。
【００７４】
図９は、本発明の第７の実施の形態である有機物処理システムを示している。この実施の形態は、処理済み高圧水をスラリー加圧に利用するときの該処理済み高圧水ラインの圧力変動を一層軽減することができるように工夫した実施の形態である。前述した実施の形態と共通の構成手段には同一の参照符号を付して重複する説明を一部省略する。
【００７５】
一次側シリンダー４Ｌ，４Ｒと一次側ピストン５３Ｌ，５３Ｒにより作動流体室６７Ｌ，６７Ｒを形成する。作動流体室６７Ｌ，６７Ｒには、流量制御用ポンプ２から弁１７Ｌ，１７Ｒを介して作動流体２８を流入させる作動流体供給ライン７４と、弁１８Ｌ，１８Ｒを介して作動流体タンク１０に流出させる作動流体排出ライン７５を接続する。
【００７６】
二次側シリンダー３Ｌ，３Ｒ内には、二次側シリンダー３Ｌ，３Ｒと二次側ピストン５２Ｌ，５２Ｒにより、それぞれ２つづつの空間を形成する。ピストンロッド５Ｌ，５Ｒ側の空間は排出流体室６６Ｌ，６６Ｒであり、ピストンロッド５Ｌ，５Ｒと反対側の空間は供給流体室６５Ｌ，６５Ｒである。
【００７７】
一次側ピストン５３Ｌ，５３Ｒと二次側ピストン５２Ｌ，５２Ｒを接続するピストンロッド５Ｌ，５Ｒは、３点支持における芯ずれによる応力発生を防止するために、途中を切り離して当接するようにしておくことが望ましい。
【００７８】
排出流体室６６Ｌ，６６Ｒには、固気液分離器８を流出して反応系保圧弁１１および背圧ライン保圧弁（背圧保持弁）１２を通過した処理済み高圧水を弁６１Ｌ，６１Ｒを介して流入させる排出流体室予圧ライン７１と、弁１５Ｌ，１５Ｒを介して固気液分離器８を流出して反応系保圧弁１１を通過した処理済み高圧水を流入させる背圧ライン７３と、排出流体室６６Ｌ，６６Ｒを弁１６Ｌ，１６Ｒを介して大気圧側に開放する排出流体室排出ライン７６を接続する。
【００７９】
弁６１Ｌ，６１Ｒは、排出流体室６６Ｌ，６６Ｒを大気圧から高圧に加圧する加圧工程のときに開き、弁１５Ｌ，１５Ｒは，処理前のスラリーを予熱器６へ供給するときに開く。弁１６Ｌ，１６Ｒは排出流体室６６Ｌ，６６Ｒを高圧から大気圧まで減圧する減圧工程と、処理前のスラリー２２をスラリーポンプ１を使って供給流体室６５Ｌ，６５Ｒに充填する充填工程のときに開く。弁の開閉手順の詳しい説明は後述する。
【００８０】
ここで、スラリーポンプ１の吐出圧は、スラリー２２を供給流体室６５Ｌ，６５Ｒへ流入させるだけの吐出圧で良く、従って、比較的小さな吐出圧のポンプで良い。また、ここでは、スラリーポンプを使用しているが，処理する対象物である被処理流体が液体であるときは、液体用のポンプで良い。
【００８１】
供給流体室６５Ｌ，６５Ｒには、弁１３Ｌ，１３Ｒを介して処理前のスラリー２２を流入させて加圧し、加圧されて高圧になったスラリーを弁１４Ｌ，１４Ｒを介して予熱器６へ供給する。
【００８２】
図９は、スラリーポンプ１を駆動し、弁１３Ｌを開き、弁１４Ｌを閉じることにより、スラリータンク９内の処理前のスラリー２２を左側の二次側シリンダ３Ｌの供給流体室６５Ｒに充填する状態（充填工程）を示している。このとき、弁６１Ｌと弁１５Ｌを閉じ、弁１６Ｌを開くことにより、ピストン５２Ｌの上昇に伴って、排出流体室６６Ｌの処理流体が処理済み流体タンク４５に排出される。また、弁１７Ｌを閉じ、弁１８Ｌを開くことにより、ピストン５３Ｌの上昇に伴って、作動流体室６７Ｌの中の作動流体は作動流体タンク１０に排出される。
【００８３】
一方、右側のシリンダに関しては、流量制御用ポンプ２を駆動し、弁１７Ｒを開き、弁１８Ｒを閉じることにより、作動流体２８を一次側シリンダ４Ｒの作動流体室６７Ｒに流入させている（供給工程）。このとき、弁１５Ｒを開き、弁１６Ｒを閉じることにより、一次側シリンダ３Ｒの排出流体室６６Ｒに処理済み高圧水を流入させてピストン５２Ｒに背圧をかける。更に、このとき、弁１３Ｒを閉じ、弁１４Ｒを開いておくことにより、ピストン５２Ｒ，５３Ｒが下降して供給流体室６５Ｒの中の処理前のスラリーを予熱器６に供給する。
【００８４】
ピストン５２Ｒは、排出流体室６６Ｒの中の流体の圧力により押される力と、作動流体室６７Ｒの中の流体の圧力により押される力を合計した力によって駆動されて、処理前の高圧スラリー２３を供給する。ピストン５２Ｒ，５３Ｒの変位は、作動流体が作動流体室６７Ｒに流入した流量により決まるために、流量制御用ポンプ２の吐出流量を制御することにより、処理前の高圧スラリー２３の供給流量を制御することができる。
【００８５】
試作した装置では、供給流体室６５Ｒの圧力を２５ＭＰａ、排出流体室６６Ｒの圧力を２５ＭＰａ、作動流体室６７Ｒの圧力を３ＭＰａとして動作させることができ、処理前のスラリー２２を２５ＭＰａに加圧して供給するのに３ＭＰａの圧力で済んでいることから省エネルギー化が図られていることが判る。
【００８６】
作動流体供給ライン調圧弁（安全弁）８４は、作動流体供給ライン７４を調圧し、作動流体供給ラインアキュムレータ９４は、弁１７Ｌ，１７Ｒの開閉時等の圧力の脈動を抑える。ピストン５２Ｒは、排出流体室６６Ｒ内の流体の圧力により押される力があるために、作動流体室６７Ｒ内の流体の圧力はそれほど大きな圧力でなくて良いことから、保圧弁とアキュムレータは、耐圧の比較的小さなもので良い。
【００８７】
供給される処理前の高圧スラリー２３は、予熱器６で加熱した後に高圧に加圧した酸素２９と混合し、反応器７で酸化反応させる。酸化反応により処理された反応済み流体は予熱器６に送って反応前の流体と熱交換することで温度を下げてから固気液分離器８に送る。
【００８８】
固気液分離器８は、反応済み流体に含まれている排ガス３０と灰３１を分離して排出する。
【００８９】
ここでは、反応器７を酸化反応を例に用いて説明したが、加水分解反応では、酸素を供給しない。また、反応後の流体が液体のみの場合は、固気液分離器８は不要となる。
【００９０】
灰と排ガスが除かれて水のみになった処理済み高圧水は、反応系保圧弁１１と背圧ライン保圧弁１２と排出流体室予圧ライン保圧弁８１を通過して処理済み流体タンク４５に排水するが、その一部は、反応系保圧弁１１と背圧ライン保圧弁１２の間から背圧ライン７３と弁１５Ｌ，１５Ｒを介して二次側シリンダ３Ｌ，３Ｒの排出流体室６６Ｌ，６６Ｒに供給し、背圧ライン保圧弁１２と排出流体室予圧ライン保圧弁８１の間から排出流体室予圧ライン７１と弁６１Ｌ，６１Ｒを介して排出流体室６６Ｌ，６６Ｒに供給する。
【００９１】
ここで、排出流体室６６Ｒへ流入する処理済み高圧水の流量は、ピストン５２Ｒの下降する速さで決まる。また、背圧ライン保圧弁１２を通過する処理済み高圧水の流量は、この背圧ライン保圧弁１２の前側の圧力が該背圧ライン保圧弁１２の設定圧力以下になるように制御される。
【００９２】
背圧ライン保圧弁１２を通過した処理済み高圧水は、排出流体室予圧ライン７１へ流入する。排出流体室予圧ライン７１の圧力は、排出流体室予圧ライン保圧弁８１の設定圧力を超えると排出流体室予圧ライン保圧弁８１を通って処理済み流体タンク４５に流出するようになっており、排出流体室予圧ライン保圧弁８１の設定圧力以下になるようになっている。排出流体室予圧ライン７１は、排出流体室６６Ｒ，６６Ｌを大気圧から高圧に予圧するときに使う。詳しい説明は弁の開閉手順で説明する。そして、排出流体室予圧ライン保圧弁８１を通過した余剰の処理済み高圧水が処理済み流体タンク４５に流入する。
【００９３】
反応系保圧弁１１と背圧ライン保圧弁１２と排出流体室予圧ライン保圧弁８１を直列に接続することにより、排出流体室予圧ライン７１または背圧ライン７３の圧力変動してもその上流の圧力が変動しないようにしている。弁６１Ｌあるいは弁６１Ｒを開いて排出流体室６６Ｌあるいは排出流体室６６Ｒを大気圧から高圧に予圧するときに、排出流体室予圧ライン７１の圧力が落ちるが、背圧ライン７３およびそれより上流の固気液分離器８，反応器７，予熱器６の圧力は変動しない。
【００９４】
また、弁１５Ｒあるいは弁１５Ｌを開くときは、排出流体室６６Ｒあるいは排出流体室６６Ｌは高圧に予圧されているので、弁１５Ｒあるいは弁１５Ｌを開いたときの背圧ライン７３の圧力変動は少ないが、反応系保圧弁１１によって上流の固気液分離器８，反応器７，予熱器６の圧力は一定に維持することができる。
【００９５】
ここで、弁１５Ｒあるいは弁１５Ｌを開いたときのは背圧ライン７３の圧力変動は少ないために、反応系保圧弁１１を省略することも可能である。
【００９６】
背圧ラインアキュムレータ３４は、背圧ライン７３の圧力変動を小さくするために設置している。この背圧ラインアキュムレータ３４は、高圧容器であるために、容積が大きいと著しく高価になる。従って、反応系保圧弁１１を省略し、更に、固気液分離器８，反応器７，予熱器６の容積が大きくてそれほど大きな圧力変動が起きない場合には、コスト低減の観点から、この背圧アキュームレータ３４を省略することも可能である。
【００９７】
排出流体室予圧ラインアキュムレータ９１は、弁６１Ｌ，６１Ｒが閉まっているときの圧力のエネルギーを蓄積する目的で設置しており、排出流体室６６Ｒ，６６Ｌの加圧時間を短縮するために付加している。しかし、この排出流体室予圧ラインアキュムレータ９１も高圧容器であるために、容積が大きいほど高価である。このために、コスト低減の観点から、省略することも可能である。
【００９８】
このシステム全体を起動するときには、初期加圧ポンプ３５を運転し、弁３６を開いて作動水タンク１０内の作動水を処理系全体に供給して該系の加圧を行う。この加圧を終えた後は、初期加圧ポンプ３５を停止し、弁３６を閉じておく。
【００９９】
次に、図１０を参照して立ち上げのときの弁の開閉手順の一例を説明する。
【０１００】
初期状態は、弁１６Ｒ，１６Ｌ，１８Ｒ，１８Ｌが開、弁１３Ｌ，１３Ｒ，１４Ｌ，１４Ｒ，１５Ｌ，１５Ｒ，１７Ｌ，１７Ｒ，６１Ｌ，６１Ｌ，３６が閉の状態で、供給流体室６５Ｒ，６５Ｌ、排出流体室６６Ｒ，６６Ｌ、作動流体室６７Ｒ，６７Ｌの圧力は大気圧の状態である。
【０１０１】
先ず、弁３６を開き、初期加圧ポンプ３５を運転して作動水により処理系を加圧する。次に、反応器７のヒータを動作させ所定の温度まで上昇させる。
【０１０２】
そして、処理系が所定の圧力，所定の温度になったならば、処理前のスラリーを流し始める。先ず、弁１３Ｌを開き、次に、スラリーポンプ１を動作させてスラリータンク９内の処理前のスラリー２２を供給流体室６５Ｌに充填する。供給流体室６５Ｌ内への処理前の流体の充填に伴ってピストン５２Ｌ，５３Ｌが上昇する。ピストン５２Ｌ，５３Ｌが上限に到達した時点で、検知器１９Ｌがそれを検知して制御盤２１に上限検出信号を送る。制御盤２１は、この上限検出信号を受け取ると、スラリーポンプ１を停止する。次に、弁１３Ｌ，１６Ｌ，１８Ｌを閉じる。
【０１０３】
次に、弁６１Ｌを開くことにより、排出流体室予圧ライン７１の高圧の処理済み高圧水を排出流体室６６Ｌに流し込んで該排出流体室６６Ｌの圧力を上昇させていく。弁６１Ｌを開いたときは排出流体室予圧ライン７１の圧力が低下するが、処理済みの高圧水が徐々に背圧ライン保圧弁１２を通過して排出流体室予圧ライン７１に流入するために、排出流体室予圧ライン７１と排出流体室６６Ｌの圧力は、排出流体室予圧ライン保圧弁８１の設定圧力まで上昇していく。また、弁６１Ｌを開いたときは、排出流体室予圧ライン７１の圧力は低下するが、背圧ライン保圧弁１２があるために該背圧ライン保圧弁１２より上流の背圧ライン７３の圧力は変動せず、更にその上流には反応系保圧弁１１があるために固気液分離器８，反応器７，予熱器６の圧力は変動しない。ここで、背圧ライン保圧弁１２と排出流体室予圧ライン保圧弁８１の設定圧力は略同じにしておくことにより、排出流体室予圧ライン保圧弁８１と排出流体室６６Ｌの圧力は、背圧ライン保圧弁１２の直前の圧力と略同じ圧力になる。また、排出流体室６６Ｌの圧力が上昇するのに伴ってピストン５２Ｌは若干下降し、供給流体室６５Ｌの圧力も上昇していく。
【０１０４】
排出流体室６６Ｌの圧力が背圧ライン保圧弁１２の直前の圧力と略同じ圧力にまで上昇したならば、弁６１Ｌを閉じ、次に、弁１５Ｌを開く。このときも反応系保圧弁１１より上流の予熱器６，反応器７，固気液分離器８の圧力は低下しない。また、弁６１Ｌを閉じて弁１５Ｌを開くタイミングは、予熱器６の圧力を計測して制御しても良いし、予め排出流体室６６Ｌの圧力が上昇する時間を計測しておき、余裕を加えた時間で制御しても良い。
【０１０５】
次に、弁１５Ｌを開き、流量制御ポンプ２を動作させて作動流体室６７Ｌに作動流体タンク１０内の作動流体２８を供給して該作動流体室６７Ｌを加圧していく。作動流体室６７Ｌ内の圧力は、作動流体供給ライン調圧弁８４の設定圧力まで上昇していき、この作動流体供給ライン調圧弁８４の設定圧力を越えると作動流体は該作動流体供給ライン調圧弁８４を通って作動流体タンク１０に還流する。このために、作動流体室６７Ｌの圧力は、作動流体供給ライン調圧弁８４の設定圧力を越えることはない。
【０１０６】
次に、弁１４Ｌを開くことにより、供給流体室６５Ｌ内の加圧されたスラリーを処理前の高圧スラリー２３として予熱器６に供給するようにする。高圧スラリー２３が予熱器６に供給され始めたならば、初期加圧ポンプ３５を止め、弁３６を閉める。
【０１０７】
次に、弁１３Ｒを開き、スラリーポンプ１を動作させることにより、スラリータンク９内の処理前のスラリー２２を供給流体室６５Ｒに充填する。処理前のスラリー２２の供給流体室６５Ｒへの充填に伴ってピストン５２Ｒ，５３Ｒは上昇する。ピストン５２Ｒ，５３Ｒが上限に達達した時点で検知器１９Ｒがそれを検知して制御盤２１に上限検出信号を送る。制御盤２１は、この上限検出信号を受け取ると、スラリーポンプ１を停止させ、次に、弁１３Ｒ，１６Ｒ，１８Ｒを閉じる。
【０１０８】
次に、弁６１Ｒを開いて排出流体室予圧ライン７１の処理済み高圧水を排出流体室６６Ｒに供給することにより排出流体室６６Ｒ，供給流体室６５Ｒの圧力を上昇さる。排出流体室６６Ｒの圧力が排出流体室予圧ライン保圧弁８１の直前の圧力と同じ圧力にまで上昇したならば弁６１Ｒを閉じ、次に、弁１５Ｒを開いて待機する。以降は、定常状態の操作になる。
【０１０９】
次に、図１１を参照して定常状態の弁の開閉手順の一例を説明する。
【０１１０】
右側のシリンダ３Ｒ，４Ｒは、ピストン５２Ｒが略上限の位置にあり、供給流体室６５Ｒ，排出流体室６６Ｒが加圧されている状態で、更に、弁１５Ｒが開き、弁１３Ｒ，１４Ｒ，６１Ｒ，１６Ｒ，１７Ｒ，１８Ｒが閉じた状態で待機している。
【０１１１】
また、左側のシリンダ３Ｌ，４Ｌは、弁１４Ｌ，１５Ｌ，１７Ｌが開き、弁１３Ｌ，６１Ｌ，１６Ｌ，１８Ｌが閉じて供給流体室６５Ｌから処理前の高圧スラリー２３を予熱器６へ供給している状態であり、ピストン５２Ｌが徐々に下降する。そして、ピストン５２Ｌが下限に達すると、検知器２０Ｌがそれを検知して下限検出信号を制御盤２１に送る。
【０１１２】
制御盤２１は、この下限検出信号を受け取ると、弁１４Ｒを開き、弁１４Ｌを閉め、弁１５Ｌを閉めた状態にする。これにより、処理前の高圧スラリー２３の供給は右側のシリンダ３Ｒに変わる。左側のシリンダ３Ｌからの供給停止よりも若干早くに右側のシリンダ３Ｒからの供給を開始して両方のシリンダ３Ｌ，３Ｒにより供給を行う時間を設けると、切り替えが滑らかになる。また、これらの弁の切り替えを行っている間も流量制御用ポンプ２は一定の流量で運転を継続するだけで良く、このような制御により、供給される処理前の高圧スラリー２３の流量は一定となる。
【０１１３】
処理前の高圧スラリー２３の供給が右側のシリンダ３Ｒに変わったならば、弁１８Ｌを開いて作動流体室６７Ｌの圧力を大気圧まで減圧し、次に、弁１６Ｌを開いて排出流体室６６Ｌの圧力を大気圧まで減圧する。先に弁１８Ｌを開き、その後に弁１６Ｌを開くのは、順序を逆にして弁１６Ｌを先に開き、弁１８Ｌをその後に開くと、圧力差によりピストンロッド５Ｌに急激に大きな力がかかるのを避けるためである。
【０１１４】
次に、弁１３Ｌを開く。次に、スラリーポンプ１を動作させてスラリータンク９内の処理前のスラリー２２を供給流体室６５Ｌに充填する。処理前のスラリー２２の供給流体室６５Ｌへの充填に伴ってピストン５２Ｌ，５３Ｌが上昇する。ピストン５２Ｌ，５３Ｌが上限に達達した時点で検知器１９Ｌがそれを検知して上限検出信号を制御盤２１に送る。
【０１１５】
制御盤２１は、この上限検出信号を受け取るとスラリーポンプ１を停止させる。次に、弁１３Ｌ，１６Ｌ，１８Ｌを閉じる。次に、弁６１Ｌを開いて排出流体室予圧ライン７１から排出流体室６６Ｌに処理済み高圧水を流入させることにより該排出流体室６６Ｌ，供給流体室６５Ｌの圧力を上昇させる。排出流体室６６Ｒの圧力が排出流体室予圧ライン保圧弁７１の直前の圧力と略同じ圧力にまで上昇したならば弁６１Ｌを閉じ、次に、弁１５Ｌを開いて待機する。
【０１１６】
処理前の高圧スラリー２３の供給を右側のシリンダ３Ｒから左側のシリンダ３Ｌに切り替える制御は、左側のシリンダ３Ｌから右側のシリンダ３Ｒへの切り替えと同様であるので説明を省略する。このようにして処理前スラリーの供給を左右交互に行って処理運転を連続的に継続する。
【０１１７】
そして、このようにすれば、特殊な高圧用スラリーポンプを使用することなく、有機物を含む流体を高圧に加圧することができる。また、高温高圧で処理が行われた後の流体を処理前の流体を高圧供給するためのエネルギー源として利用するために、高圧供給に必要とするエネルギーを大幅に低減することができる。
【０１１８】
また，背圧ライン保圧弁１２の下流に排出流体室予圧ライン７１を設けて予圧工程を付加していることにより、弁１５Ｒ，１５Ｌを開いたときに排出流体室６６Ｒ，６６Ｌが高圧になっているために、予熱器６，反応器７，固気液分離器８の圧力変動を抑えることができる。
【０１１９】
図１２は，本発明の第８の実施の形態を示している。この実施の形態における有機物処理システムは、第７の実施の形態に対して作動流体室予圧ライン７２を付加している点が新しい。前述した実施の形態と共通の構成手段には同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。
【０１２０】
作動流体室予圧ライン７２は、作動流体室６７Ｌ，６７Ｒの圧力を大気圧から処理前のスラリー供給時の圧力まで予圧するために用いる。作動流体室予圧ライン７２の圧力は、作動流体室予圧ライン保圧弁８２の設定圧力により制御し、作動流体室予圧ライン７２の圧力が作動流体室予圧ライン保圧弁８２の設定圧力を超えないようにしている。作動流体室予圧ライン保圧弁８２の設定圧力は、処理前のスラリー供給時の作動流体室６７Ｌ，６７Ｒの圧力と略同じ圧力に設定しておく。例えば、処理前のスラリー供給時の作動流体室６７Ｌ，６７Ｒの圧力が３ＭＰａの場合には、作動流体室予圧ライン保圧弁８２の設定圧力も３ＭＰａに設定し、作動流体室予圧ライン７２の圧力が３ＭＰａを越えないようにする。
【０１２１】
作動流体室予圧ラインアキュムレータ９２は、弁６２Ｌ，６２Ｒが閉まっているときの圧力のエネルギーの蓄積の目的で設置しており、作動流体室６７Ｌ，６７Ｒの加圧時間を短縮するために付加している。しかし、コスト低減の観点から省略することも可能である。
【０１２２】
弁の開閉手順の一例を図１３を参照して説明する。第７の実施の形態における弁制御手順との相違点は加圧工程にあるので、ここでは、加圧工程のみを説明する。また、左右のシリンダについては、同様であるので、右側のシリンダを例にとって説明する。
【０１２３】
加圧工程において、先ず、弁６２Ｒを開くことにより、作動流体室予圧ラインアキュムレータ９２に蓄積された処理済み高圧水を作動流体室６７Ｒに供給して該作動流体室６７Ｒの圧力を上昇させる。このときの圧力上昇は、作動流体室予圧ラインアキュムレータ９２の容積が大きいほど早くなる。
【０１２４】
次に、弁６１Ｒを開くことにより、排出流体室予圧ラインアキュムレータ９１に蓄積された処理済み高圧水を排出流体室６６Ｒに供給して該排出流体室６６Ｒの圧力を上昇させる。このときの上昇圧力は、排出流体室予圧ラインアキュムレータ９１の容積が大きいほど早くなる。そして、時間の経過に伴って、排出流体室６６Ｒの圧力は、背圧ライン弁１２を通過した処理済み高圧水により排出流体室予圧ライン保圧弁８１の設定圧力まで上昇する。
【０１２５】
排出流体室６６Ｒの圧力が排出流体室予圧ライン保圧弁８１の設定圧力以下のときには、排出流体室予圧ライン保圧弁８１には処理済み高圧水は流れないが、排出流体室６６Ｒの圧力が排出流体室予圧ライン保圧弁８１の設定圧力を越えると、排出流体室予圧ライン保圧弁８１を処理済み高圧水が流れ始めるために作動流体室６７Ｒの圧力は排出流体室予圧ライン保圧弁８１を通過した処理済み高圧水によって作動流体室予圧ライン保圧弁８２の設定圧力まで上昇する。作動流体室予圧ライン保圧弁８２の設定圧力は、処理前のスラリー供給時の作動流体室６７Ｒの圧力と略同じ圧力に設定しておくことにより、弁１７Ｒを開くときには、作動流体室６７Ｒの圧力が流体室予圧ライン保圧弁８２の設定圧力まで予圧されているので、弁１７Ｌを開いても作動流体の圧力変動はほとんどない。従って、処理前のスラリーの供給流量の変動はほとんど起こらない。
【０１２６】
以上に説明した各実施の形態は、有機物を水に混合させたスラリーの処理を例示したが、他の液体に混合したスラリーの処理システムも同様に実施することができる。
【０１２７】
また、固気液分離器によって分離して排出する生成物である灰は、処理対象物と処理形態によって変化する。
【０１２８】
【発明の効果】
本発明によれば、特殊な高圧用スラリーポンプを使用することなく、通常の低粘度流体用のポンプで供給する作動流体もしくはモータと歯車による機構と、高温高圧で処理が行われた後の流体の圧力を併用することにより、少ない動力エネルギーで、処理前の有機物を含む流体を高圧に加圧して所望の安定した流量で供給することができる。
【０１２９】
しかも、有機物の含有量の変化に影響されずに安定した動作を実現することができる。
【０１３０】
また、有機物を含んだ流体を充填した後に加圧して供給する複数対のシリンダとピストンを設置し、一対のシリンダから高圧にした処理前の流体を供給している間に他の対のシリンダに処理前の流体を充填して高圧に加圧しておくようにすることで、高圧流体の供給を行うシリンダとピストンの対を切り替えるときの脈動を軽減して連続して安定な供給を続けることができる。
【０１３１】
このように、供給流量の脈動を抑えることにより、反応器に供給される流量が一定になって反応が安定し、システムの有機物処理能力が安定する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になる高温高圧の流体を利用した有機物処理システムの第１の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図１に示した第１の実施の形態における加圧・供給状態を示すブロック図である。
【図３】図１に示した第１の実施の形態における運転サイクルを示すタイムチャートである。
【図４】本発明になる高温高圧の流体を利用した有機物処理システムの第２の実施の形態を示すシブロック図である。
【図５】本発明になる高温高圧の流体を利用した有機物処理システムの第３の実施の形態におけるスラリー加圧装置を示すブロック図である。
【図６】本発明になる高温高圧の流体を利用した有機物処理システムの第４の実施の形態を示すブロック図である。
【図７】本発明になる高温高圧の流体を利用した有機物処理システムの第５の実施の形態を示すブロック図である。
【図８】本発明になる高温高圧の流体を利用した有機物処理システムの第６の実施の形態におけるスラリー加圧装置を示すブロック図である。
【図９】本発明になる高温高圧の流体を利用した有機物処理システムの第７の実施の形態を示すブロック図である。
【図１０】図９に示した第７の実施の形態における有機物処理システムの立ち上げのときの弁の開閉手順を示すタイムチャートである。
【図１１】図９に示した第７の実施の形態における有機物処理システムの定常状態のときの弁の開閉手順を示すタイムチャートである。
【図１２】本発明になる高温高圧の流体を利用した有機物処理システムの第８の実施の形態を示すブロック図である。
【図１３】図９に示した第８の実施の形態における有機物処理システムの加圧工程のときの弁の開閉手順を示すタイムチャートである。
【図１４】従来の汚泥圧入装置を示すブロック図である。
【図１５】従来の連続水熱反応プロセスを示すブロック図である。
【符号の説明】
１…スラリーポンプ、２…流量制御用ポンプ、３Ｌ，３Ｒ…二次側シリンダ、４Ｌ，４Ｒ…一次側シリンダ、５Ｌ，５Ｒ…ピストンロッド、６…予熱器、７…反応器、８…固気液分離器、９…スラリータンク、１０…作動流体タンク、１１…反応系保圧弁、１２…背圧保持弁（背圧ライン保圧弁）、１３〜１８，３６…弁、１９〜２０…検知器、２１…制御盤、２２，２３…スラリー、２４〜２５…処理済み高圧水、２６，２８…作動流体、２９…高圧酸素、３０…排ガス、３１…灰、３２Ｌ，３２Ｒ…モータ、３３…高圧ポンプ、３４…アキュムレータ、３５…初期加圧ポンプ。

Claims

処理後の高圧流体の圧力をシリンダの中のピストンで受けて処理前の流体を加圧するための力として伝達する第１の駆動手段と、前記第１の駆動手段に駆動力を付加する第２の駆動手段とを備え、有機物を含む流体を高温高圧にして連続的に処理する有機物処理システムにおいて、前記処理後の高圧流体のエネルギーを背圧弁を用いて低減した後に前記第１の駆動手段におけるシリンダに導入するようにしたことを特徴とする有機物処理システム。
処理後の高圧流体の圧力をシリンダの中のピストンで受けて処理前の流体を加圧するための力として伝達する第１の駆動手段と、前記第１の駆動手段に駆動力を付加する第２の駆動手段と、処理前の流体をシリンダに導入してピストンで加圧供給する加圧手段を備え、有機物を含む流体を高温高圧にして連続的に処理する有機物処理システムにおいて、処理後の高圧流体を導入するシリンダの行程容積を処理前の流体を導入するシリンダの行程容積よりも小さくし、処理後の高圧流体の一部を背圧弁を通して外部に放出しつつ残りの高圧流体を前記第１の駆動手段のシリンダに導入するようにしたことを特徴とする有機物処理システム。
処理後の高圧流体の圧力をシリンダの中のピストンで受けて処理前の流体を加圧するための力として伝達する第１の駆動手段と、前記第１の駆動手段に駆動力を付加する第２の駆動手段と、処理前の流体をシリンダに導入してピストンで加圧供給する加圧手段を備え、有機物を含む流体を高温高圧にして連続的に処理する有機物処理システムにおいて、処理後の高圧流体を導入するシリンダの行程容積を処理前の流体を導入するシリンダの行程容積よりも大きくし、処理後の高圧流体を背圧弁を通して減圧して前記第１の駆動手段のシリンダに導入することにより駆動エネルギーとして利用するようにし、前記第２の駆動手段は、高圧ポンプで加圧した流体を前記減圧した処理後の流体と共に第１の駆動手段のシリンダに導入するようにしたことを特徴とする有機物処理システム。
請求項２において、前記第１の駆動手段と加圧手段は、処理後の高圧流体を導入する一次側シリンダと、処理前の有機物を含む流体を導入する二次側シリンダと、一次側シリンダ内のピストンと二次側シリンダ内のピストンを連結するピストンロッドとを備え、前記第２の駆動手段は、この連結されたピストンに駆動力を付加するようにしたことを特徴とする有機物処理システム。
請求項４において、前記二次側シリンダのピストンロッド側の端を該ピストンロッドを水密状態に貫通させるように閉じて該二次側シリンダ内に該ピストンによって仕切られたピストンロッド側空間を形成し、前記第２の駆動手段は、加圧した流体を前記ピストンロッド側空間に供給することにより駆動力を付加するようにしたことを特徴とする有機物処理システム。
請求項４において、前記第２の駆動手段は、前記ピストンロッドにモータの動力を伝達する手段を取付け、モータの動力を駆動力として付加するようにしたことを特徴とする有機物処理システム。
請求項２において、１つのシリンダ内をピストンによって仕切ることによって処理後の高圧流体を導入して加圧駆動力を発生する第１の室と処理前の流体を導入して加圧供給する第２の室を形成し、第２の駆動手段は、前記ピストンに連結したピストンロッドを介して前記ピストンに駆動力を付加するようにし、前記処理後の高圧流体は、シリンダ内のピストンロッド側の室に導入し、処理前の流体は、他側の室に導入するようにしたことを特徴とする有機物処理システム。
請求項７において、前記第２の駆動手段は、前記ピストンロッドに連結したピストンと、このピストンに加圧された流体の圧力を作用させるシリンダを備えたことを特徴とする有機物処理システム。
請求項７において、前記第２の駆動手段は、前記ピストンロッドに駆動力を付加するモータを備えたことを特徴とする有機物処理システム。
請求項１〜９の１項において、処理前の流体を加圧するシリンダとピストンを複数対設け、１対のシリンダとピストンで高圧にした処理前の流体を供給している間に他のピストンとシリンダの対に処理前の流体を充填して高圧に加圧しておくようにしたことを特徴とする有機物処理システム。
処理後の高圧流体の圧力をシリンダ内のピストンで受けて処理前の流体を加圧するための力として伝達する第１の駆動手段と、前記第１の駆動手段に駆動力を付加する第２の駆動手段を備え、有機物を含む流体を高温高圧にして連続的に処理する有機物処理システムにおいて、前記第１の駆動手段のシリンダーとピストンにより形成される排出流体室へ開閉弁を介して処理後の高圧流体を導入する背圧ラインと、この背圧ラインの圧力が設定圧力を越えたときには該背圧ラインから処理後の高圧流体を流出させて該背圧ラインの圧力が設定圧力を越えないようにする背圧ライン保圧弁と、この背圧ライン保圧弁から流出した処理後の高圧流体を開閉弁を介して排出流体室へ導入する排出流体室予圧ラインと、この排出流体室予圧ラインの圧力が設定圧力を越えたときには該排出流体室予圧ラインから処理後の高圧流体を流出させて該排出流体室予圧ラインの圧力が設定圧力を越えないようにする排出流体室予圧ライン保圧弁を設け、前記排出流体室を大気圧から高圧へ予圧するときは、背圧ラインの開閉弁を閉じ、排出流体室予圧ラインの開閉弁を開くことにより、背圧ライン保圧弁を流出して排出流体予圧ラインを流れる処理後の高圧流体で前記排出流体室を大気圧から高圧へ予圧し、処理前のスラリーを供給するときは、排出流体室予圧ラインの開閉弁を閉め、背圧ラインの開閉弁を開くことにより処理後の高圧流体の圧力を処理前のスラリーの加圧に使用することを特徴とする有機物処理システム。
請求項１１において、処理物が反応する反応系の圧力を決める反応系保圧弁を設け、この反応系保圧弁を流出した処理後の流体が前記背圧ラインに流入するようにしたことを特徴とする有機物処理システム。
請求項１２において、前記背圧ラインに該背圧ラインの圧力変動を軽減するアキュムレータを設けたことを特徴とする有機物処理システム。
請求項１１〜１３の１項において、前記第２の駆動手段は、シリンダーとピストンからなり、加圧ポンプで加圧された作動流体の圧力で駆動するようにしたことを特徴とする有機物処理システム。
請求項１４において、排出流体室予圧ライン保圧弁から流出した処理後の高圧流体を開閉弁を介して第２の駆動手段のシリンダーとピストンで形成される作動流体室に導入する作動流体室予圧ラインと、設定圧力が前記作動流体室の通常運転圧力に設定され、作動流体室予圧ラインの圧力が前記設定圧力を越えたときには作動流体室予圧ラインから処理後の高圧流体を流出させて前記設定圧力を越えないようにする作動流体室予圧ライン保圧弁を設け、作動流体室を大気圧から作動流体室の通常運転圧力へ予圧するときは、作動流体室予圧ラインの開閉弁を開くことにより、前記排出流体室予圧ライン保圧弁を流出して作動流体室予圧ラインを流れる処理後の高圧流体で作動流体室を予圧するようにしたことを特徴とする有機物処理システム。