JP6356149B2 - 超臨界媒体中で材料を処理するための水熱酸化装置及び実施方法 - Google Patents

Description

本発明は、超臨界媒体中で材料を処理する水熱酸化装置に関するものである。また、水熱酸化によって材料を処理する方法に関するものである。

より正確には、本発明は、以下の：
−一端にコールドインターフェースフランジを備えた本体と、前記本体と前記フランジとの間の密封手段とを含み、前記本体、前記フランジ及び前記密封手段は、超臨界媒体の圧力と温度に耐性のある材料から構成され、
−前記本体の内部に取り付けられ、前記本体に沿った環状領域を形成するための内部管を含み、前記内部管は、低温の第１端部及び高温の第２端部を含み、前記内部管の前記第１端部は前記コールドインターフェースフリンジに密封して固定され、前記内部管は内部反応領域を区切り、
−前記内部管の前記内部反応領域に取り付けられて、回転軸で作動する攪拌手段を含み、
−処理した材料取り出し口を通って酸化装置から抜く前に、前記内部管の前記内部反応領域に位置する処理した材料を冷却する冷却手段を含み、
−前記本体の前記低温の第１端部に位置する水と酸化剤との混合物の注入口、を含み、前記水と酸化剤との混合物は、前記内部管の内部反応領域に入る前に前記内部管の前記低温の第１端部から前記高温の第２端部まで前記環状領域を通り、
−前記本体の前記低温の第１端部に位置する廃液放出口を含み、
−前記本体の前記高温の第２端部に位置し、前記第２端部において前記内部管に向かって開放されている、処理される材料の注入口、を含む水熱酸化装置に関するものである。

この型の水熱酸化装置は、すでに公知である（WO 02/30836）。この文献は、超臨界水の中で有機材料を酸化させるための方法とオートクレーブに関するものである。この撹拌二重エンベロープ連続オートクレーブは、研究室においてさまざまなOHTアプリケーションのために広く使われている。さまざまな原因からの有機廃棄物は、あらゆる詰まりまたは腐食問題を引き起こすことなく、うまく分解されていた。しかしながら、高い真発熱量（NCV）の廃棄物の場合、反応温度の制御は、方法と反応媒体の希釈に部分的に依存し、生成される水性廃液の量に影響を与える。さらに、低いNCVの廃棄物に対する分解効率は高く、99%に近いが、高いNCVの廃棄物に対する観察された効率（分解効率99.9%）よりも低い。低いNCVの廃棄物に対して観察された相対的に低い分解効率は、反応に関連する著しい熱効果の欠如と不十分な予熱に起因する。

本発明の目的は、有機材料の水熱酸化の熱制御のための装置を提供することである。1つの有利な変形によれば、この装置は、OHT反応によって誘導される固体の機械的な管理のために使われることもできる。

本発明の主な特徴によれば、酸化装置は、コールドインタフェースフランジに位置し、本体の内壁に沿って位置して、その低温の第１端部から高温の第２端部に延長する予熱コイルに接続され、希釈された廃液のための注入口を備える。そして、予熱コイルは、この高温の第２端部において内部管の反応領域に開放されている。

1つの好ましい特徴によれば、本発明による水熱酸化装置は、環状領域及び内部管の高温の第２端部に隣接して位置する周辺領域に配置される高温ループヒートシンクを形成している熱交換器を備える。高温ループヒートシンクは、内部管の内部領域の第２端部で生じる水熱酸化反応から熱を引きあげる。

好ましくは、内部管の高温の第２端部と同じ側に位置した反応アンテチェンバーを備える。反応アンテチェンバーは、内部管を閉鎖する内壁及び外壁によって形成されている。水と酸化剤との混合物のための連絡通路は、内壁及び外壁の各々から形成される。

また、望ましくは、水熱酸化装置は、本体に位置して、反応アンテチェンバーの近傍の環状空間に向かって開放されている電気的加熱手段を備える。この加熱手段は、この配置によって、廃棄物または水熱酸化反応によって誘発される化学的な腐食から保護されている。

有利なことに、本発明による水熱酸化装置は、フランジ上の本体の密封装置の耐性の条件を保証し、沈殿した鉱物種の可溶化を最適化させるために、反応の後及び反応器から出る前の液状媒体の温度を低下させるコールドループヒートシンクを形成する熱交換器を備える。

また、有利なことに、本発明による水熱酸化装置は、固体管理モジュールを備える。このモジュールは、フランジに形成された直通開口部を閉鎖させる蓋の形状である。そして、冷却密封手段が、固体管理モジュールとフランジとの間に備えられる。好ましくは、固体管理モジュールは、磁気駆動により順番に駆動される。固体管理モジュールは、その軸方向断面において円形状を有する。それは固体管理モジュールに対応している直径のクリアランスe_maxで調整される。そして、固体管理モジュールは、水熱反応から出る冷却された廃水に存在する固体の機械処理ができ、さらに、固体管理モジュールの下流側でパイプ及び器材を詰まらせることを防止するためにこれらの固体をサイズ等級選択器に運ぶことができる。

本発明は、また、水熱酸化による材料の連続処理のための方法に関するものである。

この方法は、以下のステップから成る：
ａ）水と酸化剤とを含む液体を、反応器の本体の内壁と前記本体の内部管との間に形成された環状領域において、前記本体の低温の第１端部で22.1MPa以上の圧力で反応器へ導入、
ｂ）環状領域において、水／酸化剤液を374°C以上の温度に加熱し、
ｃ）ステップｂ）で得られた加熱された水／酸化剤液を加圧下で本体の高温の第２端部で反応器の内部管に導入すると同時に、処理される材料を本体の高温の第２端部で内部管に導入、
ｄ）処理される材料を酸化させるために内部管の第１部分において加圧下で加熱された水／酸化剤液と処理される材料を混合し、得られた液体と酸化された材料との混合物を内部管の第２部分において冷却すること、
ｅ）液体と酸化された材料との混合物を本体の低温の第１端部で反応器から排出すること。

本発明によれば、この方法は、希釈された廃液を予熱コイルに加えられる工程を含む。コイル注入口は本体の低温の第１端部に位置し、コイルは本体の内壁に沿って巻かれて、内部管の第１部分で開放される。

本発明によると、連続水熱酸化方法の核心は、以下の機能を実行するように設計される：
−水と混合されるか又は混合されない酸化物の存在下で水（高真発熱量）を高い又は低い割合で含有する可能性のある廃棄物の注入、
−有機廃棄物の燃焼によって放出されるエネルギーの回収によるOHT反応の前の液体の予熱、
−攪拌しながら生じている連続燃焼反応で試薬（有機廃棄物、水、酸化剤）の連続的な混合、OHT反応は、燃焼反応によって誘導される侵襲（腐食、摩耗）に対する抵抗で選ばれる材料によって形成された壁の挿入及び反応領域におけるOHT反応の動的な制限を実行する領域の実装によって、加圧されたオートクレーブの壁からの距離に限定される。

水熱酸化方法は、以下の機能を実行するようにも設計される：
−OHT反応によって放出された過剰な熱出力を、反応領域の温度の均一性を保証し、加圧下の機器が露出される温度を制限する外部回路に回収と、
−高速加熱のためのOHT反応によって生じる侵襲に対する加熱機器の露出、及び冷えた機器から始まるOHT反応の開始すること無しに反応領域にすぐ隣に隣接する過熱力の注入と、低NCVの溶媒におけるOHT反応の自然発火を安定的に達成するには十分ではない動作条件が設定された場合に、混合及びOHT反応の開始前に、水／酸化剤液を過熱と、
−外部回路の補完的な使用による燃焼反応物の連続的な冷却と、
−機械的な等級づけ、及び、冷却再可溶化によって冷却される廃液中に存在する固体との反応物の管理。

1つの好ましい特徴によれば、本方法は、内部管内に位置する反応領域は、内部管に接触するホットループヒートシンクを形成する熱交換器の手段によって内部管の第２端部で冷却されるという追加の工程を含む。

好ましくは、本体の内壁と内部管の外壁との間の環状空間の水／酸化剤液は、反応領域、ホットループヒートシンク及び水熱反応によって生じる熱のすぐ隣に隣接して位置する一つ又はいくつかの電気抵抗を用いて加熱される。

有利なことに、熱はその第１端部に近接する内部管からコールドループヒートシンクを形成する熱交換器の手段によって抽出され、この交換器は、水熱反応後及び反応器から出る前の液状媒体の温度を下げる。

1つの好ましい特徴によれば、冷却された廃液に存在する固体は、固体管理モジュールの下流にあるパイプ及び装置が詰まらないように選択される十分に微細な大きさの粒度を得るために、反応器のフランジと連結された固体管理モジュールの内壁と固体処理ロータの外壁との間ですりつぶされることによって機械的に処理される。

本発明による方法はまた、運転条件下で冷たく保たれるオートクレーブフランジの手段によって反応器の本体における内部装置のメンテナンスを容易にする。このフランジの作動温度は、密封手段、例えば、バイトン（登録商標）シールの単純及び安定的な使用を可能にする。

本発明の他の特徴と長所は、添付の図を参照して例証目的のために挙げられる以下の説明を読んだ後に明らかになる。

本発明による水熱酸化装置の概要を示している縦断面図である。 本発明による水熱酸化装置の一部を形成している固体管理モジュールの詳細な断面図である。

図１は、本発明による水熱酸化装置の断面の概要を示す。この装置は、低温の第１端部２ａと高温の第２端部２ｂとを含む本体２を備える。本体は、その第２端部２ｂで隔絶される。それは、その第１端部２ａでフランジ４を含む。フランジ４は、本体２の第１端部２ａに連結している。密封手段６は、フランジ４と本体２との間に備えられる。本体２とフランジ４は、圧力と超臨界媒体の温度に耐性のある材料によって作られる。フランジ４の作動温度は、密封手段（バイトン（登録商標））の単純及び安定的な使用を可能にする。本体２は、その外面（図示せず）上で熱的に絶縁されている。それは、望ましくは水平に配置される。

内部管８は、本体２の内部に配置される。内部管８は、本体２に沿って環状領域１０を定める。内部管８は、低温の第１端部８ａと高温の第２端部８ｂを含む。内部管８の第１端部８ａは、密封された方法でフランジ４に固定される。内部管８は、内部領域１２を定める。内部管８は、OHT反応によって誘導される侵襲に対する化学的な耐性を有する材料から製造される。利用可能なスペースと必要な熱交換に応じて、その全てまたは一部の長さ（図示せず）にわたってその外面に溶接されたリブまたはバッフルで固定されてもよい。これらのリブまたはバッフルは、第２の交換領域を作ることにより、環状領域の流れの流体力学を変化させ、反応媒体と環状スペース１０との間の熱交換領域を増加させることにより熱処理の改善に関与する。

攪拌手段は、内部管８の内部領域１２に設けられる。この攪拌手段は、回転軸１４の手段によって作動する。内部管８の内部領域は、反応領域を定義する。

注入管１６は、本体２の隔絶された端部（高温の第２端部２ｂ）に実装される。注入管１６は、有機材料が注入管１６を通じて反応領域１２に導入される廃液注入ポイントを形成する。注入口２０と放出口２２とを備える熱交換器１８は、内部管８の周辺に位置する。冷却液は、交換器１８を循環する。冷却液は、冷却液の注入口２０及び放出口に接続している外部回路によって供給されて、処理される。交換器１８は、内部管８のすぐ周辺に位置する。その機能は、反応領域１２から熱を取り除くことである。交換器１８は、内部管８によってOHT反応からの侵襲から保護されている。この交換器の本体２への挿入は、壁が作動圧力によってかけられる機械的な圧縮応力に対する耐性を有することを必要とする。交換器１８は、望ましくは良好な熱伝導特性を有する材料から製造される。

本体は、その第２端部２ｂで電気的な加熱手段を備えている。この加熱手段は、本体２の底壁を通り、水／酸化剤混合物に漬かっている一つ又はいくつかに加熱カートリッジ２４から成っている。加熱手段２４は、内部管８と本体２の内壁との間の環状領域１０に位置する。加熱手段２４は、内部管１２におけるOHT反応の点火を促す温度条件を達成できるように、水／酸化剤混合物の過熱するために、反応領域１２のすぐ近くに配置される。

本体２は、その第１端部２ａでコールドインターフェースフランジ４を備える。このフランジは、高い割合の水で希釈される廃液のための注入ポイント２６を備えている。注入ポイント２６は、コールドインタフェースフランジ４に穿孔された放射チャネルと軸チャネルから成り、本体２の内壁に隣接するスパイラル交換器２８に接続される。交換器２８は、内部管８の最上（参照番号３０）で開放される。インタフェースフランジ４も、環状領域１０を供給している水／酸化剤混合物のための注入ポイント３２を有している。

内部管８は、注入２６に由来する希釈された廃液を含んでいる予熱コイル２８によって提供される。

さらに、内部管８は、内部管８の高温の第２端部２ｂ側に位置する反応アンテチェンバーを含む。反応アンテチェンバーは、内壁３４と内部管の第２端部８ｂを隔絶している外壁３６とから形成される。水と酸化剤とを混合するための通路３８は、内壁３４及び外壁３６において形成される。反応アンテチェンバー３５との連絡に入るために、内部管８とより正確な反応容積１２は、環状領域１０を通過した後の水／酸化剤混合物によって供給される。内部管８は、反応容積１２に直接開放される注入管１６を通じて注入される高真発熱量（NCV）を伴う廃棄物の注入によって、依然として供給される。

冷却交換器４０は、内部管８の周辺に位置する内部管８の第１端部にある。冷却液は、交換器４０を循環する。この冷却液は、注入ライン４２及び放出ライン（図示せず）に連結された外部回路によって供給されて処理される。冷却交換器４０は、内部管８によってOHT反応からの侵襲から保護されている。この交換器の本体への挿入は、壁が作動圧力によってかけられる機械的な圧縮応力に対する耐性を有することを必要とする。交換器は、望ましくは良好な熱伝導材料から製造される。

本発明の一つの好ましい実施形態において、内部管の端部８ａは、冷却交換器４０の下流側にあって、それに付加的な追加の冷却交換器を備える。この追加の冷却交換器は、コールドフランジ４の上流側の、ちょうど上の内部管８の内側に取り付けられる。冷却液は、追加の交換器を循環する。冷却液は、交換器の注入口及び放出口に接続している外部回路によって供給されて処理される。この追加の冷却交換器が反応媒体１２と接触しているにもかかわらず、それは第１の交換器４０に起因する温度降下によって腐食のリスクから保護されている。この交換器のオートクレーブへの挿入は、壁が作動圧力によってかけられる機械的な圧縮応力に対する耐性を有することを必要とする。

一つの異なる実施形態によれば、この冷却交換器は、コールドインタフェースフランジ４に挿入されてもよい。

攪拌手段は、高い真発熱量を有する廃液１６の注入口及びコールドインターフェースフランジ４に沿っている反応アンテチェンバーから反応領域１２における液体の混合を可能する。コールドフランジ４に取り付けられた固体管理モジュール４４がある。固体管理モジュール４４は、モジュール４４の壁とともに最大ギャップe_maxを有する通路を形成するための大きさに設定された固体処理ロータ４６を含む。固体処理ロータ４６は、磁気駆動装置４８により順番に駆動される。それは円形状の軸セクションを有し、固体管理モジュールの対応する直径にクリアランスe_maxを有するように調整される。固体処理ロータ４６は、水熱反応から放出された冷却された廃液中に存在する固体を処理することができる。固体管理モジュール４４の下流に位置するパイプ及び装置が詰まらないように、十分に微細な大きさの粒度をこれらの固体にもたらす。

本発明は、冷却交換器４０と、場合によっては追加的な交換器の手段によって冷却保持された流体及び材料の作動圧力のために、第１に本体２の端部２ａとフランジ４との間、第２にフランジ４と固体管理モジュール４４との間の単純及び効率的なリークシールを製造することができる。このシールは、単純及び強力なシール（本体の端部２ａとコールドフランジ４との間のシール６、及びコールドフランジ４と固体管理モジュール４４との間のシール５０）で形成されてもよい。本発明は、攪拌手段の軸１４、固体攪拌ロータ（図示せず）及び固体処理ロータ４６にアクセスする固体管理モジュール４４の分解によって、本体２における内部機器の状態の点検及び容易なメンテナンスを可能にしている外形を定義することもできる。フランジ４は、内部管８の外壁、熱交換器１８、冷却交換機４０、予熱コイル２８及び本体２の内壁にアクセスするために分解されることができる。

以下は、定常状態条件下での図１及び図２に示される水熱酸化装置の動作を説明する。この動作は、以下の定常状態条件下で述べられる：
−作動圧力での反応器、
−有機材料の連続てきな供給（安定した流れ）。注入口２６及び／または１６が、ニーズに応じて使用される、
−水及び酸化剤の連続的な供給（安定した流れ）、
−OTH反応、熱交換機（熱・冷却交換器１８、４０）及び供給液体温度からの熱の放出から生じる熱平衡。

攪拌手段ロータ１４及び固体処理ロータ４６は、磁気駆動装置を通して外部モーター４８によってかかる速度で連続的に回転する。反応容積に位置する混合物は、このように、完全に攪拌された連続反応器のシーケンスに相当するパルス流を可能な限り厳密に維持し、撹拌され続ける。

超臨界水の水熱条件は、OHT燃焼反応が希釈された廃液２６の注入口及び／または注入管１６から得られる廃棄物と、注入口３２から得られる水及び酸化剤とが混合されるとすぐに開始することができるというようなものである。一旦始まると、燃焼反応は、反応容積１２の液体中に伝達される熱力を放出する。内部管８の壁への熱の伝達は、攪拌手段１４で生成される乱流によって促進される。この熱流量は、それから、内部管１２が浸漬される液体、すなわち、反応容積１２における流体が流れる方向の反対方向で環状領域１０を循環する水／酸化剤混合物に伝達される。内部管８の壁は、このように逆流熱交換器を形成し、そして、水／酸化剤混合物はOHT反応によって放出される力によって加熱される。

反応領域に隣接して、冷却液はホットループを形成している熱交換器１８を通過する。
冷却液に循環がない場合、安定した熱条件は、第１に、反応容積１２の高温増加、及び、第２に、高速なOHT反応のため、水／酸化剤混合物との対向流交換が起こり、温度減少を引き起こす。この温度プロファイルは非常に高い温度につながり、内部管８及び本体２の壁を形成する材料が損傷を受ける、又は、廃液中で不要なグラファイトの生成を伴う熱分解現象さえ引き起こす。この温度プロファイルは、反応容積の範囲、つまりOHT反応の効果的な進行を急速に減少させることができる。

環状領域１０における水／酸化剤混合物の循環を通じた交換器１８の冷却液の循環は、内部管８（領域８ｂ）のヘッドに隣接して力を抽出すること、OHT反応の開始の下流側での反応領域１２に隣接して力を戻すこと、負荷温度を伴う面を挿入することによって内部管８と本体２との間の熱伝達を制限すること、OHT反応によって発生し、本体２の外側で予熱された液体に戻されない力を抽出すること、の結果を有する。

この循環は、例えば、注入管における熱分解の発生を制限する、又は加圧下の体積がよりよく使用できる（より長い滞留時間）ように作動温度を拡張することによって、装置及び反応容積の温度を制御することができる。この循環は、また、装置及び装置を構成する材料を、設備の制御に自由度を提供することによって、仕様に合った温度範囲に維持することを助ける。例えば、これは環状領域１０と予熱コイル２８とにおける予熱された流体間の水、酸化剤、及び廃棄物、熱交換の供給、また、OHT燃焼反応の力と関連して関係する本体２の領域を分離することができる。

熱交換器１８における冷却液循環の温度と流れは、本体２の内壁、及び力が放出される領域に隣接する環状領域１０に含まれる内部管８の外壁での最大許容温度に従属することができる。冷却液循環の温度と流れは、内部管８の外壁、及び本体２のホットゾーン及びコールドゾーンとの間の温度移行領域での最低温度に従属されてもよい。

この制御の効率も、乱流及び環状領域１０で利用可能な交換領域によって制御される。

記載されている熱交換は、第１に、環状領域１０における水／酸化剤混合物の循環、第２に、予熱コイル２８における希釈された廃棄物の循環をOHT反応の発火温度と全く異なる温度で維持することを必要にする可能性がある。この温度限定は、熱交換器１８を用いた熱伝達の制御、内部管８における反応容積の最上部での試薬の混合の間の反応速度の制御、及び反応容積における温度上昇の制限のために、負荷がかかる可能性がある。

この場合、注入管１６に注入された高NCVの廃棄物が存在下でさえ、反応混合物は、OHT反応の効果的な発火を誘導しない。混合物を過熱することができるように、水／酸化剤混合物に浸漬された電気抵抗２４は、混合物が反応領域１２に導入されたすぐ近辺の環状領域１０に挿入され、温度条件がOHT反応の発火につながることが達成される。

電気抵抗２４によって供給される力は、例えば、しかし、限定されるわけではないが、内部管８の上部（８ｂ）の反応アンテチェンバー３５でとられる水／酸化剤混合物の温度に従属されてもよい。電気抵抗２４がOHT反応の素早い発火を達成するためにプロセス始動期間に使用されてもよい点に留意する必要がある。

コールドループを形成している冷却交換器４０は、OHT反応が起こる領域の下流側で、冷却液を運ぶ。この冷却液の循環がない場合、廃液は、注入口３２から放出された水／酸化剤混合物と、注入口２６から放出された廃棄物と、から成る冷たい試薬を入れる逆流循環で交換能力の制限の範囲内で冷やされる。温度プロファイルは、本体２からの放出口での過剰な温度を引き起こす可能性があり、フランジ４上の本体の密封装置６及び５０、及びフランジ４の上の固体管理モジュール４４の抵抗が脅かされる可能性がある。特に、これらの密封装置の温度が平均150℃以下であり、ピーク値が250°C未満に限定されることが推奨される。この温度プロファイルは、この温度プロファイルは、OHT放出の際に測定条件及び管理条件よりも高い温度で本体の放出口から放出される化学種に耐性のある材料で形成された反応領域の下流側の材料の抵抗を保証するには高すぎる温度を引き起こす。特に、ヘテロ原子（塩素、硫黄、リン）を含んでいるOHT反応によって放出されるいくつかの鉱酸は、約100℃を超える温度で、本体の表面及び下流側のパイプを腐食させることができる。

冷却交換器４０の冷却液の循環は、注入口３２から放出された水／酸化剤の混合物及び注入口２６から放出された希釈された廃棄物である冷却された試薬の逆循環では抽出されない予熱の非常に効率的な抽出という結果を有する。この循環は、コールドフランジ４に到達する前に、廃液の温度を低下させる。この循環の温度と流れは、例えば、限定されるわけではないが、コールドインタフェースフランジ４に隣接する液体に浸漬された熱電対で利用される廃液の温度に従属する可能性がある。この制御の効率は、攪拌手段１４による反応媒体の攪拌と、環状領域１０における利用可能な交換領域とによっても制御される。

以下に固体管理モジュール４４を説明する。

最初の廃棄物から放出された鉱物元素は、廃棄物と接触する水相において水溶性の形態で存在してもよく、廃棄物中又は水相において懸濁状態で不溶性の形態で存在してもよく、又は、OHT反応の間、塩若しくは酸性塩の形態で放出される廃棄物中の有機物の形態で存在してもよい。OHT反応にさらされる材料は、動作条件と廃棄物（ヘテロ原子の存在）の組成とに応じては腐食される可能性があり、プロセス流体に構成鉱物元素を放出する可能性がある。有機化合物の処理の間に要求される水熱条件は、非常に速く、99.9%以上の効率という極度に効率的なOHT反応をもたらす。しかしながら、これらの条件は、水の誘電率の大きな低下により廃棄物及び／または水に含まれる鉱物元素の沈殿を引き起こす可能性がある。

オートクレーブの下流側の上の廃液中の固体の存在は、処理上の問題点を生み出す。処理圧力は廃液の連続的な流出によって調整される。オートクレーブからの放出口で廃液中における未定義のサイズの固体の存在は、特に、直径の制限で、長期的にパイプの詰まりを生じる可能性がある。また、正規の機能を実行している規制の蓄積、傷、及び摩耗によってオートクレーブの下流側で、圧力調節弁の分解に至ることもある。従来、圧力調節装置は、製造業者の勧告に適合したカットオフ閾値フィルターの挿入によって保護されている。この方法の欠点は、それがいくつかのアプリケーションが重大な実装の困難性を引き起こす可能性がある高圧での供給源から始まっている二次粒子の流れ（例えば、自動清掃の間）の管理を誘導するということである。

固体管理モジュール４４は、コールドインタフェースフランジ４の下流側にある。このモジュールは、攪拌手段軸１４に取り付けられて、磁気モーター４８で回転する。その回転により、固体処理ロータ４６は、反応容積から放出された冷やされた液体における懸濁液中の固体に機械的な作用を適用する。若干の鉱物の可溶化が、この機械的な作用（摩滅、剪断）の結果として容易になる可能性がある。モジュールは、主に、粒子が放出される前に、粒子を等級分けすることを保証する。サイズの等級づけは、固体処理ロータ４６と固体管理モジュール４４の内壁の表面との間の回転クリアランスによってなされる。機械的なクリアランスe_max（図２を参照）は、ニーズに、そして、特に反応器の下流に位置する装置の制約に適していてもよい。

Claims (12)

1. −第１端部（２ａ）にコールドインターフェースフランジ（４）を備えた本体と、前記本体と前記フランジとの間に密封手段（６）とを含み、前記本体、前記フランジ及び前記密封手段は、超臨界媒体の圧力と温度に耐性のある材料から構成され、
   −前記本体（２）の内部に配置され、低温の第１端部（８ａ）及び高温の第２端部（８ｂ）を含み、前記本体に沿った環状領域（１０）を形成するための内部管（８）を含み、前記内部管の前記第１端部は前記コールドインターフェースフランジ（４）に密封して固定され、前記内部管は、内部反応領域（１２）を区切り、
   −前記内部管（８）の前記内部反応領域（１２）に配置されて、回転軸で作動する攪拌手段（１４）と、
   −前記内部管（８）の前記内部反応領域（１２）に位置する処理した材料を材料放出口を通って酸化装置から抜かれる前に冷却する冷却手段（４０）と、
   −前記本体（２）の前記低温の第１端部（２ａ）に位置する水と酸化剤との混合物の注入口（３２）と、を含み、前記水と酸化剤との混合物は、前記内部管（８）の内部反応領域（１２）に入る前に前記内部管（８）の前記低温の第１端部（８ａ）から前記高温の第２端部（８ｂ）まで前記環状領域（１０）を通り、
   −前記本体（２）の前記低温の第１端部（２ａ）に位置する廃液放出口と、
   −前記本体（２）の高温の第２端部（２ｂ）に位置し、前記第２端部（８ｂ）において前記内部管（８）に向かって開放されている、処理される材料の注入口（１６）と、
   を含み、
   前記酸化装置は、前記コールドインタフェースフランジ（４）に位置し、前記本体（２）の内壁に沿って位置して、その低温の第１端部（２ａ）から高温の第２端部（２ｂ）に延長する予熱コイル（２８）に接続された、希釈された廃液のための注入口（２６）を含み、
   前記予熱コイル（２８）は、その高温の第２端部（８ｂ）で内部管（８）の反応領域に開放されている（３０）ことを特徴とする超臨界媒体における材料処理のための水熱酸化装置。
2. 前記環状領域（１０）及び前記内部管（８）の前記高温の第２端部（８ｂ）に隣接して位置する周辺領域に配置される高温ループヒートシンクを形成している熱交換器（１８）を備え、
   前記高温ループヒートシンクは、前記内部管（８）の前記内部領域（１２）の前記第２端部で生じる水熱酸化反応から熱を引きあげることを特徴とする請求項１に記載の水熱酸化装置。
3. 前記内部管（８）の前記高温の第２端部（８ｂ）と同じ側に位置した反応アンテチェンバー（３５）を備え、
   前記反応アンテチェンバー（３５）は、前記内部管（８）を閉鎖する内壁（３４）及び外壁（３６）によって形成され、
   前記水と酸化剤との混合物のための連絡通路（３８）は、内壁及び外壁の各々から形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の水熱酸化装置。
4. 前記本体（２）に位置して、反応アンテチェンバー（３５）の近傍の環状空間（１０）に向かって開放されている電熱手段（２４）を備え、
   前記電熱手段（２４）は、この配置によって、前記廃棄物または水熱酸化反応によって誘発される化学的な腐食から保護されることを特徴とする請求項３に記載の水熱酸化装置。
5. 前記コールドインタフェースフランジ（４）上の本体の密封装置（６、５０）の耐性の条件を保証し、沈殿した鉱物種の可溶化を最適化させるために、前記冷却手段（４０）は、反応の後の前記液状媒体の温度を低下させるコールドループヒートシンクを形成することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の水熱酸化装置。
6. 固体管理モジュール（４４）を備え、
   このモジュールは、フランジに形成された直通開口部を閉鎖させる蓋の形状であり、
   冷却密封手段（５０）が、前記固体管理モジュール（４４）と前記コールドインタフェースフランジ（４）との間に備えられることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の水熱酸化装置。
7. 磁気駆動（４８）によって順番に駆動される固体処理ロータ（４６）を備え、前記固体処理ロータ（４６）は、固体管理モジュール（４４）の内壁と前記固体処理ロータ（４６）の外壁との間に設けられ、円形状の軸断面を有し、前記固体管理モジュール（４４）の直径に対応しているクリアランスe_maxを有するように調整され、前記固体処理ロータは、水熱反応から出る冷却された廃水に存在する固体の機械処理ができ、さらに、固体管理モジュール（４４）の下流側に位置するパイプ及び装置を詰まらせないようにこれらの固体を十分に小さいサイズの粒度にすることを特徴とする請求項６に記載に水熱酸化装置。
8. ａ）水と酸化剤とを含む液体を、反応器（２）の本体の内壁と前記本体の内部管（８）との間に形成された環状領域（１０）において、前記本体の低温の第１端部で22.1MPa以上の圧力で反応器に導入すること、
   ｂ）環状領域（１０）において、水／酸化剤液を374°C以上の温度に加熱すること、
   ｃ）ステップｂ）で得られた加熱された水／酸化剤液を加圧下で前記本体の高温の第２端部（２ｂ）で反応器の内部管（８）に導入すると同時に、処理される材料を前記本体の前記高温の第２端部（２ｂ）で前記内部管（８）に導入すること、
   ｄ）処理される材料を酸化させるために前記内部管（８）の第１部分において加圧下で加熱された水／酸化剤液と処理される材料を混合し、得られた液体と酸化された材料との混合物を内部管（８）の第２部分において冷却すること、
   ｅ）液体と酸化された材料との混合物を前記本体の低温の第１端部で前記反応器から排出すること、
   を含み、
   希釈された廃液を予熱コイル（２８）に加えること、をさらに含み、
   前記コイル（２８）の注入口（２６）は、前記本体（２）の前記低温の第１端部（２ａ）に位置し、前記コイルは前記本体（２）の内壁に沿って巻かれて、前記内部管（８）の前記第１部分で開放（３０）されている、水熱酸化によって材料を連続的に処理する方法。
9. 前記内部管（８）内に位置する反応領域（１２）は、前記内部管（８）に接触するホットループヒートシンクを形成する熱交換器（１８）の手段によって、前記内部管（８）の第２端部（８ｂ）で冷却される、追加の工程を含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 前記本体の内壁と前記内部管の外壁との間の前記環状領域（１０）における前記水／酸化剤液体は、
    ａ）前記内部管（８）の第２端部（８ｂ）と同じ側に位置し、前記内部管（８）を閉鎖する内壁（３４）及び外壁（３６）によって形成され、前記内壁（３４）及び前記外壁（３６）の各々に形成される前記水と酸化剤との混合物のための連絡通路（３８）を備える反応アンテチェンバーのすぐ隣に位置する一つ又はいくつかの電気抵抗（２４）；
    ｂ）前記ホットループヒートシンク；
    ｃ）水熱反応によって生成される熱、
    を用いて加熱されることを特徴とする請求項８又は９に記載の方法。
11. 熱は、コールドループヒートシンクを形成する熱交換器（４０）の手段によって、その第１端部に近接する前記内部管（８）から抽出され、この交換器は、前記水熱反応後及び前記反応器から出る前の液状媒体の温度を下げることを特徴とする請求項８乃至１０の何れか一項に記載の方法。
12. 冷却された廃液に存在する固体は、固体管理モジュール（４４）の下流にあるパイプ及び装置が詰まらないように選択される十分に微細な大きさの粒度を得るために、前記反応器のフランジ（４）と連結された固体管理モジュール（４４）の内壁と固体処理ロータ（４６）の外壁との間ですりつぶされることによって機械的に処理されることを特徴とする請求項８乃至１１の何れか一項に記載の方法。

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