JPH06277683A - 超臨界状態での湿潤酸化による廃水浄化方法及び装置 - Google Patents
超臨界状態での湿潤酸化による廃水浄化方法及び装置Info
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- JPH06277683A JPH06277683A JP6021495A JP2149594A JPH06277683A JP H06277683 A JPH06277683 A JP H06277683A JP 6021495 A JP6021495 A JP 6021495A JP 2149594 A JP2149594 A JP 2149594A JP H06277683 A JPH06277683 A JP H06277683A
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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Abstract
(57)【要約】
【目的】超臨界水性酸化プロセスにおいて、沈澱した塩
による障害を抑制し、腐食の問題を回避すること。 【構成】超臨界条件下での有機成分の湿潤酸化による塩
荷電廃水の浄化方法。反応は火炎５の形態で行われる。
超臨界領域は、冷却水から作られる臨界未満のバイパス
流４で囲まれている。円柱状加圧容器として構成された
反応装置の一端部には、バーナーノズル２と、それを取
り囲む冷却水用の少なくとも一つの環状入口４８とが設
けられている。当該装置の他端部には、冷却水及び反応
生成物（特に沈澱塩）用の共通の出口１６０が設けられ
ている。バイパス流のために塩による障害物ができず、
腐食の問題も緩和される。
による障害を抑制し、腐食の問題を回避すること。 【構成】超臨界条件下での有機成分の湿潤酸化による塩
荷電廃水の浄化方法。反応は火炎５の形態で行われる。
超臨界領域は、冷却水から作られる臨界未満のバイパス
流４で囲まれている。円柱状加圧容器として構成された
反応装置の一端部には、バーナーノズル２と、それを取
り囲む冷却水用の少なくとも一つの環状入口４８とが設
けられている。当該装置の他端部には、冷却水及び反応
生成物（特に沈澱塩）用の共通の出口１６０が設けられ
ている。バイパス流のために塩による障害物ができず、
腐食の問題も緩和される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超臨界条件下での有機
成分の湿潤酸化による塩荷電廃水の浄化方法であって、
予め加熱されかつ燃料と混ぜられた廃水が、円筒状反応
装置の中央部における超臨界領域において含酸素流体と
反応し、それにより、反応中に沈澱する塩が、固液混合
物としてあるいは溶解状態で反応装置から臨界未満の領
域に移される方法に関する。
成分の湿潤酸化による塩荷電廃水の浄化方法であって、
予め加熱されかつ燃料と混ぜられた廃水が、円筒状反応
装置の中央部における超臨界領域において含酸素流体と
反応し、それにより、反応中に沈澱する塩が、固液混合
物としてあるいは溶解状態で反応装置から臨界未満の領
域に移される方法に関する。
【０００２】更に、本発明は上記浄化方法を実施するた
めの反応装置に関する。
めの反応装置に関する。
【０００３】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】米国特
許第4,822,497 号により、いわゆるＳＣＷＯプロセス
（ＳＣＷＯとは、超臨界水性酸化の意味）が知られてい
る。その反応は、垂直に立てられた円筒状の加圧容器内
で起こる。廃水、燃料及び酸素の半臨界または超臨界混
合物が、上方から反応装置内に軸方向に突き出たノズル
を介して供給される。反応後、熱い流体が反応生成物と
共に上方向に引き出される。反応中、塩が小結晶（マイ
クロメートルの範囲のサイズ）の形で突然に沈澱し、臨
界未満の領域での反応装置の底部に部分的に沈積する。
そこで塩は、ブライン（塩水）または固体ブライン混合
物として冷水によって除去される。
許第4,822,497 号により、いわゆるＳＣＷＯプロセス
（ＳＣＷＯとは、超臨界水性酸化の意味）が知られてい
る。その反応は、垂直に立てられた円筒状の加圧容器内
で起こる。廃水、燃料及び酸素の半臨界または超臨界混
合物が、上方から反応装置内に軸方向に突き出たノズル
を介して供給される。反応後、熱い流体が反応生成物と
共に上方向に引き出される。反応中、塩が小結晶（マイ
クロメートルの範囲のサイズ）の形で突然に沈澱し、臨
界未満の領域での反応装置の底部に部分的に沈積する。
そこで塩は、ブライン（塩水）または固体ブライン混合
物として冷水によって除去される。
【０００４】ＡＢＢ−ルーマスクレスト社による、反応
装置の低部領域に冷却水の流下液膜を用いたＳＣＷＯプ
ロセスの新開発で、塩が反応装置の壁に焼き付かないよ
うになった。もちろん上部領域では塩が反応装置壁に沈
積されることができ、こうして早晩障害物となる結果と
なる。
装置の低部領域に冷却水の流下液膜を用いたＳＣＷＯプ
ロセスの新開発で、塩が反応装置の壁に焼き付かないよ
うになった。もちろん上部領域では塩が反応装置壁に沈
積されることができ、こうして早晩障害物となる結果と
なる。
【０００５】ＳＣＷＯプロセスは、例えば製紙業におけ
るような、生物分解が困難または不可能なプロセス水の
処理に使用される。当該プロセスは特に、ジオキサン、
フラン、ポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）、とりわけ攻撃
的な薬剤の如き危険な物質を分解するのに適している。
るような、生物分解が困難または不可能なプロセス水の
処理に使用される。当該プロセスは特に、ジオキサン、
フラン、ポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）、とりわけ攻撃
的な薬剤の如き危険な物質を分解するのに適している。
【０００６】ＳＣＷＯプロセスは二つの大きな問題に直
面している。第一には、水の臨界点あたりの領域で塩の
溶解度が大きく低下し、結果としてそれは塩の沈着とな
り最終的には障害物となるということである。第二に
は、温度上昇時に塩の存在のために、非常に腐食性状況
になるということである。従って、本発明の目的は、沈
澱した塩による障害がかなりの程度防止されて腐食の問
題がないＳＣＷＯプロセスを提供することであり、ま
た、そのプロセスを実行するための反応装置を提供する
ことである。
面している。第一には、水の臨界点あたりの領域で塩の
溶解度が大きく低下し、結果としてそれは塩の沈着とな
り最終的には障害物となるということである。第二に
は、温度上昇時に塩の存在のために、非常に腐食性状況
になるということである。従って、本発明の目的は、沈
澱した塩による障害がかなりの程度防止されて腐食の問
題がないＳＣＷＯプロセスを提供することであり、ま
た、そのプロセスを実行するための反応装置を提供する
ことである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の廃水浄化方法は、超臨界条件下での有機成分の湿潤
酸化に際し、臨界未満の領域を、超臨界領域を取り囲む
冷却水から形成されたバイパス流によって生み出すと共
に、反応を火炎の形態で行い、反応生成物を冷却水と混
ぜられる反応装置から除去することを特徴とする。
明の廃水浄化方法は、超臨界条件下での有機成分の湿潤
酸化に際し、臨界未満の領域を、超臨界領域を取り囲む
冷却水から形成されたバイパス流によって生み出すと共
に、反応を火炎の形態で行い、反応生成物を冷却水と混
ぜられる反応装置から除去することを特徴とする。
【０００８】かかる廃水浄化方法の実施に使用される反
応装置は、円筒状加圧容器として構成されている。そし
て、当該反応装置の一端部には、少なくとも一つのバー
ナーノズルと、当該バーナーノズルを取り囲む冷却水用
の少なくとも一つの環状入口とが設けられており、当該
反応装置の他端部には、冷却水及び反応生成物用の少な
くとも一つの共通の出口が設けられている。
応装置は、円筒状加圧容器として構成されている。そし
て、当該反応装置の一端部には、少なくとも一つのバー
ナーノズルと、当該バーナーノズルを取り囲む冷却水用
の少なくとも一つの環状入口とが設けられており、当該
反応装置の他端部には、冷却水及び反応生成物用の少な
くとも一つの共通の出口が設けられている。
【０００９】
【作用】次のことが本発明に従う臨界未満のバイパス流
によって達成される。第一に、熱を半径方向に取り去る
ことによって反応壁の温度を低く維持しつつ、反応領域
がバイパス流によって隔てられる。第二には、当該バイ
パス流のような塩沈澱の防止は、その臨界未満によって
当該反応領域を半径方向に離れる固体塩を溶解してそれ
を分離させる。
によって達成される。第一に、熱を半径方向に取り去る
ことによって反応壁の温度を低く維持しつつ、反応領域
がバイパス流によって隔てられる。第二には、当該バイ
パス流のような塩沈澱の防止は、その臨界未満によって
当該反応領域を半径方向に離れる固体塩を溶解してそれ
を分離させる。
【００１０】廃水の酸化性の成分に加えて一般に燃料が
混合によって加えられなければならず、これにより超臨
界状況に要求される温度が獲得され、安定に維持され得
る。超臨界状態ではガス状の炭化水素は水に可溶である
ので、例えばメタンが燃料として使用され得る。当然、
例えばメタノールやイソプロパノールのような、臨界未
満の状況下で水に可溶でもある燃料が使用されてもよ
い。
混合によって加えられなければならず、これにより超臨
界状況に要求される温度が獲得され、安定に維持され得
る。超臨界状態ではガス状の炭化水素は水に可溶である
ので、例えばメタンが燃料として使用され得る。当然、
例えばメタノールやイソプロパノールのような、臨界未
満の状況下で水に可溶でもある燃料が使用されてもよ
い。
【００１１】反応に必要とされる含酸素流体は圧縮酸素
または圧縮空気からなるが、酸素と水との超臨界混合物
であってもよい。本発明によれば、反応はいわゆる「湿
性高圧火炎」の形態で行われる（Ｗ．シーリング、Ｅ．
Ｕ．フランクによる「高圧下の燃焼及び拡散火炎」バ
ー．ブンセンジズ．フィジカル．ケミストリ．第９２巻
６３１−６３６、１９８８年を参照）。酸化は燃焼に似
ており、発された燃焼熱によって高温度（１４００〜３
０００Ｋ）となり、その結果、反応を実質的に加速す
る。高温度のおかげで、公知のプロセス（８００〜９０
０Ｋで反応）に比較しておよそ３のオーダーの大きさだ
け小さいところの、反応領域における非常に短い逗留時
間が成分を分解するに十分なものとなる。
または圧縮空気からなるが、酸素と水との超臨界混合物
であってもよい。本発明によれば、反応はいわゆる「湿
性高圧火炎」の形態で行われる（Ｗ．シーリング、Ｅ．
Ｕ．フランクによる「高圧下の燃焼及び拡散火炎」バ
ー．ブンセンジズ．フィジカル．ケミストリ．第９２巻
６３１−６３６、１９８８年を参照）。酸化は燃焼に似
ており、発された燃焼熱によって高温度（１４００〜３
０００Ｋ）となり、その結果、反応を実質的に加速す
る。高温度のおかげで、公知のプロセス（８００〜９０
０Ｋで反応）に比較しておよそ３のオーダーの大きさだ
け小さいところの、反応領域における非常に短い逗留時
間が成分を分解するに十分なものとなる。
【００１２】湿性高圧火炎は、バーナーノズルを介して
反応装置内を流れる流体からなるコア流内に配置されて
いる。超臨界コア流と、冷却水によって生み出される臨
界未満のバイパス流との間において、物質移動と熱伝達
とが起こる。有害物質を分解するのに必要な短い逗留時
間のおかげで、コアとバイパス流との間の伝達プロセス
は、ほんのわずかだけ分解を損なう。
反応装置内を流れる流体からなるコア流内に配置されて
いる。超臨界コア流と、冷却水によって生み出される臨
界未満のバイパス流との間において、物質移動と熱伝達
とが起こる。有害物質を分解するのに必要な短い逗留時
間のおかげで、コアとバイパス流との間の伝達プロセス
は、ほんのわずかだけ分解を損なう。
【００１３】湿性高圧火炎は、含酸素流体及び廃水／燃
料流体が反応領域内に分割して供給される拡散火炎であ
ってもよい。一方、それはまたプレミキシング火炎であ
ってもよく、それと反応のパートナーはバーナーノズル
を離れる前に混合される。プレミキシング火炎によっ
て、パイロット火炎が有利に使用され、そこでは例えば
水素が追加燃料として使用される。パイロット火炎は、
第一には点火用として第二には火炎ホルダーとして提供
されている。尚、特許請求の範囲に従属形式で記載され
た請求項は、本発明の方法の実施に適した追加条件ある
いは本発明の反応装置の有利な実施態様について述べて
いる。
料流体が反応領域内に分割して供給される拡散火炎であ
ってもよい。一方、それはまたプレミキシング火炎であ
ってもよく、それと反応のパートナーはバーナーノズル
を離れる前に混合される。プレミキシング火炎によっ
て、パイロット火炎が有利に使用され、そこでは例えば
水素が追加燃料として使用される。パイロット火炎は、
第一には点火用として第二には火炎ホルダーとして提供
されている。尚、特許請求の範囲に従属形式で記載され
た請求項は、本発明の方法の実施に適した追加条件ある
いは本発明の反応装置の有利な実施態様について述べて
いる。
【００１４】
【実施例】図１には、本発明によって特定されるような
ＳＣＷＯプロセスが行われる設備が示されている。バー
ナーノズル２を有する反応装置１では、超臨界コア流３
での湿性酸化が行われる。このコア流３は、臨界未満の
バイパス流４によって囲まれている。成分Ｗ（即ち、有
機成分と塩）を含む廃水が、高圧ポンプ１１で貯溜槽１
０から混合器１２に運ばれ、そこで、貯溜槽２０及びポ
ンプまたは圧縮機２１からの燃料（例えばメタンＣＨ4
）との混合が起こる。それから、当該混合物は、ヒー
ター１３及びそのヒーターの後に連結された混合器１４
を通って流れ、そこから単相流体として入口１５を介し
てバーナーノズル２へ入る。それに対して並列的にバー
ナーノズル２内に入口４５を経由して導入される酸素流
体が、貯溜槽３０及びポンプまたは圧縮機３１からの酸
素、並びに、貯溜槽４０及びポンプ４１からの冷却水か
ら、第１の混合器４２、ヒーター４３及び第２の混合器
４４によって製造される。反応は、湿潤高圧火炎中にて
起こる。
ＳＣＷＯプロセスが行われる設備が示されている。バー
ナーノズル２を有する反応装置１では、超臨界コア流３
での湿性酸化が行われる。このコア流３は、臨界未満の
バイパス流４によって囲まれている。成分Ｗ（即ち、有
機成分と塩）を含む廃水が、高圧ポンプ１１で貯溜槽１
０から混合器１２に運ばれ、そこで、貯溜槽２０及びポ
ンプまたは圧縮機２１からの燃料（例えばメタンＣＨ4
）との混合が起こる。それから、当該混合物は、ヒー
ター１３及びそのヒーターの後に連結された混合器１４
を通って流れ、そこから単相流体として入口１５を介し
てバーナーノズル２へ入る。それに対して並列的にバー
ナーノズル２内に入口４５を経由して導入される酸素流
体が、貯溜槽３０及びポンプまたは圧縮機３１からの酸
素、並びに、貯溜槽４０及びポンプ４１からの冷却水か
ら、第１の混合器４２、ヒーター４３及び第２の混合器
４４によって製造される。反応は、湿潤高圧火炎中にて
起こる。
【００１５】混合器４２の入口側の計量装置４６の前
で、冷却水ラインが、バイパス流４用の入口４０５への
分岐を有している。冷却水は、環状ギャップ形状の分配
ダクト４７及び入口４８を経由して反応装置１の内部に
供給され、そこでバイパス流４を形成する。バーナーノ
ズル２は、熱絶縁体４９によってバイパス流４から保護
されている。反応装置の上部領域では、バイパス流４と
コア流３との混合が行われる。反応生成物を運ぶ出口流
は、共通の出口及びライン１６を介して、冷却装置１７
の中に入る。冷却装置１７には冷却水１７１、１７２が
流れている。スロットル装置１８の後、出口流はセパレ
ータ６において濃縮成分６１とガス成分６２とに分離さ
れる。スロットル装置１８の代わりにリリーフ装置がセ
パレータ６の後ろに連結されてもよい。
で、冷却水ラインが、バイパス流４用の入口４０５への
分岐を有している。冷却水は、環状ギャップ形状の分配
ダクト４７及び入口４８を経由して反応装置１の内部に
供給され、そこでバイパス流４を形成する。バーナーノ
ズル２は、熱絶縁体４９によってバイパス流４から保護
されている。反応装置の上部領域では、バイパス流４と
コア流３との混合が行われる。反応生成物を運ぶ出口流
は、共通の出口及びライン１６を介して、冷却装置１７
の中に入る。冷却装置１７には冷却水１７１、１７２が
流れている。スロットル装置１８の後、出口流はセパレ
ータ６において濃縮成分６１とガス成分６２とに分離さ
れる。スロットル装置１８の代わりにリリーフ装置がセ
パレータ６の後ろに連結されてもよい。
【００１６】バイパス流４は、ビルトインバッフル（図
示略）または非軸線インジェクションによって接線速度
成分を備えることができ、その結果、反応領域のレベル
での旋回バイパス流４によって安定な積層状態が生み出
される。結果として、コア流とバイパス流との間の熱及
び物質の移動が減じられる。
示略）または非軸線インジェクションによって接線速度
成分を備えることができ、その結果、反応領域のレベル
での旋回バイパス流４によって安定な積層状態が生み出
される。結果として、コア流とバイパス流との間の熱及
び物質の移動が減じられる。
【００１７】混合器１２、１４、４２、４４は、静止ミ
キサーとして構成されることが好ましい。ヒーター１３
及び４３は、図１に示されたプラントにおける電気抵抗
加熱器として設けられている。しかしながら、エネルギ
ー節減の目的で熱が回収されるように、それらは公知の
手法で冷却装置１７に連結されてもよい（例えば、Ｋ．
Ｃ．スワローらによる「モーダープロセス云々」ウェイ
スト・マネジメント１９８９年刊第９巻１９−２６参
照）。
キサーとして構成されることが好ましい。ヒーター１３
及び４３は、図１に示されたプラントにおける電気抵抗
加熱器として設けられている。しかしながら、エネルギ
ー節減の目的で熱が回収されるように、それらは公知の
手法で冷却装置１７に連結されてもよい（例えば、Ｋ．
Ｃ．スワローらによる「モーダープロセス云々」ウェイ
スト・マネジメント１９８９年刊第９巻１９−２６参
照）。
【００１８】単相超臨界廃水／燃料流体を製造する場
合、結晶または塩水飛沫の形での塩の沈澱が起こり得
る。そのことは、ヒーター１３、混合器１４及び／また
はバーナーノズル２で堆積物を生ずる結果となる。救済
策として例えば、臨界未満の単相混合物を製造するため
にガス状燃料に代えて、水溶性の燃料が使用され得る。
あるいは、混合物の加熱が不要にされる。その結果、混
合物がバーナーノズル２を通って二相の状態で反応装置
１に入り、単相流体を形成する完全な混合は、バーナー
ノズル２の上方の反応ゾーンにおける温度が増大するま
で起こらない。それぞれ貯溜槽２０及び３０内のメタン
（あるいは他のガス状燃料）及び酸素は、例えば極低温
流体として入手可能であってもよい。
合、結晶または塩水飛沫の形での塩の沈澱が起こり得
る。そのことは、ヒーター１３、混合器１４及び／また
はバーナーノズル２で堆積物を生ずる結果となる。救済
策として例えば、臨界未満の単相混合物を製造するため
にガス状燃料に代えて、水溶性の燃料が使用され得る。
あるいは、混合物の加熱が不要にされる。その結果、混
合物がバーナーノズル２を通って二相の状態で反応装置
１に入り、単相流体を形成する完全な混合は、バーナー
ノズル２の上方の反応ゾーンにおける温度が増大するま
で起こらない。それぞれ貯溜槽２０及び３０内のメタン
（あるいは他のガス状燃料）及び酸素は、例えば極低温
流体として入手可能であってもよい。
【００１９】図２はコア流３及び拡散火炎５を有する同
軸バーナーノズル２を示す。廃水／燃料流体（矢印１
５’）は中央パイプ２２を通って、酸素流体（矢印４
５’）は外側パイプ２３を通って流れている。中央パイ
プ２２は、例えば、外側パイプ２３よりも上に突出して
いる（図１参照）。バイパス流４は矢印４’で示されて
いる。燃焼と同様、酸化が円錐火炎５で起こる。抽出物
（遊離体）（ＣＨ4 、水中の有機成分、Ｏ2 ）の移動が
それぞれ矢印３２、３３で示されており、生成物Ｐ（と
りわけ、ＣＯ2 ，ＣＯ）の移動が矢印３４で示されてい
る。反応中解離されたエネルギーは部分的に、一方では
外に（矢印５０）他方ではバーナーノズル２に向かって
（矢印５１）移動する。このエネルギーの第２の部分
（及び、可能性としてある伝導及び対流による熱の復
帰）は、逃げていくコア流３を反応の開始が起こる温度
にまで加熱する。火炎５とコア流３との間、また、コア
流３とバイパス流４との間において、それぞれ二つの矢
印３５、３６によって示された物質移動プロセスが起こ
る。
軸バーナーノズル２を示す。廃水／燃料流体（矢印１
５’）は中央パイプ２２を通って、酸素流体（矢印４
５’）は外側パイプ２３を通って流れている。中央パイ
プ２２は、例えば、外側パイプ２３よりも上に突出して
いる（図１参照）。バイパス流４は矢印４’で示されて
いる。燃焼と同様、酸化が円錐火炎５で起こる。抽出物
（遊離体）（ＣＨ4 、水中の有機成分、Ｏ2 ）の移動が
それぞれ矢印３２、３３で示されており、生成物Ｐ（と
りわけ、ＣＯ2 ，ＣＯ）の移動が矢印３４で示されてい
る。反応中解離されたエネルギーは部分的に、一方では
外に（矢印５０）他方ではバーナーノズル２に向かって
（矢印５１）移動する。このエネルギーの第２の部分
（及び、可能性としてある伝導及び対流による熱の復
帰）は、逃げていくコア流３を反応の開始が起こる温度
にまで加熱する。火炎５とコア流３との間、また、コア
流３とバイパス流４との間において、それぞれ二つの矢
印３５、３６によって示された物質移動プロセスが起こ
る。
【００２０】同軸バーナー（図２）の場合、二つの流体
ジェットが互いに平行のままノズル２を離れ、その結果
として遊離体の混合はさほど起こらない。図３に示すよ
うなクロスフローバーナー（交差流バーナー）の場合、
二つの流れ１５''、４５''が鋭角状に交差する。この場
合、より程度の大きな混合が達成され、反応領域の低
減、即ち火炎長の低減となる。
ジェットが互いに平行のままノズル２を離れ、その結果
として遊離体の混合はさほど起こらない。図３に示すよ
うなクロスフローバーナー（交差流バーナー）の場合、
二つの流れ１５''、４５''が鋭角状に交差する。この場
合、より程度の大きな混合が達成され、反応領域の低
減、即ち火炎長の低減となる。
【００２１】図５は純水の状態曲線７を示し、その各点
は温度Ｔ、圧力Ｐ、密度で与えられる熱力学的平衡状態
を示す。臨界点７０は、Ｔ＝３７４℃、Ｐ＝２２１bar
にある。湿潤酸化のときでも遊離物を含む二つの流体に
対して状態曲線７がほぼ当てはまるという事実から出発
するならば、図５によって、本発明のＳＣＷＯプロセス
は、次のような点で詳細に特徴付けられる。本プロセス
は、少なくともおよそ２５０bar 以上で（例えば３００
bar の領域で）行われなければならない。可燃性混合物
は二つの流体から製造されるので、その超臨界状態は、
例えば状態曲線７の領域７１に配置されなければならな
い。従って、バイパス流の臨界未満の状態は、領域７２
に配置される。
は温度Ｔ、圧力Ｐ、密度で与えられる熱力学的平衡状態
を示す。臨界点７０は、Ｔ＝３７４℃、Ｐ＝２２１bar
にある。湿潤酸化のときでも遊離物を含む二つの流体に
対して状態曲線７がほぼ当てはまるという事実から出発
するならば、図５によって、本発明のＳＣＷＯプロセス
は、次のような点で詳細に特徴付けられる。本プロセス
は、少なくともおよそ２５０bar 以上で（例えば３００
bar の領域で）行われなければならない。可燃性混合物
は二つの流体から製造されるので、その超臨界状態は、
例えば状態曲線７の領域７１に配置されなければならな
い。従って、バイパス流の臨界未満の状態は、領域７２
に配置される。
【００２２】腐食から加圧容器の内部を保護するために
被膜が施されてもよいが、実験は、クラッキングのため
に被膜はその保護作用を失うことを示したので、この解
決方法は一般に無視されている。図４に示された、本発
明に従う反応装置１の実施例によって、別の解決策が提
示されている。即ち、二つのバイパス流４ａ，４ｂがパ
イプ１１０によって大きく分離されている。
被膜が施されてもよいが、実験は、クラッキングのため
に被膜はその保護作用を失うことを示したので、この解
決方法は一般に無視されている。図４に示された、本発
明に従う反応装置１の実施例によって、別の解決策が提
示されている。即ち、二つのバイパス流４ａ，４ｂがパ
イプ１１０によって大きく分離されている。
【００２３】図４の反応装置１は、次のコンポーネント
即ち、両端部にネジ１０３でカバー片１０１、１０２が
取り付けられたチューブ状の壁材１００と、基材１１２
上に配置されてバイパス流４ｂ用の環状間隙を形成する
チューブ状シェル（パイプ）１１０と、クロスフローバ
ーナーとを備えている。そのバーナーのノズル２は、図
３のノズルとは対照的に、内側パイプ２２及び外側パイ
プ２３に対して回転対称となるように構成されている。
反応装置の基板を形成するカバー片１０１は、連結点１
５０（廃水／燃料流体用）、連結点４５０（酸素流体
用）、及び連結点４６０（冷却水用）を備えている。更
に、冷却水用の連結点４７０が壁材１００の低部端に設
けられている。基材１１２によって、二つの環状間隙が
４７ａ、４７ｂが形成され、それらを介してバイパス流
４ａ，４ｂ用の冷却水が反応装置内部に導かれる（それ
ぞれボア４８ａ及び環状間隙４８ｂを通過する）。チュ
ーブ状シェル１１０は、セラミックス、例えば酸化アル
ミニウムやシリコンカーバイドから作られることが好ま
しい。
即ち、両端部にネジ１０３でカバー片１０１、１０２が
取り付けられたチューブ状の壁材１００と、基材１１２
上に配置されてバイパス流４ｂ用の環状間隙を形成する
チューブ状シェル（パイプ）１１０と、クロスフローバ
ーナーとを備えている。そのバーナーのノズル２は、図
３のノズルとは対照的に、内側パイプ２２及び外側パイ
プ２３に対して回転対称となるように構成されている。
反応装置の基板を形成するカバー片１０１は、連結点１
５０（廃水／燃料流体用）、連結点４５０（酸素流体
用）、及び連結点４６０（冷却水用）を備えている。更
に、冷却水用の連結点４７０が壁材１００の低部端に設
けられている。基材１１２によって、二つの環状間隙が
４７ａ、４７ｂが形成され、それらを介してバイパス流
４ａ，４ｂ用の冷却水が反応装置内部に導かれる（それ
ぞれボア４８ａ及び環状間隙４８ｂを通過する）。チュ
ーブ状シェル１１０は、セラミックス、例えば酸化アル
ミニウムやシリコンカーバイドから作られることが好ま
しい。
【００２４】湿潤高圧火炎の最初の点火は、バーナーノ
ズル２に入る前に、抽出物を運ぶ流体が十分に高温に加
熱されるという事実から生じることがある。図４に示す
反応装置１を用いた本発明のプロセスを実行する場合、
外側のバイパス流４ｂのみが初期点火が起こるまでに操
作される（導かれる）ことが推奨される。結果として反
応領域で必要な温度にもっと素早く到達する。
ズル２に入る前に、抽出物を運ぶ流体が十分に高温に加
熱されるという事実から生じることがある。図４に示す
反応装置１を用いた本発明のプロセスを実行する場合、
外側のバイパス流４ｂのみが初期点火が起こるまでに操
作される（導かれる）ことが推奨される。結果として反
応領域で必要な温度にもっと素早く到達する。
【００２５】特別な点火装置が抵抗ワイヤやスパーク発
生器の形態で配設されてもよい。点火装置は同時に、火
炎が静止状態となり流れによって引き裂かれないことを
確保する火炎ホルダーとしての機能を持ってもよい。
生器の形態で配設されてもよい。点火装置は同時に、火
炎が静止状態となり流れによって引き裂かれないことを
確保する火炎ホルダーとしての機能を持ってもよい。
【００２６】図６はプレミキシング火炎用のバーナーノ
ズル２を示す。抽出物は既に混合された状態で、供給パ
イプ２４を通って反応領域５の中に移動する。火炎の安
定化は、供給ライン２５、分配ダクト２６、ノズル孔２
７での含水素流体で作られたパイロット火炎によって達
成される。点火はパイロット火炎でも起こる。加えて図
６には円環状火炎ホルダー５５が示されている。
ズル２を示す。抽出物は既に混合された状態で、供給パ
イプ２４を通って反応領域５の中に移動する。火炎の安
定化は、供給ライン２５、分配ダクト２６、ノズル孔２
７での含水素流体で作られたパイロット火炎によって達
成される。点火はパイロット火炎でも起こる。加えて図
６には円環状火炎ホルダー５５が示されている。
【００２７】尚、特許請求の範囲の各請求項に記載され
た技術的思想の他に、本発明は、次のような技術的思想
としても把握され得る。即ち、 （１）廃水浄化装置は、反応容器と、前記反応容器内に
配設されたバーナーノズルと、処理すべき廃水と燃焼用
燃料との混合流体を前記反応容器に提供する被燃物提供
手段と、冷却水を前記反応容器に提供する手段と、前記
バーナーノズルの周囲に冷却水を分配し、反応時の超臨
界領域を取り囲むバイパス流を形成する手段と、を備え
ること。 （２）前記バイパス流形成手段は、図４に開示されたよ
うに、二つのバイパス流を分離して流通させるための円
筒状部材１１０を含むこと。
た技術的思想の他に、本発明は、次のような技術的思想
としても把握され得る。即ち、 （１）廃水浄化装置は、反応容器と、前記反応容器内に
配設されたバーナーノズルと、処理すべき廃水と燃焼用
燃料との混合流体を前記反応容器に提供する被燃物提供
手段と、冷却水を前記反応容器に提供する手段と、前記
バーナーノズルの周囲に冷却水を分配し、反応時の超臨
界領域を取り囲むバイパス流を形成する手段と、を備え
ること。 （２）前記バイパス流形成手段は、図４に開示されたよ
うに、二つのバイパス流を分離して流通させるための円
筒状部材１１０を含むこと。
【００２８】
【発明の効果】以上詳述したように、超臨界領域を取り
囲むバイパス流によって臨界未満の領域を発生させるよ
うにしたので、ＳＣＷＯプロセスにおいて、沈澱した塩
による障害がかなりの程度防止され、腐食の問題が解決
される。
囲むバイパス流によって臨界未満の領域を発生させるよ
うにしたので、ＳＣＷＯプロセスにおいて、沈澱した塩
による障害がかなりの程度防止され、腐食の問題が解決
される。
【図１】本発明に従う反応装置を含む設備レイアウトの
概略図である。
概略図である。
【図２】拡散火炎と共にバーナーノズルを示す斜視図で
ある。
ある。
【図３】交差流バーナーのノズルを示す斜視図である。
【図４】本発明に従う反応装置の第２の実施例の縦断面
図である。
図である。
【図５】純水の状態曲線を示す図である。
【図６】プレミキシング火炎用のバーナーを示す斜視図
である。
である。
１は反応装置、２はバーナーノズル、３は超臨界領域と
しての超臨界コア流、４、４ａ及び４ｂはバイパス流、
５は拡散火炎、４８は入口、５５は火炎保持装置として
の火炎ホルダー、１１０はチューブ状シェルまたはパイ
プ、１６０は出口。
しての超臨界コア流、４、４ａ及び４ｂはバイパス流、
５は拡散火炎、４８は入口、５５は火炎保持装置として
の火炎ホルダー、１１０はチューブ状シェルまたはパイ
プ、１６０は出口。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ツェンダー ベアト スイス国 ＣＨ−8600 デュッセルドルフ ブライティバッハシュトラーセ ５
Claims (11)
- 【請求項１】 超臨界条件下での有機成分の湿潤酸化に
よる塩荷電廃水の浄化方法であって、予め加熱されかつ
燃料と混ぜられた廃水が、円筒状反応装置の中央部にお
ける超臨界領域において含酸素流体と反応し、それによ
り、反応中に沈澱する塩が、固液混合物としてあるいは
溶解状態で反応装置から臨界未満の領域に移される方法
において、 前記臨界未満の領域を、超臨界領域（３）を取り囲む冷
却水から形成されたバイパス流（４）によって生み出す
と共に、反応を火炎（５）の形態で行い、反応生成物
を、冷却水と混ぜられる反応装置（１）から除去するこ
とを特徴とする廃水浄化方法。 - 【請求項２】 前記燃料は、常態においてガス状のメタ
ンを含んでいる請求項１に記載の廃水浄化方法。 - 【請求項３】 前記含酸素流体は、水と、酸素または空
気との単相混合物である請求項１または２に記載の廃水
浄化方法。 - 【請求項４】 前記火炎は、拡散火炎である請求項１〜
３のいずれか一項に記載の廃水浄化方法。 - 【請求項５】 前記火炎は、プレミキシング火炎である
請求項１〜３のいずれか一項に記載の廃水浄化方法。 - 【請求項６】 パイロット火炎が燃料含有流体を用いて
作られる請求項５に記載の廃水浄化方法。 - 【請求項７】 安定した層状状態が旋回バイパス流で作
られる請求項１〜６のいずれか一項に記載の廃水浄化方
法。 - 【請求項８】 廃水浄化プロセスに用いられる反応装置
であって、 当該反応装置は円筒状加圧容器として構成されており、 当該反応装置の一端部には、少なくとも一つのバーナー
ノズル（２）と、当該バーナーノズルを取り囲む冷却水
用の少なくとも一つの環状入口（４８）とが設けられて
おり、 当該反応装置の他端部には、冷却水及び反応生成物用の
少なくとも一つの共通の出口（１６０）が設けられてな
る反応装置。 - 【請求項９】 反応装置の軸心は略垂直に揃えられ、前
記出口（１６０）は装置の上部に配置されている請求項
８に記載の反応装置。 - 【請求項１０】 前記バーナーノズル（２）上には、火
炎保持装置（５５）が設けられている請求項８または９
に記載の反応装置。 - 【請求項１１】 当該反応装置は更に、二つのバイパス
流（４ａ，４ｂ）を分離して流通させるためのパイプ
（１１０）を備えてなる請求項８〜１０のいずれか一項
に記載の反応装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH93810129-2 | 1993-02-24 | ||
| EP93810129A EP0612697B1 (de) | 1993-02-24 | 1993-02-24 | Reinigung von salzbeladenem Abwasser durch Nassoxidation bei superkritischen Bedingungen |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06277683A true JPH06277683A (ja) | 1994-10-04 |
Family
ID=8214921
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6021495A Pending JPH06277683A (ja) | 1993-02-24 | 1994-02-18 | 超臨界状態での湿潤酸化による廃水浄化方法及び装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5437798A (ja) |
| EP (1) | EP0612697B1 (ja) |
| JP (1) | JPH06277683A (ja) |
| DE (1) | DE59308043D1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001269566A (ja) * | 2000-03-28 | 2001-10-02 | Japan Organo Co Ltd | 超臨界水反応装置 |
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| US5552039A (en) | 1994-07-13 | 1996-09-03 | Rpc Waste Management Services, Inc. | Turbulent flow cold-wall reactor |
| US5620606A (en) | 1994-08-01 | 1997-04-15 | Rpc Waste Management Services, Inc. | Method and apparatus for reacting oxidizable matter with particles |
| US5551472A (en) | 1994-08-01 | 1996-09-03 | Rpc Waste Management Services, Inc. | Pressure reduction system and method |
| US5755974A (en) | 1994-08-01 | 1998-05-26 | Rpc Waste Management Services, Inc. | Method and apparatus for reacting oxidizable matter with a salt |
| US5571423A (en) * | 1994-10-14 | 1996-11-05 | Foster Wheeler Development Corporation | Process and apparatus for supercritical water oxidation |
| ES2108627B1 (es) * | 1995-02-28 | 1998-08-16 | Univ Valladolid | Sistema de oxidacion supercritica mediante carcasa de pared refrigerada. |
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| US7698907B1 (en) | 1996-07-15 | 2010-04-20 | Owens-Brockway Glass Container Inc. | Mold assembly for glass articles |
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| GB9810559D0 (en) * | 1998-05-15 | 1998-07-15 | Bradford Particle Design Ltd | Method and apparatus for particle formation |
| US6117401A (en) * | 1998-08-04 | 2000-09-12 | Juvan; Christian | Physico-chemical conversion reactor system with a fluid-flow-field constrictor |
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| US6519926B2 (en) | 2001-05-01 | 2003-02-18 | General Atomics | Hydrothermal conversion and separation |
| GB0208742D0 (en) | 2002-04-17 | 2002-05-29 | Bradford Particle Design Ltd | Particulate materials |
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| KR20050088243A (ko) | 2002-12-30 | 2005-09-02 | 넥타르 테라퓨틱스 | 프리필름화 분무기 |
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| SE529006C2 (sv) * | 2004-11-15 | 2007-04-03 | Chematur Eng Ab | Förfarande och system för överkritisk vattenoxidation av en ström som innehåller oxiderbart material |
| KR20150041804A (ko) | 2007-02-11 | 2015-04-17 | 맵 파마슈티컬스, 인코포레이티드 | 부작용 프로파일을 최소화하면서 편두통의 빠른 완화를 가능하게 하는 ｄｈｅ의 치료적 투여 방법 |
| CN102633351B (zh) * | 2012-04-23 | 2013-07-10 | 西安交通大学 | 用于超临界水氧化系统脱盐排盐的控制方法 |
| CN105408263B (zh) * | 2013-07-23 | 2017-12-19 | 英派尔科技开发有限公司 | 利用流体包绕减少反应器系统中的腐蚀 |
| CN103512034B (zh) * | 2013-09-30 | 2016-01-20 | 西安交通大学 | 有机废水超临界水热燃烧反应器 |
| CN103771549B (zh) * | 2014-01-25 | 2015-03-04 | 西安交通大学 | 一种多功能的超临界水技术实验系统 |
| CN109231421B (zh) * | 2018-11-09 | 2024-01-26 | 江苏省环境科学研究院 | 多功能连续式水热氧化实验系统及其使用方法 |
| US10954152B1 (en) * | 2019-03-08 | 2021-03-23 | United States Of America As Represented By The Administrator Of National Aeronautics And Space Administration | Supercritical water oxidation flame-piloted vortex flow reactor |
| KR20220024012A (ko) | 2019-06-28 | 2022-03-03 | 바텔리 메모리얼 인스티튜트 | 산화 공정을 통한 pfas의 파괴 및 오염된 장소로의 운송에 적합한 장치 |
| CN110790466B (zh) * | 2019-09-24 | 2020-08-18 | 西安交通大学 | 一种超临界水热火焰强化型超临界水氧化处理有机废弃物的系统及调控方法 |
| CN110671707B (zh) * | 2019-10-22 | 2024-07-12 | 西安交通大学 | 一种用于高含盐有机废物无害化处理的超临界水热燃烧装置 |
| CN114772776B (zh) * | 2022-03-31 | 2024-01-09 | 深圳市华尔信环保科技有限公司 | 一种旋流悬浮型超临界水氧化反应器 |
| CN114772698B (zh) * | 2022-03-31 | 2024-01-05 | 深圳市华尔信环保科技有限公司 | 一种有机废液超临界水氧化系统 |
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1993
- 1993-02-24 DE DE59308043T patent/DE59308043D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1993-02-24 EP EP93810129A patent/EP0612697B1/de not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-02-18 JP JP6021495A patent/JPH06277683A/ja active Pending
- 1994-02-22 US US08/199,864 patent/US5437798A/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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