JPH07313987A

JPH07313987A - 高圧反応容器装置

Info

Publication number: JPH07313987A
Application number: JP6116959A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kanda; 神田　　剛; Seiichi Yamamoto; 誠一山本; Taku Aokata; 卓青方; Satoshi Furuta; 覚士古田
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1994-03-30
Filing date: 1994-05-30
Publication date: 1995-12-05
Anticipated expiration: 2017-04-15
Also published as: JP3274280B2

Abstract

(57)【要約】【目的】主として超臨界条件下の水によって有機物の
分解処理を効率的に行うことができる高圧反応容器装置
を提供する。【構成】筒状の容器本体２を蓋部材３，４で気密に施
蓋して内部に反応室１Ａを形成している高圧反応容器装
置１であって、前記反応室１Ａ内で内・外流路１１，１
２を形成する流路形成部材７の一端部７ａを一方の蓋部
材４に固定して備え、前記流路形成部材７の他端部７ｂ
は自由端とされていて対向する他方の蓋部材３と協働し
て内・外流路１１，１２を連絡する混合流路８を形成し
ており、前記流路形成部材７を固定した側の蓋部材４に
は、前記内・外流路１１，１２の一方に対して第１流体
１４Ａを加圧供給する第１加圧供給手段Ａが接続され、
前記混合流路８側の蓋部材３には、該混合流路８に対し
て第２流体２１Ａを加圧供給する第２加圧供給手段Ｂが
接続され、更に、前記流路形成部材７を固定した側の蓋
部材４には、前記混合流路８を介して内・外流路１１，
１２の他方を流れる流体混合物の流出孔１３が形成され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主として超臨界条件下
の水によって有害有機物の分解処理を行うプロセスに使
用して好適な高圧反応容器装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、有機物の分解処理に関しては、し
尿処理を代表的な例として微生物による分解処理が一般
的なものとして行われてきたが、処理にともなう汚泥の
発生量の多さが問題となって、それを低減するための手
法が検討されていた。その代表的な手法は、２００〜３
００℃程度の温度、１００気圧程度の熱水条件下で、酸
化剤として空気もしくは酸素を強制的に送りこんで、酸
化分解を起こさせる湿式酸化法と呼ばれる手法であり、
同手法については、し尿のような一般的な有機物の場合
には特段の問題はないが、有害有機物例えばＰＣＢを含
む排水に適用すると分解のレベルに問題があると言われ
てきた。

【０００３】このような分解の程度に係る問題点をさら
に改善するものとして、水の超臨界条件（温度３７４
℃、圧力２２０気圧）以上の温度・圧力で酸化剤を作用
させて分解を起こさせる超臨界水酸化法が近年注目を集
め活発に研究開発が行われており、その一例として特開
昭５７−４２２５号公報（特公平１−３８５３２号）で
開示の技術がある。

【０００４】すなわち超臨界条件下の水は、分極特性の
変化により、常圧下では溶解することが困難であった有
機物を溶解させられるようになり（したがってすぐれた
溶媒となって）、これに空気、酸素あるいは過酸化水素
水など酸化剤を共存させるとこれらも均一分散して有機
物の酸化発熱（燃焼）が起こり、燃焼エネルギーを追加
投入せずとも分解反応が進行する。

【０００５】その分解の程度は、例えばＰＣＢを例にと
ると９９．９９％以上と言われており完全分解に近く、
また反応条件が燃焼と比較してマイルドな条件であるた
めにダイオキシンなどの副次的な有害物質の発生を招く
こともなく、有害有機物の処理が問題となっている昨今
将来的に極めて有望な処理技術といえる。その基本的な
フローは、図１７に示すごとく、被処理物である有機物
含有流体（水）がタンク１４から閉止弁１５を経て高圧
ポンプ１６によって逆止弁１７を経由して加圧下に送出
され、これに酸化剤流体（一例として過酸化水素水）が
タンク２１から閉止弁２２を経由して同じく高圧ポンプ
２３によって逆止弁２４を経由して加圧下に送出され、
これらは合流して予熱器５２に入り、ここでヒータ５５
によって水の超臨界条件である３７４℃以上に達せしめ
るべく加熱が行われる。しかして高圧反応器５３に入っ
た混合流体は有機物の酸化反応により発熱昇温し、この
間有機物は主に水と炭酸ガスとに分解する。ついでこれ
らの分解物は冷却器５４で冷却されて気液分離器２８に
入り、ここで気体と液体とに分離されて、気体は減圧弁
２９から閉止弁３０を経て大気放出され、一方液体は減
圧弁３１から閉止弁３２を経て排出されて一連の処理を
完了する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
超臨界水酸化処理技術については、上記の通り基本的な
フロー（プロセス）は開示されているものの、その中枢
をなす高圧反応容器装置についてはほとんど開示されて
いないのが実状である。そこで本発明は、上記の実状に
鑑み、主として超臨界条件下の水によって有機物の分解
処理を効率的に行うに好適な高圧反応容器装置を提供す
ることが目的である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、筒状の容器本
体２を蓋部材３，４で気密に施蓋して内部に高圧室１Ａ
を形成している高圧反応容器装置１であって、前述の目
的を達成するために、次の技術的手段を講じている。す
なわち、請求項１に係る本発明では、前記高圧室１Ａ内
で内・外流路１１，１２を形成する流路形成部材７の一
端部７ａを一方の蓋部材４に固定して備え、前記流路形
成部材７の他端部７ｂは自由端とされていて対向する他
方の蓋部材３と協働して内・外流路１１，１２を連絡す
る混合流路８を形成しており、前記流路形成部材７を固
定した側の蓋部材４には、前記内・外流路１１，１２の
一方に対して第１流体１４Ａを加圧供給する第１加圧供
給手段Ａが接続され、前記混合流路８側の蓋部材３に
は、該混合流路８に対して第２流体２１Ａを加圧供給す
る第２加圧供給手段Ｂが接続され、更に、前記流路形成
部材７を固定した側の蓋部材４には、前記混合流路８を
介して内・外流路１１，１２の他方を流れる流体混合物
の流出孔１３が形成されていることを特徴とするもので
ある。

【０００８】請求項２に係る本発明では、前記高圧室１
Ａ内で内・外流路１１，１２を形成する流路形成部材７
の一端部７ａを一方の蓋部材４に固定して備え、前記流
路形成部材７の他端部７ｂは自由端とされていて対向す
る他方の蓋部材３と協働して内・外流路１１，１２を連
絡する混合流路８を形成しており、前記流路形成部材７
を固定した側の蓋部材４には、前記外流路１１に対して
第１流体１４Ａを加圧供給する第１加圧供給手段Ａが接
続され、前記混合流路８側の蓋部材３には、該混合流路
８に対して第２流体２１Ａを加圧供給する第２加圧供給
手段Ｂが接続され、更に、前記流路形成部材７を固定し
た側の蓋部材４には、前記混合流路８を介して内流路１
２を流れる流体混合物の流出孔１３が形成され、該流出
孔１３に第１気液分離手段Ｃが接続され、更に、前記内
流路１２の上方部から上方に引出される管路６４を介し
て第２気液分離手段Ｄが接続されていることを特徴とす
るものである。

【０００９】請求項３に係る本発明では、前記第１流体
１４Ａが有機物含有流体であり、第２流体２１Ａが酸素
含有流体であることを特徴とするものである。請求項４
に係る本発明では、前記第１流体１４Ａが水であり、第
２流体２１Ａが有機物流体であることを特徴とするもの
である。請求項５に係る本発明では、請求項２に係る本
発明において、前記第１気液分離手段Ｃおよび／または
第２気液分離手段Ｄに、流量調整手段６０が備えられて
いることを特徴とするものである。

【００１０】請求項６に係る本発明では、前記請求項４
における第２流体２１Ａとともに、前記混合流路８に対
して第３流体３５Ａが加圧供給されて混合可能であり、
該第３流体３５Ａが酸素含有流体であることを特徴とす
るものである。請求項７に係る本発明では、前記第１流
体１４Ａと第２流体２１Ａもしくは第１〜第３流体１４
Ａ，２１Ａ，３５Ａとともに、前記混合流路８に対して
第４流体３９Ａが加圧供給されて混合可能であり、該第
４流体３９Ａがアルカリ水溶液であることを特徴とする
ものである。

【００１１】請求項８に係る本発明では、前記容器本体
２の内面に断熱部材２５が設置されていることを特徴と
するものである。請求項９に係る本発明では、流路形成
部材７は、耐熱材料よりなる円筒形であり、容器本体２
の軸心上に設置されていて、その円筒内が軸方向に延び
る内流路１２とされていて円筒外が環状の外流路１１で
あることを特徴とするものである。

【００１２】請求項１０に係る本発明では、円筒形の流
路形成部材７は、混合流路８側に、耐食層７Ａがその内
面および／または外面に施着されていることを特徴とす
るものである。請求項１１に係る本発明では、円筒形の
流路形成部材７は、軸方向に少なくとも２つの部分７
ｃ，７ｄに分割されていて接合分離自在であることを特
徴とするものである。

【００１３】請求項１２に係る本発明では、円筒形の流
路形成部材７は、その内外面に軸方向のフィン４４，４
４Ａ，４５，４５Ａ，４６，４６Ａ，４７，４７Ａが設
けられていることを特徴とするものである。請求項１３
に係る本発明では、流路形成部材７は、複数本の直管状
伝熱管４８，４８Ａであり、その管内部を通して前記第
１流体１４Ａが第２流体２１Ａとの混合流路８に導かれ
るようにされていることを特徴とするものである。

【００１４】請求項１４に係る本発明では、前記内流路
１２が絞り部７３を介して反応部１２Ａと熱交換部１２
Ｂとが流路長手方向に分かれて形成されており、前記第
２気液分離手段Ｄにおける管路６４の開口が、前記熱交
換部１２Ｂの上方部分に位置付けされていることを特徴
とするものである。請求項１５に係る本発明では、前記
反応部１２Ａに、取り外し可能な耐食層としてのライナ
１０７Ａが設けられていることを特徴とするものであ
る。

【００１５】請求項１６に係る本発明では、前記第１気
液分離手段Ｃの管路２８Ａ及び／または第２気液分離手
段Ｄの管路６５に、第１流体１４Ａとの熱交換をするた
めの熱交換器７７および／または７８が設けられている
ことを特徴とするものである。請求項１７に係る本発明
では、第１加圧供給手段Ａの主管路１８Ａとこれより分
岐された副管路１８Ｂとを備え、該副管路１８Ｂと第２
気液分離手段Ｄの管路６５とに亘って熱交換器７７が備
えられているとともに、前記副管路１８Ｂの吐出口は、
外流路１１の中間部に位置付けされていることを特徴と
するものである。

【００１６】請求項１８に係る本発明では、第１加圧供
給手段Ａの主管路１８Ａおよび／または副管路１８Ｂ
に、流量制御用の絞り手段７９が設けられていることを
特徴とするものである。請求項１９に係る本発明では、
外流路１１内にヒータ８０が設けられていることを特徴
とするものである。

【００１７】請求項２０に係る本発明では、副管路１８
Ｂの吐出口は、内流路１２の熱交換部１２Ｂ内でかつ流
路形成部材７の内壁近傍に位置付けされていることを特
徴とするものである。請求項２１に係る本発明では、第
２気液分離手段Ｄで分離された液を第１加圧供給手段Ａ
における供給ポンプ１６の吸込み側に還流する管路８３
を備えていることを特徴とするものである。

【００１８】

【作用】本発明に係る高圧反応容器装置１の基本的な作
用を例えば有害有機物の水溶液を超臨界水条件下に酸化
分解処理を行う場合として説明する。図１において、有
害有機物含有の水である第１流体１４Ａがタンク１４か
ら第１加圧供給手段Ａを介して高圧室１Ａにおける外流
路１１に加圧供給される。

【００１９】すなわち、有害有機物含有流体１４Ａがタ
ンク１４から、閉止弁１５を経由して給送ポンプ１６に
よって逆止弁１７から管路１８にてヘッダ部９に加圧供
給され、システム起動時には管路１８に設けられたプレ
ヒータ１９によって水の超臨界条件（３７４℃）近傍に
達するように加熱され、またその圧力は後述の減圧弁に
よって水の超臨界条件（２２０気圧）を保つように設定
されて高圧室１Ａ内に流入する。

【００２０】しかして高圧室１Ａ中に流入した有害有機
物含有流体１４Ａは、外流路１１を上昇し混合流路８で
反転する。一方上蓋部材３の開孔２０から超臨界水条件
下での酸化反応を引き起こすに必要な酸素含有流体であ
る第２流体２１Ａが、第２加圧供給手段Ｂ、すなわちタ
ンク２１から閉止弁２２を経由して給送ポンプ２３によ
って逆止弁２４を経て混合流路８に加圧供給して混合さ
れる。

【００２１】以上の酸化剤の混合によって有害有機物は
超臨界水条件下に酸化分解しつつ流路形成部材７の内流
路１２を流下し、この間、外流路１１を上昇する流体と
流路形成部材７を介して熱交換を行う（したがって一旦
発熱反応が生起した後は、先のプレヒータ１９による加
熱は必須のものではなくなるのでその電源等は停止す
る）。

【００２２】高圧反応室１Ａ中で酸化分解かつ冷却され
た流体混合物は、下蓋４の流出孔１３から流出して冷却
器２７でさらに冷却されて気液分離器２８に到り、ここ
で気体（主成分は炭酸ガス）と液体（主成分は水）とに
分離されて、気体は減圧弁２９で減圧されて閉止弁３０
から大気放出され、液体は減圧弁３１、閉止弁３２を経
由して貯留タンク３３に排出されて、目的とする有機物
含有流体の処理が完了する。

【００２３】

【実施例】以下、図を参照して本発明の実施例を説明す
る。本発明の第１実施例を示している図１において高圧
反応容器装置１は、筒状、望ましくは円筒状に形成され
た容器本体２の上下開口部にシール部材５，６を介して
蓋部材（上蓋３と下蓋４）で施蓋することで気密とされ
ている高圧室１Ａを形成している。

【００２４】高圧室１Ａ内で内・外流路１１，１２を形
成する流路形成部材７が実施例ではその一端部７ａが下
蓋４に固定して備えられ、他端部７ｂは自由端とされて
対向する他方の蓋部材である上蓋３と協働して軸方向に
長い内流路１２と環状とされた外流路１１とを連絡する
混合流路８を形成している。流路形成部材７は、インコ
ネル等の耐熱材料によって円筒状に形成しているが、混
合流路８に近い自由端側は、強酸の発生をともなう高温
の反応場となるので、アルミナ、窒化ケイ素、炭化ケイ
素等のセラミックスの溶射若しくはライニング等によっ
てその内面および／または外面に耐食層（膜を含む）７
Ａを施着することが望ましい。この場合、該耐食層を筒
形のライナとして取り外し可能に構成することは同部の
損傷が激しいことが予想されるゆえに、一層好ましいも
のとして堆奨される。

【００２５】前記流路形成部材７を固定した側の蓋部
材、実施例では下蓋４には内・外流路１１，１２の一
方、実施例では外流路１１に対して第１流体１４Ａを加
圧供給する第１加圧供給手段Ａが接続されている。実施
例では、下蓋４に円環状のヘッダ９を形成し、このヘッ
ダ９と外流路１１とを周方向に等間隔で形成した複数の
通孔１０で連通しており、ヘッダ９には第１管路１８が
接続されている。

【００２６】更に、第１管路１８には第１流体である例
えば有害有機物を含有する水溶液１４Ａのための第１タ
ンク１４と、閉止弁１５、高圧ポンプで例示する送給ポ
ンプ１６および逆止弁１７がその順序で直列に配置され
ており、システム起動時に水の超臨界条件（３７４℃）
近傍まで加熱するためのプレヒータ１９が備えられてい
る。

【００２７】一方、上蓋３には超臨界水条件下（温度３
７４℃以上、圧力２２０気圧以上）での酸化反応を引き
起こすに必要な第２流体２１Ａ、例えば酸素含有流体を
混合流路８に対して加圧供給可能な第２加圧供給手段Ｂ
が接続されている。実施例では、上蓋３に形成した通孔
２０に第２管路２０Ａが接続されていて、この第２管路
２０Ａには、第２流体２１Ａのための第２タンク２１、
閉止弁２２、高圧ポンプで例示する送給ポンプ２３およ
び逆止弁２４がその順序で直列に配置されている。

【００２８】ここで、酸素含有流体としては過酸化水素
水を一例と挙げることができ、該第２流体が空気もしく
は酸素のようにガスである場合には、第２タンク２１は
ボンベとなり、このボンベからブースタポンプによって
一旦アキュムレータに蓄圧し、減圧弁で減圧してから加
圧供給する第２加圧供給手段とすることもできる。下蓋
４には内流路１２と連通し、該内流路１２を流下する流
体混合物の流出孔１３が形成してあり、該流出孔１３に
は、第１気液分離手段Ｃが接続されている。

【００２９】実施例では流出孔１３に第３管路２８Ａを
接続し、この第３管路２８Ａには冷却器２７、気液分離
器２８が直列に配置されていて気液分離器２８には第１
・２分岐管２８Ｂ，２８Ｃが接続されていて気体は第１
分岐管２８Ｂに備えた減圧弁２９で減圧されて閉止弁３
０から大気放出され、液体は第２分岐管２８Ｃに備えた
減圧弁３１、閉止弁３２を経由して貯留タンク３３に排
出されるようになっている。

【００３０】次に、図１に示した第１実施例について例
えば有害有機物の水溶液を超臨界水条件下に酸化分解処
理を行う場合としてその作用を説明する。第１流体１４
Ａである有害有機物含有流体が第１タンク１４から、閉
止弁１５を経由して送給ポンプ１６によって逆止弁１７
から管路１８にてヘッダ部９に加圧供給され、システム
起動時には管路１８に設けられたプレヒータ１９によっ
て水の超臨界条件（３７４℃）近傍に達するように加熱
され、またその圧力は減圧弁２９，３１によって水の超
臨界条件を保つ圧力、すなわち２２０気圧を保つように
設定されて高圧室１Ａ内に流入する。

【００３１】しかして高圧室１Ａ中に流入した有害有機
物含有の第１流体１４Ａは、外流路１１を上昇して混合
流路８で反転する。一方、混合流路８には上蓋２０の通
孔２０から超臨界水条件下での酸化反応を引き起こすに
必要な酸素含有流体２１Ａが、第２タンク２１から閉止
弁２２を経由して給送ポンプ２３によって逆止弁２４を
経て加圧供給混合される。

【００３２】以上の酸化剤の混合によって有害有機物は
超臨界水条件下（温度３７４℃以上、圧力２２０気圧以
上）に酸化分解しつつ内流路１２を流下し、この間、外
流路１１を上昇する第１流体１４Ａと流路形成部材７を
介して熱交換を行う（したがって一旦発熱反応が生起し
た後は、先のプレヒータ１９による加熱は必須のもので
はなくなる）。

【００３３】また、容器本体２については、かくのごと
く内部の高圧室１Ａで発熱するので容器本体２の強度確
保の観点からは断熱するのが望ましく、またエネルギー
の有効利用の観点からも断熱する方が望ましく、この断
熱手段として外部断熱方式とすることもできるが容器本
体２の内側に断熱部材２５を設置するとともにさらには
酸化剤の供給による発熱反応の影響を著しく受ける上蓋
３の内側にも断熱材２６を設置する内部断熱方式が効率
の面から有利である。ここで断熱材２５，２６としては
アルミナ等酸化物、窒化ケイ素等窒化物もしくは炭化ケ
イ素等炭化物の適用が可能である。

【００３４】かくして高圧室１Ａ中で酸化分解かつ冷却
された流体混合物は、内流路１２を流下する過程で冷却
されつつ下蓋４の流出孔１３から流出して冷却器２７で
さらに冷却されて気液分離器２８に到り、ここで気体
（主成分は炭酸ガス）と液体（主成分は水）とに分離さ
れて、気体は減圧弁２９で減圧されて閉止弁３０から大
気放出され、液体は減圧弁３１、閉止弁３２経由貯留タ
ンク３３に排出されて、目的とする有機物含有流体の処
理が完了する。

【００３５】なお前記記載例では、下蓋４から外流路１
１に流入する第１流体を有機物含有流体、上蓋３から混
合流路８に流入する第２流体を酸素含有流体として本発
明に係る高圧反応容器装置１の機能を説明したが、同じ
超臨界水条件下の分解反応を酸化反応ではなく水による
加水分解として利用する場合にも適用でき、この場合第
１流体は水であり、第２流体は有機物流体（例えばフロ
ン）となる。

【００３６】図２は、本発明の第２実施例を示し、この
第２実施例は有機物流体の分解を超臨界水条件下にかつ
酸化剤を用いて行う場合であって、とりわけ貯蔵された
高濃度の有害有機物の処理を行うのに好ましい高圧反応
容器装置１であり、第１実施例と共通する部分は共通符
号で示し、以下、相違点につき主に説明する。すなわち
超臨界条件の生成に係る水で例示する第１流体１４Ａ
が、タンク１４から閉止弁１５を経て給送ポンプ１６に
よって逆止弁１７を経て高圧室１Ａの流路形成部材７の
外流路１１に加圧送給され、外流路１１を上昇して混合
流路８に達する。ここにおいて被処理物である有害有機
物が第３流体３５Ａとして、第３タンク３５から閉止弁
３６を経由して給送ポンプ３７により逆止弁３８を経
て、先に述べた第２流体２１Ａである酸素含有流体とと
もに混合流路８に加圧供給されて混合される。

【００３７】しかして定常条件下にては、超臨界水条件
に達した水溶媒中に有機物さらには酸化剤が均一分散し
て酸化反応を起こし、有機物は酸化分解を受けつつ内流
路１２内を流下する過程で冷却される。なお同部で混合
する本図の構成は、水溶媒がすでに超臨界条件に達して
いるので混合物の分散性がよく、また外流路１１を上昇
するのが水単独であるので熱交換の上でも、さらには容
器本体２の耐蝕性の観点からものぞましい。このように
腐食が問題とならないという点から、水の予熱としての
プレヒータ１９としては、第１管路１８内にシースヒー
タを用いて内熱方式で行うことも可能となる。

【００３８】なお処理対象物である有機物流体が例えば
ＰＣＢのごとく塩素を含む場合には、酸化分解反応によ
って塩酸発生するので、これを中和するためにアルカリ
溶液（一例として苛性ソーダ）を添加するのが望まし
く、図２においてはこれを第４流体３９Ａとして第４タ
ンク３９から閉止弁４０を経由して給送ポンプ４１によ
り逆止弁４２を経て、混合流路８に加圧供給して混合し
ている。

【００３９】なお、混合流体の気液分離については第１
実施例と同様であり、この混合流体の量が多い場合に
は、特に図示していないが第２〜４流体の管路に、プレ
ヒータ、シースヒータ等の予熱器を設けて第２〜４流体
を個別に予熱してから混合流路８に加圧供給することが
望ましい。図３は本発明の第３実施例を示しており、図
２を参照して既述した第２実施例において、第１管路１
８、第３管路２８Ａに外部での補助熱交換器４３を設け
た点が相違し、その他の構成と作用は第２実施例と共通
するので共通部分は共通符号を付している。

【００４０】この第３実施例では、高圧室１Ａ内での熱
交換が不充分である場合に有効に機能できる。図４〜図
７はそれぞれ本発明の第４実施例〜第７実施例を示して
おり、図２を参照して既述した第２実施例において、い
ずれも流路形成部材７について設計変更したものであ
り、第２実施例と共通する部分は共通符号で示し、その
共通する構成及び作用の説明は省略し、以下、相違点に
ついて説明する。

【００４１】まず、図４の第４実施例は、円筒形状の流
路形成部材７を、軸方向に分割して上部分７ｃ、下部分
７ｄとしてフランジ接合手段７ｅにて接合分離自在とし
たものである。この第４実施例では、反応室１Ａでは既
述した通り、酸化分解反応が発熱をともないかつ環境条
件としても塩酸等強酸の発生により厳しく、したがって
流路形成部材７の損傷が激しいので、これを消耗品とし
て交換しやすくするため酸化分解反応に係る上部７ｃな
らびに冷却熱交換に係る下部７ｄに二分して接合分離自
在としたものである。

【００４２】この第４実施例において、上部７ｃはこの
内面および／または外面をアルミナ等セラミックスの耐
食材料で形成したり、該耐食材料を溶射、ライニング等
することができ、また、その軸方向の分割個数は２個以
上であってもよい。図５に示した第５実施例は第４実施
例を発展させたもので、上部７ｃ、下部７ｄのそれぞれ
に、内外軸方向にフィン４４，４４Ａ，４５，４５Ａ，
４６，４６Ａ，４７，４７Ａを設けて内外での熱交換を
促進したものである。

【００４３】図６に示した第６実施例は、流路形成部材
７は円筒状ではなく下蓋４の通孔１０，１０に直管状の
伝熱管４８，４８Ａを設けた例であって、前記第１流体
１４Ａがその内部を通過して、前記第２流体２１との混
合流路８に導かれるようにした例であり、この場合伝熱
管４８，４８Ａは周上等分に配設されるのが望ましい。

【００４４】また図７の第７実施例は、前記伝熱管をス
パイラル状とした例であって、１本でも機能するが、図
示のごとく複数本４９，４９Ａを周上等分に軸方向同一
ピッチで配設するのが望ましい。図８は本発明の第８実
施例を示しており、図２を参照して既述した第２実施例
において希釈化されている気液分離後の液体３３Ａを閉
止弁５０、管路５１を介して給送ポンプ１６の吸込側に
戻して再循環したものであり、この第８実施例では高圧
反応容器装置１の優れた熱効率と相まってシステムの効
率をより一層改善でき、特に、水を第１流体として、こ
れに分解すべき第２の有害有機物を含有する第２流体を
少量混合して処理する場合に有効である。

【００４５】なお、既述した第３〜８実施例は、第１実
施例に適用することが可能であり、容器本体２の上下方
向は逆転してもよく、あるいは容器本体２は水平方向に
設置した所謂横置形であっても良い。更に、容器本体２
を気密に施蓋する蓋部材３，４は少なくとも一方がメン
テナンス等の観点から開閉自在であればよく、従って、
容器本体２を有底筒体と構成することもできる。

【００４６】図９から図１６はそれぞれ本発明の第９〜
１６実施例であり、既述した第１気液分離手段Ｃとは別
に、内流路１２における上部自由端の反応部１２Ａにお
いて生成するガス成分を更に気液分離するための第２気
液分離手段Ｄを備えた点において、既述した第１〜８実
施例とその構成、作用を異にするものであり、その他の
基本構成は共通することから、共通部分は共通符号を付
し、以下、相違点につき主に説明する。

【００４７】図９および図１０はいずれも図１と対応す
るものであり、流路形成部材７は、その内流路１２が部
材７の内周側に備えたフランジ１２Ｃによって反応部１
２Ａと熱交換部１２Ｂとが流路長手方向に分かれて形成
しており、前記フランジ１２Ｃ上には、耐食層としての
ライナ１０７Ａが取外し可能に設けられている。第１気
液分離手段Ｃは、第３管路２８Ａに絞り６０が冷却器２
７の上流側に直列に設けられているとともに、気液分離
器２８に備えている液面計６１の信号で開閉制御される
開閉弁６２を第２分岐管２８Ｃに備えている。

【００４８】第２気液分離手段Ｄは、反応部１２Ａにお
いて有機物含有流体の酸化反応により二酸化炭素を主成
分として発生するガス成分が浮力の点で反応部上方へ移
動し易い傾向にあることへの対応として具備されてい
る。すなわち、図９の第９実施例では、上蓋３に通孔６
３を形成し、この通孔６３にライナ１０７Ａを貫通して
反応部１２Ａの下端部で開口している連絡管６４を接続
しているとともに、容器２外においては通孔６３に第４
管路６５が接続されており、この第４管路６５には冷却
器６６、気液分離器６７が直列に配置されていて、更
に、気液分離器６７には第１・２分岐管６７Ｂ，６７Ｃ
が接続されていて、気体は第１分岐管６７Ｂに備えた減
圧弁６８で減圧されて閉止弁６９から大気放出され、一
方、前記ガス成分に同伴する液体は第２分岐管６７Ｃに
備えた開閉弁７０を経由して貯留タンク７１に排出され
るようになっている。

【００４９】ここで、開閉弁７０は気液分離器６７に備
えた液面計７２の信号に連動して開閉制御される減圧弁
である。この図９に示した第９実施例では、図１を参照
して既述した第１実施例と同様に、第１加圧供給手段Ａ
から有害有機物含有流体（第１流体１４Ａ）が外流路１
１に供給されると上昇して混合流路８で反転し、一方、
第２加圧供給手段Ｂからは超臨界水条件下での酸化反応
を引き起こすに必要な酸素含有流体が加圧供給混合さ
れ、これによって有害有機物は超臨界水条件下に酸化分
解しつつ内流路１２を流下する過程で冷却されつつ流出
孔１３から流出すると第１気液分離手段Ｃによって既述
の通り処理される。

【００５０】この第９実施例では、反応部１２Ａにおい
て反応生成した成分のうち、ガス状の成分は、内流路１
２の熱交換部１２Ｂを流下する間に図９の矢印で示す如
く反転上昇して熱交換部１２Ｂの上方に向い管路６４の
開口部に流入して通孔６３から流出し、冷却器６６で冷
却されて気液分離器６７に到り、ここで気体（主成分は
炭酸ガス）と同伴する液体（主成分は水）とに分離され
て気体は減圧弁６８で減圧されて閉止弁６９から大気放
出され、液体は液面計７２と連動する減圧弁７０を介し
て貯留タンク７１に排出される。

【００５１】この第９実施例における絞り６０は、気液
分離手段に対する流れの制御機能を有し、従って、第２
気液分離手段Ｄの管路６５にも具備させることができ
る。また、第９実施例において、同じ超臨界水条件下の
分解反応を酸化反応ではなく水による加水分解として利
用する場合には、第１流体は水であり、第２流体は有機
物流体（フロンを含む）となる。

【００５２】図１０は本発明の第１０実施例を示してお
り、とりわけ、前記反応部１２Ａと熱交換部１２Ｂとを
絞り部７３を設けて明確に区分し、熱交換部１２Ｂから
の前記ガス成分の第２気液分離手段Ｄへの流出を円滑に
したものであって、図１および図９を参照して既述した
第１・９実施例と共通する部分は共通符号で示し、以
下、相違点につき主に説明する。

【００５３】図１０において、流路形成部材７は絞り部
７３と滞留部７４がその内流路１２に形成されており、
反応部１２Ａで生成したガス成分は絞り部７３の存在に
よって反応部１２Ａへの移行が抑制され滞留部７４に至
るようになっている。滞留部７４に管路６４の開口が臨
んでおり、管路６４の上端にはベローズ７４ａが設けら
れ、該ベローズ７４ａは上蓋３に形成した凹部７５に収
められ、この凹部７５に通孔６３が連通されている。な
お、凹部７５は蓋７６で気密に閉塞されているととも
に、ベローズ７４ａは管路６４の上蓋３内貫通孔を通し
てのもれ流れの遮断と軸方向伸縮の吸収を行うものであ
る。

【００５４】図１１は本発明の第１１実施例を示してお
り、図９．１０図において示した冷却器６６に代替して
熱交換器７７を設置してこの熱交換器７７によって第１
加圧供給手段Ａの第１流体１４Ａの予熱を行うようにし
たもので、これによるとシステム全体の効率が一層向上
する。なお、第１流体との熱交換手段については、第１
加圧供給手段Ａと第１気液分離手段Ｃとの間に熱交換器
７８を設けたものであってもよく、熱交換器７７，７８
はいずれか一方又は双方に具備させることができる。

【００５５】この図１１に示した第１１実施例は、前述
の熱交換器７７，７８を除き、図１０で既述した第１０
実施例と共通する部分は共通符号で示している。図１２
は本発明の第１２実施例であり、図２を参照して既述し
た第２実施例と対応するものであり、流路形成部材７に
は絞り７３と滞留部７４を形成した点、第１気液分離手
段Ｃには絞り６０を設けた点、第２気液分離手段Ｄを設
けた点、熱交換器７７を設けた点において既述の第２実
施例と相違し、その他の構成・作用は第２実施例と共通
するので共通部分は共通符号で示している。

【００５６】図１３は本発明の第１３実施例を示してお
り、第１加圧供給手段Ａにおける管路１８をチェック弁
１７より下流側において主管路１８Ａと副管路１８Ｂと
に分岐させ、主管路１８Ａはヘッダ９に連通し一方副管
路１８Ｂは熱交換器７７を経由させた後に外流路１１の
中間部に導入して熱交換部１２Ｂにおける熱交換効率を
改善したものであり、その他の構成・作用は図２を参照
した第２実施例および図１２を参照した第１２実施例と
共通するので、共通部分は共通符号で示している。

【００５７】図１４は本発明の第１４実施例であり、図
１３で既述した主管路１８Ａに絞り７９を設けるととも
に外流路１１の上部にシースヒータ８０を設けた点が図
１３を参照した第１３実施例と相違し、その他の構成・
作用は共通するので共通部分は共通符号で示している。
この第１４実施例では絞り７９によって流量制御が可能
であり、該絞り７９は副管路１８Ｂにも具備させること
ができる。

【００５８】また、シースヒータ８０によって混合流路
８における温度状態を制御することが可能となり、第１
流体１４Ａが水である場合にはとりわけ耐腐蝕性など問
題とすることなく設置し得るという点で好ましい構成と
いえる。図１５は本発明の第１５実施例を示し、図１２
を参照して既述した第１２実施例において、チェック弁
１７より下流側において副管路１８Ｂを分岐させてこの
副管路１８Ｂに開閉弁８１を設けるとともに、該副管路
１８Ｂの吐出口１１８Ｂを内流路１２の熱交換部１２Ｂ
に位置付けして流路形成部材７の内壁部に第１流体１４
Ａを流入できるようにしたものであり、この第１５実施
例によれば、分解反応、中和に伴う発生折出物（塩）の
流路形成部材７内壁への固着を、開閉弁８１の随時開に
よって吐出口１１８Ｂから水を通水することによって防
止しうるものであり、その他の構成は図１２で示した構
成・作用と共通するので共通部分は共通符号で示してい
る。

【００５９】図１６は本発明の第１６実施例を示してお
り、図１４・１５で示した各実施例において第２気液分
離手段Ｄの気液分離器６７で分離された液を、貯留タン
ク７１から開閉弁８２を経て第１流体１４Ａの給送ンプ
１６の吸込側に還流する管路８３を設けてシステムの熱
効率を一層高めたものであり、その他の構成・作用は図
１４・１５と共通するので共通部分は共通符号で示して
いる。

【００６０】以上第１〜１６実施例において各実施例を
互いに組合せることは可能であり、又、反応条件として
は超臨界水条件のみならず超臨界以外の高温高圧水条件
下をも選択し得ることはいうまでもない。

【００６１】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明ではエネルギ
ー効率にすぐれた超臨界水下の有機物分解用高圧反応容
器装置を提供し、さらには高圧反応容器の耐圧特性、腐
食耐性を高める水溶媒、有機物、酸化剤等の供給に係る
構造、さらには熱交換機能の促進に係る構造、高温高圧
水下の有機物分解において生成するガス（主成分二酸化
炭素）の処理に優れた高圧反応容器装置を提供し、さら
には分解物の中和過程において生成する折出物（塩）に
よる熱交換機能の阻害回避に係る構造を提供して、もっ
て超臨界水下の有機物分解の工業的利用の促進を可能な
らしめ、このことは有害有機物の低減に係る社会的な要
請に応えるという点でその意義は極めて大なるものがあ
るといえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す全体構成図である。

【図２】本発明の第２実施例を示す全体構成図である。

【図３】本発明の第３実施例を示す全体構成図である。

【図４】本発明の第４実施例を示す全体構成図である。

【図５】（Ａ）は本発明の第５実施例を示す全体構成図
であり、（Ｂ）はその要部Ｅ−Ｅの断面図である。

【図６】本発明の第６実施例を示す全体構成図である。

【図７】本発明の第７実施例を示す全体構成図である。

【図８】本発明の第８実施例を示す全体構成図である。

【図９】本発明の第９実施例を示す全体構成図である。

【図１０】本発明の第１０実施例を示す全体構成図であ
る。

【図１１】本発明の第１１実施例を示す全体構成図であ
る。

【図１２】本発明の第１２実施例を示す全体構成図であ
る。

【図１３】本発明の第１３実施例を示す全体構成図であ
る。

【図１４】本発明の第１４実施例を示す全体構成図であ
る。

【図１５】本発明の第１５実施例を示す全体構成図であ
る。

【図１６】本発明の第１６実施例を示す全体構成図であ
る。

【図１７】従来例を示す全体構成図である。

【符号の説明】

１高圧反応容器装置１Ａ反応室（高圧室）２容器本体３上蓋部材４下蓋部材７流路形成部材８混合流路１１外流路１２内流路１３流出孔Ａ第１加圧供給手段Ｂ第２加圧供給手段Ｃ第１気液分離手段Ｄ第２気液分離手段

フロントページの続き (72)発明者古田覚士兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】筒状の容器本体（２）を蓋部材（３）
（４）で気密に施蓋して内部に高圧室（１Ａ）を形成し
ている高圧反応容器装置（１）であって、前記高圧室（１Ａ）内で内・外流路（１１）（１２）を
形成する流路形成部材（７）の一端部（７ａ）を一方の
蓋部材（４）に固定して備え、前記流路形成部材（７）
の他端部（７ｂ）は自由端とされていて対向する他方の
蓋部材（３）と協働して内・外流路（１１）（１２）を
連絡する混合流路（８）を形成しており、前記流路形成
部材（７）を固定した側の蓋部材（４）には、前記内・
外流路（１１）（１２）の一方に対して第１流体（１４
Ａ）を加圧供給する第１加圧供給手段（Ａ）が接続さ
れ、前記混合流路（８）側の蓋部材（３）には、該混合
流路（８）に対して第２流体（２１Ａ）を加圧供給する
第２加圧供給手段（Ｂ）が接続され、更に、前記流路形
成部材（７）を固定した側の蓋部材（４）には、前記混
合流路（８）を介して内・外流路（１１）（１２）の他
方を流れる流体混合物の流出孔（１３）が形成されてい
ることを特徴とする高圧反応容器装置。
【請求項２】筒状の容器本体（２）を蓋部材（３）
（４）で気密に施蓋して内部に高圧室（１Ａ）を形成し
ている高圧反応容器装置（１）であって、前記高圧室（１Ａ）内で内・外流路（１１）（１２）を
形成する流路形成部材（７）の一端部（７ａ）を一方の
蓋部材（４）に固定して備え、前記流路形成部材（７）
の他端部（７ｂ）は自由端とされていて対向する他方の
蓋部材（３）と協働して内・外流路（１１）（１２）を
連絡する混合流路（８）を形成しており、前記流路形成
部材（７）を固定した側の蓋部材（４）には、前記外流
路（１１）に対して第１流体（１４Ａ）を加圧供給する
第１加圧供給手段（Ａ）が接続され、前記混合流路
（８）側の蓋部材（３）には、該混合流路（８）に対し
て第２流体（２１Ａ）を加圧供給する第２加圧供給手段
（Ｂ）が接続され、更に、前記流路形成部材（７）を固
定した側の蓋部材（４）には、前記混合流路（８）を介
して内流路（１２）を流れる流体混合物の流出孔（１
３）が形成され、該流出孔（１３）に第１気液分離手段
（Ｃ）が接続され、更に、前記内流路（１２）の上方部
から上方に引出される管路（６４）を介して第２気液分
離手段（Ｄ）が接続されていることを特徴とする高圧反
応容器装置。
【請求項３】前記第１流体（１４Ａ）が有機物含有流
体であり、第２流体（２１Ａ）が酸素含有流体であるこ
とを特徴とする請求項１又は２記載の高圧反応容器装
置。
【請求項４】前記第１流体（１４Ａ）が水であり、第
２流体（２１Ａ）が有機物流体であることを特徴とする
請求項１又は２記載の高圧反応容器装置。
【請求項５】前記第１気液分離手段（Ｃ）および／ま
たは第２気液分離手段（Ｄ）に、流量調整手段（６０）
が備えられていることを特徴とする請求項２記載の高圧
反応容器装置。
【請求項６】前記第２流体（２１Ａ）とともに、前記
混合流路（８）に対して第３流体（３５Ａ）が加圧供給
されて混合可能であり、該第３流体（３５Ａ）が酸素含
有流体であることを特徴とする請求項４記載の高圧反応
容器装置。
【請求項７】前記第１流体（１４Ａ）と第２流体（２
１Ａ）もしくは第１〜第３流体（１４Ａ）（２１Ａ）
（３５Ａ）とともに、前記混合流路（８）に対して第４
流体（３９Ａ）が加圧供給されて混合可能であり、該第
４流体（３９Ａ）がアルカリ水溶液であることを特徴と
する請求項３〜４項又は６項のいずれかに記載の高圧反
応容器装置。
【請求項８】前記容器本体（２）の内面に断熱部材
（２５）が設置されていることを特徴とする請求項１〜
７項のいずれかに記載の高圧反応容器装置。
【請求項９】流路形成部材（７）は、耐熱材料よりな
る円筒形であり、容器本体（２）の軸心上に設置されて
いて、その円筒内が軸方向に延びる内流路（１２）とさ
れていて円筒外が環状の外流路（１１）であることを特
徴とする請求項１〜８項のいずれかに記載の高圧反応容
器装置。
【請求項１０】円筒形の流路形成部材（７）は、混合
流路（８）側に、耐食層（７Ａ）がその内面および／又
は外面に施着されていることを特徴とする請求項１〜９
項のいずれかに記載の高圧反応容器装置。
【請求項１１】円筒形の流路形成部材（７）は、軸方
向に少なくとも２つの部分（７ｃ）（７ｄ）に分割され
ていて接合分離自在であることを特徴とする請求項１〜
１０のいずれかに記載の高圧反応容器装置。
【請求項１２】円筒形の流路形成部材（７）は、その
内外面に軸方向のフィン（４４）（４４Ａ）（４５）
（４５Ａ）（４６）（４６Ａ）（４７）（４７Ａ）が設
けられていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれ
かに記載の高圧反応容器装置。
【請求項１３】流路形成部材（７）は、複数本の直管
状伝熱管（４８）（４８Ａ）であり、その管内部を通し
て前記第１流体（１４Ａ）が第２流体（２１Ａ）との混
合流路（８）に導かれるようにされていることを特徴と
する請求項１又は６〜８のいずれかに記載の高圧反応容
器装置。
【請求項１４】流路形成部材（７）は、軸方向にスパ
イラル状に延伸した伝熱管（４９）（４９Ａ）であり、
その内部を通して前記第１流体（１４Ａ）が第２流体
（２１Ａ）との混合流路（８）に導かれるようにされて
いることを特徴とする請求項１又は６〜８のいずれかに
記載の高圧反応容器装置。
【請求項１５】前記内流路（１２）が絞り部（７３）
を介して反応部（１２Ａ）と熱交換部（１２Ｂ）とが流
路長手方向に分かれて形成されており、前記第２気液分
離手段（Ｄ）における管路（６４）の開口が、前記熱交
換部（１２Ｂ）の上方部分に位置付けされていることを
特徴とする請求項２又は５項に記載の高圧反応容器装
置。
【請求項１６】前記反応部（１２Ａ）に、取り外し可
能な耐食層としてのライナ（１０７Ａ）が設けられてい
ることを特徴とする請求項１５に記載の高圧反応容器装
置。
【請求項１７】前記第１気液分離手段（Ｃ）の管路
（２８Ａ）及び／または第２気液分離手段（Ｄ）の管路
（６５）に、第１流体（１４Ａ）との熱交換をするため
の熱交換器（７７）および／または（７８）が設けられ
ていることを特徴とする請求項２，５，１５，１６のい
ずれかに記載の高圧反応容器装置。
【請求項１８】第１加圧供給手段（Ａ）の主管路（１
８Ａ）とこれより分岐された副管路（１８Ｂ）とを備
え、該副管路（１８Ｂ）と第２気液分離手段（Ｄ）の管
路（６５）とに亘って熱交換器（７７）が備えられてい
るとともに、前記副管路（１８Ｂ）の吐出口は、外流路
（１１）の中間部に位置付けされていることを特徴とす
る請求項２，５，１５，１６のいずれかに記載の高圧反
応容器装置。
【請求項１９】第１加圧供給手段（Ａ）の主管路（１
８Ａ）および／または副管路（１８Ｂ）に、流量制御用
の絞り手段（７９）が設けられていることを特徴とする
請求項１８に記載の高圧反応容器装置。
【請求項２０】外流路（１１）内にヒータ（８０）が
設けられていることを特徴とする請求項１〜１１又は１
５〜１９のいずれかに記載の高圧反応容器装置。
【請求項２１】副管路（１８Ｂ）の吐出口は、内流路
（１２）の熱交換部（１２Ｂ）内でかつ流路形成部材
（７）の内壁近傍に位置付けされていることを特徴とす
る請求項１８，１９のいずれかに記載の高圧反応容器装
置。
【請求項２２】第２気液分離手段（Ｄ）で分離された
液を第１加圧供給手段（Ａ）における供給ポンプ（１
６）の吸込み側に還流する管路（８３）を備えているこ
とを特徴とする請求項２〜５，１５〜２１のいずれかに
記載の高圧反応容器装置。