JPH10296076A - 超臨界反応装置及び方法 - Google Patents

超臨界反応装置及び方法

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JPH10296076A JP9120267A JP12026797A JPH10296076A JP H10296076 A JPH10296076 A JP H10296076A JP 9120267 A JP9120267 A JP 9120267A JP 12026797 A JP12026797 A JP 12026797A JP H10296076 A JPH10296076 A JP H10296076A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 実用に適した高温水熱反応のための方法と装
置を提供する。 【解決手段】 被処理物と液状の媒体の混合相を該媒体
の超臨界状態に置くことによって物質を処理する超臨界
反応装置において、上端に装入物供給口４６，４８を、
下端に生成物排出口６０を有するほぼ垂直な筒状の反応
容器２２を備え、該反応容器の内部には、上側に超臨界
領域が他端側に亜臨界領域が形成されているとともに、
被処理物と生成物が該反応容器の内部を下端に向けて一
方向に移動するようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、被処理物と通常２
００℃以上の水とを共存状態に置くことにより、分子鎖
の切断、再結合や含有分子の脱離、酸化、還元反応な
ど、何らかの化学反応を行わせる水熱反応により物質を
処理する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】都市ごみを焼却した際に発生する灰にも
ダイオキシン等の人体に有害な物質が含まれていること
が指摘されており、近年、その処理のための方策が望ま
れている。また、除草剤、ＰＣＢ、ＤＤＴその他の殺虫
剤などに含まれる有機ハロゲン化合物、毒ガスその他の
化学兵器や爆薬、高濃度に有機物を含み生物処理を受け
付けない物質、生物に対し抑制作用のある成分を含む生
物処理の困難な廃水等、環境に放出、放置できない物質
の処理の必要性も同様に高まっている。
【０００３】このような物質の処理方法として、被処理
物と通常２００℃以上の水とを共存状態に置くことによ
り、分子鎖の切断、再結合や含有分子の脱離、酸化、還
元反応など、何らかの化学反応を行わせる水熱反応を応
用することが有望であるとされている。これは、基本的
に閉鎖系（クローズドサーキット）で処理を行なうこ
と、装置規模を比較的小さく抑えられるという利点を有
するからである。
【０００４】特に、いわゆる超臨界と呼ばれる領域で
は、媒体が気相、液相のいずれでもない中間的な状態と
なって、物理的、化学的に特異な性質を示すことが知ら
れており、それを利用して種々の処理を行うことができ
ることが知られている。なお、超臨界とは、媒体が水で
ある場合、温度が臨界温度である３７４．１５℃を超
え、圧力が臨界圧力である２２５．５６ａｔ以上である
状態であり、これに近い温度が２００℃以上３７４．１
５℃未満で圧力が飽和蒸気圧以上の領域を亜臨界と呼
ぶ。なお、これらの状態を実現するには、圧力を媒体の
蒸気圧以上として、媒体の蒸発により蒸発潜熱が奪われ
て温度降下が起こることのないようにしなければならな
い。一例として、水の温度と蒸気圧の関係を図９に示
す。
【０００５】上記のような水熱反応は、有害物質を単に
無害化処理するだけでなく、有機性廃棄物を燃料や化学
反応のための炭素源とするカーボンスラリー化のための
技術にも使用可能である。これは、有機性廃棄物を水ス
ラリー化した上で、高温高圧で熱処理してから、脱水洗
浄し、含有塩素を極端に減少させたカーボン含有率を高
めた固形物や油類凝固物を分離して濃化し、発熱量を高
くする工程を行なう。
【０００６】このような超臨界反応方法及び装置とし
て、縦型筒状の加圧容器の上部から被処理物を供給し、
容器内部の上側に臨界温度を超える超臨界領域を形成
し、下側に臨界温度よりも低い亜臨界領域を形成するよ
うにした装置が知られている。この装置では、超臨界領
域において酸化等の反応を起こさせるとともに、被処理
物又は反応生成物中の固形物等を分離して下部の亜臨界
領域のスラリーに吸収している。一方、容器上部からは
超臨界状態の生成物を取り出す排出部を設けており、こ
れは混在する固形物粒子を除去するフィルタを有する配
管を介して次工程に送られる。
【０００７】このような装置では、加圧された材料は、
供給管を通じて反応容器上部の超臨界領域に導入され
る。ダイオキシン等有機物の酸化は超臨界領域の中で行
われ、超臨界温度の流動物層は、まず下向きに流れた後
上方向に流れる。従って燃焼した廃液は容器上部のパイ
プから出て行くが、一方供給物質の中に存在する無機物
等は超臨界領域では溶解されないため析出し、慣性力と
重力により、下向きのまま流れ、亜臨界領域の液層に到
達する。亜臨界の液層は、超臨界では、溶解しない有機
物質等を溶かし、超臨界層では不溶解物質であるスラリ
ーを形成する。得られたスラリーは、容器底部にある亜
臨界領域に設けられたパイプを通じて圧力容器から排出
される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の技術においては、反応塔壁が直接超臨界状態
の温度と酸化にさらされるため、インコネルなどの高級
材質を用いても反応により、腐食劣化するおそれがあっ
た。又、腐食劣化を考慮せざるを得ないために、反応温
度をあまり上げることができなかった。更に、そのよう
な高級材質で２２５．５６at以上という高圧に耐える容
器を構成するには、数cm以上の大きな板厚の圧力容器と
せねばならず、非常に高価な装置となっていた。
【０００９】また、ダイオキシンなどのように極く微量
でも猛毒を持つ有害物質無害化するのためには、超臨界
酸化反応だけでは温度を上げられないために反応速度が
上がらず充分な反応塔内滞留時間がとれないため、表面
は反応するものの多孔体などを含む場合には内部は充分
反応が進行しきれず、有害物質が処理物中に残留する可
能性があり、このために主の反応塔とは別に副次的に第
２段階の反応塔を設ける必要があった。
【００１０】また、この圧力容器は完全混合反応器に近
い性能を持つため、被処理物が反応容器内をショートパ
スするおそれがあり、これを防止するために、反応器へ
の流入の流れで反応器内を混合撹拌できるように反応器
の内部の流体を再循環させて流入流量を増加させるか、
又は未反応物対策のために第２段階反応器を設ける必要
がある。
【００１１】また、超臨界領域では塩類は溶けずに析出
し、亜臨界領域では溶けて希釈排出されるが、その拡散
境界では、いわゆる濡れたり乾いたりの過酷な状況とな
り、その近傍に塩類や含有固形分がスケール化して成長
してゆくおそれがある。このため、間欠的に境界の位置
を上昇させたり、超臨界運転を休止させるなどしてスケ
ールを除去する必要が生じるが、塩類の種類によっては
その除去は容易ではなく、容器を解体する必要が生じる
おそれがある。特に、都市ごみ焼却飛灰を処理対象物と
する場合、飛灰中にはカルシウム、カリウム、ナトリウ
ム、塩素、イオウを含む様々の元素の塩が１０〜２０％
を軽く超える高濃度で含まれているために、長時間の連
続運転は困難となることが予想される。
【００１２】さらに、反応容器の超臨界領域から超臨界
状態の流動物相を直接抜き出す場合、析出した微細な塩
の粒子やもともと含まれる固形粉体粒子を同伴してしま
う場合がある。従ってその場合、超臨界物を送る配管に
閉塞や激しい腐食を引き起こすため、同伴粒子を前もっ
てフィルタにより除去する必要が生じる。しかしなが
ら、３７４.１５℃を超える高温であるので、フィルタ
としてはセラミックフィルタなど高価なものを必要と
し、しかも常に閉塞の危険が伴うこととなる。
【００１３】さらに、反応塔の底部には比較的流動性の
無い塩や含有固形物が堆積するため、それらを反応塔か
ら排出するために、もともと導入した材料に加えて水等
を別に運搬流体として反応容器に加えてやる必要があ
る。その結果、プロセスの副成物の量が増加し、後処理
工程の負荷が増加してしまう。
【００１４】さらに、反応物を再循環する場合には、供
給材料を反応物で希釈しているために、反応容器の超臨
界領域は供給材料と未反応物がよく混合均一化され、通
常の空気中の燃焼の際生じる火炎に相当する燃焼におけ
る局所的な高温高速継続反応場を形成することができ
ず、反応に時間がかかるおそれがある。
【００１５】本発明は、上記従来技術の諸問題を解消
し、実用に適した高温水熱反応のための方法と装置を提
供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、被処理物と液状の媒体の混合相を該媒体の超臨界状
態に置くことによって物質を処理する超臨界反応装置に
おいて、上端に装入物供給口を、下端に生成物排出口を
有するほぼ垂直な筒状の反応容器を備え、該反応容器の
内部には、上側に超臨界領域が他端側に亜臨界領域が形
成されているとともに、被処理物と生成物が該反応容器
の内部を下端に向けて一方向に移動するようになってい
ることを特徴とする超臨界反応装置である。
【００１７】これにより、超臨界の状態で装置から抜き
出す場合に比べて、より低温低圧で処理することができ
るので、後処理が大幅に簡単になると同時に、反応容器
内に塩類を含む流動性の低い残留物を形成することもな
いので、これの処理のために別に水等を供給する必要が
なく、これによっても後処理が簡素化される。
【００１８】また、一方向流れで処理しているので、従
来の場合のように反応容器内の混相を循環させるような
複雑な構成が不要となり、装置自体及びその運転制御も
大幅に簡素化することができる。
【００１９】請求項２に記載の発明は、上記反応容器
は、その内径に対してその長さが４倍以上となるように
設定されていることを特徴とする請求項１に記載の超臨
界反応装置である。
【００２０】請求項３に記載の発明は、上記反応容器は
二重の筒状に形成され、これにより上記超臨界領域及び
／又は亜臨界領域を取り囲む保熱流路が形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の超臨界反応装置であ
る。これにより、通常金属材料の限界である６００〜６
５０℃を超える高温の反応場を形成できるので、補助燃
料の燃焼熱で反応場の温度を高めて、金属材料耐熱温度
よりずっと高い６５０〜８００℃での継続運転も可能と
なる。
【００２１】請求項４に記載の発明は、上記装入物供給
口は被処理物を含むスラリー又は液体を供給するスラリ
ー供給ノズルと、超臨界温度より高い温度の上記媒体を
供給する媒体供給ノズルとを有することを特徴とする請
求項１に記載の超臨界反応装置である。
【００２２】請求項５に記載の発明は、上記超臨界領域
には、該領域に局所的な反応継続場を形成する筒状体
が、一端を上記装入物供給口に臨ませ、他端を下流側に
開口して設けられていることを特徴とする請求項１に記
載の超臨界反応装置である。
【００２３】請求項６に記載の発明は、上記反応容器の
下端に該容器の亜臨界領域と交差する方向に延びる筒状
の排出部が設けられていることを特徴とする請求項１に
記載の超臨界反応装置である。
【００２４】請求項７に記載の発明は、上記排出部は水
平方向に対して傾斜して形成され、その上端側にガス排
出口が設けられていることを特徴とする請求項６に記載
の超臨界反応装置である。
【００２５】請求項８に記載の発明は、上記排出部に
は、機械式のスラリー相移動手段が設けられていること
を特徴とする請求項１に記載の超臨界反応装置である。
【００２６】請求項９に記載の発明は、上記スラリー移
動手段は搬送スクリューであることを特徴とする請求項
８に記載の超臨界反応装置である。
【００２７】請求項１０に記載の発明は、上記搬送スク
リューは、軸体の回りに不連続な羽根が取り付けられて
構成されていることを特徴とする請求項９に記載の超臨
界反応装置である。
【００２８】請求項１１に記載の発明は、上記スラリー
移動手段を駆動源と連結するための連結部に流体シール
機構が形成されていることを特徴とする請求項８に記載
の超臨界反応装置である。
【００２９】請求項１２に記載の発明は、上記保熱流路
に供給される保熱流体として臨界温度未満の上記媒体を
用いることを特徴とする請求項１に記載の超臨界反応装
置である。
【００３０】請求項１３に記載の発明は、上記保熱流路
に供給される媒体の一部を超臨界温度以上に加熱して上
記反応容器の装入物供給口に供給する加熱経路が構成さ
れていることを特徴とする請求項１２に記載の超臨界反
応装置である。
【００３１】請求項１４に記載の発明は、上記反応容器
の上記亜臨界領域の内壁表面に付着及び／又は成長する
固着物を掻き取る掻取手段又は混合相を撹拌する撹拌手
段を有することを特徴とする請求項１に記載の超臨界反
応装置である。
【００３２】請求項１５に記載の発明は、さらに、上記
反応容器に送る被処理物を亜臨界温度において前処理を
行なう前処理容器が設けられていることを特徴とする請
求項１に記載の超臨界反応装置である。
【００３３】請求項１６に記載の発明は、上記前処理容
器は、その被処理物出口が上記反応容器の装入物供給口
とほぼ同じ高さに設定されていることを特徴とする請求
項１に記載の超臨界反応装置である。
【００３４】請求項１７に記載の発明は、上記反応容器
の下流に、上記被処理物をさらに冷却する冷却器と、冷
却した被処理物を減圧して気液分離する分離タンクとが
設けられていることを特徴とする請求項１に記載の超臨
界反応装置である。
【００３５】請求項１８に記載の発明は、上記反応容器
と上記冷却器の間に減圧手段が設けられていることを特
徴とする請求項１に記載の超臨界反応装置である。
【００３６】請求項１９に記載の発明は、上記減圧手段
は、中間弁で仕切られた少なくとも２つの減圧タンクを
備え、被処理物を第１のタンクに充填した後に中間弁を
開き、被処理物を第２のタンクの中に膨張させて減圧す
ることを特徴とする請求項１に記載の超臨界反応装置で
ある。
【００３７】請求項２０に記載の発明は、上記分離タン
クで分離した気相を被処理物の予熱のために用いる予熱
配管が設けられていることを特徴とする請求項１７に記
載の超臨界反応装置である。
【００３８】請求項２１に記載の発明は、被処理物と媒
体の混合相を該媒体の超臨界状態に置くことによって反
応を進行させる超臨界反応方法において、上記混合相を
酸化剤を断った状態にて上記亜臨界状態に置く第１の工
程と、酸化剤を加えた超臨界状態に置く第２の工程とを
有することを特徴とする超臨界反応方法である。
【００３９】請求項２２に記載の発明は、上記第２の工
程の後に、被処理物を臨界温度未満の温度に下げて単相
の液相、又は液相に固形物又は非凝縮性気体を含ませた
混相にする第３の工程と、これを臨界温度未満の物質と
して反応塔より取り出す工程とを有することを特徴とす
る請求項２１に記載の超臨界反応方法である。
【００４０】請求項２３に記載の発明は、上記第２の工
程を臨界温度未満に保持された内壁の中で行なうことを
特徴とする請求項２１に記載の超臨界反応方法である。
【００４１】請求項２４に記載の発明は、上記内壁の外
側に被処理物とほぼ同等か若干高い圧力の臨界温度未満
の流体を流通させて該内壁の温度を亜臨界温度未満に保
持することを特徴とする請求項２３に記載の超臨界反応
方法である。
【００４２】請求項２５に記載の発明は、上記第２の工
程を、上記内壁の中に局所的な反応継続場を形成する筒
状体の中で行なうことを特徴とする請求項２１に記載の
超臨界反応方法である。
【００４３】請求項２６に記載の発明は、上記第２の工
程を、ほぼ垂直な筒状の反応容器の内部で、上側に超臨
界領域を、下流側に亜臨界領域を形成しつつ被処理物と
生成物を該反応容器の内部を下端に向けて一方向に移動
させて行なうことを特徴とする請求項２１に記載の超臨
界反応方法である。
【００４４】請求項２７に記載の発明は、被処理物と、
酸化剤と、超臨界温度の媒体とを上記反応容器内の上記
超臨界領域に供給することを特徴とする請求項２１に記
載の超臨界反応方法である。ここで、酸化剤とは、例え
ば、酸素ガス、空気などの酸素を含むガス、あるいは過
酸化水素などのいわゆる酸化剤を指す。
【００４５】請求項２８に記載の発明は、被処理物を事
前に流動化する工程を有する請求項２１に記載の超臨界
反応方法である。
【００４６】請求項２９に記載の発明は、事前に酸又は
アルカリを加えて被処理物のpHを中性ないし弱酸性に調
整する工程を有することを特徴とする請求項２８に記載
の超臨界反応方法である。
【００４７】請求項３０に記載の発明は、被処理物に補
助燃料を添加することにより、超臨界領域における燃焼
反応によって臨界温度以上の温度を得ることを特徴とす
る請求項２８に記載の超臨界反応方法である。
【００４８】請求項３１に記載の発明は、被処理物に分
散剤を添加することにより、被処理物と媒体の分離を防
止することを特徴とする請求項２８に記載の超臨界反応
方法である。
【００４９】請求項３２に記載の発明は、被処理物と媒
体の混合相を該媒体の超臨界状態に置くことによって反
応を進行させる超臨界反応方法において、上記混合相を
超臨界状態に置いて反応を進行させた後、反応生成物を
含む混合相を亜臨界状態に置いて後処理を行なう工程と
を有することを特徴とする超臨界反応方法である。
【００５０】請求項３３に記載の発明は、被処理物と液
状の媒体の混合相を該媒体の亜臨界又は超臨界状態に置
くことによって物質を処理する処理装置において、上端
に装入物供給口を、下端に生成物排出口を有し、内部に
反応領域が形成されるほぼ垂直な筒状の反応容器を備
え、該反応領域において、被処理物と生成物が該反応容
器の内部を下端に向けて一方向に移動するようになって
いることを特徴とする処理装置である。
【００５１】請求項３４に記載の発明は、被処理物と液
状の媒体の混合相を該媒体の亜臨界又は超臨界状態に置
くことによって物質を処理する処理装置において、上端
に装入物供給口を、下端に生成物排出口を有し、内部に
反応領域が形成されるほぼ垂直な筒状の反応容器を備
え、該反応容器は内筒と外筒からなる二重の筒状に形成
され、これにより上記反応領域を取り囲む保温流路が形
成されていることを特徴とする請求項１に記載の処理装
置である。
【００５２】請求項３５に記載の発明は、上記内筒が着
脱可能に取り付けられていることを特徴とする請求項３
４に記載の処理装置である。
【００５３】請求項３６に記載の発明は、上記内筒が差
込組立されていることを特徴とする請求項３５に記載の
処理装置である。
【００５４】請求項３７に記載の発明は、上記保温流路
に上記媒体を熱媒体として流すことを特徴とする請求項
３４に記載の処理装置である。
【００５５】請求項３８に記載の発明は、亜臨界状態の
反応領域に内壁への付着物を掻き取り及び／又は混合相
を撹拌する羽根部材が設けられていることを特徴とする
請求項３４に記載の処理装置である。
【００５６】請求項３９に記載の発明は、上記羽根部材
を駆動する駆動軸を挿通させる軸孔の周囲に、上記媒体
を圧入させてシールを行なうシール機構が設けられてい
ることを特徴とする請求項３８に記載の処理装置であ
る。
【００５７】請求項４０に記載の発明は、請求項３３な
いし３９のいずれかに記載の処理装置を用い、上記媒体
の亜臨界状態で酸化反応処理を行なうことを特徴とする
処理方法である。
【００５８】請求項４１に記載の発明は、被処理物と媒
体の混合相を該媒体の亜臨界状態に置くことによって酸
化反応を進行させる処理方法において、上記混合相を酸
化剤を断った状態にて第１の亜臨界状態に置く第１の工
程と、酸化剤を加えた第２の亜臨界状態に置く第２の工
程とを有することを特徴とする処理方法である。
【００５９】
【発明の実施の形態】図１ないし図３はこの発明の１つ
の実施の形態の処理装置を示すもので、ここでは、都市
ごみ等を焼却した時に生成される飛灰を処理する廃棄物
処理装置として用いられる例として説明する。勿論、飛
灰の替わりに、例えば、ＰＣＢにより汚染された土壌や
排液を処理することもできる。
【００６０】この装置は、処理すべき灰をスラリー化
し、昇温して亜臨界状態から超臨界状態に導き、酸化反
応を行い、さらに後処理や生成物利用のために分離工程
を行なうスラリー系と、超臨界水や各反応装置を冷却又
は保温するための亜臨界水等を供給する給水系と、各系
の経路や装置の所定箇所の状態を監視して所定の望まし
い状態に維持するための制御系とを備えている。なお、
ここで「スラリー」とは、懸濁物を含まない単なる液体
状の廃液等も含むものである。
【００６１】まず、スラリー系は、被処理物である飛灰
を水で溶いてスラリー化してpHの調整を行なうスラリー
調整槽１０と、このスラリーを昇圧してスラリー供給配
管１２を介して一次予熱器１４、二次予熱器１６へと送
るスラリー昇圧ポンプ１８と、昇温したスラリーをさら
にイソプロピルアルコールを供給した状態で亜臨界状態
に置く亜臨界反応塔２０と、高温超臨界水と酸化剤の空
気を加えて超臨界状態に置く超臨界反応塔２２と、この
反応が終了したスラリーを減圧するとともにフラッシュ
の上、減温して気相をスラリーから分離し、所定の貯留
容器に導いたり、環境に排出する後処理部２４を有す
る。
【００６２】スラリー調整槽１０には、被処理物である
焼却灰を供給するライン２６の他、後段の超臨界反応容
器での温度を調整するために発熱源として加えるイソプ
ロピルアルコール水溶液タンク２８、液体成分と固形成
分の分離を抑制する分散剤を供給する分散剤タンク３
０、 pH調整用の酸又はアルカリのタンク３２、水タン
ク３４等が接続され、また、スラリーを機械的に撹拌
し、スラリーを混合均一化して固形物の沈降や油分の浮
上を防ぐための撹拌機３６が設けられている。
【００６３】超臨界反応塔２２は、図２に示すように、
ほぼ垂直な筒状の塔本体３８と、その下部に水平に対し
て所定の角度傾斜して設置された排出部４０とを備えて
構成されている。塔本体３８及び排出部４０の双方とも
に、内筒３８ａ，４０ａと外筒３８ｂ，４０ｂからなる
二重筒状に形成されている。そして、塔本体３８の内筒
３８ａの内側には、内筒３８ａとの間に所定の隙間を持
って頂部から所定長さで延びる保炎筒４２が炭化ケイ素
などのセラミックスにより形成されて取り付けられてい
る。塔本体３８の頂部を覆う蓋４４にはスラリーの入口
４６と超臨界水の入口４８が設けられ、前者は蓋４４の
下面から下方に延びるスラリー供給ノズル５０に連通
し、いずれも保炎筒４２の内側に開口している。
【００６４】塔本体３８の内筒３８ａと外筒３８ｂの間
の隙間には保温流路（亜臨界水流路）５２が形成されて
おり、ここには下方の亜臨界水供給口５４から亜臨界状
態にある水が供給され、これは塔本体上部の亜臨界水排
出口５６から排出される。これによって塔本体３８が全
体として亜臨界温度以上の温度に保持され、かつ内筒３
８ａは超臨界温度以下に保持されている。
【００６５】塔本体３８の内筒３８ａは、内径に対して
少なくとも４倍以上、望ましくは８倍以上の長さとなっ
ている。また、内径自体は、内部の流れが、通常の運転
速度において全体に上から下へのピストン流れに近い状
態が成立するような程度に小さく設定されている。
【００６６】反応塔本体３８及び排出部４０の内筒３８
ａ，４０ａと、スラリー供給ノズル５０は、スラリーが
塩素をはじめとする腐食成分を含むために、インコネル
などの耐食性ある高級材を用いている。なお、これらの
部分も亜臨界水で冷却されているために、高温による強
度劣化の問題は少ない。内筒３８ａの内部と亜臨界水流
路５２との間の差圧は、流路通過に伴う圧損のみである
ため、大きくてもせいぜい１at程度であり、内筒３８ａ
の部材にかかる力はほとんどないため、加工を考慮した
ごくわずかの板厚で十分である。内筒３８ａは安価に製
作できるように単純な円筒形とし、超臨界にさらされて
腐食損傷を受けても交換が容易であるように差込組立と
している。なお、材料や温度条件が異なることからくる
熱膨張差を吸収できるように所定箇所に熱膨張代Ｓを設
けている。
【００６７】外筒３８ｂは、内筒３８ａより肉厚とし
て、亜臨界水やスラリーなどの高圧流体のための圧力容
器となっており、上下に分離した２つの部分がフランジ
５４により連結されている。内面のほとんどが内筒３８
ａに守られてスラリーにさらされることがないこと、亜
臨界水で冷却されていることなどから高温による強度劣
化の問題はなく、炭素鋼、通常のボイラ用鋼材を使用す
ることができる。フランジ５４には、高温高圧に耐える
よう、インコネル、ＳＵＳなどの耐食材の金属リングを
フランジの結合によってこれの線接触部を歪ませて接触
シールさせるメタルシール５５が設けられている。
【００６８】保炎筒４２は、特に激しい酸化反応が起こ
る超臨界反応塔最上部において内筒３８ａを超臨界酸化
雰囲気から保護するとともに、内筒への熱の逃げを抑え
て温度降下を防止し、内部の流れを安定化させるなどし
て超臨界酸化反応継続場を形成するもので、内筒３８ａ
との間に数mmの隙間をもって装着して内筒３８ａとの熱
伝達を妨げることにより、超臨界酸化継続反応場が冷却
されて不安定化するのを防止している。この温度は、原
則的には酸化反応が安定して継続される５００〜５５０
℃以上、望ましくは６００℃程度とするが、難分解性物
質を処理する場合には更に６５０〜８００℃位にまで高
めることも可能である。これは、アルコールなどの補助
燃料の燃焼反応熱を利用することで実現することができ
る。
【００６９】保炎筒４２は内径に対し、少なくとも２倍
以上、望ましくは３倍以上の長さとしているが、あまり
長いと途中で亜臨界状態となってかえって粉体や塩が、
その臨界点前後のところで濡れ乾きを繰り返す形となっ
て、付着しては固められて成長し、反応塔本体３８を閉
塞してしまうので好ましくない。
【００７０】超臨界反応塔２２の要部の温度測定を行な
うために、温度測定座５８ａ，５８ｂ，５８ｃを、頂
部、内筒上下接続部、下部の３ヵ所に設けており、これ
の出力端子は図示しない制御装置に接続されている。頂
部の温度計で超臨界酸化反応に異常がないか検知すると
共に、超臨界酸化反応の温度を左右する制御値、例えば
供給する超臨界水量、供給スラリー量、供給イソプロピ
ルアルコール量などを制御するための信号として用いて
いる。このように重要な検出端であるため、二重化のた
めに２本以上設けるのが望ましい。
【００７１】スラリー排出部４０は、水平に対して所定
角度傾斜した二重筒状に形成され、その中央よりやや上
側に塔本体３８の下端が接続され、中央よりやや下側の
下面にスラリー排出管６０の上端が接続されている。排
出部４０の上側の蓋６２には、酸素、窒素、炭酸ガスな
どの非凝縮性ガスを含む気相を、内部の圧力を一定に保
つように抜き出すガス排出口６４が形成されている。内
筒４０ａと外筒４０ｂの間の隙間はやはり亜臨界水が流
通する保温流路６６となっており、下部の亜臨界水入口
６８から供給された亜臨界水が上部の出口７０から排出
される。
【００７２】排出部４０の内部には、下側の蓋７２の外
面に取り付けた減速機付きモータ７４により回転駆動さ
れる回転軸７６に螺旋状にスラリー排出羽根７８を設け
た搬送スクリュー８０が設けられいる。搬送スクリュー
８０は、スラリー排出管６０の開口部より高い部分は、
右ネジ配列、開口部より低い部分は左ネジ配列となって
おり、矢印のように回転すると、スラリーが上下からス
ラリー排出管６０の開口部に向かって流れるように構成
されている。排出部４０の下側の蓋７２には回転軸７６
を挿通させる貫通孔８２が設けられ、この貫通孔の周囲
に後述する亜臨界水循環ラインＣより分岐したシール水
を圧入して、貫通孔にスラリーが入り込まないようにす
るシール部８４が形成されている。
【００７３】搬送スクリュー８０の羽根７８は、複数が
隙間を開けて不連続に形成され、その隙間からスラリー
が漏れるようにしている。これにより、スクリュー羽根
７８へのスラリーの付着を軽減して、付着スラリーがス
クリュー全体で固化してスラリー移送を妨げるような事
態を防いでいる。また、回転軸７６にはロータリージョ
イント８６を介して冷却水が流通している。なお、上記
の搬送スクリュー８０は、スラリー濃度が低くて重力だ
けで円滑にスラリー出口に排出できる場合には不要であ
る。
【００７４】後処理部２４は、超臨界反応塔２２のスラ
リー排出管６０の下流に設けられており、入口弁８８、
前減圧タンク９０、中間弁９２、後減圧タンク９４、出
口弁９６、スラリー冷却器９８とフラッシュタンク（気
液分離タンク）１００及び凝縮水、処理済スラリーの貯
留タンク１０２，１０４等から構成されている。冷却器
９８は、スラリーから蒸気が過剰にフラッシュしてスラ
リー中の水分が少なくなりすぎて流動性を失うのを防止
するために配置されている。スラリー排出部４０のガス
排出口６４は、フラッシュタンク１００の上部には分離
したガスを排出するガス配管１０６が設けられ、これは
一次スラリー予熱器１４の熱源として供給された後、凝
縮水タンク１０２に導かれる。また、フラッシュタンク
１００の底部にはガスを分離したスラリーを処理済スラ
リータンク１０４に導くスラリー排出配管１０８が設け
られている。
【００７５】図３は亜臨界反応塔２０の構成を示すもの
で、これは一軸式の撹拌機を内蔵する熱交換器であり、
やはり内筒２０ａと外筒２０ｂからなる二重管構造で、
これらの間に保温流路（亜臨界水流路）１１０が形成さ
れている。内筒２０ａの内部には、撹拌掻取羽根１１２
を有する回転軸１１４が設けられ、上部蓋１１６の上側
にはこれを回転する減速機付きモータ１１８が取り付け
られている。内筒２０ａは、スラリーが塩素をはじめと
する腐食成分を含むためにハステロイなどの耐食性ある
高級材を用いている。外筒２０ｂは亜臨界水やスラリー
などの高圧流体のための圧力容器となっており、内筒２
０ａに守られてスラリーと接することがないことから、
通常のボイラ用炭素鋼鋼材を使用することができる。
【００７６】亜臨界反応塔２０の内部スラリーと亜臨界
水との間の差圧は、超臨界反応塔２２の場合とほぼ同じ
であり、亜臨界水がわずかに高圧ではあるが、大きくて
もせいぜい１at程度であり、内筒２０ａの部材にかかる
力はほとんどないために加工を考慮したごく僅かな板厚
で十分である。なお、材料や温度条件が異なることから
くる熱膨張差を吸収できるように各所に熱膨張代Ｓを設
けている。
【００７７】亜臨界水はスラリーと熱交換することで冷
えて重くなるため、上部の入口１２０から入れて下部の
出口１２２から出すようにしている。スラリーはこれに
対し対向流となるように、入口１２４が下部に、出口１
２６が上部に形成され、この出口１２６が超臨界反応塔
２２のスラリー入口４６よりやや上になるように設定し
てスラリー輸送の効率化を図っている。
【００７８】撹拌羽根１１２はカルシウムスケールなど
の生成による稼動阻害を防止するためのもので、内筒２
０ａの内面ほぼ全面を表面から１〜３mm前後離れたとこ
ろで掃くように撹拌掻取軸１１４を回転させている。こ
れは、スラリーと亜臨界水との伝熱ではその速度はスラ
リーの物質移動に依存していることから、この撹拌羽根
１１２を常に回転させてスラリーをかき回すことによっ
て伝熱を促進させるという機能も持っている。また、ス
ラリー中の灰などが熱交換器内の流速が低いために沈降
してしまうのをスラリーを撹拌して防ぐという意味合い
も持っている。
【００７９】超臨界反応塔２２と同様に、フランジ１２
８等の接合部は、高温高圧に耐えるようＳＵＳなどの金
属リングをフランジ面に設けた溝に入れてメタルシール
１２９を行い、また、モータ側の軸貫通孔の部分には、
亜臨界水循環ラインＣより分岐したシール水を圧入し
て、貫通孔へのスラリーの浸入を防止するシール部１３
０が設けられている。撹拌掻取羽根１１２の配列は右ネ
ジらせん状に不連続に羽根を設けており、撹拌掻取軸１
１４を図中矢印のように回転させることにより、スラリ
ーを順次上方に移送させる。なお、二次スラリー予熱器
１６も温度がより低い以外は構成が亜臨界反応塔２０と
ほぼ同じであるので説明を省略する。
【００８０】次に、超臨界水、亜臨界水の給水系につい
て説明する。超臨界反応塔２２、亜臨界反応塔２０及び
二次スラリー予熱器１６には、これらを循環する亜臨界
水循環ラインＣが形成されている。これは亜臨界水循環
ポンプ１３２の吐出口を起点として超臨界反応塔２２の
排出管６０の保温流路の下部入口から上部出口へ抜け、
さらに排出部４０の保温流路６６の下部入口６８から入
って上部出口７０へ抜け、さらに塔本体３８の保温流路
５２の下部入口５４から入って上部出口５６へ抜ける。
なお、塔本体３８の下側の筒から上側の筒に移るところ
で亜臨界水ヒータ１３４を経由しており、必要に応じて
循環水の温度調整を行っている。
【００８１】亜臨界水循環ラインＣはここで分岐して、
一部は超臨界ヒータ１３６を経由して超臨界温度に加熱
されて塔本体３８の頂部から内部に供給され、他方は空
気予熱器１３８を通って供給空気を予熱した後、亜臨界
反応塔２０、保温流路１１０の上部入口１２０から入っ
て下部出口１２４へ抜け、さらに二次スラリー予熱器１
６の保温流路の上部入口から入って下部出口へ抜け、亜
臨界水循環ポンプ１３２の吸込口に戻る。
【００８２】循環水の一部が超臨界水として超臨界反応
塔２２の中に媒体として供給されるので、これを補うた
めの補給水配管系が設けられている。これは、予めイオ
ン交換等によりイオンを除去された純水１４０と、これ
を３〜５atg まで昇圧する脱気器給水ポンプ１４２と、
これを一次スラリー予熱器１４を経由したガス又は液体
を利用して１００℃を超える温度、通常１２０〜１４０
℃位まで昇温する補給水予熱器１４４と、昇温した水か
ら非凝縮性ガス、特に酸素を除く脱気器１４６と、これ
を亜臨界水循環ポンプ１３２の吸込口のところで亜臨界
水循環ラインＣに合流させる補給水供給ポンプ１４８と
を備えている。補給水には、脱酸剤や清缶剤を加えて酸
素を徹底的に除去し、ラインの腐蝕やスケーリングを起
こさないようにしておく。
【００８３】このほか、超臨界反応塔２２に酸化反応の
ための空気を供給する空気供給経路が設けられている。
これは、予め除湿した空気源１５０、これを昇圧後のス
ラリーよりも若干高い圧力まで昇圧する高圧空気圧縮機
１５２、超臨界反応塔２２を出た亜臨界水で予熱する空
気予熱器１３８、さらに超臨界水の合流点を経由して超
臨界反応塔２２の超臨界水入口４８に順次接続して構成
されている。
【００８４】次に、上記のように構成された有機廃棄物
処理装置の作用を説明する。まず、スラリー系の作用を
説明する。都市ごみ焼却飛灰は、スラリー調整槽１０に
おいて、分散剤、酸、イソプロピルアルコール水溶液、
それに水を加えて撹拌され、pHが７〜３の中性ないし弱
酸性であり、固形物濃度が重量で５〜４０％、望ましく
は１０〜３０％であるスラリーにする。
【００８５】イソプロピルアルコールの量は、超臨界反
応塔２２において酸化反応が安定して継続的に行われる
ように、つまり、酸化反応による発熱によりスラリーが
５５０℃以上、望ましくは６００℃程度になるように供
給する。酸化分解対象物が難分解性の場合、更に高温と
なるように量を増やしてやることはもちろん可能であ
る。これは、スラリー中の重量比率で２〜２０％、通常
は４〜１０％である。もちろん、超臨界反応塔２２でス
ラリーに添加する超臨界水量が多いほど供給量を少なく
することができるが、この場合は保温流路５２から流入
する亜臨界水を加熱する超臨界水ヒータ１３６の熱源を
多く必要とする。イソプロピルアルコールに替えて、他
のアルコールやケトン類など、水溶性易酸化性有機物を
用いてもよい。
【００８６】分散剤は、スラリーの配管中や熱交換器な
どで固体分を沈澱させてしまわないように加えるもの
で、スラリー流速を常に１〜３ｍ／ｓに維持できたり、
あるいはスラリー濃度が十分高い、固体分の粒径が十分
細かい、スラリーの粘度が高い、などの理由から沈澱分
離の心配がない場合には供給する必要はない。
【００８７】このように調製したスラリーを、スラリー
昇圧ポンプにて２２５.５６at を超える通常２４０〜４
００at、望ましくは２４０〜３００atの圧力まで加圧
し、一次スラリー予熱器１４、二次スラリー予熱器１
６、亜臨界反応塔２０を経由して間接加熱で昇温しなが
ら還元反応を主体とする亜臨界反応を行わせ、さらに超
臨界反応塔２２の最上部に送る。
【００８８】超臨界反応塔２２の最上部には、超臨界水
ヒータ１３６により６００〜６５０℃°に昇温した超臨
界水に酸化用の空気を事前に混合したものが超臨界水入
口４８から保炎筒４２の内部に供給される。この空気量
は、スラリー中のアルコール及びその分解物や灰に含ま
れる未燃カーボン、その他の可燃物を酸化するのに必要
な酸素量を含むようにする。即ち、理論空気量に対して
１.０倍を超え１.５倍位まで、望ましくは１.１〜１.３
倍程度の空気を供給する。これにより、スラリー中の可
燃物は酸化反応を起こして昇温し、局所的な高温高速酸
化反応継続場を主に保炎筒４２内部で形成し、可燃物は
速やかに消滅する。
【００８９】このスラリーはその後も残留物と酸素との
反応を進行させながら、スラリー中の固形物や析出塩類
を同伴しつつ継続的に反応塔本体３８上部に供給される
スラリーや超臨界水と空気の混合物に押し下げられる形
で、超臨界状態で細長い反応塔本体３８内を降下する。
この間にスラリーは保温経路の流体によって冷却され、
下部では３７４.１５ ℃未満の亜臨界水温度まで温度降
下し、排出部４０に至る。
【００９０】排出部４０においても、回転軸７６や器壁
からスラリーの冷却が進み、亜臨界に戻ってスラリーが
再形成される。これは重力で流れたり、スラリー排出羽
根７８によって掻き寄せられる形で排出管６０の開口部
に至り、排出管６０を下降する。なお、過剰のために残
った酸素や供給された空気中の窒素、酸化反応で生成し
た二酸化炭素、その他の非凝縮ガスは、排出部４０の上
側のガス排出口６４の近傍に溜まってゆく。
【００９１】排出管６０中に溜まったスラリーはさらに
フラッシュタンク１００に向けて以下のように排出され
る。まず、中間弁９２を閉じた状態で入口弁８８を開い
てスラリーを前減圧タンク９０に入れて入口弁８８を閉
め、次に中間弁９２を開いて前後の減圧タンク９０，９
６を合わせた体積まで膨張させることでスラリーを減圧
する。次に中間弁９２を閉めてから出口弁９６を開ける
ことで、自己圧によってスラリーをフラッシュタンク１
００に送り出し、その後、次のスラリー抜き出しのため
に出口弁９６を閉める。
【００９２】これを繰り返すことで、２２５.５６at を
超える高圧のスラリーを減圧して３〜２０at、望ましく
は１２〜２０at程度の圧力を持つスラリーをフラッシュ
タンク１００に抜き出す。この減圧によってスラリー中
に含まれる水が過剰にフラッシュすると流動性が低下し
てスラリーを後工程に送ることができなくなるので、出
口弁９６からフラッシュタンク１００の間の２重管式の
スラリー冷却器９８により予めスラリーを適当な温度に
冷却しておき、フラッシュした水を一部凝縮させてい
る。スラリー自体は静置した状態では内部と壁面近傍と
の物質移動がほとんどないために壁面を冷やしても伝熱
が悪くて冷却しにくいが、このようなフラッシュして生
じた蒸気を同伴しつつ自己圧でフラッシュタンク１００
に移動するようなスラリーにおいては、壁面との熱交換
量は大きく、従って小さな伝熱面積でもよく冷却するこ
とができる。
【００９３】なお、このように、弁の開閉を繰り返して
液相又はスラリー相を抜き出すのは、これらの弁の保護
のためである。弁前後の差圧が大きいため、微開にて弁
を使用すると、蒸発しながら噴出する液相又はスラリー
相に弁体や弁のケーシングがさらされて急速に摩耗した
り、本来取扱流体が入ってはならない弁の裏側や駆動部
に入り込んで弁を破損させてしまう。そこで、上記のよ
うな全開全閉を繰り返す弁開閉動作を行って、液相又は
スラリー相を減圧しながらフラッシュタンク１００へと
抜き出している。
【００９４】フラッシュタンク１００には、排出部４０
のガス排出口６４から抜き出した水蒸気を含む非凝縮性
ガスも導入されており、排出部４０の内部のスラリーか
らフラッシュして生成した水蒸気とともにフラッシュタ
ンク１００において気液が分離される。気相は水蒸気を
高濃度に含むガスとして一次スラリー予熱器１４に熱源
として送られ、更に補給水予熱器に送られて補給水を加
熱し、凝縮水タンク１０２に導かれて凝縮水を分離した
後、処理スラリータンク１０４に送られる。
【００９５】フラッシュタンク１００の底に溜まったス
ラリーは、タンク内で一定レベル範囲を維持するように
弁を間欠的に開閉操作して、処理スラリータンク１０４
にフラッシュしつつブローされる。凝縮水タンク１０２
からのガスやスラリーからフラッシュした無害なガスは
処理スラリータンク１０４の排気口１５４から排気され
る。
【００９６】この処理装置では、上記のように被処理物
と媒体である超臨界水との混合物を全体として超臨界反
応塔２２において一方向に流し、亜臨界領域を通過して
温度と圧力を低下させてからスラリーの状態で排出し、
後処理を施している。従って、超臨界の状態で装置から
抜き出す場合に比べて、より低温低圧で処理することが
できるので、後処理が大幅に簡単になる。同時に、超臨
界反応塔２２内に塩類を含む流動性の低い残留物を形成
することもないので、これの処理のために別に水等を供
給する必要がなく、これによっても後処理が簡素化され
る。
【００９７】また、一方向流れで処理しているので、従
来の場合のように反応塔２２内の混相を循環させるよう
な複雑な構成が不要となり、装置自体及びその運転制御
も大幅に簡素化することができる。
【００９８】次に、給水系の作用を説明する。補給水経
路では、予めイオン交換等によりイオンを除去された純
水１４０を脱気器給水ポンプ１４２によって３〜５atg
まで昇圧し、補給水予熱器１４４で１００℃を超える温
度、通常１２０〜１４０℃位まで昇温して脱気器１４６
にて非凝縮性ガス、特に酸素が除かれる。さらに、補給
水供給ポンプ１４８でスラリー昇圧ポンプ１８による昇
圧後のスラリーよりも若干高い圧力まで昇圧され、亜臨
界水循環ポンプ１３２の吸込側に合流して亜臨界水循環
ラインＣに供給される。
【００９９】亜臨界水循環ラインＣでは、亜臨界水循環
ポンプ１８を出た水は、スラリー排出管６０の保温流路
を上昇し、その内筒を介してスラリーを冷却すると共に
自身は熱回収して昇温し、スラリー排出部４０の保温流
路６６、超臨界反応塔２２の塔本体３８の保温流路５２
においてこれを繰り返す。超臨界反応塔２２上部におい
ては壁面温度が低すぎると超臨界状態が十分な時間維持
できなくなるため、臨界水経路の途中に設けた亜臨界水
ヒータ１３４で昇温を行い、通常、超臨界反応塔２２の
保温流路５２の出口での温度が３４０〜３７０℃、望ま
しくは３５０〜３６０℃となるようにする。
【０１００】上記のように、超臨界反応塔２２はその内
筒３８ａが亜臨界温度に冷却されているので、その内壁
の内表面では、超臨界水が冷えて亜臨界水が生成する。
従って、内壁に反応により生成したあるいはスラリーに
含まれていた塩等が付着しにくく、あるいは一端付着し
たものが洗い流されて除去される。また、保温流路５２
により内筒３８ａが冷却されて超臨界温度より低い温度
に維持されるので、この部分の素材として比較的安価な
ものを使用することができ、かつその耐用寿命も長い。
【０１０１】さらに、従来では、反応器を形成する材料
が反応温度にさらされるために、通常金属材料の限界で
ある６００〜６５０℃が反応温度の上限であったが、上
記実施の形態においては、反応器壁より高温の反応場を
形成できるので、補助燃料の燃焼熱で反応の温度を高め
て、金属材料耐熱温度よりずっと高い６５０〜８００℃
での継続運転も可能となる。
【０１０２】亜臨界水流路５２は、組立上の問題から完
全に内部とシールすることが困難であるが、亜臨界水側
が圧力が高いことからスラリーが流路５２側に流れるこ
とはない。亜臨界水は部品接合部のわずかな隙間よりス
ラリー側にしみ出すが、これは酸素を全く含まない水で
あり、かつ、圧力差が小さいから流入量もわずかであ
り、実用上全く問題とならない。
【０１０３】また、内筒３８ａは過酷な超臨界酸化反応
にさらされるために、割れたり孔があいたりする可能性
がある。しかしながら、この場合にもここから流入する
亜臨界水は酸素を含んでおらず、また、超臨界水ヒータ
１３６を通っていないので温度も低下する。従って、反
応が不活性化する方向にシフトするいわゆるフェールセ
ーフ的な状態に移行して行き、反応が制御できない事態
になることはなく、高い安全性を有する。
【０１０４】超臨界反応塔２２の保温流路５２を出た循
環臨界水の一部は、超臨界水ヒータ１３６を経由して超
臨界反応塔２２に供給される。一方、残りの循環臨界水
は空気予熱器１３８にて空気を昇温すると同時に自らは
降温し、さらに亜臨界反応塔２０、二次スラリー予熱器
１６の保温流路を流れて内筒２０ａ等を介してスラリー
を昇温し、補給水と合流して亜臨界水循環ポンプ１３２
に戻る。この時の臨界水の温度が２６０〜３２０℃、望
ましくは２７０〜３００℃程度となるよう、臨界水流量
をスラリーの流量の３〜３０倍、望ましくは５〜１５倍
程度とするのがよい。
【０１０５】酸化反応のための空気は、所定位置から取
り入れて予め除湿したのち、高圧空気圧縮機１５２にて
スラリー昇圧ポンプ１８で昇圧後のスラリーよりも若干
高い圧力まで昇圧し、空気予熱器１３８において超臨界
反応塔２２を出た臨界水と熱交換したのち、超臨界水と
合流して超臨界反応塔２２へ供給されるのが一般的であ
る。
【０１０６】なお、上記では経済性から空気を使用した
が、もちろん純酸素であれば、液体酸素と気化器を用い
れば特に高圧圧縮機を必要としなくなるため装置がコン
パクトになり、また、同伴窒素がないために排気量が大
幅に小さくなり、フラッシュタンク１００からのガス中
の水蒸気濃度が上昇して、一次スラリー予熱器や補給水
予熱器１４４の伝熱効率が高まる上に、排気による排出
熱量が減少して省エネとなる。
【０１０７】図４（ａ）は、この発明の亜臨界反応塔１
６０の他の実施の形態を示すもので、これは二軸式熱交
換器の形式を有する。この装置は基本的に先の実施の形
態の亜臨界反応塔２０とほぼ同一であるが、シール水封
入の部分をギヤボックス１６２とし、上下方向に隣接す
る撹拌掻取羽根１６４の間に１０mm前後の隙間をあけ、
駆動軸１６６と従動軸１６８の撹拌掻取羽根１６４の配
列を鏡対象とし、駆動軸１６６を６回転させると従動軸
１６８が７回転するようにギヤのサイズを変えている。
なお、内筒１６０ａの形状は、同図（ｂ）に示すように
撹拌掻取羽根１６４の先端が描く図形に合わせて２つの
円が重なった形状とする。
【０１０８】これにより、従動軸１６８の羽根１６４は
回転に伴い１／６ずつ位相がずれて行き、ａからｂ，
ｃ，ｄ，ｅ，ｆと進んで又ａに戻るような状態となる。
このため、回転方向の面を表、回転方向と逆の面を裏面
とすると、ａのときは駆動軸１６６の表面、従動軸１６
８の裏面、ｆのときは駆動軸１６６の裏面、従動軸１６
８の表面がすり合わさって掃除される。もちろん、撹拌
掻取羽根１６４の上端面、下端面は１回転するごとに上
下方向に隣接する互いに他の軸の撹拌掻取羽根１６４に
よってすり合わさって掃除される。このため、撹拌掻取
羽根１６４や軸１６６，１６８にもスケールが成長する
のを防止することができ、閉塞しないため連続運転が可
能となった。
【０１０９】先の実施の形態では、超臨界反応塔２２の
装入口は、単にスラリー供給ノズル５０と超臨界水入口
４８が蓋４４の下面において交差方向に開口していた構
造であった。図５及び図６は、この発明の超臨界反応塔
２２の最上部のノズルの構造の他の実施の形態を示すも
のであり、いずれも、スラリー供給ノズルと超臨界水供
給ノズルを同軸のいわゆる二流体ノズルとして構成した
ものである。
【０１１０】図５は、スラリー量が添加する超臨界水に
対して相対的に少ない場合に好適な例であり、スラリー
供給ノズル１７０を超臨界水供給ノズル１７２の内側に
同軸に配置して、スラリー供給ノズル１７０の断面積を
狭くして流速を高め、噴流の状態で酸素を含む超臨界水
中に添加して超臨界水との混合を促進するようにしてい
る。超臨界水は、スラリーの噴流全体を包み込むように
して流して添加するのがよいため、図のように分散室１
７４と多孔板１７６を用いて整流してやるとよい。酸素
を含んだ超臨界水とスラリーが合流することで酸化反応
と反熱熱による温度上昇が起きるが、その反応場は冷や
されたり周囲の流れで揺らいだりすることのないよう、
セラミック製の保炎筒４２で覆っている。これにより、
超臨界水とスラリーの混合によって超臨界状態を確実に
形成することができ、安定な運転が可能となる。
【０１１１】スラリー量に対して添加する超臨界水が相
対的に少ない場合に好適な例を図６に示す。これは超臨
界状態を形成するために主にアルコールなどの水溶性燃
料を用いる場合で、スラリー噴流の全周を超臨界水で包
むことは難しくなる。そこで、スラリー供給ノズル１７
８の中心に超臨界水供給ノズル１８０を配置する形とす
る。ここにおいて、超臨界水とスラリーとの混合部に、
図のようなセラミックチップ１８２を使用すると混合が
より完全となる。超臨界状態はセラミックチップ１８２
内に形成されるため、周囲の流れの影響を受けることも
なく安定化する。
【０１１２】いずれの場合も、超臨界水流路の周囲は断
熱材で覆って、温度降下を抑えてやることが望ましい。
超臨界水流路の材質は、温度が高く、かつ酸素を含む酸
化性雰囲気にあるため、インコロイなどの耐熱鋼を使用
する。
【０１１３】次に、上記のような実施の形態の処理装置
の反応の過程を制御する方法の例を、図７を参照しなが
ら説明する。この図は、機械的には図１と同じであり、
これに以下の制御、警報装置が設けられている。 SIC： 速度指示制御器 TICA: 温度指示制御警報器 TSA: 温度シーケンス警報器 LISA: レベル指示シーケンス警報器 FICA: 流量指示制御警報器 O2IA: 酸素濃度指示警報器
【０１１４】この装置は、超臨界反応塔２２において混
合相の流れを一方向に制御し、超臨界領域で反応によっ
て生成した生成物をその流れに同伴させて排出すること
を要点とする。このような稼動条件を得るには、超臨界
反応塔２２内の超臨界領域あるいは亜臨界領域における
温度、圧力等を制御すればよい。
【０１１５】しかしながら、これに影響する因子は多
く、かつ相互の関連は複雑である。従って、現実的な制
御方式としては、これらの因子のうち一定に制御できる
ものはできるだけ一定に制御するとともに、個々の因子
の制御対象である超臨界反応塔温度に対する寄与率を特
定の条件下で経験的あるいは実験的に予め求めておき、
予知できない因子による変動をこれらのパラメータを変
化させて補えばよい。
【０１１６】このような因子として、例えば、超臨界反
応塔入口でのスラリー温度、スラリー供給量、スラリー
の水分量、イソプロピルアルコール等の補助燃料の添加
量、添加空気量、保温流路の亜臨界水の温度、超臨界水
の温度等が有る。
【０１１７】超臨界反応塔２２の入口でのスラリー温度
は臨界温度よりやや低い３３０〜３７０℃、望ましくは
３５０℃程度が適当であり、一方、亜臨界反応塔２０の
入口に供給されるスラリー温度は２００〜３００℃が適
当である。従って、二次スラリー予熱器１６又は亜臨界
反応塔２０における運転を上記のような温度のスラリー
を生成するように制御する。これは二次スラリー予熱器
１６又は亜臨界反応塔２０の撹拌掻取軸の回転数を設定
値に合わせて増減することで制御する。これらの装置の
内筒の中の壁面近傍のスラリーは強制的に撹拌しないと
入れかわることがなく、従って、臨界水とスラリーの伝
熱はこの壁面近傍のスラリー撹拌が律速となっているか
らである。なお、空気予熱温度は、熱源である亜臨界水
の３５０〜３７０℃以上になる心配がないため、特に制
御を行う必要はない。
【０１１８】上側の超臨界反応塔２２の保温流路５２の
臨界水は、超臨界反応塔２２の内筒３８ａの温度が臨界
温度を越えぬよう、亜臨界水ヒータ１３４の出力を調節
して３５０〜３７０℃の間の適切な温度に制御する。超
臨界水ヒータ１３６は、超臨界反応塔２２に供給される
超臨界水の温度が６００〜６５０℃にできるだけ近くか
つ装置上問題を生じない極力高い温度となるよう、超臨
界水ヒータ１３６の出力を調節する。なお、この実施の
形態では、亜臨界水ヒータ１３４、超臨界水ヒータ１３
６共に電熱ヒータを用いているが、大型設備の場合はボ
イラを用いたり、あるいは焼却炉に隣接してる場合には
燃焼排ガスの廃熱回収に熱源を求めるとランニングコス
トが節約できる。
【０１１９】超臨界反応塔２２では、最下部近傍の排出
部４０の入口部におけるスラリーの温度が丁度臨界点前
後となるように、亜臨界水循環ラインＣへの補給水量、
すなわち、補給水供給ポンプ１４８の回転数を制御す
る。必要な補給水量が補給水ポンプ１４８の最大能力
（吐出量）を超える場合、スラリーにおけるイソプロピ
ルアルコールなどの補助燃料の濃度を増加してやる、な
どの設定変更操作が必要である。
【０１２０】超臨界反応塔２２中のスラリーの圧力は、
排出部４０の最高端部近傍より抜き出す非凝縮性ガスと
水との混合物の量によって決まる。そして、このスラリ
ーと超臨界水供給配管で連結している亜臨界水循環ライ
ンＣの圧力は、スラリーに至る部分までの流路圧損から
決まるため、特に制御を必要としない。ただし、超臨界
水供給配管が超臨界水ノズル４８の詰まりなどによって
閉塞した場合や急激なスラリー側の圧力低下が生じた場
合、超臨界反応塔２２や亜臨界反応塔２０、二次スラリ
ー予熱器１６などの内筒が潰れるなどの事故につながり
かねない。これを回避するため、当該亜臨界水循環ライ
ンＣとスラリー側との差圧が一定値以上になると作動し
て、亜臨界水循環ラインＣの水をスラリー側に逃がすた
めのリリーフ弁を設けておくとよい。
【０１２１】排出部４０に溜まった液相またはスラリー
相は、排出部入口と排出部出口の排出管６０下部との差
圧によるレベル検知によって、一定レベルになったとこ
ろで、入口弁８８〜（前減圧タンク９０）〜中間弁９２
〜（後減圧タンク９４）〜出口弁９６の一連の開閉操作
のサイクルを実行してフラッシュタンク１００に抜き出
すようにする。同様に、フラッシュタンク１００では、
上下の差圧からタンク内液相又はスラリー相レベルを検
知し、一定レベルに達したところで、フラッシュタンク
１００の抜出弁を一定時間開けるようにして、処理スラ
リータンク１０４に抜き出す。
【０１２２】フラッシュタンク１００から抜き出された
ガスは、一次スラリー予熱器１４と補給水予熱器１４４
の熱源として使用されるために、それらの伝熱面の温度
の変化を抑えるよう、３〜２０atg、望ましくは１２〜
２０atgの範囲の設定値で一定となるように、凝縮水タ
ンク１０２への流量を制御する。一方、フラッシュタン
ク１００に流入するガスは排出部４０からの液相又はス
ラリー相及び非凝縮性ガスを含む気相であり、変動が大
きい。従って、フラッシュタンク１００出口に制御弁を
設けて、フラッシュタンク１００からの抜出ガス量が一
定となるように制御する。なお、このための流量の設定
値は、フラッシュタンク内圧力が上昇すると増加し、反
対に下降すると減少するように、フラッシュタンクの内
圧力によって制御する。フラッシュタンク１００の内圧
力はある程度変動させてもフラッシュタンクから抜き出
すガス量があまり変化しないようにするのがスラリー系
が安定して好ましい。
【０１２３】超臨界反応塔２２最上位置近くには、温度
検出端５８ａを設け、温度が低下した場合には警報を出
すようにしている。超臨界酸化反応の進行速度が低すぎ
て、未燃物が処理スラリー中に残留する可能性のある５
００〜５５０℃以下になれば、スラリーの供給を停止す
るなどのシーケンス乃至インターロックを作動させるよ
うにする。また、この実施の形態の装置は、地震や火災
などを含め、緊急停止時には、スラリーの供給を停止さ
せる。
【０１２４】スラリー昇圧ポンプ、補給水供給ポンプ、
高圧空気圧縮機など、いずれも２２５.５６at を超える
吐出圧を持っているために、ダイヤフラムやピストンを
用いる容積式であり、従って、吐出量の調節にはモータ
の減速比やモータの回転数を変化させることで行うのが
一般的である。亜臨界水循環ラインとの水量を上げる
と、循環ライン中の温度幅がせばまり、最高温度を超臨
界反応塔２２の出口で制御しているために、二次スラリ
ー予熱器１６の出口での亜臨界水温度が上がることにな
る。これによって超臨界反応塔２２の入口温度が所定の
値まで上げきれない場合には、亜臨界水循環ポンプ１３
２の吐出量を上げることである程度は対応可能である。
【０１２５】空気又は酸素の供給量は、スラリー中のほ
とんどの可燃物を占めると考えられるイソプロピルアル
コールなどの水溶性有機物である供給補助燃料の量から
計算した必要酸素量に若干の余裕を加えたものとする。
しかしながら、実際には都市ごみ焼却飛灰中にも未燃カ
ーボンが含まれている場合がある。これに対応して凝縮
水タンクへ抜き出した非凝縮性ガス中の酸素濃度を連続
計測し、それにより空気又は酸素の量を制御するように
していもよい。
【０１２６】スラリーが固形分を分離し易いものであっ
たり、又は容器内に温度分布が生じたりするのが好まし
くない場合には、二次スラリー予熱器１６や亜臨界反応
塔２０では、攪拌掻取羽根１１２をある程度動かしてや
らねばならず、出口スラリーの温度制御幅が限られる。
そこで、熱源である亜臨界水をバイパスさせるのも温度
制御に有効な方法である。この場合、攪拌掻取羽根１１
２の回転数変化と併用する方法もあるが、図８に示すよ
うに、スラリーにとって望ましい一定回転数でもって攪
拌掻取羽根１１２を回転させておき、単にバイパス弁の
開度調節でもって亜臨界水量を制御すれば制御要素も少
なくて済む。
【０１２７】ここで、超臨界反応塔２２の出口の温度制
御のために補給水量を調節するのに補給水供給ポンプ吐
出量をモータ回転数やモータ減速比を変化させることで
調節して行うのは、回転数を下げるに従い、モータ出力
の低下をきたし、モータ減速比変化幅が制限されたりす
る上、急激に変化させるのは困難である。これに対して
も、脱気器１４６へのリターンライン流量を弁開度調節
で行うことで対応できる。
【０１２８】本発明における超臨界反応塔２２の内筒３
８ａの内壁への付着物の付着防止や除去は、内壁表面で
冷えて生じる亜臨界水によって洗い流すことで行うもの
であるから、スラリー中の塩や粉体等の濃度があまりに
も高いと生じた亜臨界水量が不足して付着量が増大して
スケール化して反応塔を閉塞させる可能性がある。従っ
て、スラリー濃度は通常１０〜３０％以下としてやるの
がよい。超臨界反応塔内壁を冷却している亜臨界水の温
度を低くしてやれば、この超臨界反応塔内壁表面に生じ
る亜臨界水量が増えるために、スラリー許容濃度はより
高いものとすることができる。
【０１２９】反応塔２２の上部ほど上から流れ落ちてく
る亜臨界水量は少ないが、壁に付着する塩や粉体の量は
冷えて生じる亜臨界水に比較して少なく、塩や粉体の反
応塔内平均濃度に対してかなり薄くなる。反応塔２２の
下に行くに従って、全部がスラリー状態に戻っていくの
で、反応塔内平均濃度に近づくが、上部から流れ落ちて
くる亜臨界水の量も増えるため、より下方へ流れ易くな
って、反応塔下部での閉塞は生じにくい。
【０１３０】この塩や粉体を含んだ亜臨界水の流下を促
すための方法として、装置、特には内壁に対して上下方
向の振動を与えるやり方がある。これにより、更に高濃
度のスラリーを処理可能でしかも確実に内壁の亜臨界液
相ないしはスラリー相を下方へと排出させることができ
る。これは、超臨界反応塔の下に接続するスラリー排出
部においてもあてはまり、上下方向の振動を与えること
でスラリー搬送スクリューを不要とすることも可能であ
る。
【０１３１】図１０は、この発明の超臨界反応塔の他の
実施の形態を示すもので、ここでは、反応塔本体３８の
下端に、接続部２０２ａを介して垂直筒状のスラリー排
出部２４０を取り付けた構成としている。すなわち、こ
の例では排出部４０に搬送スクリューを設けずに簡略化
し、設備コストの低減と設置面積の減少を図っている。
【０１３２】この排出部２４０も、二重筒状に形成され
ており、上端部近傍には、酸素、窒素、炭酸ガスなどの
非凝縮性ガスを含む気相を、内部の圧力を一定に保つよ
うに抜き出すガス排出口２６４が形成されている。内筒
２４０ａと外筒２４０ｂの間の隙間はやはり亜臨界水が
流通する保温流路２６６となっており、下部の亜臨界水
入口２６８から供給された亜臨界水が上部の出口２７０
から排出される。
【０１３３】この例では、スラリーの保持機能を持たせ
るために中段に所定角度のテーパを持つ絞り部を形成し
ているが、ストレート形状にしてもよい。反応塔３８の
下部の内筒２０２ａは排出部２４０の中に延長して形成
され、これの外周には、傘状の環状突起２０４が形成さ
れている。これは、下側のスラリーから生成するガスを
加速して壁面に沿わせて上昇させ、該排ガスに同伴され
るミストやスラリー飛沫を除去してガス排出口２６４か
らこれらが流出するのを防止するものである。
【０１３４】なお、上記においては、超臨界反応塔の中
に超臨界領域と亜臨界領域とを形成して超臨界領域で酸
化反応させる例を示したが、超臨界領域において酸化反
応以外の別の化学的反応を行なうことも可能であり、ま
た、反応の種類に応じて必ずしも超臨界状態で起こす必
要が無い場合には、超臨界反応塔構成の装置を亜臨界領
域でのみ用いても良い。
【０１３５】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、超臨界の状態で装置から抜き出す場合に比べて、よ
り低温低圧で処理することができ、後処理が大幅に簡単
になると同時に、反応容器内に塩類を含む流動性の低い
残留物を形成することもないのでそれの後処理も簡素化
され、さらに、一方向流れで処理しているので、反応容
器内の混相を循環させるような複雑な構成が不要とな
り、装置自体及びその運転制御も大幅に簡素化すること
ができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態の処理装置の全体構成を
示す図である。
【図２】図１の実施の形態の処理装置の超臨界反応塔の
構成を示す断面図である。
【図３】図１の実施の形態の処理装置の亜臨界反応塔の
構成を示す断面図である。
【図４】亜臨界反応塔の他の実施の形態の構成を示す断
面図である。
【図５】超臨界反応塔の他の実施の形態の頂部の構成を
示す断面図である。
【図６】超臨界反応塔のさらに他の実施の形態の頂部の
構成を示す断面図である。
【図７】図１の実施の形態の装置の制御系の構成を説明
する図である。
【図８】制御系の他の実施の形態の構成を示す図であ
る。
【図９】水の超臨界状態を説明する状態図である。
【図１０】超臨界反応塔の排出部の他の実施の形態の構
成を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ スラリー調整槽 １６ 二次予熱器 ２０ 亜臨界反応塔 ２０ａ 内筒 ２０ｂ 外筒 ２２ 超臨界反応塔 ２４ 分離部 ３８ 塔本体 ３８ａ 内筒 ３８ｂ 外筒 ４０ 排出部 ４０ａ 内筒 ４０ｂ 外筒 ４２ 保炎筒 ５０ スラリー供給ノズル ５２ 保温流路 ６０ 排出筒 ７８ 羽根 ８０ 搬送スクリュー １１０ 保温流路 １１２ 撹拌羽根 １６０ 亜臨界反応塔

Claims (41)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被処理物と液状の媒体の混合相を該媒体
    の超臨界状態に置くことによって物質を処理する超臨界
    反応装置において、 上端に装入物供給口を、下端に生成物排出口を有するほ
    ぼ垂直な筒状の反応容器を備え、 該反応容器の内部には、上側に超臨界領域が他端側に亜
    臨界領域が形成されているとともに、被処理物と生成物
    が該反応容器の内部を下端に向けて一方向に移動するよ
    うになっていることを特徴とする超臨界反応装置。
  2. 【請求項２】 上記反応容器は、その内径に対してその
    長さが４倍以上となるように設定されていることを特徴
    とする請求項１に記載の超臨界反応装置。
  3. 【請求項３】 上記反応容器は二重の筒状に形成され、
    これにより上記超臨界領域及び／又は亜臨界領域を取り
    囲む保熱流路が形成されていることを特徴とする請求項
    １に記載の超臨界反応装置。
  4. 【請求項４】 上記装入物供給口は被処理物を含むスラ
    リー又は液体を供給するスラリー供給ノズルと、超臨界
    温度より高い温度の上記媒体を供給する媒体供給ノズル
    とを有することを特徴とする請求項１に記載の超臨界反
    応装置。
  5. 【請求項５】 上記超臨界領域には、該領域に局所的な
    反応継続場を形成する筒状体が、一端を上記装入物供給
    口に臨ませ、他端を下流側に開口して設けられているこ
    とを特徴とする請求項１に記載の超臨界反応装置。
  6. 【請求項６】 上記反応容器の下端に該容器の亜臨界領
    域と交差する方向に延びる筒状の排出部が設けられてい
    ることを特徴とする請求項１に記載の超臨界反応装置。
  7. 【請求項７】 上記排出部は水平方向に対して傾斜して
    形成され、その上端側にガス排出口が設けられているこ
    とを特徴とする請求項６に記載の超臨界反応装置。
  8. 【請求項８】 上記排出部には、機械式のスラリー相移
    動手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記
    載の超臨界反応装置。
  9. 【請求項９】 上記スラリー移動手段は搬送スクリュー
    であることを特徴とする請求項８に記載の超臨界反応装
    置。
  10. 【請求項１０】 上記搬送スクリューは、軸体の回りに
    不連続な羽根が取り付けられて構成されていることを特
    徴とする請求項９に記載の超臨界反応装置。
  11. 【請求項１１】 上記スラリー移動手段を駆動源と連結
    するための連結部に流体シール機構が形成されているこ
    とを特徴とする請求項８に記載の超臨界反応装置。
  12. 【請求項１２】 上記保熱流路に供給される保熱流体と
    して臨界温度未満の上記媒体を用いることを特徴とする
    請求項１に記載の超臨界反応装置。
  13. 【請求項１３】 上記保熱流路に供給される媒体の一部
    を超臨界温度以上に加熱して上記反応容器の装入物供給
    口に供給する加熱経路が構成されていることを特徴とす
    る請求項１２に記載の超臨界反応装置。
  14. 【請求項１４】 上記反応容器の上記亜臨界領域の内壁
    表面に付着及び／又は成長する固着物を掻き取る掻取手
    段又は混合相を撹拌する撹拌手段を有することを特徴と
    する請求項１に記載の超臨界反応装置。
  15. 【請求項１５】 さらに、上記反応容器に送る被処理物
    を亜臨界温度において前処理を行なう前処理容器が設け
    られていることを特徴とする請求項１に記載の超臨界反
    応装置。
  16. 【請求項１６】 上記前処理容器は、その被処理物出口
    が上記反応容器の装入物供給口とほぼ同じ高さに設定さ
    れていることを特徴とする請求項１に記載の超臨界反応
    装置。
  17. 【請求項１７】 上記反応容器の下流に、上記被処理物
    をさらに冷却する冷却器と、冷却した被処理物を減圧し
    て気液分離する分離タンクとが設けられていることを特
    徴とする請求項１に記載の超臨界反応装置。
  18. 【請求項１８】 上記反応容器と上記冷却器の間に減圧
    手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載
    の超臨界反応装置。
  19. 【請求項１９】 上記減圧手段は、中間弁で仕切られた
    少なくとも２つの減圧タンクを備え、被処理物を第１の
    タンクに充填した後に中間弁を開き、被処理物を第２の
    タンクの中に膨張させて減圧することを特徴とする請求
    項１に記載の超臨界反応装置。
  20. 【請求項２０】 上記分離タンクで分離した気相を被処
    理物の予熱のために用いる予熱配管が設けられているこ
    とを特徴とする請求項１７に記載の超臨界反応装置。
  21. 【請求項２１】 被処理物と媒体の混合相を該媒体の超
    臨界状態に置くことによって反応を進行させる超臨界反
    応方法において、 上記混合相を酸化剤を断った状態にて上記亜臨界状態に
    置く第１の工程と、酸化剤を加えた超臨界状態に置く第
    ２の工程とを有することを特徴とする超臨界反応方法。
  22. 【請求項２２】 上記第２の工程の後に、被処理物を臨
    界温度未満の温度に下げて単相の液相、又は液相に固形
    物又は非凝縮性気体を含ませた混相にする第３の工程
    と、これを臨界温度未満の物質として反応塔より取り出
    す工程とを有することを特徴とする請求項２１に記載の
    超臨界反応方法。
  23. 【請求項２３】 上記第２の工程を臨界温度未満に保持
    された内壁の中で行なうことを特徴とする請求項２１に
    記載の超臨界反応方法。
  24. 【請求項２４】 上記内壁の外側に被処理物とほぼ同等
    か若干高い圧力の臨界温度未満の流体を流通させて該内
    壁の温度を亜臨界温度未満に保持することを特徴とする
    請求項２３に記載の超臨界反応方法。
  25. 【請求項２５】 上記第２の工程を、上記内壁の中に局
    所的な反応継続場を形成する筒状体の中で行なうことを
    特徴とする請求項２１に記載の超臨界反応方法。
  26. 【請求項２６】 上記第２の工程を、ほぼ垂直な筒状の
    反応容器の内部で、上側に超臨界領域を、下流側に亜臨
    界領域を形成しつつ被処理物と生成物を該反応容器の内
    部を下端に向けて一方向に移動させて行なうことを特徴
    とする請求項２１に記載の超臨界反応方法。
  27. 【請求項２７】 被処理物と、酸化剤と、超臨界温度の
    媒体とを上記反応容器内の上記超臨界領域に供給するこ
    とを特徴とする請求項２１に記載の超臨界反応方法。
  28. 【請求項２８】 被処理物を事前に流動化する工程を有
    する請求項２１に記載の超臨界反応方法。
  29. 【請求項２９】 事前に酸又はアルカリを加えて被処理
    物のpHを中性ないし弱酸性に調整する工程を有すること
    を特徴とする請求項２８に記載の超臨界反応方法。
  30. 【請求項３０】 被処理物に補助燃料を添加することに
    より、超臨界領域における燃焼反応によって臨界温度以
    上の温度を得ることを特徴とする請求項２８に記載の超
    臨界反応方法。
  31. 【請求項３１】 被処理物に分散剤を添加することによ
    り、被処理物と媒体の分離を防止することを特徴とする
    請求項２８に記載の超臨界反応方法。
  32. 【請求項３２】 被処理物と媒体の混合相を該媒体の超
    臨界状態に置くことによって反応を進行させる超臨界反
    応方法において、 上記混合相を超臨界状態に置いて反応を進行させた後、
    反応生成物を含む混合相を亜臨界状態に置いて後処理を
    行なう工程とを有することを特徴とする超臨界反応方
    法。
  33. 【請求項３３】 被処理物と液状の媒体の混合相を該媒
    体の亜臨界又は超臨界状態に置くことによって物質を処
    理する処理装置において、 上端に装入物供給口を、下端に生成物排出口を有し、内
    部に反応領域が形成されるほぼ垂直な筒状の反応容器を
    備え、 該反応領域において、被処理物と生成物が該反応容器の
    内部を下端に向けて一方向に移動するようになっている
    ことを特徴とする処理装置。
  34. 【請求項３４】 被処理物と液状の媒体の混合相を該媒
    体の亜臨界又は超臨界状態に置くことによって物質を処
    理する処理装置において、 上端に装入物供給口を、下端に生成物排出口を有し、内
    部に反応領域が形成されるほぼ垂直な筒状の反応容器を
    備え、 該反応容器は内筒と外筒からなる二重の筒状に形成さ
    れ、これにより上記反応領域を取り囲む保温流路が形成
    されていることを特徴とする請求項１に記載の処理装
    置。
  35. 【請求項３５】 上記内筒が着脱可能に取り付けられて
    いることを特徴とする請求項３４に記載の処理装置。
  36. 【請求項３６】 上記内筒が差込組立されていることを
    特徴とする請求項３５に記載の処理装置。
  37. 【請求項３７】 上記保温流路に上記媒体を熱媒体とし
    て流すことを特徴とする請求項３４に記載の処理装置。
  38. 【請求項３８】 亜臨界状態の反応領域に内壁への付着
    物を掻き取り及び／又は混合相を撹拌する羽根部材が設
    けられていることを特徴とする請求項３４に記載の処理
    装置。
  39. 【請求項３９】 上記羽根部材を駆動する駆動軸を挿通
    させる軸孔の周囲に、上記媒体を圧入させてシールを行
    なうシール機構が設けられていることを特徴とする請求
    項３８に記載の処理装置。
  40. 【請求項４０】 請求項３３ないし３９のいずれかに記
    載の処理装置を用い、上記媒体の亜臨界状態で酸化反応
    処理を行なうことを特徴とする処理方法。
  41. 【請求項４１】 被処理物と媒体の混合相を該媒体の亜
    臨界状態に置くことによって酸化反応を進行させる処理
    方法において、 上記混合相を酸化剤を断った状態にて第１の亜臨界状態
    に置く第１の工程と、酸化剤を加えた第２の亜臨界状態
    に置く第２の工程とを有することを特徴とする処理方
    法。
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