JPH10314766A - 超臨界水反応装置 - Google Patents
超臨界水反応装置Info
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- JPH10314766A JPH10314766A JP13065097A JP13065097A JPH10314766A JP H10314766 A JPH10314766 A JP H10314766A JP 13065097 A JP13065097 A JP 13065097A JP 13065097 A JP13065097 A JP 13065097A JP H10314766 A JPH10314766 A JP H10314766A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 反応器の圧力制御が容易な超臨界水反応装置
を提供する。 【解決手段】 本超臨界水反応装置５０は、超臨界水が
滞留する超臨界水領域を内部に有する縦型反応容器１２
を備え、有機物を含む流体を超臨界水領域に導入して、
超臨界水内で流体中の有機物を分解し処理流体として流
出させる。本装置は、反応容器の定常状態専用の圧力制
御手段として圧力制御弁３８及び圧力制御装置４２と、
非定常状態用の圧力制御手段として圧力逃がし弁５２を
備えている。圧力制御弁は、処理流体ライン３０に設け
られ、処理流体を減圧しつつ流量調節する。圧力制御装
置は、圧力制御弁の弁開度を調整して処理流体の流量を
調節し、反応器内の圧力を所定圧力に制御する。圧力逃
がし弁は、圧力制御弁に並列に設けられ、弁上流側の圧
力が所定値以上に上昇した時に、圧力制御装置の動作と
は独立に弁を開にして処理流体を通過させ、反応容器内
の圧力を低下させる。
を提供する。 【解決手段】 本超臨界水反応装置５０は、超臨界水が
滞留する超臨界水領域を内部に有する縦型反応容器１２
を備え、有機物を含む流体を超臨界水領域に導入して、
超臨界水内で流体中の有機物を分解し処理流体として流
出させる。本装置は、反応容器の定常状態専用の圧力制
御手段として圧力制御弁３８及び圧力制御装置４２と、
非定常状態用の圧力制御手段として圧力逃がし弁５２を
備えている。圧力制御弁は、処理流体ライン３０に設け
られ、処理流体を減圧しつつ流量調節する。圧力制御装
置は、圧力制御弁の弁開度を調整して処理流体の流量を
調節し、反応器内の圧力を所定圧力に制御する。圧力逃
がし弁は、圧力制御弁に並列に設けられ、弁上流側の圧
力が所定値以上に上昇した時に、圧力制御装置の動作と
は独立に弁を開にして処理流体を通過させ、反応容器内
の圧力を低下させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超臨界水反応装置
に関し、更に詳細には、反応器の圧力制御を安定して行
えるように改良した超臨界水反応装置に関するものであ
る。
に関し、更に詳細には、反応器の圧力制御を安定して行
えるように改良した超臨界水反応装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】超臨界水反応装置とは、超臨界水の高い
反応性を利用して有機物を分解する装置であって、例え
ば、難分解性の有害な有機物を分解して無害な二酸化炭
素と水に転化したり、難分解性の高分子化合物を分解し
て有用な低分子化合物に転化したりするために、現在、
その実用化が盛んに研究されている。超臨界水とは、超
臨界状態にある水、即ち、水の臨界点を越えた状態にあ
る水を言い、詳しくは、臨界温度、即ち３７４．１℃以
上の温度で、かつ水の臨界圧力、即ち２２．０４ＭＰａ
以上の圧力下にある状態の水を言う。超臨界水は、有機
物を溶解する溶解能が高く、有機化合物に多い非極性物
質をも完全に溶解することができ、また、超臨界水は、
酸素や窒素などの気体と任意の割合で混合して単一相を
構成することができる。
反応性を利用して有機物を分解する装置であって、例え
ば、難分解性の有害な有機物を分解して無害な二酸化炭
素と水に転化したり、難分解性の高分子化合物を分解し
て有用な低分子化合物に転化したりするために、現在、
その実用化が盛んに研究されている。超臨界水とは、超
臨界状態にある水、即ち、水の臨界点を越えた状態にあ
る水を言い、詳しくは、臨界温度、即ち３７４．１℃以
上の温度で、かつ水の臨界圧力、即ち２２．０４ＭＰａ
以上の圧力下にある状態の水を言う。超臨界水は、有機
物を溶解する溶解能が高く、有機化合物に多い非極性物
質をも完全に溶解することができ、また、超臨界水は、
酸素や窒素などの気体と任意の割合で混合して単一相を
構成することができる。
【０００３】環境問題に対する認識の高まりと共に、超
臨界水反応装置の適用分野の一つとして、環境汚染物質
の分解、無害化が、注目されている。すなわち、超臨界
水のこのような性質を利用した超臨界水反応により、従
来技術では分解することが難しかった有害な難分解性の
有機物、例えば、ＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニル）、ダイ
オキシン、有機塩素系溶剤等を分解して、二酸化炭素、
水、無機塩などの無害な生成物に転化する試みである。
臨界水反応装置の適用分野の一つとして、環境汚染物質
の分解、無害化が、注目されている。すなわち、超臨界
水のこのような性質を利用した超臨界水反応により、従
来技術では分解することが難しかった有害な難分解性の
有機物、例えば、ＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニル）、ダイ
オキシン、有機塩素系溶剤等を分解して、二酸化炭素、
水、無機塩などの無害な生成物に転化する試みである。
【０００４】ここで、超臨界水反応とは、超臨界水内の
反応又は超臨界水を媒体とした反応を意味し、例えば塩
素や硫黄などの塩生成物質を含む難分解性有機物を超臨
界水内で酸化剤、例えば空気により酸化分解する酸化反
応、或いは超臨界水内で高分子有機物を低分子化する分
解反応等が例として挙げられる。これらの超臨界水反応
では、超臨界水が反応物、例えば有機物と酸素とを溶解
する溶媒としてのみ、すなわち反応場としてのみ機能す
る場合もあり、また超臨界水が反応物と反応する場合も
あり、超臨界水が反応に寄与する態様は、複雑でかつ様
々である。
反応又は超臨界水を媒体とした反応を意味し、例えば塩
素や硫黄などの塩生成物質を含む難分解性有機物を超臨
界水内で酸化剤、例えば空気により酸化分解する酸化反
応、或いは超臨界水内で高分子有機物を低分子化する分
解反応等が例として挙げられる。これらの超臨界水反応
では、超臨界水が反応物、例えば有機物と酸素とを溶解
する溶媒としてのみ、すなわち反応場としてのみ機能す
る場合もあり、また超臨界水が反応物と反応する場合も
あり、超臨界水が反応に寄与する態様は、複雑でかつ様
々である。
【０００５】超臨界水反応は、基本的には、図３に示す
ような超臨界水反応装置によって実施される。超臨界水
反応装置１０は、縦型反応容器１２を備え、反応容器１
２の上部には、水の臨界点以上の条件、即ち超臨界条件
が維持されている超臨界水領域１４が存在している。被
処理水に含まれる有機物中に塩素化合物、硫黄化合物等
の酸形成物質が含まれている場合には、超臨界水反応に
より酸が生成して、反応容器１２を腐食するので、中和
剤により中和して塩に転化する。この場合には、通常、
超臨界水領域１４との界面１６を介して反応容器１２の
下部に水の臨界温度より低い温度に維持されている亜臨
界水領域１８を形成し、生成した塩を超臨界水領域１４
から亜臨界水領域に移行させて再溶解し、後述するよう
に亜臨界排水と共に排出している。超臨界水領域１４に
は超臨界水が、亜臨界水領域１８には亜臨界水が、それ
ぞれ界面１６を介して滞留している。
ような超臨界水反応装置によって実施される。超臨界水
反応装置１０は、縦型反応容器１２を備え、反応容器１
２の上部には、水の臨界点以上の条件、即ち超臨界条件
が維持されている超臨界水領域１４が存在している。被
処理水に含まれる有機物中に塩素化合物、硫黄化合物等
の酸形成物質が含まれている場合には、超臨界水反応に
より酸が生成して、反応容器１２を腐食するので、中和
剤により中和して塩に転化する。この場合には、通常、
超臨界水領域１４との界面１６を介して反応容器１２の
下部に水の臨界温度より低い温度に維持されている亜臨
界水領域１８を形成し、生成した塩を超臨界水領域１４
から亜臨界水領域に移行させて再溶解し、後述するよう
に亜臨界排水と共に排出している。超臨界水領域１４に
は超臨界水が、亜臨界水領域１８には亜臨界水が、それ
ぞれ界面１６を介して滞留している。
【０００６】反応容器１２の上部には、流入管２０が接
続され、超臨界水反応を行う流体が超臨界水領域１４に
流入する。流入管２０には、超臨界水反応により処理す
る有機物を有する被処理水を送入する被処理水ライン２
２、有機物を酸化させる酸化剤として空気を送入する空
気ライン２４、及び、超臨界水領域に超臨界水を供給す
る超臨界水ライン２６が合流している。反応容器１２の
上部には、更に、処理流体ライン３０が接続され、被処
理水中の有機物が、超臨界水反応により、主として水と
二酸化炭素になって処理流体と共に超臨界水領域１４か
ら処理流体ライン３０を通って流出する。有機物が塩素
系化合物を有する場合には、生成する塩酸を中和するた
めに、被処理水にアルカリ中和剤を添加する中和剤ライ
ン２８が被処理水ライン２２に接続されており、また、
中和により生じた塩を移行させる亜臨界水領域１８が形
成されている。亜臨界水領域１８を形成する際には、亜
臨界水ライン３２及び亜臨界排水ライン３４が反応容器
１２の下部に接続され、亜臨界水ライン３２は亜臨界水
領域１８に亜臨界水を供給し、また亜臨界排水ライン３
４は超臨界水反応及び中和反応により生成した塩を溶解
ないし懸濁している亜臨界水を亜臨界水領域１８から亜
臨界排水として排出する。
続され、超臨界水反応を行う流体が超臨界水領域１４に
流入する。流入管２０には、超臨界水反応により処理す
る有機物を有する被処理水を送入する被処理水ライン２
２、有機物を酸化させる酸化剤として空気を送入する空
気ライン２４、及び、超臨界水領域に超臨界水を供給す
る超臨界水ライン２６が合流している。反応容器１２の
上部には、更に、処理流体ライン３０が接続され、被処
理水中の有機物が、超臨界水反応により、主として水と
二酸化炭素になって処理流体と共に超臨界水領域１４か
ら処理流体ライン３０を通って流出する。有機物が塩素
系化合物を有する場合には、生成する塩酸を中和するた
めに、被処理水にアルカリ中和剤を添加する中和剤ライ
ン２８が被処理水ライン２２に接続されており、また、
中和により生じた塩を移行させる亜臨界水領域１８が形
成されている。亜臨界水領域１８を形成する際には、亜
臨界水ライン３２及び亜臨界排水ライン３４が反応容器
１２の下部に接続され、亜臨界水ライン３２は亜臨界水
領域１８に亜臨界水を供給し、また亜臨界排水ライン３
４は超臨界水反応及び中和反応により生成した塩を溶解
ないし懸濁している亜臨界水を亜臨界水領域１８から亜
臨界排水として排出する。
【０００７】処理流体ライン３０には、図３に示すよう
に、冷却器３６、減圧弁３８及び気液分離槽４０が順次
設けてあって、減圧弁３８は、圧力制御装置４２により
弁開度が調整されつつ、処理水を減圧しつつ流量調節す
る。圧力制御装置４２は、反応容器１２内の圧力を所定
の圧力、例えば２４ＭＰａに維持するように、減圧弁３
８の弁開度を調整する。超臨界水反応を安定して維持す
るためには、反応容器１２の超臨界水領域１４を６００
℃程度の温度及び２５ＭＰａ程度の圧力に維持する必要
がある。そこで、温度、圧力条件を維持するために、通
常、空気作動の減圧弁兼用の圧力制御弁が用いられる。
圧力制御弁は、超臨界水反応装置の運転状態で安定した
制御を行うために、定常状態の処理水の流量を基本にし
て、ＰＩＤ制御の各変数及びＣｖ値が設定されている。
また、必要に応じて、第１気液分離槽４０には圧力制御
装置及び液面制御装置が設けられている。更には、図示
しないが、被処理水ライン２２、空気ライン２４及び超
臨界水ライン２６には、供給する被処理水、空気及び超
臨界水を所定の温度に昇温し、所定の圧力に昇圧する加
熱装置、圧縮機及び昇圧ポンプがそれぞれ設けてある。
に、冷却器３６、減圧弁３８及び気液分離槽４０が順次
設けてあって、減圧弁３８は、圧力制御装置４２により
弁開度が調整されつつ、処理水を減圧しつつ流量調節す
る。圧力制御装置４２は、反応容器１２内の圧力を所定
の圧力、例えば２４ＭＰａに維持するように、減圧弁３
８の弁開度を調整する。超臨界水反応を安定して維持す
るためには、反応容器１２の超臨界水領域１４を６００
℃程度の温度及び２５ＭＰａ程度の圧力に維持する必要
がある。そこで、温度、圧力条件を維持するために、通
常、空気作動の減圧弁兼用の圧力制御弁が用いられる。
圧力制御弁は、超臨界水反応装置の運転状態で安定した
制御を行うために、定常状態の処理水の流量を基本にし
て、ＰＩＤ制御の各変数及びＣｖ値が設定されている。
また、必要に応じて、第１気液分離槽４０には圧力制御
装置及び液面制御装置が設けられている。更には、図示
しないが、被処理水ライン２２、空気ライン２４及び超
臨界水ライン２６には、供給する被処理水、空気及び超
臨界水を所定の温度に昇温し、所定の圧力に昇圧する加
熱装置、圧縮機及び昇圧ポンプがそれぞれ設けてある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の従来の
超臨界水反応装置では、システムの設計思想通りには反
応器の圧力制御が機能せず、超臨界水反応装置を安定し
て運転できないという問題があった。特に、超臨界水反
応装置のスタートアップ時では、反応器の圧力制御が安
定せず、反応器内の圧力が大きく変動し、時には反応器
の設計圧力を超えることもあった。そこで、以上の問題
に照らして、本発明の目的は、反応器の圧力制御が容易
な超臨界水反応装置を提供することである。
超臨界水反応装置では、システムの設計思想通りには反
応器の圧力制御が機能せず、超臨界水反応装置を安定し
て運転できないという問題があった。特に、超臨界水反
応装置のスタートアップ時では、反応器の圧力制御が安
定せず、反応器内の圧力が大きく変動し、時には反応器
の設計圧力を超えることもあった。そこで、以上の問題
に照らして、本発明の目的は、反応器の圧力制御が容易
な超臨界水反応装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、反応器の
圧力を安定して制御できない理由を調べ、以下のことを
見い出した。従来の超臨界水反応装置の反応器に設けら
れた圧力制御装置は、定常運転状態で反応器を安定して
圧力制御することを主目的としている。その結果、非定
常運転状態、例えば超臨界水反応装置のスタートアップ
時に超臨界水反応が急速に進行するとき、或いは被処理
水中の有機物含量が急増したときなどに生じるような、
超臨界水領域の急激な温度上昇と二酸化炭素の大量発生
に反応器の圧力制御が追随できず、反応器内の圧力が急
激に上昇することが判った。即ち、定常運転状態と、超
臨界水反応装置のスタートアップ時或いは有機物濃度の
変動時のような非定常状態との間では、圧力制御の条件
に大きな違いがあり、双方を同時に満たすことは技術的
に極めて難しいことが判った。そこで、本発明者らは、
定常時に反応器内の圧力を安定して制御する手段と、非
定常時の反応器内の圧力上昇を確実に防止する手段との
二つの手段を並列して設けることを着想し、本発明を完
成するに到った。
圧力を安定して制御できない理由を調べ、以下のことを
見い出した。従来の超臨界水反応装置の反応器に設けら
れた圧力制御装置は、定常運転状態で反応器を安定して
圧力制御することを主目的としている。その結果、非定
常運転状態、例えば超臨界水反応装置のスタートアップ
時に超臨界水反応が急速に進行するとき、或いは被処理
水中の有機物含量が急増したときなどに生じるような、
超臨界水領域の急激な温度上昇と二酸化炭素の大量発生
に反応器の圧力制御が追随できず、反応器内の圧力が急
激に上昇することが判った。即ち、定常運転状態と、超
臨界水反応装置のスタートアップ時或いは有機物濃度の
変動時のような非定常状態との間では、圧力制御の条件
に大きな違いがあり、双方を同時に満たすことは技術的
に極めて難しいことが判った。そこで、本発明者らは、
定常時に反応器内の圧力を安定して制御する手段と、非
定常時の反応器内の圧力上昇を確実に防止する手段との
二つの手段を並列して設けることを着想し、本発明を完
成するに到った。
【００１０】上記目的を達成するために、上記知見に基
づいて、本発明に係る超臨界水反応装置（以下、第１発
明と言う）は、超臨界水が滞留する超臨界水領域を内部
に有する反応器を備え、有機物を含む流体を超臨界水領
域に導入して、超臨界水内で流体中の有機物を分解し処
理液として流出させる超臨界水反応装置において、反応
器から処理流体を流出させる処理流体ラインに設けら
れ、処理流体を減圧しつつ流量調節する圧力制御弁と、
圧力制御弁の弁開度を調整して処理流体の流量を調節
し、反応器内の圧力を所定圧力に制御する圧力制御装置
と、圧力制御弁に並列に設けられ、圧力制御弁の上流側
の圧力が所定値以上に上昇した時に、圧力制御装置の動
作とは独立に弁を開にして処理流体を通過させ、上流側
の圧力を低下させる圧力逃がし弁とを備えていることを
特徴としている。
づいて、本発明に係る超臨界水反応装置（以下、第１発
明と言う）は、超臨界水が滞留する超臨界水領域を内部
に有する反応器を備え、有機物を含む流体を超臨界水領
域に導入して、超臨界水内で流体中の有機物を分解し処
理液として流出させる超臨界水反応装置において、反応
器から処理流体を流出させる処理流体ラインに設けら
れ、処理流体を減圧しつつ流量調節する圧力制御弁と、
圧力制御弁の弁開度を調整して処理流体の流量を調節
し、反応器内の圧力を所定圧力に制御する圧力制御装置
と、圧力制御弁に並列に設けられ、圧力制御弁の上流側
の圧力が所定値以上に上昇した時に、圧力制御装置の動
作とは独立に弁を開にして処理流体を通過させ、上流側
の圧力を低下させる圧力逃がし弁とを備えていることを
特徴としている。
【００１１】第１発明では、圧力制御弁及び圧力制御装
置は、定常時に反応器内の圧力を安定して制御する手段
として設けられている。圧力制御装置は、反応器の設計
圧力がＰ0 ＭＰａ、反応器の定常時の設定運転圧力がＰ
1 ＭＰａ（Ｐ0 ＞Ｐ1 ）である場合、反応器内の圧力が
Ｐ1 ＭＰａになるように圧力制御弁を調整する。圧力逃
がし弁は、非定常時の反応器内の圧力上昇を確実に防止
する手段として圧力制御装置とは独立に設けられた既知
の圧力逃がし弁であって、例えば機械式の弁である。反
応器内の圧力がＰ2 ＭＰａ（Ｐ0 ＞Ｐ2 ＞Ｐ1 ）に上昇
した場合、圧力逃がし弁は、その圧力を検知して自動的
に弁を開放し、処理液を下流に逃がす。これにより、反
応器の圧力は急激に低下し、反応器内の圧力が設計圧力
Ｐ 0 を超えないようになっている。
置は、定常時に反応器内の圧力を安定して制御する手段
として設けられている。圧力制御装置は、反応器の設計
圧力がＰ0 ＭＰａ、反応器の定常時の設定運転圧力がＰ
1 ＭＰａ（Ｐ0 ＞Ｐ1 ）である場合、反応器内の圧力が
Ｐ1 ＭＰａになるように圧力制御弁を調整する。圧力逃
がし弁は、非定常時の反応器内の圧力上昇を確実に防止
する手段として圧力制御装置とは独立に設けられた既知
の圧力逃がし弁であって、例えば機械式の弁である。反
応器内の圧力がＰ2 ＭＰａ（Ｐ0 ＞Ｐ2 ＞Ｐ1 ）に上昇
した場合、圧力逃がし弁は、その圧力を検知して自動的
に弁を開放し、処理液を下流に逃がす。これにより、反
応器の圧力は急激に低下し、反応器内の圧力が設計圧力
Ｐ 0 を超えないようになっている。
【００１２】また、本発明に係る超臨界水反応装置（以
下、第２発明と言う）は、超臨界水が滞留する超臨界水
領域を内部に有する反応器を備え、有機物を含む流体を
超臨界水領域に導入して、超臨界水内で流体中の有機物
を分解し処理流体として流出させる超臨界水反応装置に
おいて、反応器から処理流体を流出させる処理流体ライ
ンに設けられ、処理流体を減圧しつつ流量調節する第１
の圧力制御弁と、第１の圧力制御弁より大きなＣｖ値を
有して、第１の圧力制御弁に並列に設けられ、処理流体
を減圧しつつ流量調節する第２の圧力制御弁と、反応器
内の圧力が設定圧力未満では第１圧力制御弁を選択し、
設定圧力以上では第２の圧力制御弁又は第１及び第２の
圧力制御弁の双方を選択し、その弁開度を調整して処理
流体の流量を調節し、反応器内の圧力を所定圧力に制御
する圧力制御装置とを備えていることを特徴としてい
る。
下、第２発明と言う）は、超臨界水が滞留する超臨界水
領域を内部に有する反応器を備え、有機物を含む流体を
超臨界水領域に導入して、超臨界水内で流体中の有機物
を分解し処理流体として流出させる超臨界水反応装置に
おいて、反応器から処理流体を流出させる処理流体ライ
ンに設けられ、処理流体を減圧しつつ流量調節する第１
の圧力制御弁と、第１の圧力制御弁より大きなＣｖ値を
有して、第１の圧力制御弁に並列に設けられ、処理流体
を減圧しつつ流量調節する第２の圧力制御弁と、反応器
内の圧力が設定圧力未満では第１圧力制御弁を選択し、
設定圧力以上では第２の圧力制御弁又は第１及び第２の
圧力制御弁の双方を選択し、その弁開度を調整して処理
流体の流量を調節し、反応器内の圧力を所定圧力に制御
する圧力制御装置とを備えていることを特徴としてい
る。
【００１３】第２発明では、第１の圧力制御弁はＣｖ値
の小さな弁であって、定常時に反応器内の圧力を安定し
て精緻に制御する手段として設けられている。第２の圧
力制御弁は、Ｃｖ値の大きな弁であって、非定常時に処
理流体を大量に逃がし、反応器内の圧力上昇を確実に防
止する手段として設けられている。圧力制御制御装置
は、反応器の圧力が設定圧力未満又は以上であるかによ
り、第１及び第２の圧力制御弁の一方、又は双方を選択
して、反応器の圧力を制御する。例えば、反応器の設計
圧力がＰ0 ＭＰａ、反応器の定常時の設定運転圧力がＰ
1 ＭＰａ（Ｐ0 ＞Ｐ2 ＞Ｐ1 ）である場合、反応器内の
圧力が、Ｐ1 ＭＰａになるように第１の圧力制御弁を調
節し、反応器内の圧力が設定圧力Ｐ2 ＭＰａに上昇した
場合、第２の圧力制御弁を作動させ、常に、反応器内の
圧力がＰ0 以下にあるようにする。
の小さな弁であって、定常時に反応器内の圧力を安定し
て精緻に制御する手段として設けられている。第２の圧
力制御弁は、Ｃｖ値の大きな弁であって、非定常時に処
理流体を大量に逃がし、反応器内の圧力上昇を確実に防
止する手段として設けられている。圧力制御制御装置
は、反応器の圧力が設定圧力未満又は以上であるかによ
り、第１及び第２の圧力制御弁の一方、又は双方を選択
して、反応器の圧力を制御する。例えば、反応器の設計
圧力がＰ0 ＭＰａ、反応器の定常時の設定運転圧力がＰ
1 ＭＰａ（Ｐ0 ＞Ｐ2 ＞Ｐ1 ）である場合、反応器内の
圧力が、Ｐ1 ＭＰａになるように第１の圧力制御弁を調
節し、反応器内の圧力が設定圧力Ｐ2 ＭＰａに上昇した
場合、第２の圧力制御弁を作動させ、常に、反応器内の
圧力がＰ0 以下にあるようにする。
【００１４】第１発明及び第２発明では、２系統並列の
圧力制御手段を設けることにより、定常時には一方の圧
力制御手段により反応器内の圧力を設定運転圧力に制御
し、非定常時に一方の圧力制御手段による圧力制御が圧
力上昇に追随できなくなると、他方の圧力制御手段によ
り圧力を急速に低下させることにより、反応器内の圧力
が反応器の設計圧力を超えないようにしている。本発明
で、処理流体は、被処理液中の反応対象物の分解により
生成した生成物、即ち水、炭酸ガス等の気体に加えて、
超臨界水等を含む流体である。
圧力制御手段を設けることにより、定常時には一方の圧
力制御手段により反応器内の圧力を設定運転圧力に制御
し、非定常時に一方の圧力制御手段による圧力制御が圧
力上昇に追随できなくなると、他方の圧力制御手段によ
り圧力を急速に低下させることにより、反応器内の圧力
が反応器の設計圧力を超えないようにしている。本発明
で、処理流体は、被処理液中の反応対象物の分解により
生成した生成物、即ち水、炭酸ガス等の気体に加えて、
超臨界水等を含む流体である。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下に、添付図面を参照し、実施
例を挙げて、本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に説
明する。実施例１ 本実施例は、本発明に係る超臨界水反応装置の実施例の
一つであって、図１は本実施例の超臨界水反応装置の構
成を示すフローシートである。本実施例の超臨界水反応
装置５０は、図３で説明した従来の超臨界水反応装置１
０の構成に加えて、圧力制御弁３８に並列に機械式の圧
力逃がし弁５２を備えている。反応容器１２は、設計圧
力が２７ＭＰａ、設定運転圧力が２４ＭＰａである。圧
力制御装置４２及び圧力制御弁３８は、定常状態専用の
圧力制御手段であって、圧力制御装置４２は圧力制御弁
３８の弁開度を調整して、反応容器１２内の圧力を２４
ＭＰａに制御する。圧力逃がし弁５２は、非定常状態用
の圧力制御手段であって、圧力２６ＭＰａで開放して、
処理流体を弁上流側から弁下流側に流すように設定され
ており、圧力逃がし弁５２の上流側圧力が２６ＭＰａに
上昇した時、その圧力を検知して自動的に弁を開放して
処理流体を逃がし、反応容器１２内の圧力が２６ＭＰａ
以上にならないようにしている。以上の構成により、本
超臨界水反応装置５０では、反応容器１２内の圧力が反
応容器１２の設計圧力である２７ＭＰａを超えること
が、無いようになっている。
例を挙げて、本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に説
明する。実施例１ 本実施例は、本発明に係る超臨界水反応装置の実施例の
一つであって、図１は本実施例の超臨界水反応装置の構
成を示すフローシートである。本実施例の超臨界水反応
装置５０は、図３で説明した従来の超臨界水反応装置１
０の構成に加えて、圧力制御弁３８に並列に機械式の圧
力逃がし弁５２を備えている。反応容器１２は、設計圧
力が２７ＭＰａ、設定運転圧力が２４ＭＰａである。圧
力制御装置４２及び圧力制御弁３８は、定常状態専用の
圧力制御手段であって、圧力制御装置４２は圧力制御弁
３８の弁開度を調整して、反応容器１２内の圧力を２４
ＭＰａに制御する。圧力逃がし弁５２は、非定常状態用
の圧力制御手段であって、圧力２６ＭＰａで開放して、
処理流体を弁上流側から弁下流側に流すように設定され
ており、圧力逃がし弁５２の上流側圧力が２６ＭＰａに
上昇した時、その圧力を検知して自動的に弁を開放して
処理流体を逃がし、反応容器１２内の圧力が２６ＭＰａ
以上にならないようにしている。以上の構成により、本
超臨界水反応装置５０では、反応容器１２内の圧力が反
応容器１２の設計圧力である２７ＭＰａを超えること
が、無いようになっている。
【００１６】本実施例の超臨界水反応装置５０と同じ構
成の実験装置を作製し、各段階で各流体を以下の流量条
件で反応容器１２に流入させた。超臨界水反応の開始前 水 ：２００リットル／Ｈｒ 空気 ：９０Ｎｍ3 ／Ｈｒスタートアップ時 水 ：２００リットル／Ｈｒ イソプロピルアルコール：４０リットル／Ｈｒ（２０重量％） 空気 ：９０Ｎｍ3 ／Ｈｒ定常時 水 ：２００リットル／Ｈｒ イソプロピルアルコール：４０リットル／Ｈｒ（２０重量％） 空気 ：９０Ｎｍ3 ／Ｈｒ
成の実験装置を作製し、各段階で各流体を以下の流量条
件で反応容器１２に流入させた。超臨界水反応の開始前 水 ：２００リットル／Ｈｒ 空気 ：９０Ｎｍ3 ／Ｈｒスタートアップ時 水 ：２００リットル／Ｈｒ イソプロピルアルコール：４０リットル／Ｈｒ（２０重量％） 空気 ：９０Ｎｍ3 ／Ｈｒ定常時 水 ：２００リットル／Ｈｒ イソプロピルアルコール：４０リットル／Ｈｒ（２０重量％） 空気 ：９０Ｎｍ3 ／Ｈｒ
【００１７】超臨界水反応は、超臨界水反応の開始前、
スタートアップ時及び定常時と進行する。開始前段階か
らスタートアップ時段階に移行する過程で、イソプロピ
ルアルコールを反応容器１２に送入し始めると、反応容
器内温度が４００℃から６００℃に上昇する共に、二酸
化炭素が８．５Ｎｍ3 ／Ｈｒの流量で、及び水分が３０
Ｋｇ／Ｈｒの流量で生成して反応容器内の圧力が急激に
上昇した。この結果、圧力制御弁３８による圧力制御は
反応容器１２内の圧力上昇に追随できず、反応容器１２
内の圧力は２６ＭＰａまで上昇した。この時点で、圧力
逃がし弁５２が作動し、処理流体が圧力逃がし弁５２を
介して反応容器１２から気液分離槽４０に流出し、反応
容器１２内の圧力は２６ＭＰａ以上には上昇しなかっ
た。
スタートアップ時及び定常時と進行する。開始前段階か
らスタートアップ時段階に移行する過程で、イソプロピ
ルアルコールを反応容器１２に送入し始めると、反応容
器内温度が４００℃から６００℃に上昇する共に、二酸
化炭素が８．５Ｎｍ3 ／Ｈｒの流量で、及び水分が３０
Ｋｇ／Ｈｒの流量で生成して反応容器内の圧力が急激に
上昇した。この結果、圧力制御弁３８による圧力制御は
反応容器１２内の圧力上昇に追随できず、反応容器１２
内の圧力は２６ＭＰａまで上昇した。この時点で、圧力
逃がし弁５２が作動し、処理流体が圧力逃がし弁５２を
介して反応容器１２から気液分離槽４０に流出し、反応
容器１２内の圧力は２６ＭＰａ以上には上昇しなかっ
た。
【００１８】実施例２ 本実施例は、本発明に係る超臨界水反応装置の実施例の
一つであって、図２は本実施例の超臨界水反応装置の要
部の構成を示すフローシートである。本実施例の超臨界
水反応装置６０は、図３で説明した従来の超臨界水反応
装置１０の構成に加えて、圧力制御弁３８に並列に圧力
制御弁３８よりも大きなＣｖ値を有し、かつ圧力制御装
置４２により調整される別の圧力制御弁６２を備えてい
る。反応容器１２は、設計圧力が２７ＭＰａ、設定運転
圧力が２４ＭＰａである。圧力制御弁３８は、定常状態
専用の圧力制御手段であって、反応容器１２内の圧力を
２４ＭＰａに制御する。別の圧力制御弁６２は、非定常
状態用の圧力制御手段であって、圧力が圧力２６ＭＰａ
に上昇した段階で動作するように設定されており、大き
なＣｖ値を有するので、一旦、動作すると、大きな流量
で処理流体を逃がすことができ、反応容器１２の圧力が
２６ＭＰａに上昇した時、弁が開になって処理流体を逃
がし、反応容器１２内の圧力が２６ＭＰａ以上にならな
いようにしている。
一つであって、図２は本実施例の超臨界水反応装置の要
部の構成を示すフローシートである。本実施例の超臨界
水反応装置６０は、図３で説明した従来の超臨界水反応
装置１０の構成に加えて、圧力制御弁３８に並列に圧力
制御弁３８よりも大きなＣｖ値を有し、かつ圧力制御装
置４２により調整される別の圧力制御弁６２を備えてい
る。反応容器１２は、設計圧力が２７ＭＰａ、設定運転
圧力が２４ＭＰａである。圧力制御弁３８は、定常状態
専用の圧力制御手段であって、反応容器１２内の圧力を
２４ＭＰａに制御する。別の圧力制御弁６２は、非定常
状態用の圧力制御手段であって、圧力が圧力２６ＭＰａ
に上昇した段階で動作するように設定されており、大き
なＣｖ値を有するので、一旦、動作すると、大きな流量
で処理流体を逃がすことができ、反応容器１２の圧力が
２６ＭＰａに上昇した時、弁が開になって処理流体を逃
がし、反応容器１２内の圧力が２６ＭＰａ以上にならな
いようにしている。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、２系統並列の圧力制御
手段を設けることにより、定常時には一方の圧力制御手
段により反応器内の圧力を設定運転圧力に制御し、非定
常時に一方の圧力制御手段による圧力制御が圧力上昇に
追随できなくなると、他方の圧力制御手段により圧力を
逃がすようにすることにより、反応器内の圧力が反応器
の設計圧力を超えないようにしている。また、一方の圧
力制御手段を定常時専用にすることにより、定常時の圧
力制御を精緻に行うことができる。よって、反応器内の
圧力を安定して制御でき、従って超臨界水反応装置を安
定して運転することができる。
手段を設けることにより、定常時には一方の圧力制御手
段により反応器内の圧力を設定運転圧力に制御し、非定
常時に一方の圧力制御手段による圧力制御が圧力上昇に
追随できなくなると、他方の圧力制御手段により圧力を
逃がすようにすることにより、反応器内の圧力が反応器
の設計圧力を超えないようにしている。また、一方の圧
力制御手段を定常時専用にすることにより、定常時の圧
力制御を精緻に行うことができる。よって、反応器内の
圧力を安定して制御でき、従って超臨界水反応装置を安
定して運転することができる。
【図１】実施例１の超臨界水反応装置の構成を示すフロ
ーシートである。
ーシートである。
【図２】実施例２の超臨界水反応装置の要部の構成を示
すフローシートである。
すフローシートである。
【図３】従来の超臨界水反応装置の構成を示すフローシ
ートである。
ートである。
１０ 従来の超臨界水反応装置 １２ 縦型反応容器 １４ 超臨界水領域 １６ 界面 １８ 亜臨界水領域 ２０ 流入管 ２２ 被処理水ライン ２４ 空気ライン ２６ 超臨界水ライン ２８ 中和剤ライン ３０ 処理流体ライン ３２ 亜臨界水ライン ３４ 亜臨界排水ライン ３６ 冷却器 ３８ 圧力制御弁 ４０ 気液分離槽 ４２ 圧力制御装置 ５０ 実施例１の超臨界水反応装置 ５２ 圧力逃がし弁 ６０ 実施例２の超臨界水反応装置 ６２ 別の圧力制御弁
Claims (2)
- 【請求項１】 超臨界水が滞留する超臨界水領域を内部
に有する反応器を備え、有機物を含む流体を超臨界水領
域に導入して、超臨界水内で流体中の有機物を分解し処
理流体として流出させる超臨界水反応装置において、 反応器から処理流体を流出させる処理流体ラインに設け
られ、処理流体を減圧しつつ流量調節する圧力制御弁
と、 圧力制御弁の弁開度を調整して処理流体の流量を調節
し、反応器内の圧力を所定圧力に制御する圧力制御装置
と、 圧力制御弁に並列に設けられ、圧力制御弁の上流側の圧
力が所定値以上に上昇した時に、圧力制御装置の動作と
は独立に弁を開にして処理流体を通過させ、上流側の圧
力を低下させる圧力逃がし弁とを備えていることを特徴
とする超臨界水反応装置。 - 【請求項２】 超臨界水が滞留する超臨界水領域を内部
に有する反応器を備え、有機物を含む流体を超臨界水領
域に導入して、超臨界水内で流体中の有機物を分解し処
理流体として流出させる超臨界水反応装置において、 反応器から処理流体を流出させる処理液ラインに設けら
れ、処理流体を減圧しつつ流量調節する第１の圧力制御
弁と、 第１の圧力制御弁より大きなＣｖ値を有して、第１の圧
力制御弁に並列に設けられ、処理流体を減圧しつつ流量
調節する第２の圧力制御弁と、 反応器内の圧力が設定圧力未満では第１圧力制御弁を選
択し、設定圧力以上では第２の圧力制御弁又は第１及び
第２の圧力制御弁の双方を選択し、その弁開度を調整し
て処理流体の流量を調節し、反応器内の圧力を所定圧力
に制御する圧力制御装置とを備えていることを特徴とす
る超臨界水反応装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13065097A JPH10314766A (ja) | 1997-05-21 | 1997-05-21 | 超臨界水反応装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13065097A JPH10314766A (ja) | 1997-05-21 | 1997-05-21 | 超臨界水反応装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10314766A true JPH10314766A (ja) | 1998-12-02 |
Family
ID=15039332
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13065097A Pending JPH10314766A (ja) | 1997-05-21 | 1997-05-21 | 超臨界水反応装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10314766A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002361069A (ja) * | 2001-06-11 | 2002-12-17 | Japan Organo Co Ltd | 超臨界水反応装置及び容器 |
| JP2013170738A (ja) * | 2012-02-20 | 2013-09-02 | Miura Co Ltd | ドレン回収システム |
-
1997
- 1997-05-21 JP JP13065097A patent/JPH10314766A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002361069A (ja) * | 2001-06-11 | 2002-12-17 | Japan Organo Co Ltd | 超臨界水反応装置及び容器 |
| JP2013170738A (ja) * | 2012-02-20 | 2013-09-02 | Miura Co Ltd | ドレン回収システム |
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