JPH10506051A - 有機物質の加水分解方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 有機物質の加水分解方法及び装置が提供され、方法は、ａ）予加熱した有機物質と任意に水との混合物を反応容器（２）へ供給し、反応容器（２，３）間の弁（８）を開放して比較的高い圧力の後続の反応容器（３）から蒸気を供給することにより反応容器（２）内で有機物質の混合物をさらに加熱すること、ｂ）反応容器（３）内の圧力が予定の値に達した時または反応容器（２，３）間の圧力差がほぼゼロに等しくなった時に弁（８）を閉じること、ｃ）弁（９）を用いて反応容器（３）内の圧力さらに低減させること、ｄ）反応容器（２、３）間の圧力差またはポンプを用いて反応容器（２）内の有機物質の混合物を反応容器（３）へ移すこと、ｅ）蒸気を付加して反応容器（３）を再加圧すること、ｆ）工程ａ）〜ｅ）を繰り返すことから成る。圧力解放前の反応容器（３）内の圧力は好ましくは10〜25気圧の範囲にある。反応容器（２）内の圧力は好ましくは反応容器（３）からの圧力の解放後２〜４気圧の範囲にある。装置は、各々入口と出口を備えた少なくとも二つの反応容器（２、３）を有し、これらの反応容器（２、３）は、反応容器（２）から反応容器（３）へ有機物質を移送する弁（10）を備えた管に連結され、また反応容器（２、３）は、反応容器（３）から反応容器（２）へ蒸気を噴出する弁（10）を備えた管に連結される。

Description

【発明の詳細な説明】 有機物質の加水分解方法及び装置 本発明は有機材料の加水分解方法及び装置に関するものである。 ノルウェー国公開特許出願第160907号から、反応生成物の製造方法及びこの方 法を実施する装置は公知である。このノルウェー国公開特許出願には、二つのオ ートクレーブすなわち圧力容器を互いに結合するプロセスが開示されている。経 済的に良好な加熱を行うために、熱交換器が使用され、例えば熱水はタンク10内 化学物質と混合されることなる。物質がタンク10からタンク12へ移されることに なる際には、これは、タンク12内の圧力を上昇させて二つのタンク間の圧力差を できるだけ小さくして行われる。この目的は、タンク10からタンク12への静かな 好ましくは層状の移動を達成して、生成物を破壊しないようにすることにある。 このノルウェー国公開特許出願に開示されている方法は、特に珪酸カルシウムを 製造することを意図としており、総合的には有機物質の加水分解を行うのには適 してない。 ノルウェー国公開特許出願第173372号からは、ノルウェー国公開特許出願第16 0907号に開示された方法及び装置をさらに発展させたものであると思われる反応 生成物の製造方法及び装置が公知である。これら二つの特許による方法の原理は 出発の点では同じであると認められる。 米国特許第3,525,596号及び英国特許第1,375,741号からは、相互に連結したタ ンクを用いて液体流から高圧プロセスにおいて固体物質を洗い流すことは公知で あり、これらのタンクは必要に応じて弁の磨耗を最少にして洗い流すため加圧さ れる。これらのノルウェー国公開特許出願のいずれも本発明の目的を達成するこ とはできない。 文献から知られているように、160℃〜240℃の温度範囲で有機物質を熱処理す ることにより有機物質はかなりの部分、加水分解（水に分解）する。こ れに基づて、下水スラッジ、廃棄物、湿った有機木材及びそのたの有機物質のよ うな有機物質を熱的に前処理することが開発されてきた。この方法により、エネ ルギー消費を最少化するため高圧蒸気を二回用いる階段状加熱を用いた再生加水 分解反応器が使用できる。 前処理の期間が相対的に短いこと（５〜120分）は、大きなタンクを設ける必 要がなく、それによりエネルギーコストを低減できることを意味している。従っ て比較的小さな容積の構造で多量の有機物質を処理できる。 例えばスラッジの前処理において、有機物質は比較的小さな粒子に分解され、 これによりスラッジの高度に乾燥した物質分を消化させることができるようにな る。また前処理は、養分を比較的容易にバクテリアに接触させることができるこ とを意味している。 スラッジ処理プラントにおいてこの前処理を用いることにより、スラッジの低 温殺菌と衛生事業を同時に達成することができる。また消化後の残留スラッジの 量を低減することができる。 有機物質の熱的加水分解は二つの方法で実施することができる。プロセスは例 えば蒸気を用いた直接加熱か間接加熱によって進められる。ある場合には、加水 分解を促進させるため酸が添加される。 間接加熱プラントでは、加熱処理は熱交換器において行われる。熱力学的には 、これは、良好な熱交換を容易に達成できるので良い方法である。実際には、こ の方法は、加熱表面上に汚いものが形成されるので動作上問題が生じると共に、 減圧弁の磨耗の問題も生じる。 直接加熱プロセスは多くの仕方で比較的簡単である。圧力タンクには有機物質 及び水が充填される。タンクの底には蒸気が入れられ、温度を所望のレベルまで 高める。所定の処理時間が経過すると、底部の弁は開放され、被処理物は放出さ れる。この技術の利点は、装置が簡単である点であるが、しか し熱を良好に回収上で問題があり、さらには排気圧力及び排気弁の磨耗が高いと いう別の問題がある。 従って、間接加熱システムでは主にメンテナンスの問題が生じ、一方直接加熱 システムではエネルギー消費が高くなる傾向にあるため、加水分解プロセスの普 及は妨げられてきた。 従って本発明の目的は、上記の問題を解決した方法及び装置を提供することに ある。 本発明の第１の目的は、二つの反応容器間の大きな差圧により有機物質の移送 によって生じる弁の磨耗を最少化できる、有機物質の加水分解方法を提供するこ とにある。 本発明の第２の目的は、エネルギー消費を最適化できる有機物質の加水分解方 法を提供することにある。 本発明の更に別の目的は、上記方法を実施する装置を提供することにある。 これらの目的は、請求の範囲に記載した特徴によって特徴付けられる方法及び 装置によって達成される。 以下、本発明による方法を実施するプラントの実施例を概略的に示す添付図面 を参照して本発明を詳細に説明する。 図面には、四つの反応容器１、２、３、４から成る有機物質の加水分解プラン トを示す。プラントは運転していると仮定する。有機物質と任意に水との混合物 ５は最初の反応容器１に供給される。蒸気６は例えば、後の処理行程または外部 源（図示してない）から反応容器１内に導入される。反応容器１内の混合物の温 度が所望のレベル例えば80℃に達すると、弁７は開放され、混合物は例えばポン プ（図示してない）によって反応容器２へ移送される。 反応容器２のレベルが所望の値に達すると、混合物の供給は止められる。実際 に、供給速度は、供給が連続して行われるように制御される。 反応容器２内の混合物は、弁８を開放して反応容器３から反応容器２へ流出蒸 気を解放することにより、例えば130℃に加熱される。反応容器３内の圧力の解 放は、その中の圧力が２〜５気圧（120〜150℃）に落ちた時に完了される。その 後弁８は閉じられる。そして反応容器３内で加水分解した物質は反応容器４へ移 され、この場合弁９は開放され、反応容器３は空となる。 120〜140℃に予め加熱された反応容器２内の有機物質は反応容器２から反応容 器３へ弁10開放することにより移される。反応容器２と反応容器３との圧力差は 弁10の開放瞬時で２〜４気圧の範囲である。移送はポンプを用いても行うことが できる。 弁10は、その反応容器内が正しいレベルに達するまで開放状態に保たれる。そ の後、弁10は閉じられる。所望の圧力・温度状態、例えば10〜25気圧に達するま で弁11を開放状態に保つことにより反応容器３内に蒸気が供給される。 そして弁11は閉じられる。処理時間（例えば５〜６０分）が経過すると、弁８は 開放され、噴出蒸気が反応容器２内に解放され、反射容器２内の物質を加熱する 。その間に、反応容器には有機物質及び任意に水が充填される。反応容器２内の 圧力が反応容器３内の圧力同じ程度に大きくなるまで弁８は開放したままであり 、その後閉じられる。 弁８は、反応容器３内の圧力が均衡圧力より高い場合に、反応容器３内の圧力 が所望のレベルにある時に閉じられ得る。その後、弁９は開放され、加水分解し た物質は反応容器３と反応容器４との圧力差により反応容器４へ移送される。こ の圧力差は２〜４気圧の範囲である。その後、物質は、蒸気爆発を受け、さらに 粉砕される。 処理は繰り返され、弁５を介して反応容器１に新たな量の有機物質及び任意に 水が導入される。 水解物は反応容器４に約100℃で到達する。水解物は必要ならば冷却され、供 給物質は例えば約80−90℃に予め加熱され、反応容器４からの水解物は反応容器 １に供給された物質と熱交換される。この種の熱交換は、汚れの問題が少なくな る温度範囲内で行われる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９６年３月５日 【補正内容】 補正した請求の範囲 １．ａ）予加熱した有機物質と任意に水との混合物を反応容器（２）へ供給し 、反応容器（２，３）間の弁（８）を開放して比較的高い圧力の後続の反応容器 （３）から蒸気を供給することにより反応容器（２）内で有機物質の混合物をさ らに加熱すること、 ｂ）反応容器（３）内の圧力が予定の値に達した時または反応容器（２，３） 間の圧力差がほぼゼロに等しくなった時に弁（８）を閉じること、 ｃ）弁（９）を用いて反応容器（３）内の圧力さらに低減させること、 ｄ）反応容器（２、３）間の圧力差またはポンプを用いて反応容器（２）内の 有機物質の混合物を反応容器（３）へ移すこと、 ｅ）蒸気を付加して反応容器（３）を再加圧すること、 ｆ）工程ａ）〜ｅ）を繰り返すこと から成ることを特徴とする減圧状態で有機物質を加水分解する方法。 ２．圧力解放前の反応容器（３）内の圧力が10〜25気圧の範囲にあることを特徴 とする請求項１に記載の方法。 ３．反応容器（２）内の圧力が反応容器（３）からの圧力の解放後２〜４気圧の 範囲にあることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｋ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ 【要約の続き】 （２）から反応容器（３）へ有機物質を移送する弁（1 0）を備えた管に連結され、また反応容器（２、３） は、反応容器（３）から反応容器（２）へ蒸気を噴出す る弁（10）を備えた管に連結される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ａ）予加熱した有機物質と任意に水との混合物を反応容器（２）へ供給し、 反応容器（２，３）間の弁（８）を開放して比較的高い圧力の後続の反応容器（ ３）から蒸気を供給することにより反応容器（２）内で有機物質の混合物をさら に加熱すること、 ｂ）反応容器（３）内の圧力が予定の値に達した時または反応容器（２，３） 間の圧力差がほぼゼロに等しくなった時に弁（８）を閉じること、 ｃ）弁（９）を用いて反応容器（３）内の圧力さらに低減させること、 ｄ）反応容器（２、３）間の圧力差またはポンプを用いて反応容器（２）内の 有機物質の混合物を反応容器（３）へ移すこと、 ｅ）蒸気を付加して反応容器（３）を再加圧すること、 ｆ）工程ａ）〜ｅ）を繰り返すこと から成ることを特徴とする減圧状態で有機物質を加水分解する方法。 ２．圧力解放前の反応容器（３）内の圧力が10〜25気圧の範囲にあることを特徴 とする請求項１に記載の方法。 ３．反応容器（２）内の圧力が反応容器（３）からの圧力の解放後２〜４気圧の 範囲にあることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。 ４．各々入口と出口を備えた少なくとも二つの反応容器（２、３）を有し、これ らの反応容器（２、３）が、反応容器（２）から反応容器（３）へ有機物質を移 送する弁（10）を備えた管に連結され、反応容器（２、３）が、反応容器（３） から反応容器（２）へ蒸気を噴出する弁（10）を備えた管に連結されることを特 徴とする減圧状態で有機物質を加水分解する装置。