JPH1057942A

JPH1057942A - 反応生成スラリの減圧方法および減圧装置

Info

Publication number: JPH1057942A
Application number: JP8217044A
Authority: JP
Inventors: Osamu Kameda; 修亀田; Yoshihiro Omiya; 吉博大宮
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1996-08-19
Filing date: 1996-08-19
Publication date: 1998-03-03

Abstract

(57)【要約】【課題】フラッシュエネルギを滞留液の強制循環流に
変換するとともに、フラッシュによって生じたエロージ
ョンによる損傷を短管に与えることができ、短管の交換
による取り替え作業が容易となる。【解決手段】廃棄物スラリを反応器内で水熱反応させ
た後、多段状に直列配設されたフラッシュドラム内にフ
ラッシュさせると、液中に噴出されたフラッシュガスは
ディップチューブとドラフトチューブ間に設けられた環
状通路を気・液２相流となって上昇しながら動圧が吸収
し、強制循環流れを形成するとともに、ディップチュー
ブ内に取り替え可能な短管を配設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、都市ごみや産業廃
棄物などの有機固形分を含む廃棄物の水熱分解反応後の
反応生成スラリの減圧方法および減圧装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】都市ごみ等の一般廃棄物や工場等から排
出される産業廃棄物等のいわゆる固形廃棄物は年々増加
しており、従来の焼却、埋立方式などによる処分処理方
法では対応し切れなくなっている。このような観点か
ら、固形廃棄物を水中破砕し、水スラリの状態で再資源
可能な鉄、アルミニウム、ガラス等の有用物を回収した
後に、適宜な水分値を有した状態まで脱水し、次いで高
温（２５０〜３５０℃）、高圧（１００〜１５０Kg/cm2
G)の条件下、所定の滞留時間にて水熱反応で処理して得
られた高温・高圧の反応生成スラリを最終的に大気圧ま
で減圧して製品スラリを得ていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、都市ごみや
産業廃棄物を未分別のままこれを破砕して水相を伴うス
ラリとし、これにアルカリ性物質を添加し水熱反応によ
って生成した反応生成スラリを冷却するために、図５に
示すように、反応器（図示略）から減圧弁６０を介して
フラッシュドラム６２内にフラッシュして反応生成スラ
リを邪魔板６４に衝突させて反応生成スラリの有する動
圧を吸収しようとした場合、前記スラリ中には約１０〜
２０重量％の固形分が含有されているため、当該固形分
によって当該フラッシュドラム６２の入口内壁部６６や
邪魔板６４などにかなり酷いエロージョンが発生し、定
期的な補修が必要となっていた。このため、運転中に装
置をその都度停止しなければならず、固形廃棄物の処理
効率が悪いといった問題があった。さらに、フラッシュ
ドラム６２にフラッシュして気・液分離された後の水ス
ラリ側に含有される固形分が、フラッシュドラム６２内
に滞留する間に沈降分離作用により底部に沈降・堆積し
てしまい、このためフラッシュドラム６２の水スラリの
排出部が閉塞してしまうという問題があった。

【０００４】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、本発明の目的は反応器内で水熱分解反応によっ
て生成した反応生成スラリをフラッシュするに際し、フ
ラッシュドラム内に貯溜された反応生成スラリ中に浸漬
されたディップチューブ内にフラッシュし、フラッシュ
後のフラッシュガスの動圧を吸収してフラッシュドラム
の入口に生じる局部的なエロージョンを防止するように
した反応生成スラリの減圧方法および減圧装置を提供す
ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る第１の発明では、有機固形物を含む廃
棄物をスラリ化し、この廃棄物スラリにアルカリ性物質
を加え、このアルカリ性廃棄物スラリを反応器にて水熱
反応させて得られた高圧の反応生成スラリを減圧弁を介
してフラッシュドラム内にフラッシュさせるに際し、当
該フラッシュドラム内に一定量貯溜されたフラッシュ後
の反応生成スラリ中にフラッシュさせ、フラッシュ流体
の持つ動エネルギを前記反応生成スラリの循環エネルギ
に転換し、第１の発明を主体とする第２の発明では、フ
ラッシュドラムの上方から下方に延びて当該フラッシュ
ドラムの底部から離間して配設されたディップチューブ
と、前記ディップチューブの外周に当該ディップチュー
ブの外径より大きい内径を有するドラフトチューブと、
前記ドラフトチューブの上端部より離間して配設されて
前記ディップチューブとドラフトチューブ間の環状部を
上方に向かう強制循環流れに反転して当該ドラム内に貯
溜された反応生成スラリ中に戻すように配設されたドー
ナツ状の反転板と、当該反転板の内径はディップチュー
ブと同心状に固着され、外径は前記フラッシュドラムの
内径より小さくするとともに、上方に向かって凸状に湾
曲した形状を有した構成にした。また、第２の発明を主
体とする第３の発明では、ディップチューブの下端部よ
りドラフトチューブの下端部を長さＬだけ長くするとと
もに、前記ディップチューブの内径ｄと前記Ｌとの比率
（Ｌ／ｄ）を４〜１０とした。さらに、第２の発明を主
体とする第４の発明では、ディップチューブの上端部近
傍に、当該ディップチューブの内径より小さい外径を有
する短管を内挿するとともに、前記ディップチューブと
同心状に配設されて高圧の反応生成スラリのフラッシュ
時に前記スラリ中に含有される固形分の運動エネルギに
よって磨耗した前記内管を取り替え可能な構成にした。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る反応生成ス
ラリの減圧方法および減圧装置の具体的実施例を図１〜
図４を用いて詳細に説明する。

【０００７】図１は本発明に係る反応生成スラリを多段
フラッシュさせる場合のフロー図、図２はフラッシュド
ラム内の気・液の流れを示す説明図、図３はディップチ
ューブ内に短管を配設した場合のフラッシャドラムの概
要図、図４は反応生成スラリの減圧方法を実施する構成
ブロック図である。

【０００８】以下、図４を用いて固形廃棄物処理につい
て詳細に説明すると、未分別状態にある固形廃棄物を処
理する場合、再資源可能な鉄、アルミニウム、ガラス等
の有用物を含んでいるので、最初にこれを回収するとと
もに、固形廃棄物処理システムの連続運転のために固形
廃棄物を搬送可能な程度までスラリ化する必要がある。
このための前処理手段１０が設けられており、この前処
理手段１０は破砕装置と有用物の分離装置、並びに脱水
装置などから構成される。

【０００９】したがって、この前処理手段では、未分別
状態にある有機固形物を含む固形廃棄物を水中破砕によ
り水スラリ化させるようにし、このスラリ化の段階で、
破砕物中に含まれる不燃物の比重差を利用して、再資源
可能な鉄、アルミニウム、ガラス等の有用物を回収する
ようにしている。そして、不燃物の除去された有機固形
物を含む水スラリを約１０〜２０重量％の固形物含有量
まで脱水し、後段の処理工程への搬送ができる程度に粘
性を調整している。

【００１０】このような前処理手段１０で処理された貯
槽タンク１２に貯溜され、ここで前処槽タンク１２の廃
棄物スラリは常温スラリである。貯槽タンク１２内の廃
棄物スラリは高圧ポンプ（図示せず）等の圧送手段によ
り後段の反応器１４に送給するようにして、反応器１４
内を流通させる途中で水熱反応を生じるようにしてい
る。

【００１１】反応器１４内の操作温度を２５０〜３５０
℃程度の適当な温度に昇温させるが、前記高圧ポンプに
より１７０気圧程度まで加圧した状態でスラリを送り込
むとともに、実施例では、第１熱交換器１６と第２熱交
換器１８で反応温度まで段階的に昇温させてから反応器
１４に送給するようにしている。これにより昇温された
廃棄物スラリは反応器１４を通過する過程で、反応温度
を維持しつつ、またその反応温度の飽和水蒸気以上に設
定され、数分ないしは数十分間の反応時間で、水熱反応
により熱分解されるのである。

【００１２】ところで、都市ごみ等の原料廃棄物には、
熱分解に伴い塩化水素を発生する塩化ビニル等の有機塩
素系樹脂が含まれるので、水熱反応に処するスラリにア
ルカリ性物質を添加することにより塩化水素を中和処理
するようにしている。このため、アルカリタンク２０が
設けられ、このタンク２０から供給されるアルカリ性物
質を連続的に注入供給している。このアルカリ性物質
は、Ｎａ₂ＣＯ₃、ＮａＯＨ等が用いられる。

【００１３】アルカリ性物質は、反応によって塩酸等が
生じることにより反応器や熱交換器、その他の配管等の
接液部に腐食が生じることを防止する目的で添加され
る。アルカリタンク２０からのアルカリ性物質の供給量
は、連続注入方式とされ、通常、廃棄物スラリの固形分
に対して１０重量％未満、望ましくは４〜８重量％の割
合で注入されるが、これは固形廃棄物の種類にもよる
が、発生する塩化水素の中和に必要な量である。

【００１４】このようなアルカリ性物質の注入のため、
アルカリ供給ポンプ２２が供給配管に設けられ、特に前
記貯槽タンク１２の直下流部に接続して固形廃棄物スラ
リに注入するようにしている。ポンプ２２は反応生成物
のｐＨ値をｐＨ計３２で測定して得られた結果をフイー
ドバックし、注入するアルカリ量を制御手段３４を介し
て調整できるような可変ポンプとされる。

【００１５】反応器１４における水熱反応後の生成スラ
リを、当該実施例では、反応器１４から、フラッシュド
ラム２３を介してフラッシュさせて得られたフラッシュ
ガスは第１熱交換器１６に供給して反応前スラリと熱交
換を成すようになっている。また、前記第１熱交換器１
６の下流側には第２熱交換器１８が配設してあり、第１
熱交換器１６で加熱された反応前スラリを反応に必要な
温度まで昇温するために外部から熱媒または高圧スチー
ムを導入して加熱するようになっている。フラッシュド
ラム２３でフラッシュされて得られた液（スラリ）と気
体（フラッシュガス）のうち、反応生成スラリは分離手
段２４に供給され、ここで大気圧まで減圧されるととも
に、遠心濾過などで濃縮する過程で、フラッシュガスお
よび塩化物などを含む廃水を分離し、製品スラリとす
る。

【００１６】ところで、本発明では、反応器１４から排
出された反応生成スラリは、図１に示すように、直列配
設された多段フラッシュドラム２３（２３Ａ、２３Ｂ、
２３Ｃ）の入口にそれぞれ配設された減圧弁３５（３５
Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ）で一旦減圧した後、ディップチュ
ーブ３６（３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ）を介して多段フラ
ッシュドラム２３（２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ）に導入さ
れるようになっている。ここで、第１フラッシュドラム
２３Ａ、第２フラッシュドラム２３Ｂおよび第３フラッ
シュドラム２３Ｃは全て構造が同一となっていることか
ら、第１フラッシュドラム２３Ａを代表して説明する。

【００１７】図２に示すように、第１フラッシュドラム
２３Ａは直胴状の円筒部２３ａと、上部鏡板２３ｂおよ
び下部鏡板２３ｃから構成されている。円筒部２３ａの
上部に固着された上部鏡板２３ｂを貫通して鉛直下方に
延設されて下部鏡板２３ｃから一定距離離間してディッ
プチューブ３６Ａが配設されており、また、当該ディッ
プチューブ３６Ａの外径より大きい内径を有したドラフ
トチューブ３７Ａがディップチューブ３６Ａと同心状に
配設してある。そして、ディップチューブ３６Ａとドラ
フトチューブ３７Ａ間に適宜な通路断面を有した環状通
路３８Ａを形成している。

【００１８】反応器１４内の液圧はその温度における飽
和蒸気圧より高圧となるようにして沸騰が防止されてい
ることから、減圧弁３５Ａを介してかなり高圧のスラリ
を減圧することとなり、減圧の際にＸ領域において等エ
ンタルピ膨張によりフラッシュ蒸気を放出して、フラッ
シュドラム２３Ａ内に貯溜された反応生成スラリと攪拌
混合するとともに、環状通路３８Ａ内の前記蒸気の上昇
に伴って気・液２相流を形成して反応生成スラリを上方
へ搬送することとなり、図２で示すような環状通路３８
Ａからドラフトチューブ３７Ａ外に循環する強制循環流
が生じるようになっている。

【００１９】環状通路３８Ａ内の前記蒸気の上昇に伴っ
て環状通路３８Ａ内を上方に搬送される反応生成スラリ
は、一旦反転板３９Ａに衝突後、反転してフラッシュド
ラム２３Ａ内に貯溜された反応生成スラリ中に落下する
ように構成されている。前記反転板３９Ａは、前記ディ
ップチューブ３６Ａの外周に当該ディップチューブ３６
Ａの外径より大きい内径を有するドラフトチューブ３７
Ａの上端部より離間して配設されている。また、当該反
転板３９Ａの内径はディップチューブ３６Ａと同心状に
固着され、外径は前記フラッシュドラム２３Ａの内径よ
り小さくするとともに、上方に向かって凸状に湾曲した
形状を有している。このような形状にすることにより、
前記ディップチューブ３６Ａとドラフトチューブ３７Ａ
間の環状部３８Ａを気・液２相流の状態で上方に向かう
反応生成スラリの強制循環流を反転板３９Ａにて反転し
た後、当該ドラム２３Ａ内に貯溜された反応生成スラリ
中に素早く戻るようになっている。

【００２０】また、前記ディップチューブ３６Ａの下端
部は第１フラッシュドラム２３Ａ内に貯溜された反応生
成スラリに浸漬する程度に長く延設されている。一方、
ディップチューブ３６Ａの外方に同心的に配設されたド
ラフトチューブ３７Ａの下端部の長さは、前記ディップ
チューブ３６ＡよりＬｍｍだけ長くなっており、この領
域をＸ領域とする。このＬｍｍはフラッシュドラム２３
Ａの大きさによって異なるが、実地的検討から前記ディ
ップチューブ３６Ａの内径をｄｍｍとした場合、Ｌ／ｄ
の比率は４〜１０が望ましい値となる。

【００２１】ここで、Ｌ／ｄの比率が４未満の場合は、
ディップチューブ３６Ａの下端部から反応生成スラリ中
に噴出されたフラッシュガスの動圧が大きいために、Ｘ
領域の反応生成スラリにて動圧を吸収できず、大部分の
フラッシュ蒸気はドラフトチューブ３７Ａの下端部から
Ｘ領域の外方に吹き出してしまい、Ｘ領域内に残存した
一部のフラッシュ蒸気が環状部３８Ａ内を上昇するよう
な現象を呈する。このことから、図２に示すような環状
通路３８Ａから反転板３９Ａ、第１フラッシュドラム２
３Ａとドラフトチューブ３７Ａ間を通って再度Ｘ領域に
至ような強制循環流れが形成し難く、このため、第１フ
ラッシュドラム２３Ａ内の固形分の沈降分離を防止する
ことはできない。

【００２２】逆に、Ｌ／ｄの比率が１０を越えるような
場合は、前記ディップチューブ３６Ａの下端部よりドラ
フトチューブ３７Ａの下端部の長さの方がかなり長くな
っていることから、ディップチューブ３６Ａの下端部か
ら反応生成スラリ中に噴出されたフラッシュ蒸気の動圧
が大きくても、Ｘ領域に滞留する反応生成スラリによっ
て動圧の殆どは吸収されてしまい、このため、大部分の
フラッシュ蒸気はＸ領域内からに気・液２相流を形成し
た状態て環状部３８Ａ内を上昇するような現象を呈する
が、ドラフトチューブ３７Ａの下端部の長さがかなり長
いことから、環状通路を上昇するフラッシュガスによる
滞留液の上方への押し上げ効果がドラフトチューブ３７
Ａの下端部まで及び難くなり、このため環状部３８Ａ内
を上昇する環状通路３８Ａから反転板３９Ａを介してド
ラフトチューブ３７Ａ外に循環した後、再度環状通路３
８Ａに戻るようにした強制循環流を形成し難くなる等の
問題がある。

【００２３】また、図３に示すように、減圧弁３５Ａに
連結されて上部鏡板２３ｂを貫通して鉛直下方に延設さ
れて下部鏡板２３ｃから一定距離離間して配設されたデ
ィップチューブ３６Ａの上端部近傍に位置する内壁部に
は、当該ディップチューブ３６Ａの内径より小さい外径
を有する短管４０Ａが同心的に配設されている。当該短
管４０Ａの上方部には、例えば、二重フランジ４１Ａを
設けて高圧の反応生成スラリのフラッシュ時に前記スラ
リ中に含有される固体の運動エネルギによって磨耗した
場合には、素早く前記短管４０Ａを取り替え可能な構成
にしてある。

【００２４】これは、上部鏡板２３ｂとディップチュー
ブ３６Ａとの接続部が溶接してあることから、減圧弁３
５Ａを介して反応生成スラリをフラッシュして反応生成
スラリ中に含まれる固形物によって短管４０Ａの内壁面
に局部的なエロージョンが発生しても、短管４０Ａを取
り替えるだけで事足りることになり、短管４０Ａの取り
替え作業だけで済み、作業性が大幅に改善される。

【００２５】さらに、図１に示すように、反応器１４で
一定の反応条件下（ここでは、例えば、反応温度３２５
℃、圧力１２５Kg/cm2以上、滞留時間１５分とする）で
固形廃棄物を反応させて反応生成スラリを得た後、多段
配設されたフラッシュドラム２３（２３Ａ、２３Ｂ、２
３Ｃ）内で逐次フラッシュさせながら降温するようにな
っている。この場合、図１に示す制御系は次のように構
成されている。

【００２６】反応器１４から第１フラッシュドラム２３
Ａにフラッシュされる反応生成スラリは、一旦減圧弁３
５Ａで１次減圧されて降温されるが、この時、反応器１
４から第１フラッシュドラム２３Ａ間に配設された導入
管４６内の圧力を検出するＰＩＣ４２で減圧弁３５Ａを
制御するようになっている。また、第１フラッシュドラ
ム２３Ａの上部には、等エンタルピ膨張によって生じた
分解ガスを含むフラッシュガスを外部に排出するための
ガス排出管５７が配設されており、当該ガス排出管上に
は圧力制御弁５４が設けられており、当該第１フラッシ
ュドラム２３Ａ内の圧力が、例えば５５Kg/cm2になるよ
うに圧力制御するようになっている。

【００２７】第１フラッシュドラム２３Ａにフラッシュ
された反応生成スラリは、減圧弁３５Ｂで２次減圧され
るが、この時、第１フラッシュドラム２３Ａ内の液深が
所定の深さになるまで、ＬＩＣ４３で減圧弁３５Ｂを制
御するようになっている。また、第２フラッシュドラム
２３Ｂの上部には、前記同様に、第１フラッシュドラム
２３Ａからの反応生成スラリを減圧弁３５Ｂを介して第
２フラッシュドラム２３Ｂに導入した場合、等エンタル
ピ膨張によって生じたフラッシュガスを外部に排出する
ためのガス排出管５８が配設されており、当該ガス排出
管５８上には圧力制御弁５５が設けられており、当該第
１フラッシュドラム２３Ａ内の圧力が、例えば９Kg/cm2
になるように圧力制御するようになっている。

【００２８】同様に、第２フラッシュドラム２３Ｂにフ
ラッシュされた反応生成スラリは、減圧弁３５Ｃで３次
減圧されるが、この時、第２フラッシュドラム２３Ｂ内
の液深が所定の深さになるまで、ＬＩＣ４４で減圧弁３
５Ｃを制御するようになっている。そして、第３フラッ
シュドラム２３Ｃの上部には、前記同様に、第２フラッ
シュドラム２３Ｂからの反応生成スラリを減圧弁３５Ｃ
を介して第３フラッシュドラム２３Ｃに導入した場合、
等エンタルピ膨張によって生じたフラッシュガスを外部
に排出するためのガス排出管５９が配設されており、当
該ガス排出管５９上には圧力制御弁５６が設けられてお
り、当該第２フラッシュドラム２３Ｂ内の圧力が、例え
ば２．５Kg/cm2になるように圧力制御するようになって
いる。

【００２９】最後に、フラッシュタンク５０にフラッシ
ュされた反応生成スラリは、ボール弁５２で４次減圧さ
れるが、この場合も、前記同様、第３フラッシュドラム
２３Ｃ内の液深が所定の深さになるまで、ＬＩＣ４５で
ボール弁５２制御するようになっている。そして、フラ
ッシュタンク５０の上部には大気開放されたベント管５
１が設けられていることから、次工程に送出される場合
は、フラッシュタンク５０に放出された反応生成スラリ
を、少なくとも１００℃以下に降温されるようになって
いる。

【００３０】以上述べた本発明の減圧装置を用いた反応
生成スラリの減圧方法の具体的内容を説明する。

【００３１】都市ごみや産業廃棄物などの有機固形物を
含むいわゆる固形廃棄物は、混合未分別の状態で処理シ
ステムに導入される。未分別廃棄物は最初の前処理手段
１０にて粉砕して水相スラリとなし、これから鉄やアル
ミニウム等の有用無機物質を分離して有機固形物を含む
廃棄物スラリを生成する。

【００３２】粉砕処理は水中破砕によって固形物が数ｍ
ｍ程度になるように行えばよく、これにより水相スラリ
とするとともに、水中破砕の際に鉄等を分離除去する。
次いで、この水相スラリはサイクロンに投入し、ここで
アルミニウム、ガラス等の有用物を分離し、有機性固形
物を含むスラリを脱水装置を介してポンプ輸送可能な含
水率（約１４重量％）となるように調整して貯槽タンク
１２に投入するのである。前処理が終了した廃棄物スラ
リは高圧ポンプにより反応器１４に送給されるが、貯槽
タンク１２の出口部でアルカリタンク２０から連続的に
アルカリ性物質が廃棄物スラリ中に注入される。

【００３３】都市ごみ等の固形廃棄物中には、熱分解に
伴い塩化水素を発生する塩化ビニル等の有機塩素系樹脂
が含まれるので、反応器１４内で水熱反応に処する廃棄
物スラリにアルカリ性物質を注入することにより、塩化
水素を中和処理するようになっている。

【００３４】アルカリ性物質としては、水酸化ナトリウ
ム（ＮａＯＨ）、炭酸ナトリウム（Ｎａ₂ＣＯ₃）、水
酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）₂）等の他、炭酸カリウ
ム（Ｋ₂ＣＯ₃）、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣ
Ｏ₃）、炭酸水素カリウム（ＫＨＣＯ₃）、ギ酸ナトリ
ウム（ＮａＨＣＯＯ）等のアルカリ金属化合物もしくは
アルカリ土類金属化合物を用いることができるが、実地
的検討から炭酸ナトリウム（Ｎａ₂ＣＯ₃）が最も望ま
しい。

【００３５】このようなアルカリ性物質は反応器１４の
出口の反応生成物スラリのｐＨが弱酸性のｐＨ＝３〜５
となるように、アルカリ性物質の添加量を調整すればよ
い。処理する固形廃棄物は多種多様であるため、固形廃
棄物スラリの単位送給量に対して１〜５重量％の添加量
とするが、反応器１４の出口ｐＨを検出しつつアルカリ
添加量を調整することができる。

【００３６】高圧ポンプにより送給されるアルカリが添
加された廃棄物スラリは反応器１４に供給される前段で
予め反応温度になるように常温から反応温度まで加熱さ
れる。このため、第１熱交換器１６、第２熱交換器１８
にて段階的に昇温させている。適宜な温度まで昇温され
た廃棄物スラリは反応器１４に供給される。当該反応器
１４内の反応温度は２５０〜３５０℃、好ましくは２８
０〜３００℃であり、反応圧力はその反応温度における
飽和蒸気圧以上であればよい。

【００３７】反応時間は通常５〜６０分、好ましくは１
０〜３０分である。反応温度は滞留時間との関連で決め
られ、反応時間を長くすることにより反応温度を下げる
ことができ、また逆に、反応温度を上げることにより反
応時間を短くすることができるが、基本的には当該固形
廃棄物スラリの中で反応が律速となる固形物にあわせて
決めることが望ましい。

【００３８】このように、アルカリ性物質を廃棄物スラ
リ内に供給し、第１熱交換器１６、第２熱交換器１８を
経由して送られる廃棄物スラリは、反応器１４内で吸熱
反応による水熱反応処理された後、次工程のフラッシュ
ドラム２３に供給される。そして、特に、フラッシュガ
スのエンタルピが最も高い第１フラッシュドラム２３Ａ
からのフラッシュガスにて第１熱交換器１６を通る反応
前の廃棄物スラリを予熱し、引続き熱媒により第２熱交
換器１８を通る反応前の廃棄物スラリを、反応温度２５
０〜３５０℃、望ましくは３２５℃程度まで昇温されて
反応器１４に導入される。このスラリは反応器１４内で
数十分間保持され、液圧はその温度における飽和蒸気圧
より高圧となるようにして沸騰が防止されている。

【００３９】反応器１４で水熱反応を完了した反応生成
スラリは減圧弁３５Ａを介して、第１フラッシュドラム
２３Ａに送給するとフラッシュにより減圧され、含有し
ている水素や炭酸ガスとか一酸化炭素などのガスを蒸気
とともにいわゆるフラッシュガスを放出する。フラッシ
ュによって固形分を含有するスラリとフラッシュガスの
いわゆる気・液２相流を形成し、例えば減圧弁３５Ａと
連結されている短管４０Ａ内に放出される。

【００４０】静圧の支配的なエネルギを有する減圧弁３
５Ａの入口側の反応生成スラリの管内速度をＶｉとした
場合、動圧の支配的なエネルギに変化した減圧弁３５Ａ
の出口側のフラッシュガスを含む反応生成スラリの管内
速度をＶｏとした場合の速度比率（Ｖｏ／Ｖｉ）は、約
１０〜２０倍程度となり、前記短管４０Ａの内壁部に激
しく摺動して膨張による局部的なエロージョンを誘発す
る。

【００４１】引続き、フラッシュガスはディップチュー
ブ３６Ａを浸漬しているＸ領域内の反応生成スラリ中に
激しく噴出される。そして、Ｘ領域内では、フラッシュ
ガスを多量に含有する反応生成スラリは密度の軽い気・
液２相流を形成した状態で環状通路３８Ａ内を上昇流れ
に転じるが、この時、ディップチューブ３６Ａとドラフ
トチューブ３７Ａの両壁面により前記気・液２相流の上
昇流れを押さえるいわゆる摩擦抵抗が作用して動圧のか
なりの部分はここで吸収されることになる。

【００４２】もちろん、フラッシュガスが所有するエネ
ルギは、前述した環状通路３８Ａ内の上昇流れに伴って
生じる流動圧損が他の箇所で生じる圧損、すなわちディ
ップチューブ３６Ａ下部のＸ領域内に噴出した時の拡大
損失や環状通路３８Ａ上部の拡大圧損および上昇流れが
反転板３９Ａに衝突した場合の衝突エネルギ損失などよ
りも最も大きいことから、本発明では環状通路３８Ａ内
を上昇流れに伴って生じる流動圧損の値を適宜な値に保
持できるようにすることで第１フラッシュドラム２３Ａ
内での強制循環流れが形成できるのである。

【００４３】また、本発明の特徴は、ドラフトチューブ
３７Ａとディップチューブ３６Ａの下端部長さとの差Ｌ
を適宜に保持することで、ディップチューブ３６Ａから
反応生成スラリ中に噴出されたフラッシュガスがＸ領域
内で密度の軽い気・液２相流を形成した状態で環状通路
３８Ａ内を上昇流れに転じることができ、かつ、この
時、第１フラッシュドラム２３Ａの内壁面とドラフトチ
ューブ３７Ａ間を通って再度ドラフトチューブ３７Ａの
下端部から反転して再度環状通路３８Ａ内を上昇流れを
呈する強制循環流れが形成できるように適宜な環状通路
３８Ａ断面を有した構造にするとともに、ドラフトチュ
ーブ３７Ａの下端部を適正な長さにすることが大切とな
る。

【００４４】このような、強制循環流れを形成すること
により、第１フラッシュドラム２３Ａ内に貯溜された反
応生成スラリの攪拌作用を惹起することとなり、反応生
成スラリ中に含有される固形分が第１フラッシュドラム
２３Ａの底部に沈降分離することを防止できるため、反
応生成スラリの濃度を均一に保持できる。このことか
ら、多段フラッシュドラム２３内での等エンタルピ膨張
を安定して繰り返すことができる。

【００４５】以下、第２フラッシュドラム２３Ｂ、第３
フラッシュドラム２３Ｃについても前述した第１フラッ
シュドラム２３Ａと同様のフラッシュを行うことができ
るとともに、より脱ガスが徹底し、フラッシュ蒸気によ
って第１熱交換器１６内を流通する反応前スラリを高い
温度まで昇温できる。多段フラッシュによってエンタル
ピの高い反応生成スラリは、等エンタルピ膨張によりフ
ラッシュ蒸気を放出して最後の第３フラッシュドラム２
３Ｃから大気オープンされたベント管５１を有したフラ
ッシュタンク５０へと移送されて、１００℃以下まで冷
却される。

【００４６】また、フラッシュタンク５０へと移送され
た反応生成スラリは図示しない油水分離器にて静置分離
により油相は上部に、またスラリを含む水相は下部にそ
れぞれ分離される。そして、油水分離器内で分離された
大部分の油分は抜き出されて図示を省略された製品タン
クに直送され、燃料の一部として利用される。油水分離
器にて油分を除去された反応生成スラリは、さらに、次
の分離手段２４にてスラリ相と水相とに分離されるが、
当該分離手段２４としては、重力分離や遠心分離機など
があるが、遠心分離機が最も望ましく、当該遠心分離機
によってさらに水を分離して固形分濃度５０〜５５重量
％の反応生成スラリを得るのである。

【００４７】前記分離手段２４によって脱水分離された
５０〜５５重量％の反応生成スラリの粒径分布が大きい
ことから、図示しない次工程の湿式粉砕機にて幾何平均
径が１２５μ以下になるまで粉砕して製品スラリを得る
ようにしてもよい。なお、本実施例では３槽のフラッシ
ュドラム２３を直列に配設した場合について述べたが、
これに限定せずに２槽にしてもよいし、４槽以上にして
もよく、特に槽の数を増やすとより一層脱ガスおよび熱
回収が徹底して行われることとなる。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したことからも明らかなよう
に、本発明では、反応器から減圧弁を介してフラッシュ
ドラムに等エンタルピ膨張されて生成したフラッシュガ
スを含有する反応生成スラリの動圧は、フラッシュドラ
ム内の反応生成スラリを循環するためのエネルギとして
利用されフラッシュドラムの環状通路内を上昇する間に
当該エネルギの大部分を吸収するので、局部的なエロー
ジョンが防止されるとともに、フラッシャドラム２３
（２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ）内の滞留液に強制循環流を
形成するため、反応生成スラリ中に含有される固形物の
沈降分離が防止され、フラッシュドラム２３Ａ→フラッ
シュドラム２３Ｂ→フラッシュドラム２３Ｃ→フラッシ
ュタンク５０へ反応生成スラリが順次流れ、各フラッシ
ュドラム２３の排出口での固形物の沈降・堆積による閉
塞が生じない。また、フラッシュドラム上部のディップ
チューブ内に取り替え可能な短管を配設することによ
り、等エンタルピ膨張によりエロージョンが発生しても
短管のみを交換するだけで事足りることから、交換によ
る作業性が大幅に短縮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る反応生成スラリを多段フラッシュ
させる場合のフロー図である。

【図２】フラッシュドラム内の気・液の流れを示す説明
図である。

【図３】ディップチューブ内に短管を配設した場合のフ
ラッシャドラムの概要図である。

【図４】反応生成スラリの減圧方法を実施する構成ブロ
ック図である。

【図５】従来の減圧装置の概要図である。

【符号の説明】

１０前処理手段１２貯槽タンク１４反応器１６第１熱交換器１８第２熱交換器２０アルカリタンク２２アルカリ供給ポンプ２３（２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ）フラッシュドラム２３ａ円筒部２３ｂ上部鏡板２３ｃ下部鏡板２４分離手段３２ｐＨ計３４制御手段３５（３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ）減圧弁３６（３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ）ディップチューブ３７（３７Ａ、３７Ｂ、３７Ｃ）ドラフトチューブ３８（３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ）環状通路３９（３９Ａ、３９Ｂ、３９Ｃ）反転板４０（４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ）短管４１（４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ）二重フランジ４２ＰＩＣ４３〜４５ＬＩＣ４６導入管５０フラッシュタンク５１ベント管５２ボール弁５４〜５６圧力制御弁５７〜５９ガス排出管６０減圧弁６２フラッシュドラム６４邪魔板６６入口内壁部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機固形物を含む廃棄物をスラリ化し、
この廃棄物スラリにアルカリ性物質を加え、このアルカ
リ性廃棄物スラリを反応器にて水熱反応させて得られた
高圧の反応生成スラリを減圧弁を介してフラッシュドラ
ム内にフラッシュさせるに際し、当該フラッシュドラム
内に一定量貯溜されたフラッシュ後の反応生成スラリ中
にフラッシュさせ、フラッシュ流体の持つ動エネルギを
前記反応生成スラリの循環エネルギに転換することを特
徴とする反応生成スラリの減圧方法。
【請求項２】請求項１記載のフラッシュドラムの上方
から下方に延びて当該フラッシュドラムの底部から離間
して配設されたディップチューブと、前記ディップチュ
ーブの外周に当該ディップチューブの外径より大きい内
径を有するドラフトチューブと、前記ドラフトチューブ
の上端部より離間して配設されて前記ディップチューブ
とドラフトチューブ間の環状部を上方に向かう強制循環
流れに反転して当該ドラム内に貯溜された反応生成スラ
リ中に戻すように配設されたドーナツ状の反転板と、当
該反転板の内径はディップチューブと同心状に固着さ
れ、外径は前記フラッシュドラムの内径より小さくする
とともに、上方に向かって凸状に湾曲した形状を有した
ことを特徴とする反応生成スラリの減圧装置。
【請求項３】請求項２記載のディップチューブの下端
部よりドラフトチューブの下端部を長さＬだけ長くする
とともに、前記ディップチューブの内径ｄと前記Ｌとの
比率（Ｌ／ｄ）を４〜１０としたことを特徴とする反応
生成スラリの減圧装置。
【請求項４】請求項２のディップチューブの上端部近
傍に、当該ディップチューブの内径より小さい外径を有
する短管を内挿するとともに、前記ディップチューブと
同心状に配設されて高圧の反応生成スラリのフラッシュ
時に前記スラリ中に含有される固形分の運動エネルギに
よって磨耗した前記内管を取り替え可能な構成にしたこ
とを特徴とする反応生成スラリの減圧装置。