JPH1119636A - Method for transporting solid to reaction field of supercritical water atmosphere and apparatus therefor - Google Patents

Method for transporting solid to reaction field of supercritical water atmosphere and apparatus therefor

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JPH1119636A
JPH1119636A JP17591597A JP17591597A JPH1119636A JP H1119636 A JPH1119636 A JP H1119636A JP 17591597 A JP17591597 A JP 17591597A JP 17591597 A JP17591597 A JP 17591597A JP H1119636 A JPH1119636 A JP H1119636A
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transporting
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慎一朗 川崎
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明 鈴木
Masanori Sasaki
雅教 佐々木
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伸一 大橋
Taro Kuramochi
太郎 倉持
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To effectively execute the complete decomposition of hardly decomposable org. matter by adding a thickener consisting of an org. compd. for increasing the viscosity of transporting fluid contg. powder and granular solids to this transporting fluid when the transporting fluid is supplied continuously to a reaction field maintained in a supercritical water atmosphere. SOLUTION: At the time of treating ion exchange resins, etc., by supercritical hydroxylation, a prescribed amt. of the used waste ion exchange resins are added from a sample tank 2 to a mixing vessel 1 and a prescribed amt. of the thickener is added from a thickener tank 3 thereto. Next, a liquid mixture contg. the ion exchange resins and the thickener is stirred and mixed by a stirring device 4 and is slurried to the state of the ion exchange resin uniformly dispersed into the water. This slurry is fed by a slurry pump 5 to the suction side of a high-pressure pump 6 via a transporting pipe 7. The slurry is pressurized by this high-pressure pump 6 and is supplied via a high-pressure transporting pipe 9 to a reactor 10. The supercritical water reaction forming fluid discharged from the reactor 10 to a discharge pipe 13 is discharged through the process of cooling, pressure reducing, etc., to the outside of the system.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、超臨界水雰囲気で
粉粒状の有機固形物を分解する場合に用いられる分解対
象物の輸送方法及び装置に関し、特には、イオン交換樹
脂や活性炭等のように水中で沈降する固形物を超臨界水
酸化して処理する際に好適に用いられる分解対象物の輸
送方法及び装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for transporting a substance to be decomposed used for decomposing a powdery organic solid in a supercritical water atmosphere. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method and an apparatus for transporting a substance to be decomposed, which are preferably used when supercritically hydroxylating a solid that precipitates in water.

【0002】[0002]

【発明の背景と従来技術】本発明が適用される分野の従
来技術及び課題を、イオン交換樹脂を酸化分解して減容
化する場合を例にして以下説明する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The prior art and problems in the field to which the present invention is applied will be described below by taking as an example the case where the volume of an ion exchange resin is reduced by oxidative decomposition.

【0003】従来から火力発電所などの発電設備では、
復水中に含まれる不純物(クラッドやイオンなど)を除
去するために復水系統でイオン交換樹脂が使用されてお
り、このイオン交換樹脂は経時に劣化するため一定の使
用限界に至った段階で廃棄される。そしてこの廃棄イオ
ン交換樹脂は、廃棄物一般についての要請と同様に減容
化して廃棄することが従来から望まれている。しかし、
イオン交換樹脂は難分解性の物質である場合が多く、低
コストに減容化して処理できる工業的規模の減容化技術
は現在までのところ実現されていない。また、原子力発
電所の復水系で使用されたイオン交換樹脂については、
イオン交換樹脂が難分解性であるという上記の問題に加
えて、廃棄イオン交換樹脂に吸着・付着しているクラッ
ド等に放射性物質が含まれているため、その放射性物質
を封じ込めて保管するため保管設備の縮小化が求められ
ている。このように、発電所設備から生ずる廃棄イオン
交換樹脂の容積減容化の技術が従来から求められている
ことに鑑み、本発明者は容積減容化に有効な方法につい
て検討した。
[0003] Conventionally, in power generation facilities such as thermal power plants,
Ion exchange resin is used in the condensate system to remove impurities (cladding, ions, etc.) contained in condensate water, and this ion exchange resin deteriorates over time and is discarded when it reaches a certain use limit Is done. It has been conventionally desired that the waste ion-exchange resin be reduced in volume and disposed of in the same manner as in general waste. But,
The ion-exchange resin is often a hardly decomposable substance, and an industrial-scale volume reduction technology capable of reducing the volume and treating at low cost has not been realized so far. For ion exchange resins used in condensate systems at nuclear power plants,
In addition to the above-mentioned problem that the ion exchange resin is hardly decomposable, since the radioactive material is contained in the cladding etc. that is adsorbed and adhered to the waste ion exchange resin, the radioactive material is stored in a sealed manner. There is a demand for downsizing of equipment. In view of the need for a technique for reducing the volume of waste ion-exchange resin generated from power plant facilities as described above, the present inventor studied an effective method for reducing the volume.

【0004】一般的な減容化方法として知られる直接燃
焼法は、焼却炉で例えば800℃以上の高温でイオン交
換樹脂を酸化分解する方法であり、対象物の完全分解は
実現できる。しかし、NOX 、SOX の発生があること
や、放射性物質が含まれるような場合には、燃焼ガスを
大気に放出する際に放射性物質が廃ガスに含まれないよ
うにする対策が必要になるという問題がある。また、高
温での焼却を行うため、焼却炉の耐久性や焼却に用いる
燃料(重油等)の消費の点から、設備コストや運転コス
トが嵩むという問題がある。また他の方法として知られ
る湿式酸化法は、NOX 、SOX や放射性物質が大気に
放出されるという問題はないものの、難分解性であるイ
オン交換樹脂の分解が不完全となってダイオキシンなど
の有毒物質を副生するという別の問題を招く虞れがあ
る。
The direct combustion method known as a general volume reduction method is a method in which an ion exchange resin is oxidatively decomposed at a high temperature of, for example, 800 ° C. or more in an incinerator, and complete decomposition of an object can be realized. However, NO X, and that there is a generation of SO X, when such radioactive materials are the combustion gases required to take measures to ensure that radioactive materials when released to the atmosphere are not included in the waste gas Problem. In addition, since incineration is performed at a high temperature, there is a problem that equipment costs and operation costs increase in terms of durability of the incinerator and consumption of fuel (heavy oil or the like) used for incineration. The wet oxidation method, which is known as another method, has no problem in that NO x , SO x and radioactive substances are released into the atmosphere, but the decomposition of ion-exchange resin, which is hardly decomposable, is incomplete and dioxin and the like are not obtained. This may cause another problem of by-producing toxic substances.

【0005】これらの問題があるために、上記の直接燃
焼法、湿式酸化法の採用は、分解が比較的容易な対象物
に限定されている。
[0005] Because of these problems, the direct combustion method and the wet oxidation method described above are limited to objects that are relatively easy to decompose.

【0006】一方、超臨界水酸化処理法は、難分解性物
質、例えば塩素化合物,窒素化合物あるいは硫黄化合物
等をその物質の化学構造に含む難分解性物質を処理する
技術として注目される(例えば特公平1−38532号
公報参照)。
On the other hand, the supercritical water oxidation treatment method is attracting attention as a technique for treating a hardly decomposable substance such as a chlorine compound, a nitrogen compound or a sulfur compound in the chemical structure of the substance (for example, See Japanese Patent Publication No. 38532/1993.

【0007】この超臨界水酸化による処理方法は、分解
対象物を超臨界水雰囲気の反応場に供給すると共に、併
せて、酸素等の酸化剤及び超臨界水を供給し、反応場に
おいて水の超臨界条件下で分解対象物を酸化分解する方
法であり、生成流体は、冷却され、ガス(主に炭酸ガ
ス)は減圧機構で減圧した後排気管を通して大気に排出
し、水は必要に応じてこれに含まれる無機物等を除去し
て凝縮水排水管を通して排出させるものである。そして
この方法は、水の臨界条件すなわち臨界温度374℃及
び臨界圧力22MPaを越えた条件下の水(超臨界水)
の極性が温度と圧力で制御可能となって、パラフィン系
炭化水素やベンゼン等の非極性物質も溶解することがで
き、また酸素等のガスとも任意の割合で単一相で混在す
るという有機物酸化分解用の反応溶媒として極めて優れ
た特性を示すこと、分解対象物の炭素含有率が数%あれ
ば自身の酸化熱(ないし若干の補助燃料の供給)だけで
反応温度維持ができること、ほとんどの難分解性有機物
や有害有機廃棄物を超臨界水中で加水分解反応や熱分解
反応を適切にコントロールすることにより完全に分解で
きること、特に処理を閉鎖系の装置内で行えること、な
どの点で有害有機物の分解処理に極めて適している。ま
た、放射性物質を含む場合にも、水やガスの排出系でそ
の放射性物質を確実にかつ無駄なく捕捉することもでき
るので、原子力発電所設備からのイオン交換樹脂の酸化
分解処理にも好適に用いられるという利点がある。
In this treatment method by supercritical water oxidation, an object to be decomposed is supplied to a reaction field in a supercritical water atmosphere, and at the same time, an oxidizing agent such as oxygen and supercritical water are supplied. This method oxidizes and decomposes substances to be decomposed under supercritical conditions. The generated fluid is cooled, the gas (mainly carbon dioxide) is depressurized by a decompression mechanism, and then discharged to the atmosphere through an exhaust pipe. This removes the inorganic substances and the like contained therein and discharges the condensed water through a drain pipe. In this method, water (supercritical water) under the critical condition of water, that is, under the condition that the critical temperature is 374 ° C. and the critical pressure is 22 MPa is exceeded.
Of organic matter can be controlled by temperature and pressure, so that non-polar substances such as paraffinic hydrocarbons and benzene can be dissolved. It shows extremely excellent properties as a reaction solvent for decomposition, and if the decomposition target has a carbon content of several percent, it can maintain the reaction temperature only by its own heat of oxidation (or supply of a small amount of auxiliary fuel). Decomposable organic substances and toxic organic wastes can be completely decomposed by appropriately controlling hydrolysis and thermal decomposition reactions in supercritical water, and in particular, harmful organic substances can be treated in closed systems. It is very suitable for the decomposition process. In addition, even when a radioactive substance is contained, the radioactive substance can be reliably and efficiently captured in the water or gas discharge system, so that it is also suitable for the oxidative decomposition treatment of ion exchange resin from nuclear power plant equipment. It has the advantage of being used.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したイ
オン交換樹脂は粉粒状の固形物であり、これを超臨界水
酸化で処理する場合には、次のことが問題となる。すな
わち、超臨界水酸化の処理法は、分解対象物が酸化分解
する際に発生する酸化熱を利用して反応温度を維持する
ことを特徴とし、難分解性有機物を処理する場合には、
これが不完全に分解されると上述したダイオキシン等の
有毒物質が副生される虞れがあるので、完全分解のため
に反応場における反応温度にムラが生ずることをできる
だけ回避する必要がある。このため超臨界水酸化処理で
は、反応場においての酸化熱発生量の変動を避ける必要
があり、この発熱量の変動に直接影響する分解対象物の
濃度変動(濃度ムラ)を避けることが重要となる。しか
し、例えばイオン交換樹脂を粉砕しないで、上記反応場
に濃度がムラない状態で輸送(供給)することは必ずし
も容易でない。
The above-mentioned ion-exchange resin is a solid in the form of powder and granules. When this is treated by supercritical water oxidation, the following problems arise. That is, the treatment method of supercritical water oxidation is characterized by maintaining the reaction temperature using the heat of oxidation generated when the decomposition target is oxidatively decomposed, and when processing hardly decomposable organic substances,
If this is incompletely decomposed, the above-mentioned toxic substance such as dioxin may be by-produced. Therefore, it is necessary to avoid as much as possible the occurrence of uneven reaction temperature in the reaction field for complete decomposition. For this reason, in the supercritical water oxidation treatment, it is necessary to avoid fluctuations in the amount of heat of oxidation generated in the reaction field, and it is important to avoid fluctuations in the concentration of the decomposition target (concentration unevenness) that directly affect the fluctuations in the heat generation. Become. However, it is not always easy to transport (supply) the ion-exchange resin without pulverizing the ion-exchange resin into the reaction field in a state where the concentration is not uneven.

【0009】この濃度ムラが起き易い理由は次のように
考えられる。すなわち、超臨界水酸化の処理は、水の臨
界圧を越えた圧力下の反応場に比較的低速で分解対象物
を供給して超臨界水酸化を行うという特殊な処理の条件
であることにその原因の一つとして挙げられる。一般に
粉粒体の輸送では、粉粒体の比重、形状、粒径、分散型
か集積型かなどの粉粒体の物性、及び輸送流体(流体)
の物性、輸送圧力、輸送速度などがその輸送効率の因子
として関係し、例えば、輸送流体と被輸送物(粉粒体)
に比重差がある場合には、ポンプの吐出圧力を高くして
輸送速度を速くするなどして粉粒体の輸送管内での堆積
やポンプ内での滞留につながる粉粒体の沈降を防いで輸
送する方法が考えられる。しかし超臨界水酸化を行うた
めに低圧下から上記の高圧下に固形物を供給する輸送で
は、通常、容積型ポンプ(プランジャーポンプ,ピスト
ンポンプ,ダイヤフラムポンプ)が使用されるので、被
輸送物質の連続輸送時に容積型ポンプに特有の輸送ムラ
(脈動)を発生することが避け難いからである。
The reason why the density unevenness is likely to occur is considered as follows. In other words, the supercritical water oxidation treatment is a special treatment condition that supercritical water oxidation is performed by supplying a decomposition target at a relatively low speed to a reaction field under a pressure exceeding the critical pressure of water. This is one of the causes. In general, in the transportation of a granular material, the specific gravity, the shape, the particle size, the physical properties of the granular material such as a dispersion type or an integrated type, and the transport fluid (fluid)
Properties, transport pressure, transport speed, etc. are related as factors of transport efficiency, for example, transport fluid and transported material (granules)
If there is a difference in specific gravity, the discharge pressure of the pump is increased to increase the transport speed, etc., to prevent the sedimentation of the granular material, which leads to the accumulation of the granular material in the transport pipe and the stagnation in the pump. Methods of transportation are conceivable. However, in the case of transporting solids from a low pressure to a high pressure in order to perform supercritical water oxidation, a positive displacement pump (plunger pump, piston pump, diaphragm pump) is usually used. This is because it is inevitable to generate transport unevenness (pulsation) peculiar to the positive displacement pump during the continuous transport of.

【0010】また、一般の輸送系では、粉粒体の沈降し
易い位置に二次流体供給して該粉粒体を流動化させるこ
とや、気体をバブリングして流動化させることもできる
が、超臨界水酸化の輸送系では、二次流体を供給するた
めに別途の高圧ポンプが必要となって設備コストや制御
上の負担を招き、気体バブリングをすれば気泡混入によ
って容積型ポンプによる輸送に支障を招く虞が大きいの
で採用は難しい。
In a general transport system, a secondary fluid can be supplied to a position where the granular material is likely to settle to fluidize the granular material, or gas can be bubbled to fluidize. In the transport system for supercritical water oxidation, a separate high-pressure pump is required to supply the secondary fluid, which incurs equipment costs and control burdens. The adoption is difficult because there is a great risk of causing trouble.

【0011】また以上の問題とは別に、上記の濃度ムラ
が生ずることは、反応によって中和塩を生成しなければ
ならない分解対象物の場合には、生成する酸の中和のた
めに添加する中和剤を極力当量に近似して添加すること
が減容化目的の上から望まれるにもかかわらず、変動す
る濃度ムラの上限値に基づいて中和剤を過剰に添加する
必要を招き、特に、放射性物質等を含む生成反応液を濃
縮して保管するなどの処理を行う際には、液中に含まれ
る無機塩が増加するのでその後の濃縮減容化処理が不利
になるという別の問題を派生する不具合もある。
[0011] Apart from the above problems, the above-mentioned unevenness in concentration is caused by the addition of a neutralization salt to neutralize the generated acid in the case of a decomposition target in which a neutralized salt must be formed by the reaction. Although it is desired from the viewpoint of volume reduction to add the neutralizing agent as close to the equivalent as possible, it is necessary to excessively add the neutralizing agent based on the upper limit value of the density unevenness that fluctuates. In particular, when performing processing such as concentrating and storing the reaction product solution containing a radioactive substance or the like, the concentration of inorganic salts contained in the solution increases, so that the subsequent concentration reduction process becomes disadvantageous. There are also bugs that can lead to problems.

【0012】以上のことから、例えばイオン交換樹脂等
の粉粒体(固形物)を超臨界水酸化処理する場合には、
供給管やポンプ内での堆積,滞留による弊害を防ぎ、ひ
いては反応場に連続供給する分解対象物の濃度ムラを防
ぐことが求められ、その対策として、粉粒体を破砕,粉
砕して流動性を高めることが考えられている。
[0012] From the above, for example, when supercritical water oxidation treatment is performed on a granular material (solid matter) such as an ion exchange resin,
It is necessary to prevent adverse effects due to accumulation and stagnation in the supply pipe and pump, and to prevent uneven concentration of the decomposition target that is continuously supplied to the reaction field. It is thought to increase.

【0013】しかしこのようにすることは、破砕,粉砕
を行う装置が必要となることや、粉砕粒径の管理が必要
となるために工業的な設備として有利でないから、でき
ればこの工程を省略ないし負担を軽減することが望まれ
る。またイオン交換樹脂は、湿式粉砕が難しいために粉
砕に先立って乾燥の前処理が必要になり、粉砕処理を行
う方式ではその負担はより大きい。
However, this method is not advantageous as an industrial facility because a device for crushing and pulverizing is required, and control of the pulverized particle size is required, so that this step is omitted if possible. It is desirable to reduce the burden. In addition, since ion-exchange resins are difficult to be wet-pulverized, pretreatment for drying is required prior to pulverization, and the method of performing pulverization is more burdensome.

【0014】本発明は、以上のような超臨界水雰囲気の
処理、代表的には超臨界水酸化の処理において、特有な
上述した問題を克服して、特に難分解性有機物の完全分
解を効率的に実現するのに適した分解対象物の輸送方法
及び装置の提供を目的してなされたものである。
The present invention overcomes the above-mentioned problems peculiar to the treatment in a supercritical water atmosphere as described above, typically in the treatment of supercritical water, and particularly, makes it possible to efficiently decompose the hardly decomposable organic substances. The purpose of the present invention is to provide a method and an apparatus for transporting an object to be decomposed which are suitable for realizing the method.

【0015】本発明の別の目的は、特に使用済み廃棄イ
オン交換樹脂を超臨界水酸化法により酸化分解して減容
化する場合に、粉砕せずにあるいは粉砕処理の負担を軽
減し、しかも濃度ムラなく効率よく反応場に輸送するこ
とができて、好適な処理を実現できる輸送方法及び装置
を提供するところにある。
Another object of the present invention is to reduce the burden of pulverization processing without pulverization, particularly when the used waste ion exchange resin is oxidatively decomposed and reduced in volume by a supercritical water oxidation method. It is an object of the present invention to provide a transport method and an apparatus which can be efficiently transported to a reaction field without concentration unevenness and can realize a suitable treatment.

【0016】また本発明の更に別の目的は、廃棄イオン
交換樹脂等の固形物を酸化分解する超臨界水酸化法にお
いて、生成する酸の中和のため添加する中和剤の量をで
きるだけ低減でき、したがって廃棄物をできるだけ減容
化することができる輸送方法及び装置を提供するところ
にある。
Still another object of the present invention is to provide a supercritical water oxidation method for oxidatively decomposing solid matter such as waste ion exchange resin, in which the amount of a neutralizing agent added for neutralizing the generated acid is reduced as much as possible. It is an object of the present invention to provide a transportation method and apparatus capable of reducing the volume of waste as much as possible.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本願発明の上記目的は、
上記特許請求の範囲の各請求項に記載した発明により達
成される。
The above objects of the present invention are as follows.
This is achieved by the invention described in each claim of the above claims.

【0018】本願請求項1の超臨界水雰囲気の反応場に
固形物を輸送する方法の特徴は、分解対象物である粉粒
状固形物を含む輸送流体を、低圧(一般的には常圧)下
から水の臨界圧を超えた超臨界水雰囲気に維持された反
応場に連続的に供給する輸送方法であって、上記輸送流
体に、該輸送流体の粘度を増大させる有機化合物からな
る増粘剤を添加することを特徴とする。
A feature of the method for transporting solids to a reaction field in a supercritical water atmosphere according to claim 1 of the present application is that a transport fluid containing powdery solids to be decomposed is subjected to low pressure (generally, normal pressure). A transport method for continuously supplying a reaction field maintained in a supercritical water atmosphere exceeding a critical pressure of water from below, wherein the transport fluid includes an organic compound that increases the viscosity of the transport fluid. It is characterized by adding an agent.

【0019】上記発明において、超臨界水雰囲気の反応
場で行われる反応は、酸化剤が存在しない非酸化性雰囲
気、あるいは酸化剤が存在する酸化雰囲気のいずれの条
件下で行われるものであってもよい。非酸化性雰囲気で
の反応は一般に油分を回収する目的で行われ、酸化雰囲
気での反応は一般に完全分解の目的で行われる。酸化反
応を行わせる場合に用いられる酸化剤としては、一般的
には空気、酸素、酸素富化気体を用いることができる
他、過酸化水素水等の液体酸化剤、固体酸化剤を用いる
こともできる。超臨界水雰囲気は、反応場を、水の臨界
温度374℃以上、臨界圧22MPa以上とすることで
与えられるが、好ましくは22〜25MPa、400〜
650℃とされる。反応は1〜10分、好ましくは1〜
2分で行われる。
In the above invention, the reaction carried out in the reaction field in a supercritical water atmosphere is carried out under either a non-oxidizing atmosphere in which no oxidizing agent is present or an oxidizing atmosphere in which an oxidizing agent is present. Is also good. The reaction in a non-oxidizing atmosphere is generally performed for the purpose of recovering oil, and the reaction in an oxidizing atmosphere is generally performed for the purpose of complete decomposition. As the oxidizing agent used for performing the oxidation reaction, generally, air, oxygen, an oxygen-enriched gas can be used, and a liquid oxidizing agent such as hydrogen peroxide solution or a solid oxidizing agent can also be used. it can. The supercritical water atmosphere is given by setting the reaction field to a critical temperature of water of 374 ° C. or more and a critical pressure of 22 MPa or more, preferably 22 to 25 MPa, 400 to 250 MPa.
650 ° C. The reaction is carried out for 1 to 10 minutes, preferably 1 to 10 minutes.
It takes 2 minutes.

【0020】超臨界水雰囲気の反応場は、管式(パイプ
式)反応器や、縦筒式のいわゆるベッセル型反応器など
の反応器中に形成され、分解対象物である固形物を含む
流体、超臨界水、必要に応じて酸化剤、中和剤などを供
給する供給系、加熱手段、冷却手段、加圧手段、減圧手
段等を適宜の位置に配置した既知の装置を用いて反応を
行わせることができる。
The reaction field in the supercritical water atmosphere is formed in a reactor such as a tubular (pipe) reactor or a vertical cylindrical so-called Bessel reactor, and contains a fluid containing solid matter to be decomposed. The reaction is performed using a known apparatus in which a supply system for supplying supercritical water, an oxidizing agent, a neutralizing agent, and the like as necessary, a heating unit, a cooling unit, a pressurizing unit, and a depressurizing unit are arranged at appropriate positions. Can be done.

【0021】分解対象物の輸送流体としては工業的には
通常水が用いられるが、限定されるものではない。な
お、以下説明では輸送流体として一般的な「水」を用い
た場合で説明する。
As a transport fluid for the decomposition target, water is generally used industrially, but is not limited thereto. In the following description, a case where general “water” is used as a transport fluid will be described.

【0022】本発明は主に容積型ポンプでムラなく輸送
することが難しい固形物を対象として、経時的な濃度ム
ラを招くことなく輸送できるようにするものである。固
形物のうちで水と比重が同じものは経時的な濃度ムラを
招くことなしに輸送することができるが、一般に固形物
は水に対し比重差がある場合が多く、これらは静水中で
は沈降あるいは浮遊し、特に沈降性の固形物は高圧ポン
プでは輸送できない場合がある。沈降性の有機固形物と
して代表的には、使用済みの廃棄イオン交換樹脂、廃棄
活性炭、沈降性の大きな廃棄濾過助剤挙げることができ
る。また浮遊性の固形物としてはプラスチック等を挙げ
ることができる。ただし本発明の対象がこれに限定され
るものではない。
The present invention is intended to enable the transport of solids which are difficult to transport evenly with a positive displacement pump without causing unevenness in concentration over time. Among solids, those with the same specific gravity as water can be transported without causing concentration unevenness over time.However, in general, solids often have a specific gravity difference with water, and these settle in still water. Alternatively, suspended, especially sedimentable solids may not be transported by high pressure pumps. Representative examples of the sedimentable organic solid include used waste ion exchange resin, waste activated carbon, and waste sedimentation aid having large sedimentation. In addition, examples of the floating solid include plastic and the like. However, the object of the present invention is not limited to this.

【0023】粉粒状の大きさは、上記反応場に供給する
のに支障がなければ特に限定されるものではなく、超臨
界水反応の設備の規模,設計や分解対象である固形物の
特性(比重等)などによって必ずしも一律に決めること
はできないが、一般的には上限が1mm以下、好ましく
は0.5mm以下の粒径のものが対象とされる。分解対
象物が小さければ、比重が極端に大きいものでないかぎ
り上記輸送系での沈降による不具合の虞れは小さい。反
対に分解対象物があまり大きいと容積型ポンプや配管内
の詰まりによって輸送不良を招く虞れが大きい。本発明
の方法により輸送できる固形物は、一般的には比重が3
以下のものを挙げることができる。
The size of the granular material is not particularly limited as long as it does not hinder the supply to the above-mentioned reaction field. Specific gravity and the like cannot necessarily be determined uniformly, but generally those having an upper limit of 1 mm or less, preferably 0.5 mm or less are targeted. If the decomposition target is small, there is little possibility of a problem due to the sedimentation in the transport system unless the specific gravity is extremely large. Conversely, if the decomposition target is too large, there is a high possibility that clogging in the positive displacement pump or the piping will cause poor transport. Solids that can be transported by the method of the present invention generally have a specific gravity of 3
The following can be mentioned.

【0024】上記した発明において用いられる有機化合
物からなる増粘剤は、澱粉、砂糖、或いは下記表1に示
した有機高分子化合物が好ましく使用される。増粘剤は
水溶性であってもなくともよく、コロイド状に固形物を
分散させるものでもよい。
As the thickener comprising an organic compound used in the above-mentioned invention, starch, sugar, or an organic polymer compound shown in Table 1 below is preferably used. The thickener may or may not be water-soluble and may disperse solids in colloidal form.

【0025】[0025]

【表1】 [Table 1]

【0026】本発明において増粘剤として有機化合物を
用いるのは、この増粘剤も超臨界水雰囲気での反応によ
り分解させるためである。したがって酸化反応等により
容易に分解するものが好ましく用いられる。
The reason why an organic compound is used as a thickener in the present invention is that this thickener is also decomposed by a reaction in a supercritical water atmosphere. Therefore, those which are easily decomposed by an oxidation reaction or the like are preferably used.

【0027】増粘の程度は、固形物の大きさや比重によ
り異なるが、あまり粘度が高いと流体の管内輸送やポン
プ吐出に支障を招くので、固形物を含む流体の反応場へ
の輸送に支障がない範囲で、増粘剤の選択、添加量を調
整することができ、一般的には50〜250cP、好ま
しくは100〜150cPとされるが、実験的に添加量
を確認することもできる。なお、流体の比重を有機固形
物と同比重にする物質を混合することによっても、粉粒
状の有機固形物を沈降させずに流体で輸送することもで
きるが、このような比重調整のための物質も一般的には
増粘効果を有するのが普通であり、増粘と共に比重調整
の作用を有する物質も本発明の増粘剤から除外するもの
ではない。
[0027] The degree of thickening depends on the size and specific gravity of the solid, but if the viscosity is too high, it will hinder the transport of the fluid in the pipe and the pump discharge, so that the transport of the fluid containing the solid to the reaction field will be hindered. The thickener can be selected and the amount added can be adjusted within a range where there is no such amount, and is generally 50 to 250 cP, preferably 100 to 150 cP, but the amount added can also be confirmed experimentally. In addition, by mixing a substance that makes the specific gravity of the fluid the same as that of the organic solid, the powdery organic solid can be transported by a fluid without sedimentation. In general, substances generally also have a thickening effect, and substances having an action of adjusting specific gravity together with thickening are not excluded from the thickener of the present invention.

【0028】なお、増粘剤添加による水の増粘効果は高
温になるにしたがって低下するが、固形物輸送時の輸送
ムラの発生は主に高圧ポンプ部分を通過する際が問題で
あり、この工程を低温で通過するので、反応器近傍で予
熱等により温度が上昇してもその後、速やかに超臨界反
応が進行するので大きな影響はない。輸送流体に対する
有機固形物と増粘剤の添加,混合は、いずれを先に行っ
てもよい。
The thickening effect of water due to the addition of a thickener decreases as the temperature rises. However, the occurrence of uneven transport during the transport of solid matter is mainly caused by passing through a high-pressure pump. Since it passes through the process at a low temperature, even if the temperature rises due to preheating or the like in the vicinity of the reactor, the supercritical reaction proceeds immediately thereafter, so there is no significant effect. Either addition or mixing of the organic solid and the thickener to the transport fluid may be performed first.

【0029】上記発明の方法によれば、粉粒状の有機固
形物をプランジャーポンプ等の容積型ポンプで高圧下に
比較的低速(0.1m/s以下)で輸送する場合の濃度
ムラが大幅に低減される。したがって、分解時の発熱で
反応を維持する場合の温度変動の防止が図られるので不
完全分解の虞れを低減,解消できる。また濃度ムラを抑
制できるので、生成流体中に酸が含まれる場合の中和剤
の量を過剰に添加しなければならないという不具合を防
止できる。
According to the method of the present invention, the concentration unevenness when the powdery organic solid is transported under a high pressure at a relatively low speed (0.1 m / s or less) by a positive displacement pump such as a plunger pump is large. To be reduced. Therefore, the temperature fluctuation when the reaction is maintained by the heat generated during the decomposition can be prevented, and the risk of incomplete decomposition can be reduced or eliminated. Further, since the concentration unevenness can be suppressed, it is possible to prevent a disadvantage that the amount of the neutralizing agent when the acid is contained in the generated fluid must be excessively added.

【0030】本願請求項3の発明は、上記の増粘剤が金
属に対する腐食性の酸を生成する元素を含まないものと
したことを特徴とし、請求項4の発明は、上記の増粘剤
が酸とアルカリの中和塩を生成する物質を含まないもの
としたことを特徴とする。このような増粘剤としては、
例えば澱粉、砂糖、ポリアクリルアミド等を挙げること
ができる。
[0030] The invention of claim 3 of the present application is characterized in that the above-mentioned thickener does not contain an element which generates a corrosive acid for metals, and the invention of claim 4 is the above-mentioned thickener. Does not contain a substance that generates a neutralized salt of an acid and an alkali. As such a thickener,
For example, starch, sugar, polyacrylamide and the like can be mentioned.

【0031】これらの発明によれば、例えば塩酸や硫酸
を生成するCl,S等の元素を含まない増粘剤を用いる
ことで、分解対象物が同様に酸を生成しないものである
場合には中和剤(アルカリ)の添加を不要とでき、分解
対象物が酸を生成するものである場合にも、中和剤の添
加量を無用に多くする必要がない。また発生する塩の量
を抑制できるので、最終的な廃棄物量を低減でき、特に
難分解性物質の物質、あるいは原子力発電所から排出さ
れる使用済み廃棄イオン交換樹脂の超臨界水酸化による
減容化処理に有効である。
According to these inventions, for example, by using a thickener which does not contain an element such as Cl or S which generates hydrochloric acid or sulfuric acid, when the decomposition target does not similarly generate an acid, It is not necessary to add a neutralizing agent (alkali), and it is not necessary to use an excessively large amount of the neutralizing agent even when the decomposition target is an acid. In addition, the amount of salt generated can be suppressed, so that the final amount of waste can be reduced, and especially the volume of hardly decomposable substances or the waste waste ion exchange resin discharged from nuclear power plants by supercritical water oxidation. It is effective for conversion processing.

【0032】本願請求項5の発明は、上記の超臨界水雰
囲気に維持された反応場で行われる反応が、酸化剤の存
在下で行われる酸化反応(超臨界水酸化反応)、または
酸化剤が存在しない非酸化分解反応(超臨界水分解反
応)のいずれかであることを特徴とする。
According to the invention of claim 5 of the present application, the reaction performed in the reaction field maintained in the supercritical water atmosphere is an oxidation reaction (supercritical water oxidation reaction) performed in the presence of an oxidizing agent, or an oxidizing agent. Is a non-oxidative decomposition reaction (supercritical water decomposition reaction) in which is not present.

【0033】この発明によれば、例えば、請求項7で例
示するように、使用済みの廃棄イオン交換樹脂を完全酸
化分解して大幅に減容化することができ、しかもイオン
交換樹脂の破砕処理を不要とできるか、破砕処理の負担
を軽減できるので、破砕が容易でないイオン交換樹脂の
減容化処理方法に用いる場合に極めて有用性が高い。粉
粒状のイオン交換樹脂は、一般に比重が1.1〜1.3
程度、粒径が0.4〜0.6mm程度のものであり、本
発明はカチオン交換樹脂,アニオン交換樹脂のいずれも
対象とできる。また、これらを混合して輸送する場合、
分離して個々に輸送する場合のいずれにも適用できる。
分離して輸送する場合には、アニオン交換樹脂とカチオ
ン交換樹脂は一般に比重に差があるので(通常、カチオ
ン交換樹脂の比重が大)、逆洗・沈整により比重差分離
すればよい。
According to the present invention, for example, as set forth in claim 7, the used waste ion exchange resin can be completely oxidized and decomposed to greatly reduce the volume, and the crushing treatment of the ion exchange resin can be performed. This is extremely useful when used in a method for reducing the volume of an ion-exchange resin, which is not easily crushed, because it is unnecessary or the burden of crushing can be reduced. In general, the specific gravity of the ion exchange resin in the form of powder is 1.1 to 1.3.
The present invention is applicable to both cation exchange resins and anion exchange resins. In addition, when these are mixed and transported,
The present invention can be applied to any of the cases where they are separately transported.
In the case of transporting separately, since the anion exchange resin and the cation exchange resin generally have a difference in specific gravity (usually, the specific gravity of the cation exchange resin is large), the specific gravity difference may be separated by backwashing and sedimentation.

【0034】上記のうちのアニオン交換樹脂は、一般に
酸を生成する物質を含んでいないので、増粘剤として上
記請求項3の金属に対する腐食性の酸を生成する元素を
含まないもの、更には上記請求項4の酸とアルカリの中
和塩を生成する物質を含まないものを用いることで、最
終廃棄物な塩を含まないものとできる。
Since the anion exchange resin of the above does not generally contain a substance which generates an acid, it does not contain an element which generates a corrosive acid for metals as the above-mentioned claim 3 as a thickener. By using a material that does not contain a substance that forms a neutralized salt of an acid and an alkali according to the fourth aspect, it is possible to make it free of salt that is a final waste.

【0035】本願請求項8の超臨界水雰囲気の反応場に
固形物を輸送する装置の発明は、分解対象物である粉粒
状固形物を含んだ輸送流体を、低圧(通常は常圧)下か
ら水の臨界圧を超えた超臨界水雰囲気に維持された反応
場に連続的に供給するための流体輸送装置であって、上
記輸送流体に対してその粘度を増大させる有機化合物か
らなる増粘剤を添加する増粘剤添加手段と、増粘剤及び
上記分解対象物を含む輸送流体を低圧下から水の臨界圧
を超えた圧力に加圧すると共に、上記反応場に供給する
搬送力を与える高圧輸送ポンプとを備えたことを特徴と
する。
The invention of an apparatus for transporting solids to a reaction field in a supercritical water atmosphere according to claim 8 of the present invention is a method for transporting a transporting fluid containing powdered solids to be decomposed under low pressure (usually normal pressure). A fluid transport device for continuously supplying a reaction field maintained in a supercritical water atmosphere exceeding the critical pressure of water from a fluid, comprising a thickening organic compound that increases the viscosity of the transport fluid. Thickening agent adding means for adding an agent, and pressurizing the transport fluid containing the thickener and the decomposition target from a low pressure to a pressure exceeding the critical pressure of water, and providing a transport force to be supplied to the reaction field. A high-pressure transport pump.

【0036】上記の構成において、固形物の輸送流体へ
の混合は一般的には常圧下の混合槽中で行うことができ
る他、配管中で混合させる構成とすることもできる。こ
れらの混合槽、混合配管の中には適宜の攪拌装置を設け
ることがよい。なお、固形物の混合は輸送流体に対する
増粘剤の添加前、又は添加後のいずれで行ってもよい。
In the above structure, the solids can be mixed with the transport fluid generally in a mixing tank under normal pressure, or can be mixed in a pipe. It is preferable to provide an appropriate stirring device in these mixing tanks and mixing pipes. The mixing of the solids may be performed before or after the addition of the thickener to the transport fluid.

【0037】上記高圧ポンプには、プランジャーポン
プ,ピストンポンプ,ダイヤフラムポンプなどの容積型
ポンプが使用され、混合槽等から高圧ポンプへの流体の
給送はスラリーポンプを用いて行うことができる。
As the high-pressure pump, a positive displacement pump such as a plunger pump, a piston pump, or a diaphragm pump is used, and the supply of fluid from the mixing tank or the like to the high-pressure pump can be performed using a slurry pump.

【0038】[0038]

【発明の実施の形態】以下本発明を図面に示す実施形態
により説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to embodiments shown in the drawings.

【0039】実施形態1 図1は、イオン交換樹脂を超臨界水酸化処理するのに、
本発明の輸送方法を適用した場合の装置を、各物質の流
れの概要として示した図であり、この図において1は大
気開放型の混合槽であり、所定水量の水を張った状態
で、試料タンク2から使用済み廃棄イオン交換樹脂の所
定量が添加されると共に、増粘剤タンク3から増粘剤が
所定量が添加されるように設けられている。4は混合槽
1に設けられた撹拌装置であり、これらにより混合槽1
内においてイオン交換樹脂と増粘剤を含む混合液は十分
に攪拌混合されて、イオン交換樹脂が水中に概ね均一に
分散した状態にスラリー化(以下「スラリー」という)
する。
Embodiment 1 FIG. 1 shows that supercritical water oxidation treatment of an ion exchange resin is performed.
FIG. 1 is a diagram showing an outline of the flow of each substance when an apparatus to which the transportation method of the present invention is applied, in which 1 is an open-to-atmosphere type mixing tank, which is filled with a predetermined amount of water; A predetermined amount of the used waste ion exchange resin is added from the sample tank 2 and a predetermined amount of the thickener is added from the thickener tank 3. Reference numeral 4 denotes a stirring device provided in the mixing tank 1, and
The mixed liquid containing the ion exchange resin and the thickener is sufficiently stirred and mixed in the slurry to form a slurry in a state where the ion exchange resin is substantially uniformly dispersed in water (hereinafter referred to as “slurry”).
I do.

【0040】5はスラリーポンプであり、上記スラリー
はこのスラリーポンプ5により高圧ポンプ6の吸引側に
輸送管7を介して送られ、余剰分は返送管8により混合
槽1に戻される。
Reference numeral 5 denotes a slurry pump. The slurry is sent to the suction side of the high-pressure pump 6 by the slurry pump 5 via the transport pipe 7, and the excess is returned to the mixing tank 1 by the return pipe 8.

【0041】上記の高圧ポンプ6は、容積型の例えばプ
ランジャーポンプとして構成され、上記輸送管7によっ
て吸引側に送られてきた上記スラリーを加圧して高圧輸
送管9に吐出する。そしてこの高圧輸送管9は、吐出さ
れたスラリーを超臨界水酸化の処理をする反応器10に
輸送供給する。この反応器10には、難分解性のイオン
交換樹脂(例えばカチオン交換樹脂)の場合には、ベッ
セル型が好ましく用いられ、生成する酸の中和のために
中和剤の添加を行う中和剤供給管を併設することができ
る。またアニオン交換樹脂の場合には中和材の添加が必
要ない場合が多いのでパイプ式の反応器を用いることが
できるが、いずれも限定されるものではない。
The high-pressure pump 6 is configured as a positive displacement plunger pump, for example, and pressurizes the slurry sent to the suction side by the transport pipe 7 and discharges the slurry to the high-pressure transport pipe 9. The high-pressure transport pipe 9 transports and discharges the discharged slurry to a reactor 10 for performing supercritical water oxidation. In the case of a hardly decomposable ion exchange resin (for example, a cation exchange resin), a vessel type is preferably used for the reactor 10, and a neutralizing agent is added to neutralize the generated acid. An agent supply pipe can be provided. In addition, in the case of an anion exchange resin, it is often unnecessary to add a neutralizing material, so a pipe-type reactor can be used, but none of them is limited.

【0042】なお、この高圧輸送管9の途中(好ましく
は反応器の近傍)には、図示しない予熱器を配置して該
混合液を所定の温度まで予熱することもできる。
A pre-heater (not shown) may be arranged in the middle of the high-pressure transport pipe 9 (preferably near the reactor) to pre-heat the mixture to a predetermined temperature.

【0043】高圧輸送管9には、途中で高圧に加圧した
空気を酸化剤として酸化剤供給管11から合流させ、ま
た超臨界水を超臨界水供給管12から合流させるように
設けられる。なお、反応器10から排出管13へ排出さ
れた超臨界水反応生成流体は、冷却,減圧等の所定の過
程を経て系外に排出される。
The high-pressure transport pipe 9 is provided so that air pressurized to a high pressure on the way is joined from the oxidant supply pipe 11 as an oxidant, and supercritical water is joined from the supercritical water supply pipe 12. The supercritical water reaction product fluid discharged from the reactor 10 to the discharge pipe 13 is discharged out of the system through a predetermined process such as cooling and decompression.

【0044】本例の装置によれば、常圧下の混合槽1に
おいてイオン交換樹脂を含む水に増粘剤を添加するの
で、増粘作用によりイオン交換樹脂の沈降が抑制され、
輸送管7によりスラリーが良好に輸送されると共に、高
圧ポンプ6及びこれから吐出された高圧輸送管9におい
て、滞留や堆積を招くことなく良好に輸送される。これ
により、連続的に高圧ポンプ6から反応器10まで輸送
される混合液は、大きな濃度ムラを生ずることなく安定
したイオン交換樹脂濃度の状態で反応器10に供給され
て超臨界水酸化され、反応温度の大きな変動を招くこと
がない。したがって、特に難分解性のイオン交換樹脂を
超臨界水酸化により完全分解することができて、分解の
不十分性による有害物質の生成という不具合を招く虞れ
を低減できるという効果が奏される。
According to the apparatus of this embodiment, since the thickener is added to the water containing the ion exchange resin in the mixing tank 1 under normal pressure, sedimentation of the ion exchange resin is suppressed by the thickening action,
The slurry is satisfactorily transported by the transport pipe 7, and is satisfactorily transported in the high-pressure pump 6 and the high-pressure transport pipe 9 discharged from the slurry without causing stagnation or accumulation. Thereby, the mixed solution continuously transported from the high-pressure pump 6 to the reactor 10 is supplied to the reactor 10 in a state of a stable ion exchange resin concentration without causing large concentration unevenness, and is supercritically hydroxylated. It does not cause a large fluctuation of the reaction temperature. Therefore, in particular, it is possible to completely decompose the hardly decomposable ion-exchange resin by supercritical water oxidation, and to reduce the risk of inconvenience of generating harmful substances due to insufficient decomposition.

【0045】なお、本例装置は以上説明した構成を有す
るものであるが、本発明の装置がこの例に限定されるも
のでなく、種々変更した態様の装置を用いることもでき
る。例えば増粘剤を予め添加した水を輸送管内に流しな
がらイオン交換樹脂を連続的に供給して混合させること
もできる。
Although the apparatus of this example has the above-described configuration, the apparatus of the present invention is not limited to this example, and variously modified embodiments can be used. For example, it is also possible to continuously supply and mix the ion exchange resin while flowing water added with a thickener in advance into the transport pipe.

【0046】参考例1 図3に示した本例は、増粘剤タンク3から増粘剤を添加
する系を省略し、試料タンク2から使用済み廃棄イオン
交換樹脂を混合槽1に添加する経路の途中に、破砕装置
14を設けた例を示している。その他の構成は図1と同
じであるので同一の装置,部材には同じ符号を付した。
REFERENCE EXAMPLE 1 In this example shown in FIG. 3, the system for adding the thickener from the thickener tank 3 is omitted, and the route for adding the used waste ion exchange resin from the sample tank 2 to the mixing tank 1 is omitted. The example in which the crushing device 14 is provided in the middle of FIG. Other configurations are the same as those in FIG. 1, and the same devices and members are denoted by the same reference numerals.

【0047】この例によれば、破砕装置14でイオン交
換樹脂を破砕しているので固形物の流動性が高くなり、
高圧ポンプ内での詰まりなどの不具合の発生の虞れは減
少する。
According to this example, since the ion exchange resin is crushed by the crushing device 14, the fluidity of the solid material increases,
The risk of malfunctions such as clogging in the high pressure pump is reduced.

【0048】すなわち、イオン交換樹脂は輸送流体であ
る水に対して沈降性があるので、非粉砕の状態では、高
圧ポンプ6内でのイオン交換樹脂の滞留しこの滞留によ
って詰まりを招く虞れがあり、更に高圧ポンプ6内でも
吐出したスラリーが高圧輸送管9内で堆積し該輸送管9
の閉塞を招く虞れがあるが、上記破砕処理によってこれ
らの虞れは低減される。
That is, since the ion-exchange resin has sedimentation properties with respect to water as a transport fluid, the ion-exchange resin stays in the high-pressure pump 6 in a non-pulverized state, and the stay may cause clogging. In addition, the slurry discharged also in the high-pressure pump 6 is deposited in the high-pressure transport pipe 9 and
May be blocked, but these crushing processes reduce these risks.

【0049】しかし、イオン交換樹脂を破砕(粉砕)す
る上記装置14が必要で、しかもイオン交換樹脂は湿式
破砕は一般に難しいため乾燥して行うのが普通であるこ
とから、乾燥工程も更に必要となる点で設備的な負担
や、操作上の負担が増す。特に放射性物質が含まれるイ
オン交換樹脂の場合には、乾燥,破砕等の工程での取り
扱い上の負担増は大きな問題となるので採用は難しい。
However, the above-described apparatus 14 for crushing (crushing) the ion exchange resin is required, and since the ion exchange resin is generally dried after wet crushing is generally difficult, a drying step is further required. In this point, the burden on equipment and the burden on operation increase. In particular, in the case of an ion exchange resin containing a radioactive substance, it is difficult to adopt the ion exchange resin because an increase in the handling load in processes such as drying and crushing is a serious problem.

【0050】[0050]

【実施例】【Example】

実施例1 図1の装置を用いて、以下の条件で、超臨界水酸化の処
理を行う反応器にイオン交換樹脂を破砕せずに、水を輸
送流体として用いて輸送し、同超臨界水酸化処理を行っ
た。
Example 1 Using the apparatus shown in FIG. 1, under the following conditions, a supercritical water treatment was carried out using water as a transport fluid without crushing the ion-exchange resin into a reactor for supercritical water oxidation treatment. An oxidation treatment was performed.

【0051】輸送系 イオン交換樹脂と混合量: 種類 ・・・アニオン交換樹脂(アンバーライト
(登録商標)IRA−400T):(比重1.1,粒径
0.4〜0.6mm) スラリー濃度・・・2wt% 増粘剤と添加量: 種類 ・・・ポリアクリルアミド 濃度 ・・・0.1% スラリーポンプ: 輸送量 ・・・50ml/min(返送量22ml
/min) 高圧ポンプの型と吐出量: 高圧ポンプ・・・2連シリンジポンプ 吐出量 ・・・28ml/min 反応器と超臨界水酸化処理 反応器・・・管状型反応器(直径6.8mm,長さ15
m) 温度 ・・・650℃ 圧力 ・・・25MPa 酸化剤・・・30%H22 ,酸素比1.5 以上の条件でイオン交換樹脂の輸送を行い、反応容器内
で行われる超臨界水酸化反応の温度を、スラリー供給口
から8mまでの距離別に測定した結果を図2に示した。
なお温度は、反応器外壁に多数設置した熱電対を用いて
測定した。
Transport system Mixing amount with ion exchange resin: Type: anion exchange resin (Amberlite (registered trademark) IRA-400T): (specific gravity: 1.1, particle size: 0.4 to 0.6 mm)・ ・ 2wt% Thickener and amount added: Type ・ ・ ・ Polyacrylamide concentration ・ ・ ・ 0.1% Slurry pump: Transport amount ・ ・ ・ 50ml / min (return amount 22ml
/ Min) Type of high-pressure pump and discharge rate: High-pressure pump: 2 syringe pumps Discharge rate: 28 ml / min Reactor and supercritical water oxidation treatment Reactor: tubular reactor (diameter 6.8 mm) , Length 15
m) Temperature: 650 ° C. Pressure: 25 MPa Oxidizing agent: 30% H 2 O 2 , oxygen ratio: 1.5 Transport of ion-exchange resin under the conditions above, supercritical performed in the reaction vessel FIG. 2 shows the results of measuring the temperature of the hydroxylation reaction for each distance from the slurry supply port to 8 m.
The temperature was measured using a large number of thermocouples installed on the outer wall of the reactor.

【0052】この結果から分かるように、反応器内で温
度は滑らかに上昇し、所定の目標温度(本例では600
〜650℃)の状態が、該反応器内の比較的長い範囲に
渡って安定して得られた。
As can be seen from the results, the temperature rises smoothly in the reactor and reaches a predetermined target temperature (600 in this example).
〜650 ° C.) was obtained stably over a relatively long range in the reactor.

【0053】比較例1 図1の装置を用いて、実施例1と同じ種類の同じ量のイ
オン交換樹脂を、増粘剤を添加しないことを除いては同
条件で超臨界水酸化処理を行ったところ、イオン交換樹
脂がポンプや配管内につまり、反応装置に送ることがで
きなかった。
Comparative Example 1 Using the apparatus of FIG. 1, the same type of ion exchange resin of the same type as in Example 1 was subjected to supercritical water oxidation treatment under the same conditions except that no thickener was added. As a result, the ion exchange resin was clogged in the pump and the piping, that is, could not be sent to the reactor.

【0054】比較例2 図3の装置を用いて、同じ種類の同じ量のイオン交換樹
脂を0.1mm以下になるように破砕し、増粘剤の添加
なしで同じように超臨界水酸化処理を行った。その結果
運転中の反応温度は、図4(図3と同様にスラリー供給
口から8mまでの温度分布)に示すように入口部分の温
度が低くなった。
Comparative Example 2 Using the apparatus shown in FIG. 3, the same amount and the same amount of ion exchange resin were crushed so as to be 0.1 mm or less, and the same supercritical water oxidation treatment was carried out without adding a thickener. Was done. As a result, as shown in FIG. 4 (the temperature distribution from the slurry supply port to 8 m from the slurry supply port as in FIG. 3), the reaction temperature during the operation became lower at the inlet.

【0055】その理由としては、破砕したとはいえ、増
粘剤を添加しないと分解対象物の移送濃度にムラが生じ
たことが考えられる。ムラが生ずることにより部会対象
物の流入量が減少した場合、その減少分に相当する量の
発熱量が低下するため、図4に示されるように反応器入
口部分の温度が低下し、全体的にみて酸化分解が不安定
となる。
It is considered that the reason for this is that, even though the material was crushed, the concentration of the substance to be decomposed was uneven unless the thickener was added. When the inflow of the object of the subcommittee decreases due to the occurrence of unevenness, the calorific value corresponding to the decrease decreases, so that the temperature at the reactor inlet decreases as shown in FIG. Oxidative decomposition becomes unstable.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上の説明したように、粉粒状の固形物
を超臨界水雰囲気の反応場に輸送する方法あるいは装置
を提供する本発明によれば、従来法と比較して以下の効
果が奏される。
As described above, according to the present invention which provides a method or an apparatus for transporting a powdery solid to a reaction field in a supercritical water atmosphere, the following effects are obtained as compared with the conventional method. Is played.

【0057】:輸送流体の粘度を調整(高める)こと
によって、沈降性のある又は浮遊性のある粉粒状の固形
物を、輸送流体に均一に分散させた状態で反応場に輸送
供給することができる。したがって、超臨界水雰囲気で
の処理に適用される輸送系の途中で、上記の粉粒体であ
る分解対象物が滞留して閉塞を招くことを防止できるこ
とは勿論のこととして、更に、反応場に供給される分解
対象物の濃度ムラを低減ないしなくすことができるた
め、酸化処理の場合の反応温度が不安定となることによ
る不完全分解の防止、酸を生成する元素が含まれる場合
の中和剤添加量の低減、等々の優れた効果を奏すること
ができる。
By adjusting (enhancing) the viscosity of the transport fluid, it is possible to transport and supply the sedimentable or buoyant powdery solids to the reaction field in a state of being uniformly dispersed in the transport fluid. it can. Therefore, it is possible not only to prevent the decomposition target substance, which is the above-mentioned powder and granules, from staying and clogging in the middle of the transport system applied to the treatment in the supercritical water atmosphere. It is possible to reduce or eliminate the concentration unevenness of the decomposition target supplied to the furnace, thereby preventing incomplete decomposition due to instability of the reaction temperature in the case of oxidation treatment, and in the case where an element that generates an acid is contained. Excellent effects, such as a reduction in the amount of added humectant, can be achieved.

【0058】:請求項3,4の発明によれば、中和で
最終的に生成される塩物質の量を少なくすることがで
き、特に放射性物質を含む物質(例えばイオン交換樹
脂)の減容化のために極めて有用である。
According to the third and fourth aspects of the present invention, it is possible to reduce the amount of the salt substance finally produced by the neutralization, and particularly to reduce the volume of the substance containing a radioactive substance (for example, an ion exchange resin). It is extremely useful for conversion.

【0059】:イオン交換樹脂を分解対象物とした場
合には、破砕,粉砕の処理が容易でない該物質について
の処理操作上の負担を軽減できること、また、難分解性
のイオン交換樹脂を酸化処理する処理に用いる場合に有
効であること、特に放射性物質を含むイオン交換樹脂を
酸化処理して減容化する処理に用いる場合に極めて有効
であること、等々の優れた効果が奏される。
When the ion-exchange resin is used as the decomposition target, the burden on the processing operation for the material which is not easily crushed and pulverized can be reduced. It is very effective when used in a process for reducing the volume of an ion-exchange resin containing a radioactive substance by oxidizing, for example.

【0060】:本発明において添加される増粘剤は有
機化合物であるから、その分解反応熱も超臨界水反応を
維持するための反応熱として結果的に利用されるから、
例えば、発熱量が比較的小さい固形物の処理において補
助発熱物質を用いるような場合にその添加量を削減でき
るという利点もある。
Since the thickener added in the present invention is an organic compound, the heat of its decomposition reaction is also used as the heat of reaction for maintaining the supercritical water reaction.
For example, there is also an advantage that the amount of addition can be reduced when an auxiliary heat generating substance is used in the treatment of a solid material having a relatively low heat generation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態1の超臨界水酸化装置の構成
概要をフローで示した図。
FIG. 1 is a flow chart showing a schematic configuration of a supercritical water oxidation apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】実施形態1の装置を用いて行った実施例1の超
臨界水酸化処理時の反応容器内の温度分布を示した図。
FIG. 2 is a diagram showing a temperature distribution in a reaction vessel during supercritical water oxidation treatment of Example 1 performed using the apparatus of Embodiment 1.

【図3】参考例1の超臨界水酸化装置の構成概要をフロ
ーで示した図。
FIG. 3 is a flowchart showing a schematic configuration of a supercritical water oxidation apparatus of Reference Example 1.

【図4】参考例1の装置を用いて行った比較例1の超臨
界水酸化処理時の反応容器内の温度分布を示した図。
FIG. 4 is a view showing a temperature distribution in a reaction vessel during supercritical water oxidation treatment of Comparative Example 1 performed using the apparatus of Reference Example 1.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・混合槽、2・・・試料タンク、3・・・増粘剤
タンク、4・・・撹拌装置、5・・・スラリーポンプ、
6・・・高圧ポンプ、7・・・輸送管、8・・・返送
管、9・・・高圧輸送管、10・・・反応器、11・・
・中和剤供給管、12・・・超臨界水供給管、13・・
・、14・・・排出管、15・・・破砕装置。
Reference Signs List 1 mixing tank, 2 sample tank, 3 thickener tank, 4 stirring device, 5 slurry pump,
6 ... High pressure pump, 7 ... Transport pipe, 8 ... Return pipe, 9 ... High pressure transport pipe, 10 ... Reactor, 11 ...
・ Neutralizer supply pipe, 12 ・ ・ ・ Supercritical water supply pipe, 13 ・ ・
· · · · · · · · · Discharge pipe, 15 · · · crushing device.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大橋 伸一 埼玉県戸田市川岸1丁目4番9号 オルガ ノ株式会社総合研究所内 (72)発明者 倉持 太郎 埼玉県戸田市川岸1丁目4番9号 オルガ ノ株式会社総合研究所内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Shinichi Ohashi 1-4-9 Kawagishi, Toda City, Saitama Prefecture Inside Organo Research Institute (72) Inventor Taro Kuramochi 1-4-9 Kawagishi, Toda City, Saitama Prefecture Organo Research Institute

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 分解対象物である粉粒状固形物を含む輸
送流体を、低圧下から水の臨界圧を超えた超臨界水雰囲
気に維持された反応場に連続的に供給する輸送方法であ
って、上記輸送流体に、該輸送流体の粘度を増大させる
有機化合物からなる増粘剤を添加することを特徴とする
超臨界水雰囲気の反応場に固形物を輸送する方法。
1. A transport method for continuously supplying a transport fluid containing a particulate solid substance to be decomposed from a low pressure to a reaction field maintained in a supercritical water atmosphere exceeding a critical pressure of water. A method of transporting a solid to a reaction field in a supercritical water atmosphere, wherein a thickener comprising an organic compound that increases the viscosity of the transport fluid is added to the transport fluid.
【請求項2】 請求項1における分解対象物が、増粘剤
を添加する前の輸送流体に対して沈降性を有する物質で
あるか、または浮遊性を有する物質であることを特徴と
する超臨界水雰囲気の反応場に固形物を輸送する方法。
2. The method according to claim 1, wherein the substance to be decomposed is a substance having a sedimentation property with respect to a transport fluid before adding a thickener, or a substance having a floating property. A method of transporting solid matter to a reaction field in a critical water atmosphere.
【請求項3】 請求項1又は2において、増粘剤が、金
属に対する腐食性の酸を生成する元素を含まないもので
あることを特徴とする超臨界水雰囲気の反応場に固形物
を輸送する方法。
3. The method according to claim 1, wherein the thickener does not contain an element that generates a corrosive acid for a metal. how to.
【請求項4】 請求項1ないし3のいずれかにおいて、
増粘剤が、酸とアルカリの中和塩を生成する物質を含ま
ないものであることを特徴とする超臨界水雰囲気の反応
場に固形物を輸送する方法。
4. The method according to claim 1, wherein
A method for transporting a solid substance to a reaction field in a supercritical water atmosphere, wherein the thickener does not contain a substance that generates a neutralized salt of an acid and an alkali.
【請求項5】 請求項1ないし4のいずれかにおいて、
超臨界水雰囲気に維持された反応場で行われる反応が、
酸化剤の存在下で行われる酸化反応、または酸化剤が存
在しない非酸化分解反応、のいずれかであることを特徴
とする超臨界水雰囲気の反応場に固形物を輸送する方
法。
5. The method according to claim 1, wherein
The reaction performed in the reaction field maintained in the supercritical water atmosphere is
A method for transporting a solid substance to a reaction field in a supercritical water atmosphere, which is either an oxidation reaction performed in the presence of an oxidizing agent or a non-oxidative decomposition reaction in the absence of an oxidizing agent.
【請求項6】 請求項1ないし5のいずれかにおいて、
輸送流体が水であることを特徴とする超臨界水雰囲気の
反応場に固形物を輸送する方法。
6. The method according to claim 1, wherein
A method for transporting a solid to a reaction field in a supercritical water atmosphere, wherein the transport fluid is water.
【請求項7】 請求項1ないし6のいずれかにおいて、
分解対象物である粉粒状固形物がイオン交換樹脂であ
り、超臨界水雰囲気が酸化条件下に維持されることを特
徴とする超臨界水雰囲気の反応場に固形物を輸送する方
法。
7. The method according to claim 1, wherein
A method for transporting a solid to a reaction field in a supercritical water atmosphere, wherein the powdery and solid matter to be decomposed is an ion exchange resin, and the supercritical water atmosphere is maintained under oxidizing conditions.
【請求項8】 分解対象物である粉粒状固形物を含む輸
送流体を、低圧下から水の臨界圧を超えた超臨界水雰囲
気に維持された反応場に連続的に供給するための流体輸
送装置であって、 上記輸送流体に対してその粘度を増大させる有機化合物
からなる増粘剤を添加する増粘剤添加手段と、増粘剤及
び上記分解対象物を含む輸送流体を常圧下から水の臨界
圧を超えた圧力に加圧すると共に、上記反応場に供給す
る搬送力を与える高圧輸送ポンプと、を備えたことを特
徴とする超臨界水雰囲気の反応場に固形物を輸送する装
置。
8. Fluid transport for continuously supplying a transport fluid containing a particulate solid as a decomposition target to a reaction field maintained in a supercritical water atmosphere exceeding a critical pressure of water from a low pressure. An apparatus, comprising: a thickener adding means for adding a thickener made of an organic compound that increases the viscosity of the transport fluid; and transporting the transport fluid containing the thickener and the decomposition target from normal pressure to water. A high-pressure transport pump that pressurizes to a pressure exceeding the critical pressure and supplies a transport force to the reaction field, and transports solids to the reaction field in a supercritical water atmosphere.
【請求項9】 請求項8において、分解対象物を含む輸
送流体を貯留する貯留槽を有すると共に、この貯留槽に
対して分解対象物及び/又は増粘剤を添加する手段を有
することを特徴とする超臨界水雰囲気の反応場に固形物
を輸送する装置。
9. The method according to claim 8, further comprising a storage tank for storing a transport fluid containing the decomposition target, and a means for adding the decomposition target and / or a thickener to the storage tank. A device that transports solids to a reaction field in a supercritical water atmosphere.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006007108A (en) * 2004-06-25 2006-01-12 Takenaka Komuten Co Ltd Injection device for high temperature and high pressure reaction device
CN103043713A (en) * 2012-12-28 2013-04-17 宁波新福钛白粉有限公司 Device for adding solid organic surface treatment agent for titanium dioxide
CN108665993A (en) * 2018-04-20 2018-10-16 深圳中广核工程设计有限公司 A kind of nuclear power plant's overcritical water oxidization reactor and its processing method

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