JPH11290872A - Supercritical hydroxylation treatment system of organic matter and its operation - Google Patents

Supercritical hydroxylation treatment system of organic matter and its operation

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JPH11290872A
JPH11290872A JP9783798A JP9783798A JPH11290872A JP H11290872 A JPH11290872 A JP H11290872A JP 9783798 A JP9783798 A JP 9783798A JP 9783798 A JP9783798 A JP 9783798A JP H11290872 A JPH11290872 A JP H11290872A
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fluid
reaction
water
oxygen
gas
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JP9783798A
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Akira Nishioka
明 西岡
Toshihiko Fukushima
敏彦 福島
Hiroshi Kusumoto
寛 楠本
Shinji Aso
伸二 麻生
Hitoshi Kawajiri
斉 川尻
Tetsuji Miyabayashi
哲司 宮林
Ryuichi Kaji
隆一 梶
Takao Sato
隆雄 佐藤
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Hitachi Ltd
Hitachi Plant Technologies Ltd
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Hitachi Ltd
Hitachi Plant Technologies Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve the enhancement of an energy rocovery ratio, the reduction of running cost and the miniatirization of a preheater. SOLUTION: The fluid 102 subjected to oxidation reaction in a reactor 1 is sent to a preheater 2b to be heat-exchanged with a fluid 101 before reaction and subsequently separated into a gaseous phase and a liquid phase by gas-liquid separation 4 and the gaseous phase 104 is used in the generation of electricity while the liquid phase 105 is used in the driving of a hydraulic pressure drive pump 10 and guided to a preheater 2a to be heat-exchanged with the fluid before reaction. When a gas turbine 5 is driven by exhaust gas 104, the exhaust gas is heated by a combuster 13 and an exhaust gas heater 12 and a part of the fluid 105 is sent to an oxygen preheater 26 not only to preheat liquid oxygen 103 but also to perform the generation of electricity by using a thermoelectric converter element 44. The energy possessed by a fluid 102 after reaction is sufficiently recovered and the power required in the driving of a pump 8 or the like is provided by the generation of electricity generated in this system to suppress the consumption of oxygen 103.

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、水を溶媒とした超
臨界状態の流体中で有機物の酸化処理を行なうに好適な
処理システムおよびその運転方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a processing system suitable for oxidizing organic substances in a supercritical fluid using water as a solvent and a method of operating the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】有機物を含有する生活排水、工場排水等
の浄化処理に関しては、微生物による分解反応を利用す
る方法が広く行われている。この方法を用いると、処理
に伴って汚泥が大量に発生する。発生した汚泥は焼却も
しくは埋め立てによって処分している。ただし、汚泥を
そのまま埋め立てるとその量の多さが問題となるため、
多くは焼却処分を行なっている。
2. Description of the Related Art With respect to purification treatment of household wastewater and industrial wastewater containing organic substances, a method utilizing a decomposition reaction by microorganisms is widely used. When this method is used, a large amount of sludge is generated with the treatment. The generated sludge is disposed of by incineration or landfill. However, if the sludge is reclaimed as it is, the amount of sludge will be a problem,
Many perform incineration.

【0003】汚泥の焼却には、一般の焼却と同様に焼却
炉を用いる方法が現在最も普及しているが、汚泥を可燃
とするためには汚泥中の無機分及び水分等の不燃物の割
合を低減する、あるいは汚泥の燃焼を支えるために燃料
を付加する等の方策が必要になる。下水汚泥では水分量
が質量割合で97〜98%に達することから、汚泥を濃
縮、脱水処理し、水分量を80%程度まで低下させた
後、焼却炉へと供給する方法が広く行われている。
[0003] For incineration of sludge, a method using an incinerator is currently most popular, as in general incineration. However, in order to make the sludge flammable, the proportion of non-combustible substances such as inorganic components and moisture in the sludge is required. It is necessary to take measures such as reducing fuel consumption or adding fuel to support the combustion of sludge. Since the water content of sewage sludge reaches 97 to 98% by mass, a method of concentrating and dewatering the sludge to reduce the water content to about 80% and then supplying it to an incinerator is widely used. I have.

【0004】また、これに替わる方法として湿式酸化法
と呼ばれる方法も提案されている。この方法は、200
〜300℃程度の温度、100気圧程度の熱水条件下で
酸化剤として空気もしくは酸素を強制的に送り込んで、
酸化分解反応を起こさせるものである。この方法は、焼
却炉を用いた方法と対比すると、汚泥を水の存在下で酸
化できるため、汚泥中の水分量を減少させるといった前
処理を簡略化することができるという利点がある。さら
に一般の焼却炉に見られるような有害ガスの発生が抑制
でき、排ガス処理装置も不要になるという利点がある。
しかし、この方法は難分解の有機物に対しては分解レベ
ルが高まらないという問題がある。
A method called a wet oxidation method has been proposed as an alternative method. This method uses 200
Air or oxygen is forcibly sent as an oxidizing agent at a temperature of about 300 ° C. and a hot water condition of about 100 atm.
It causes an oxidative decomposition reaction. This method has an advantage in that the sludge can be oxidized in the presence of water as compared with the method using an incinerator, so that pretreatment such as reducing the amount of water in the sludge can be simplified. Further, there is an advantage that generation of harmful gas as seen in a general incinerator can be suppressed, and an exhaust gas treatment device is not required.
However, this method has a problem that the decomposition level does not increase for organic substances that are difficult to decompose.

【0005】この分解レベルに対する問題点を改善する
方法として、水の超臨界条件で酸化反応を起こさせる超
臨界水酸化法が近年注目を集めており、その一例として
特表平6−511190号公報で開示の技術がある。こ
の方法は、有機物、酸素、水の混合物を水の超臨界条件
(22MPa以上、374℃以上)にすることにより、
混合流体が超臨界状態になり、有機物がすみやかに酸化
される。超臨界状態の水の中では、有機物と酸素が同一
相で均一に混合するため反応速度が速く完全燃焼に近付
くという特徴がある。
As a method for improving the problem with respect to the decomposition level, a supercritical water oxidation method in which an oxidation reaction is caused under supercritical conditions of water has recently attracted attention, and as an example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-511190. There is a disclosed technology. In this method, a mixture of organic matter, oxygen and water is brought to a supercritical condition of water (22 MPa or more, 374 ° C. or more),
The mixed fluid becomes a supercritical state, and organic matter is immediately oxidized. In water in a supercritical state, the organic substance and oxygen are mixed uniformly in the same phase, so that the reaction speed is high and the property is close to complete combustion.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記した水の超臨界水
酸化法は、処理流体を水の超臨界条件にまで加圧及び加
熱を行う必要があるため、システム全体を運転する上で
のエネルギー消費が増大し、コスト面で欠点がある。こ
れを解消する方法として、超臨界状態で反応を行なった
流体からエネルギーを回収する手段が考えられ、一例と
して特公平1―38532号公報で開示の技術がある。
また、亜臨界状態での湿式酸化処理におけるエネルギー
回収の手段としては特開昭62−142811号公報で
開示の技術がある。しかしながら、亜臨界状態で処理を
行った後にエネルギー回収を行う方法は、反応後の流体
に気相と液相の区別のない超臨界状態の流体に適用する
ことは出来ない。また、超臨界状態からエネルギー回収
を行う特公平1―38532号公報で開示の技術では、
水が超臨界状態である時点でタービンに流入させるた
め、タービンの中で気液2相に別れ、結果として高圧の
状態で流体を放出しなければならないため、エネルギー
回収は充分でない。
In the above-mentioned supercritical water oxidation method for water, it is necessary to pressurize and heat the treatment fluid to the supercritical condition of water, so that energy for operating the whole system is required. There is a disadvantage in terms of increased consumption and cost. As a method of solving this, means for recovering energy from a fluid that has reacted in a supercritical state can be considered. As an example, there is a technique disclosed in Japanese Patent Publication No. 1-38532.
As a means for recovering energy in a wet oxidation treatment in a subcritical state, there is a technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-142811. However, the method of performing energy recovery after processing in a subcritical state cannot be applied to a fluid in a supercritical state where there is no distinction between a gaseous phase and a liquid phase in the fluid after the reaction. Also, in the technology disclosed in Japanese Patent Publication No. 1-38532 for recovering energy from a supercritical state,
Since water flows into the turbine at a time when it is in a supercritical state, it is separated into two phases of gas and liquid in the turbine, and as a result, the fluid must be released at a high pressure, so that energy recovery is not sufficient.

【0007】また、反応後の流体から熱エネルギーを回
収する手段として、特公平1―38532号公報で開示
の技術では、反応後の流体を反応前の流体に混合する方
法が示されているが、汚泥のように比較的水分割合が高
いものにこの方法を適用すると、流体の熱容量に対する
発熱量が低下し、酸化反応で生じる熱のみで超臨界状態
を維持することが出来なくなり、自立運転が出来ない。
特表平6−511190号公報で開示の技術では、熱媒
体を用いて反応後の流体から反応前の流体に熱を与える
方法が示されている。この場合の熱交換器(=予熱器)
は必要な交換熱量を確保するために非常に大きなものに
ならざるを得ない。これは汚泥のように高濃度の有機物
を含む流体は一般に粘度が高く、予熱器を流れる際に層
流にしかならず、熱伝達率が非常に悪いためである。大
型の予熱器は設備費がかさみ、ポンプ仕事も増大する。
As a means for recovering thermal energy from the fluid after the reaction, the technique disclosed in Japanese Patent Publication No. 1-38532 discloses a method of mixing the fluid after the reaction with the fluid before the reaction. However, if this method is applied to sludge with a relatively high moisture content, the calorific value relative to the heat capacity of the fluid will decrease, and it will not be possible to maintain the supercritical state only with the heat generated by the oxidation reaction, and self-sustaining operation will become impossible. Can not.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-511190 discloses a method of applying heat from a fluid after a reaction to a fluid before a reaction using a heat medium. Heat exchanger in this case (= preheater)
Must be very large in order to secure the necessary heat exchange capacity. This is because a fluid containing a high concentration of organic matter, such as sludge, generally has a high viscosity, becomes laminar when flowing through a preheater, and has a very poor heat transfer coefficient. Large preheaters increase equipment costs and pump work.

【0008】さらに、この処理システムの起動の際には
外部からのエネルギー投入による加熱部を必要とし、こ
の方法として予熱器の一部を外部加熱用にするか、反応
後の流体を加熱して反応前の流体に伝えるかしなければ
ならなかった。予熱器の一部を外部加熱用にすること
は、定常運転時に仕事をしないばかりでなく、圧力損失
を生じるものであるためポンプ負荷を増大させるもので
ある。反応後の流体を加熱する方法は、必要な熱量の2
倍以上のエネルギーを使うことになり、問題がある。
Further, when the processing system is started, a heating unit is required by inputting energy from the outside. As a method for this, a part of the preheater is used for external heating or the fluid after the reaction is heated. Had to tell the fluid before the reaction. The use of a part of the preheater for external heating not only does not work during a steady operation but also causes a pressure loss, thereby increasing the pump load. The method of heating the fluid after the reaction is based on the required amount of heat of 2
There is a problem because it uses twice as much energy.

【0009】さらに、酸化剤として空気を使う場合は、
これを超臨界条件の圧力にまで加圧する仕事が大きく、
また、純酸素を使う場合はコストが上がるため、これら
を抑えて低コストで運転する方法が求められている。こ
の問題を解決する一つの方法として、発明者らは先願と
して特願平9−303951において、反応後の流体と
予熱器を流動する反応前の流体と予熱器の伝熱面を介し
て熱交換させることによって、少ない伝熱面で熱回収を
可能にし、予熱器を小型にし、ランニングコストの低減
を図りながら確実に酸化処理を行う方法を提唱した。し
かしながら、この様な熱交換による反応後の流体にはま
だ十分に利用できる熱エネルギーが残されており、従来
の熱エネルギーの回収方法は熱回収率の面から見ると必
ずしも十分とはいえない。
Further, when air is used as the oxidizing agent,
The work to pressurize this to the pressure of supercritical conditions is large,
Further, since the cost increases when pure oxygen is used, there is a demand for a method of controlling the cost and controlling the cost at a low cost. As one method for solving this problem, the present inventors have previously filed Japanese Patent Application No. 9-303951, which discloses a method in which a fluid after a reaction and a fluid before a reaction flowing through a preheater are heated through a heat transfer surface of the preheater. By exchanging the heat, we proposed a method that enables heat recovery with a small heat transfer surface, reduces the size of the preheater, and reliably performs oxidation while reducing running costs. However, a sufficiently usable heat energy is still left in the fluid after the reaction by such heat exchange, and the conventional heat energy recovery method is not necessarily sufficient in terms of the heat recovery rate.

【0010】本発明は、上記の問題点に鑑みてなされる
もので、有機物の超臨界水酸化処理システムを構築する
上で、反応後の流体から効率よく充分なエネルギーを回
収でき、熱回収による自立運転を可能としながら、多大
な設備を必要としない構成、総合的に見て運転コストを
低減する構成、及びその運転方法を提供することを目的
とする。
[0010] The present invention has been made in view of the above problems, and in constructing a supercritical water oxidation treatment system for organic substances, sufficient energy can be efficiently recovered from the fluid after the reaction, and heat recovery is performed. It is an object of the present invention to provide a configuration that does not require a large amount of equipment while allowing independent operation, a configuration that reduces operating costs as a whole, and a method of operating the configuration.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、水を溶媒として有機物と酸素もしくは
酸化剤が含まれる流体とを超臨界状態で酸化反応させて
この有機物を酸化処理し、この酸化反応が行われた後の
流体からエネルギーを回収する有機物の超臨界水酸化処
理システムにおいて、反応後の流体を有機物を含む反応
前の流体が流れる伝熱管の外部に流して反応後の流体が
持つ熱を反応前の流体に与えることで反応後の流体中の
水を超臨界状態でなくし、かつ反応前の流体中の水を超
臨界状態に近付けて反応を促進する予熱手段と、前記反
応後の流体をガス成分と水に分離する気液分離手段と、
この気液分離手段で分離した前記ガス成分を用いて動力
回収を行うガス発電手段と、を具備することを特徴とす
る有機物の超臨界水酸化処理システムを開示する。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides an oxidizing reaction between an organic substance and a fluid containing oxygen or an oxidizing agent in a supercritical state using water as a solvent to oxidize the organic substance. In an organic matter supercritical water oxidation treatment system that recovers energy from the fluid after the oxidation reaction has been performed, the reacted fluid flows outside the heat transfer tube through which the fluid containing the organic material flows before the reaction. Preheating means that removes the water in the fluid after the reaction from the supercritical state by giving the heat of the fluid after the reaction to the fluid before the reaction, and promotes the reaction by bringing the water in the fluid before the reaction closer to the supercritical state Gas-liquid separation means for separating the fluid after the reaction into a gas component and water,
A supercritical water oxidation treatment system for organic matter, comprising: a gas power generation means for recovering power using the gas component separated by the gas-liquid separation means.

【0012】また、本発明は、前記気液分離手段で水と
して分離された反応後の流体でピストンを駆動し、その
ピストンに連動するピストンで反応前の流体を加圧する
水駆動加圧手段を具備するとともに反応前の流体に接す
るピストンの断面積が反応後の流体に接するピストンの
断面積よりも小さいことを特徴とする有機物の超臨界水
酸化処理システムを開示する。
Further, the present invention provides a water-driven pressurizing means for driving a piston with a reacted fluid separated as water by the gas-liquid separating means, and pressurizing a fluid before the reaction with a piston interlocked with the piston. Disclosed is a supercritical water oxidation treatment system for organic matter, wherein the system has a cross-sectional area of a piston in contact with a fluid before the reaction and smaller than a cross-sectional area of the piston in contact with the fluid after the reaction.

【0013】また、本発明は、前記気液分離手段で分離
した前記ガス成分から二酸化炭素を分離する二酸化炭素
分離手段と、この二酸化炭素分離手段で二酸化炭素が除
去されたガス成分から酸素を分離し、分離した酸素を反
応前の流体に混合する酸素分離回収手段とを具備するこ
とを特徴とする有機物の超臨界水酸化処理システムを開
示する。
Further, the present invention provides a carbon dioxide separating means for separating carbon dioxide from the gas component separated by the gas-liquid separating means, and an oxygen separating means for separating the gas component from which carbon dioxide has been removed by the carbon dioxide separating means. A supercritical water oxidation treatment system for organic matter, comprising: an oxygen separation and recovery means for mixing the separated oxygen with the fluid before the reaction.

【0014】また、本発明は、前記気液分離手段で分離
した前記ガス成分を熱源とし動作する吸収式冷凍手段と
を具備することを特徴とする有機物の超臨界水酸化処理
システムを開示する。
The present invention also discloses an organic supercritical water oxidation treatment system comprising an absorption refrigeration unit that operates using the gas component separated by the gas-liquid separation unit as a heat source.

【0015】また、本発明は、前記予熱手段を通過した
後の前記反応後の流体が持つ熱エネルギーを駆動源とし
て発電を行う熱電変換手段を具備することを特徴とする
有機物の超臨界水酸化処理システムを開示する。
[0015] The present invention further comprises a thermoelectric conversion means for generating electricity by using thermal energy of the fluid after the reaction after passing through the preheating means as a driving source, for supercritical water oxidation of an organic substance. A processing system is disclosed.

【0016】また、本発明は、前記気液分離手段で水と
して分離された反応後の流体で駆動されることにより動
力回収を行う容積形水圧モータを具備することを特徴と
する有機物の超臨界水酸化処理システムを開示する。
Further, the present invention comprises a positive displacement hydraulic motor for recovering power by being driven by the reacted fluid separated as water by the gas-liquid separating means, wherein the supercritical organic substance is supercritical. A hydroxylation treatment system is disclosed.

【0017】また、本発明は、前記予熱手段で加熱され
た反応前の流体の一部をこの予熱手段で加熱される前の
流体に混合させる還流手段を具備することを特徴とする
有機物の超臨界水酸化処理システムを開示する。
The present invention further comprises a reflux means for mixing a part of the fluid before the reaction heated by the preheating means with the fluid before the heating by the preheating means. A critical water oxidation treatment system is disclosed.

【0018】また、本発明は、前記気液分離手段で分離
した前記ガス成分を急激に膨脹させることで外気よりも
低い温度を発生させる冷却手段を具備することを特徴と
する有機物の超臨界水酸化処理システムを開示する。
Further, the present invention further comprises a cooling means for generating a temperature lower than that of the outside air by rapidly expanding the gas component separated by the gas-liquid separation means. An oxidation treatment system is disclosed.

【0019】また、本発明は、反応前の流体中の水を電
磁誘導加熱を用いて加熱する加熱手段を具備することを
特徴とする有機物の超臨界水酸化処理システムを開示す
る。
The present invention also discloses a supercritical water oxidation treatment system for organic matter, comprising a heating means for heating water in a fluid before the reaction using electromagnetic induction heating.

【0020】さらに、本発明は、水を溶媒として有機物
と酸素もしくは酸化剤が含まれる流体とを超臨界状態で
酸化反応させてこの有機物を酸化処理し、この酸化反応
が行われた後の流体からエネルギーを回収する有機物の
超臨界水酸化処理システムの運転方法であって、反応後
の流体中の水が超臨界状態でなくなった後に反応後の流
体のガス成分における酸素濃度を測定する酸素濃度測定
手段と、水及び有機物を含む流体に混合させる酸素もし
くは酸化剤の量を制御する酸素もしくは酸化剤制御手段
とを具備し、前記酸素濃度測定手段が測定する反応後の
流体のガス成分における酸素濃度があらかじめ定めた目
標値となるように、前記酸素もしくは酸化剤制御手段は
混合させる酸素もしくは酸化剤の量を制御することを特
徴とする有機物の超臨界水酸化処理システムの運転方法
を開示する。
Furthermore, the present invention provides a method for oxidizing an organic substance in a supercritical state using water as a solvent and a fluid containing oxygen or an oxidizing agent to oxidize the organic substance. A method of operating a supercritical water oxidation treatment system for organic matter that recovers energy from an organic substance, wherein the oxygen concentration in the gas component of the reacted fluid is measured after the water in the reacted fluid is no longer in a supercritical state. Measuring means, and oxygen or oxidizing agent controlling means for controlling the amount of oxygen or oxidizing agent to be mixed with the fluid containing water and organic matter, wherein the oxygen concentration in the gas component of the fluid after the reaction measured by the oxygen concentration measuring means The organic or oxidizing agent control means controls the amount of oxygen or oxidizing agent to be mixed so that the concentration becomes a predetermined target value. It discloses a method of operating the critical hydroxide treatment system.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を参照しなが
ら詳述する。図1は、従来の課題を解決する本発明の第
1の実施の形態を示す。本システムは、反応器1、予熱
器2a、2b、酸素混合器3、気液分離器4、固液分離
器18、ガスタービン5、6、ポンプ7、8、発電機
9、水力駆動ポンプ10、燃焼器13、排ガス加熱器1
2、破砕機22、電磁誘導加熱器14a、14b、酸素
予熱器26、熱電変換素子44、酸素濃度計16、酸素
流量制御器17から構成されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention which solves the conventional problem. The system includes a reactor 1, preheaters 2a and 2b, an oxygen mixer 3, a gas-liquid separator 4, a solid-liquid separator 18, gas turbines 5, 6, pumps 7, 8, a generator 9, a hydraulic drive pump 10, , Combustor 13, exhaust gas heater 1
2. It is composed of a crusher 22, electromagnetic induction heaters 14a and 14b, an oxygen preheater 26, a thermoelectric conversion element 44, an oxygen concentration meter 16, and an oxygen flow controller 17.

【0022】脱水処理が施された汚泥107を破砕機2
2に通し、粒状化処理をした後、水108と混合タンク
23内で混合することにより流体101を形成する。流
体101中の有機物濃度は流量調整弁25、24によっ
て制御する。水と混合した破砕汚泥は、時間の経過に伴
って水和し、汚泥流体101の粘度を増大させることに
なるため、破砕汚泥の混入はこの図1のように酸化処理
システムに供給される直前に行うことが適当である。流
体101は、ポンプ8及び水力駆動ポンプ10によって
水の臨界圧力以上に加圧され、予熱器2a及び2bによ
って超臨界状態になるまでに加熱される。ポンプ7によ
って加圧された液体酸素103が酸素予熱器26で加熱
されて気化し、酸素混合器3を通して流体101に注入
される。水に有機物と酸素が混合した流体は反応器1の
中で酸化反応を起こす。反応後の流体102は気液分離
器4や固液分離器18で処理される他、流体102の持
つエネルギーは予熱器2a、2bやガスタービン5、
6、水力駆動ポンプ10、排ガス加熱器12、酸素予熱
器26、熱電変換素子44などで回収される。
The sludge 107 subjected to the dewatering treatment is crushed by the crusher 2
2 and granulated, and then mixed with water 108 in the mixing tank 23 to form the fluid 101. The organic matter concentration in the fluid 101 is controlled by the flow control valves 25 and 24. Since the crushed sludge mixed with water hydrates with the passage of time and increases the viscosity of the sludge fluid 101, the crushed sludge is mixed immediately before being supplied to the oxidation treatment system as shown in FIG. It is appropriate to carry out. The fluid 101 is pressurized to a pressure higher than the critical pressure of water by the pump 8 and the hydraulic pump 10, and is heated by the preheaters 2a and 2b until the supercritical state is reached. The liquid oxygen 103 pressurized by the pump 7 is heated and vaporized by the oxygen preheater 26 and injected into the fluid 101 through the oxygen mixer 3. A fluid in which organic matter and oxygen are mixed in water causes an oxidation reaction in the reactor 1. The fluid 102 after the reaction is processed by the gas-liquid separator 4 and the solid-liquid separator 18, and the energy of the fluid 102 is changed by the preheaters 2 a and 2 b, the gas turbine 5,
6, collected by the hydraulic drive pump 10, the exhaust gas heater 12, the oxygen preheater 26, the thermoelectric conversion element 44 and the like.

【0023】予熱器2aは向流式の二重管熱交換器で構
成し、内管側に流体101を流し、外管側に反応後の流
体105を流す。内管の内側の圧力は流体101が沸騰
しない程度の圧力でよい。システムの起動時のように高
温の反応後の流体が存在しないときには電磁誘導加熱器
14a、14bを使用する。電磁誘導加熱器14a、1
4bは二重管式の予熱器の外側に取り付けられる。予熱
器の二重管の内管を金属、外管を誘電体で構成すること
により、電磁誘導加熱器14の交番磁界による渦電流が
内管だけに流れることになり、内管の中を流れる流体1
01を加熱するのに好都合となる。
The preheater 2a is constituted by a counterflow type double tube heat exchanger, in which the fluid 101 flows on the inner tube side and the reacted fluid 105 flows on the outer tube side. The pressure inside the inner tube may be a pressure at which the fluid 101 does not boil. The electromagnetic induction heaters 14a and 14b are used when there is no high-temperature reacted fluid such as when the system is started. Electromagnetic induction heaters 14a, 1
4b is mounted outside the double tube preheater. Since the inner tube of the double tube of the preheater is made of metal and the outer tube is made of a dielectric, eddy current due to the alternating magnetic field of the electromagnetic induction heater 14 flows only into the inner tube, and flows through the inner tube. Fluid 1
It is convenient to heat 01.

【0024】流体101が予熱器2aを流れる時の流動
様式を模式的に表すと図11のようになる。破砕機22
によって伝熱管(=内管)の直径の2分の1程度の大き
さに粒状化処理された脱水汚泥107が図11のよう
に、流体101の中を転がりながら流れていく。このよ
うな塊が転がることは、管壁と管中央の温度差を小さく
する働きを持つため、流体の熱伝達率を上昇させる。こ
れにより予熱器2a、2bの性能を向上させる。
FIG. 11 schematically shows a flow pattern when the fluid 101 flows through the preheater 2a. Crusher 22
As a result, the dewatered sludge 107, which has been granulated to about half the diameter of the heat transfer tube (= inner tube), flows in the fluid 101 as shown in FIG. Rolling of such lumps has the function of reducing the temperature difference between the pipe wall and the center of the pipe, thereby increasing the heat transfer coefficient of the fluid. This improves the performance of the preheaters 2a, 2b.

【0025】汚泥流体101が予熱器2aを通過する間
に温度上昇して、流体101の粘度が低下する他、汚泥
の熱分解がある程度進むことによっても流体101の粘
度が低下する。ただし、汚泥は粘度が非常に高いため予
熱器2aでの流れは層流にしかならず、熱伝達率が悪
い。これを補うために、予熱器2aの二重管の内管の直
径を大きめにとり、流速を下げて熱交換器を通過するの
に要する時間を増やし、汚泥の熱分解が進む時間を稼
ぎ、熱分解による粘度低下幅を増やす。予熱器2aであ
る程度粘度低下した流体の一部は、ポンプ8の手前に戻
して予熱前の流体と混合させる。これにより、濃度を変
えずに流体の粘度を低下させ、ポンプ動力を低減するこ
とが出来る。
The temperature of the sludge fluid 101 rises while passing through the preheater 2a, so that the viscosity of the fluid 101 decreases. In addition, the viscosity of the fluid 101 also decreases due to a certain degree of thermal decomposition of the sludge. However, since the sludge has a very high viscosity, the flow in the preheater 2a is only a laminar flow, and the heat transfer coefficient is poor. In order to compensate for this, the diameter of the inner pipe of the double pipe of the preheater 2a is made large, the time required to pass through the heat exchanger by reducing the flow rate is increased, and the time required for the thermal decomposition of the sludge to proceed is increased. Increase the range of viscosity decrease due to decomposition. A part of the fluid whose viscosity has been reduced to some extent by the preheater 2a is returned to a position before the pump 8 and mixed with the fluid before the preheating. Thereby, the viscosity of the fluid can be reduced without changing the concentration, and the pump power can be reduced.

【0026】水力駆動ポンプ10の形式を図7に示す。
図7では被加圧流体123を高圧流体125によって加
圧する。この高圧流体125は図1での反応後の流体1
05に相当する。加圧された流体124の圧力を流体1
25の圧力よりも高くするため、被加圧流体側のピスト
ンの径を加圧流体側のピストンの径よりも小さくする。
このポンプの運転には、流体123の体積流量よりも流
体125の体積流量が多いことが必要条件となるが、流
体125は流体123よりも温度が高いため、比体積が
大きく、この条件を満足することができる。
The type of the hydraulic drive pump 10 is shown in FIG.
In FIG. 7, the pressurized fluid 123 is pressurized by the high-pressure fluid 125. The high-pressure fluid 125 is the fluid 1 after the reaction in FIG.
05. The pressure of the pressurized fluid 124 is changed to fluid 1
In order to make the pressure higher than 25, the diameter of the piston on the pressurized fluid side is made smaller than the diameter of the piston on the pressurized fluid side.
In order to operate this pump, a necessary condition is that the volume flow rate of the fluid 125 is larger than the volume flow rate of the fluid 123. However, since the temperature of the fluid 125 is higher than that of the fluid 123, the specific volume is large, and this condition is satisfied. can do.

【0027】予熱器2bは予熱器2a同様二重管熱交換
器で構成し、その外側に電磁誘導加熱器14bが取り付
けられる。予熱器2bの二重管の内管の直径は、熱伝達
率の向上と、高圧に耐えられることを図って予熱器2a
よりも小さめにとる。汚泥流体101は予熱器2bの出
口では超臨界状態もしくはそれに近い温度レベルにな
る。
The preheater 2b is constituted by a double tube heat exchanger like the preheater 2a, and an electromagnetic induction heater 14b is mounted outside thereof. The diameter of the inner tube of the double tube of the preheater 2b is improved in order to improve the heat transfer coefficient and withstand high pressure.
Take smaller than. The sludge fluid 101 reaches a supercritical state or a temperature level close to the supercritical state at the outlet of the preheater 2b.

【0028】予熱された流体101に対して酸素混合器
3で酸素を混合することにより有機物の酸化反応が起き
る。反応が生じている間、流体は反応器1の中を流れ、
外部から断熱した状態におかれる。反応熱によって流体
温度が上昇すると流体は完全に超臨界状態になり、超臨
界状態の水は有機物に対して優れた溶媒となることか
ら、有機物の酸化反応が促進され、すみやかに酸化反応
が行われる。汚泥成分は酸化反応により主に二酸化炭
素、窒素、灰分になる。反応器1の出口での流体の温度
は反応器1の入口での温度に対し反応熱の分だけ上昇し
ており、この温度が最高到達温度になる。下水汚泥のよ
うに窒素成分を多く含む有機物を酸化する場合、アンモ
ニアが発生することがあるが、これは最高到達温度を6
00〜650℃の高温にすることで抑制することが出来
る。最高到達温度を高めるには酸素を混合する前の流体
の温度を高めることが最も効果的であり、酸素を混合す
る前に汚泥を予熱することは効果的な手段となる。
By mixing oxygen in the oxygen mixer 3 with the preheated fluid 101, an oxidation reaction of organic substances occurs. While the reaction is taking place, the fluid flows through the reactor 1,
Keep insulated from outside. When the fluid temperature rises due to the heat of reaction, the fluid completely enters a supercritical state, and water in the supercritical state becomes an excellent solvent for organic substances. Therefore, the oxidation reaction of organic substances is promoted, and the oxidation reaction proceeds promptly. Will be Sludge components are mainly converted into carbon dioxide, nitrogen and ash by an oxidation reaction. The temperature of the fluid at the outlet of the reactor 1 is higher than the temperature at the inlet of the reactor 1 by the amount of the heat of reaction, and this temperature becomes the maximum temperature. When oxidizing organic matter containing a large amount of nitrogen such as sewage sludge, ammonia may be generated.
It can be suppressed by setting the temperature to a high temperature of 00 to 650 ° C. Increasing the temperature of the fluid before mixing oxygen is most effective for increasing the maximum temperature, and preheating the sludge before mixing oxygen is an effective means.

【0029】混合する酸素には、液体で供給される純酸
素103を用いる。液体酸素103はポンプ7で加圧さ
れ、その後、酸素予熱器26で加熱することで気化さ
れ、気体(正確には超臨界状態)になった状態で酸素混
合器3に供給される。液体酸素を用いることは、気体の
酸素を圧縮する場合に比べ、格段に動力が低減する。ま
た、酸化剤として空気を加える場合に比べると、窒素濃
度が上がらずに済み、アンモニアの生成を抑制すること
が出来る。ただし、液体酸素は連続的に消費するには高
価なものであるため、必要な量以上消費しないよう、酸
素流量制御機17でポンプ7に制御をかけ、最適な酸素
流量になるよう制御を行う。
As oxygen to be mixed, pure oxygen 103 supplied as a liquid is used. The liquid oxygen 103 is pressurized by the pump 7, then vaporized by heating in the oxygen preheater 26, and supplied to the oxygen mixer 3 in a gas (accurately, supercritical state) state. The use of liquid oxygen significantly reduces power as compared to the case of compressing gaseous oxygen. Further, compared with the case where air is added as an oxidizing agent, the nitrogen concentration does not need to be increased, and the generation of ammonia can be suppressed. However, since liquid oxygen is expensive for continuous consumption, the pump 7 is controlled by the oxygen flow controller 17 so as not to consume more than a necessary amount, and control is performed to obtain an optimum oxygen flow rate. .

【0030】反応器1を出た流体102は予熱器2bに
導かれ、ここで反応前の流体に熱を与えることで温度が
低下する。このことにより流体102の主成分である水
が超臨界状態から亜臨界状態になる。予熱器2bの出口
での流体102の圧力は水の臨界条件の圧力と同等であ
ることから、亜臨界状態になった水は液体になり、水に
あまり溶解しないガス成分が超臨界状態で存在する。ガ
ス成分は主に二酸化炭素、酸素、窒素からなる。超臨界
状態のガス成分は水に比べると密度がかなり小さいので
気体と同様の扱いができ、これらを気液分離器4で水か
ら分離することができる。
The fluid 102 exiting the reactor 1 is led to a preheater 2b, where the temperature is lowered by applying heat to the fluid before the reaction. As a result, water as the main component of the fluid 102 changes from a supercritical state to a subcritical state. Since the pressure of the fluid 102 at the outlet of the preheater 2b is equal to the pressure under the critical condition of water, the water in the subcritical state becomes a liquid, and a gas component that is hardly dissolved in water exists in the supercritical state. I do. The gas components mainly consist of carbon dioxide, oxygen and nitrogen. Since the gas component in the supercritical state has a considerably smaller density than water, it can be treated in the same way as gas, and can be separated from water by the gas-liquid separator 4.

【0031】気液分離器4でガス成分が除去された流体
は固液分離器18に送られ、灰である固形成分を分離す
る。固液分離器18で固形成分が除去された流体105
は、水力駆動ポンプ10の動力源として用いられ、この
後、流体の一部は予熱器2aに送られ、もう一方は酸素
予熱器26に送られる。予熱器2aと酸素予熱器26と
に送られる流体105の流量割合は流量調節弁27によ
って調整される。酸素予熱器26では、反応後の流体の
熱が液体酸素に伝わる途中に熱電変換素子44を置く。
これにより熱電変換素子44に温度勾配が生じ、起電力
が発生する。反応後の流体から放出された熱のなかで、
電力に変換されなかった分が液体酸素103に伝わる。
予熱器2aを通過した後の流体の一部は排ガス加熱器1
2に送られ、もう一方は脱水汚泥を薄めるための水10
8の一部として使用される。
The fluid from which the gas components have been removed by the gas-liquid separator 4 is sent to the solid-liquid separator 18 where the solid component as ash is separated. Fluid 105 from which solid components have been removed by solid-liquid separator 18
Is used as a power source for the hydraulic drive pump 10, after which part of the fluid is sent to the preheater 2 a and the other is sent to the oxygen preheater 26. The flow rate of the fluid 105 sent to the preheater 2 a and the oxygen preheater 26 is adjusted by a flow control valve 27. In the oxygen preheater 26, the thermoelectric conversion element 44 is placed on the way of transferring the heat of the reacted fluid to the liquid oxygen.
As a result, a temperature gradient is generated in the thermoelectric conversion element 44, and an electromotive force is generated. In the heat released from the fluid after the reaction,
What is not converted to electric power is transmitted to the liquid oxygen 103.
A part of the fluid after passing through the preheater 2a is exhaust gas heater 1
2 and water 10 for thinning dewatered sludge.
8 used as part of

【0032】気液分離器4でガス成分として分離された
流体104は、燃焼器13で燃料を吹込み燃焼させる。
反応器1で有機物を全て酸化反応させるために、酸素混
合器3では理論酸素量より過剰に酸素を供給することか
ら、反応後の流体にある程度酸素が含まれる。このた
め、燃焼器13で燃料のみを吹込むことにより燃焼を行
うことが出来る。燃焼器13は高圧であることから、燃
料には液体燃料を使用する。
The fluid 104 separated as a gas component by the gas-liquid separator 4 blows fuel in the combustor 13 and burns.
Since oxygen is supplied in excess of the theoretical oxygen amount in the oxygen mixer 3 in order to oxidize all organic substances in the reactor 1, the fluid after the reaction contains oxygen to some extent. Therefore, combustion can be performed by injecting only the fuel in the combustor 13. Since the combustor 13 has a high pressure, liquid fuel is used as the fuel.

【0033】燃焼によって温度が上昇した流体104は
高圧用のガスタービン5に送られ、ここで仕事を行う。
ガスタービン5の入口圧力は水の臨界圧力と同程度であ
り、これを大気圧まで一気に断熱膨張させると、途中で
温度が下がり過ぎて二酸化炭素が液化してしまう。これ
を防止するために膨張の途中で一旦流体を排ガス加熱器
12に送り再熱を行う。排ガス加熱器12の熱源には処
理済みの排水を用いる。ガスタービン5の出口温度は非
常に低いため、処理済みの排水からでも熱を取り出すこ
とが出来る。排ガス加熱器12で再熱されたガスは低圧
用のガスタービン6に送られ、ここで大気圧になるまで
膨張し、ガスタービン5、6の軸に接続している発電機
9によって発電がなされる。
The fluid 104 whose temperature has risen by the combustion is sent to the high-pressure gas turbine 5, where it performs work.
The inlet pressure of the gas turbine 5 is almost the same as the critical pressure of water. If the pressure is adiabatically expanded to the atmospheric pressure at a stretch, the temperature drops too much on the way and carbon dioxide is liquefied. In order to prevent this, the fluid is once sent to the exhaust gas heater 12 during the expansion and reheated. Treated wastewater is used as the heat source of the exhaust gas heater 12. Since the outlet temperature of the gas turbine 5 is very low, heat can be extracted from the treated wastewater. The gas reheated by the exhaust gas heater 12 is sent to a low-pressure gas turbine 6 where it expands to atmospheric pressure and is generated by a generator 9 connected to the shafts of the gas turbines 5 and 6. You.

【0034】酸素流量を制御するにあたっては、気液分
離器4で分離された排ガス104が燃焼器に送られる前
に、排ガス104に含まれる酸素量を酸素濃度計16で
計測し、この値が目標値になるように酸素流量制御器1
7がポンプ7を制御する。酸素の流量はポンプ7の回転
数を調整することにより変えることができる。ポンプ7
の回転数を決めるにあたっては、酸素濃度計16の計測
結果と、ポンプ7の回転数の履歴と、排ガス104中の
酸素濃度の目標値と、処理流体が酸素混合器3から酸素
濃度計16に至るまでに要する時間とが入力変数とな
る。排ガス104における酸素濃度は、その流体が酸素
混合器3を通過した時に加えられた酸素量に主に依存し
ており、混合される酸素量はポンプ7の回転数に比例し
ている。よってポンプ7の回転数の履歴から求まる流体
が酸素混合器3を通過した時のポンプ7の回転数と、酸
素濃度計16の計測結果とを比較することで、回転数と
酸素濃度の相関関数を求めることが出来る。酸素濃度と
回転数のデータを随時最新のものにして、回転数と酸素
濃度の相関関数を常に修正しながら酸素濃度が目標値に
なる回転数を求め、この回転数になるように酸素流量制
御器17はポンプ7を制御する。
In controlling the oxygen flow rate, before the exhaust gas 104 separated by the gas-liquid separator 4 is sent to the combustor, the amount of oxygen contained in the exhaust gas 104 is measured by the oximeter 16 and this value is calculated. Oxygen flow controller 1 to reach the target value
7 controls the pump 7. The flow rate of oxygen can be changed by adjusting the rotation speed of the pump 7. Pump 7
In determining the rotation speed, the measurement result of the oxygen concentration meter 16, the history of the rotation speed of the pump 7, the target value of the oxygen concentration in the exhaust gas 104, and the processing fluid from the oxygen mixer 3 to the oxygen concentration meter 16 The time required to reach this is an input variable. The oxygen concentration in the exhaust gas 104 mainly depends on the amount of oxygen added when the fluid passes through the oxygen mixer 3, and the amount of oxygen mixed is proportional to the rotation speed of the pump 7. Therefore, by comparing the rotational speed of the pump 7 when the fluid obtained from the history of the rotational speed of the pump 7 passes through the oxygen mixer 3 and the measurement result of the oximeter 16, a correlation function between the rotational speed and the oxygen concentration is obtained. Can be requested. Oxygen flow rate control is performed so that the oxygen concentration and rotation speed data are updated as needed, and the rotation speed at which the oxygen concentration reaches the target value is obtained while constantly correcting the correlation function between the rotation speed and oxygen concentration. The device 17 controls the pump 7.

【0035】排ガス104中の酸素濃度の目標値はあら
かじめ決めておく。これは以下の考えで求める。排ガス
に関わる部分の化学反応として、炭素・水素・酸素・窒
素成分だけを考えると次式のようになる。
The target value of the oxygen concentration in the exhaust gas 104 is determined in advance. This is determined by the following idea. Assuming only the carbon, hydrogen, oxygen, and nitrogen components as the chemical reaction of the portion related to the exhaust gas, the following formula is obtained.

【化1】 処理対象物の成分を炭素・水素・酸素・窒素・その他と
考え、それぞれの質量分率をXを使って表すと、
Embedded image Considering the components of the object to be treated as carbon, hydrogen, oxygen, nitrogen, etc., and expressing the mass fraction of each using X,

【化2】 処理対象物の質量流量をMR、酸素の質量流量をMO2
とすると、生成物の質量流量は以下のようになる。
Embedded image The mass flow rate of the treatment target is MR, and the mass flow rate of oxygen is MO2
Then, the mass flow rate of the product is as follows.

【化3】 Embedded image

【化4】 Embedded image

【化5】 酸素の過剰率をλとすると、Embedded image When the excess ratio of oxygen is λ,

【化6】 Embedded image

【化7】 すなわち、設定した酸素過剰率λに対して(化7)で得
られる酸素量を供給すればよいことになる。この時の排
ガスに含まれる酸素濃度<O2>は以下のようになる。
Embedded image That is, it is sufficient to supply the oxygen amount obtained in (Chem. 7) to the set oxygen excess ratio λ. The oxygen concentration <O2> contained in the exhaust gas at this time is as follows.

【化8】 Embedded image

【0036】(化8)におけるαは、二酸化炭素が水に
溶け込むことにより減少する割合を表すものである。二
酸化炭素が水に溶け込む量は気相における二酸化炭素の
分圧と水の流量によって決まる。以上のことから原料の
組成が決まれば、排ガス中の酸素濃度の目標値が決ま
る。このことは、排ガス中の酸素濃度を制御しているこ
とが酸素過剰率λを制御していることを意味する。
Α in (Chemical Formula 8) represents the rate of decrease as carbon dioxide dissolves in water. The amount of carbon dioxide dissolved in water is determined by the partial pressure of carbon dioxide in the gas phase and the flow rate of water. From the above, once the composition of the raw material is determined, the target value of the oxygen concentration in the exhaust gas is determined. This means that controlling the oxygen concentration in the exhaust gas controls the oxygen excess ratio λ.

【0037】図2は、本発明の超臨界水酸化処理システ
ムの他の実施の形態を示す。この構成が図1の構成と異
なる点は、予熱器を3段にすること、予熱した流体の一
部をポンプ8の下流側に戻すこと、反応直後の流体10
2をすぐ固液分離器18に通すこと、水力駆動ポンプ1
0を出た流体を気液分離器35にかけること、熱電変換
により発電を行う際の高温熱源が気液分離器35で分離
した水蒸気であること、排ガス加熱器12の熱源が予熱
器2aに入る前の流体を分岐したものであること、予熱
器2aを出た反応後の流体を酸素の予熱に用いること、
排ガス104を加熱する燃焼器を持たず、排ガスの酸素
濃度の測定をガスタービン6を通過した後のガスで行う
こと、酸素流量の調整を酸素流量調節弁15を用いて行
うこと、処理する流体が低濃度の汚泥121と廃プラス
チック120の混合物であることなどにある。
FIG. 2 shows another embodiment of the supercritical water oxidation treatment system of the present invention. This configuration differs from the configuration of FIG. 1 in that the preheater is provided in three stages, a part of the preheated fluid is returned to the downstream side of the pump 8, and the fluid 10 immediately after the reaction is used.
2 through the solid-liquid separator 18 immediately, the hydraulic drive pump 1
0 is applied to the gas-liquid separator 35, the high-temperature heat source when generating power by thermoelectric conversion is steam separated by the gas-liquid separator 35, and the heat source of the exhaust gas heater 12 is connected to the preheater 2a. That the fluid before entering is branched, and that the fluid after reaction exiting the preheater 2a is used for preheating oxygen.
Without having a combustor for heating the exhaust gas 104, measuring the oxygen concentration of the exhaust gas with the gas after passing through the gas turbine 6, adjusting the oxygen flow using the oxygen flow control valve 15, and treating the fluid to be treated. Is a mixture of low-concentration sludge 121 and waste plastic 120.

【0038】濃縮を行っていない低濃度の汚泥121を
処理するにあたり、廃プラスチック120を混合するこ
とで処理流体の単位質量あたりの発熱量を確保すること
ができ、外部熱源を用いずに自立運転を行うことが出来
るようになる。廃プラスチックは破砕機22で予熱器2
bの内管の直径の2分の1程度の大きさに砕く。廃プラ
スチックは予熱器2aで熱分解することはほとんどない
ため、破砕する大きさは直径の小さい予熱器2bの内管
の径を基準にする。
When treating the low-concentration sludge 121 that has not been concentrated, the amount of heat generated per unit mass of the processing fluid can be secured by mixing the waste plastic 120, and the autonomous operation can be performed without using an external heat source. Can be performed. Waste plastic is preheated by a crusher 22
Crush to a size about half the diameter of the inner tube of b. Since waste plastics hardly thermally decompose in the preheater 2a, the size to be crushed is based on the diameter of the inner tube of the preheater 2b having a small diameter.

【0039】混合タンク23で低濃度の汚泥と廃プラス
チックが混合した流体101はポンプ8で加圧された
後、予熱器2aで加熱され、その後、予熱器2b、2c
を通る。反応器1で反応が終わった流体102は固液分
離器18でその灰分が取除かれた後、予熱器2cに送ら
れ、反応前の流体に熱を与え、流体の主成分である水が
超臨界状態でなくなる。この流体を気液分離器4にか
け、ガス成分が取り除かれた流体105を予熱器2bに
送る。予熱器2bを出た流体105は水力駆動ポンプ1
0に送られ、この出口で圧力が下がることで気相が発生
する。気液二相になった流体は低圧用の気液分離器35
に送られ、気液を分離する。気相である水蒸気122は
熱電変換素子の高温熱源として用いられ、液相は予熱器
2aに送られるものと排ガス加熱器12に送られるもの
に別れる。
The fluid 101 in which low-concentration sludge and waste plastic are mixed in the mixing tank 23 is pressurized by the pump 8 and then heated by the preheater 2a, and thereafter, is heated by the preheaters 2b and 2c.
Pass through. After the ash is removed from the fluid 102 after the reaction in the reactor 1 by the solid-liquid separator 18, the fluid 102 is sent to the preheater 2c to give heat to the fluid before the reaction, and water as the main component of the fluid is removed. It is no longer supercritical. This fluid is applied to the gas-liquid separator 4, and the fluid 105 from which gas components have been removed is sent to the preheater 2b. The fluid 105 exiting the preheater 2b is supplied to the hydraulic pump 1
The pressure is reduced at this outlet to generate a gas phase. The fluid that has become a gas-liquid two-phase is a low-pressure gas-liquid separator 35.
To separate gas and liquid. The vapor 122, which is a gaseous phase, is used as a high-temperature heat source of the thermoelectric conversion element, and the liquid phase is divided into a liquid sent to the preheater 2a and a liquid sent to the exhaust gas heater 12.

【0040】予熱器2bと予熱器2cが別れていること
の利点は、反応後の流体102が予熱器2c通過後に気
液分離出来ることにある。このことにより、流体102
の温度が過度に低下する前に気液の分離ができ、排ガス
104を高い温度で取り出すことが出来る。したがっ
て、図1の構成にあるような燃焼器を設けなくても、排
ガスから多くのエネルギーを回収することが出来るよう
になる。また、燃焼器を設けないことで酸素濃度の計測
をガスタービン6の出口で行い、大気圧で酸素濃度計1
6を用いることが出来るようになる。固液分離器18を
反応器1の直後にもってくることの利点は、灰分を予熱
器に流さないことにあり、これにより伝熱面に灰分が付
着することを防止することが出来る。
The advantage that the preheater 2b and the preheater 2c are separated is that the reacted fluid 102 can be gas-liquid separated after passing through the preheater 2c. This allows the fluid 102
The gas and liquid can be separated before the temperature of the exhaust gas drops excessively, and the exhaust gas 104 can be taken out at a high temperature. Therefore, much energy can be recovered from the exhaust gas without providing a combustor as shown in FIG. Further, since the combustor is not provided, the oxygen concentration is measured at the outlet of the gas turbine 6, and the oxygen concentration is measured at atmospheric pressure.
6 can be used. The advantage of bringing the solid-liquid separator 18 immediately after the reactor 1 is that the ash does not flow to the preheater, thereby preventing the ash from adhering to the heat transfer surface.

【0041】水力駆動ポンプ10を出た後に気液分離を
行うことで、高温の水蒸気122を作り出し、熱電変換
を行う上で良好な高温熱源を得る。熱電変換素子44は
酸素予熱器26aの中に置き、水蒸気と液体酸素の温度
差を利用して発電を行う。熱電変換素子44で生じる電
圧はこの水蒸気と液体酸素の温度差に比例するため、こ
の電圧を高めるためには液体酸素の温度をあまり上げる
ことは出来ない。このため、酸素予熱器26aで予熱さ
れた酸素をさらに酸素予熱器26bで予熱するようにす
る。このときの熱源には予熱器2aを出た反応後の流体
を用いる。排ガス加熱器12の熱源として予熱器2aに
入る前の反応後の流体を使うことは、図1の構成に比べ
てガスタービン6の入口温度を上げることが出来、ガス
タービン6で得られる仕事量を増大させることができ
る。
By performing gas-liquid separation after leaving the hydraulic drive pump 10, high-temperature steam 122 is produced, and a good high-temperature heat source for performing thermoelectric conversion is obtained. The thermoelectric conversion element 44 is placed in the oxygen preheater 26a, and performs power generation using the temperature difference between water vapor and liquid oxygen. Since the voltage generated by the thermoelectric conversion element 44 is proportional to the temperature difference between the water vapor and the liquid oxygen, the temperature of the liquid oxygen cannot be raised too much to increase this voltage. Therefore, the oxygen preheated by the oxygen preheater 26a is further preheated by the oxygen preheater 26b. At this time, the fluid after the reaction that has exited the preheater 2a is used as the heat source. Using the fluid after the reaction before entering the preheater 2a as the heat source of the exhaust gas heater 12 can increase the inlet temperature of the gas turbine 6 as compared with the configuration of FIG. Can be increased.

【0042】また、酸素量の制御に関して、酸素流量調
節弁15を用いることは、制御装置を簡単にすることに
なる。酸素流量制御器17で酸素流量調節弁15の弁開
度を演算するにあたっては、酸素濃度計16の計測結果
と、酸素流量調節弁15の弁開度の履歴と、酸素濃度の
目標値と、処理流体が酸素混合器3から酸素濃度計16
に至るまでに要する時間とが入力変数となる。弁開度の
履歴から流体が酸素混合器3を通過した時の弁開度を求
め、これと酸素濃度計16の計測結果とを比較すること
で、弁開度と酸素濃度の相関関数を求めることが出来
る。酸素濃度と弁開度のデータを随時最新のものにし
て、弁開度と酸素濃度の相関関数を常に修正しながら酸
素濃度が目標値になる弁開度を求め、この弁開度になる
ように酸素流量制御器17は酸素流量調節弁15を制御
する。
In controlling the oxygen amount, the use of the oxygen flow control valve 15 simplifies the control device. In calculating the valve opening of the oxygen flow control valve 15 with the oxygen flow controller 17, the measurement result of the oxygen concentration meter 16, the history of the valve opening of the oxygen flow control valve 15, the target value of the oxygen concentration, The processing fluid is supplied from the oxygen mixer 3 to the oxygen concentration meter 16.
Is the input variable. The valve opening when the fluid passes through the oxygen mixer 3 is obtained from the history of the valve opening, and the result is compared with the measurement result of the oximeter 16 to obtain a correlation function between the valve opening and the oxygen concentration. I can do it. Oxygen concentration and valve opening data are updated as needed, and the valve opening at which the oxygen concentration reaches the target value is obtained while constantly correcting the correlation function between the valve opening and oxygen concentration. The oxygen flow controller 17 controls the oxygen flow control valve 15.

【0043】図3は、本発明の超臨界水酸化処理システ
ムのさらに他の実施の形態を示す。この構成が図1、図
2の構成と異なる点は、反応後の流体102を予熱器2
b、2cに流す上での順序が異なること、反応後の流体
の一部を反応前の流体に混合させること、有機物の酸化
剤として空気111を用いること、酸素混合器3を予熱
器2bの前におくこと、反応後の流体105で容積形モ
ータの水圧モータ11を駆動すること、気液分離器35
で分離した水蒸気122を排ガス加熱器12の熱源とし
て利用すること、処理する流体が濃縮処理を行った汚泥
109であることなどにある。処理する流体が濃縮汚泥
であるときはそのまま酸化処理システムに流すことがで
る。
FIG. 3 shows still another embodiment of the supercritical water oxidation treatment system of the present invention. 1 and 2 is that the fluid 102 after the reaction is
b, the order in which they flow into the 2c is different, a part of the fluid after the reaction is mixed with the fluid before the reaction, the air 111 is used as an organic oxidant, and the oxygen mixer 3 is connected to the preheater 2b. Beforehand, driving the hydraulic motor 11 of the positive displacement motor with the fluid 105 after the reaction, the gas-liquid separator 35
The use of the steam 122 separated in the above as a heat source of the exhaust gas heater 12, the fact that the fluid to be treated is the sludge 109 subjected to the concentration treatment, and the like. When the fluid to be treated is concentrated sludge, it can be passed directly to the oxidation treatment system.

【0044】濃縮汚泥109に反応後の流体の一部を混
合させた流体101をポンプ8aで加圧した後、予熱器
2aに送り、その後ポンプ8bで加圧した後酸素混合器
3で圧縮した空気を混合する。空気が混合した流体は予
熱器2b、2cを通過後反応器1に送られる。反応器1
を出た流体102は予熱器2bに最初送られ、この後気
液分離器4を通り、ガス成分はガスタービン5に、液体
側は固液分離器18に送られる。固液分離器18で固形
成分が取り除かれた流体105は予熱器2cに送られ
る。予熱器2cを出た流体は水圧モータ11で仕事を
し、この後気液分離器35に送られる。気液分離器35
で分離された水蒸気122は排ガス加熱器12に送ら
れ、液相は予熱器2aに送られるものと、反応前の流体
に混合されるものとに別れる。
The fluid 101 obtained by mixing a part of the fluid after the reaction with the concentrated sludge 109 is pressurized by the pump 8a, sent to the preheater 2a, and then pressurized by the pump 8b and compressed by the oxygen mixer 3. Mix air. The fluid mixed with air is sent to the reactor 1 after passing through the preheaters 2b and 2c. Reactor 1
Is first sent to the preheater 2b, then passes through the gas-liquid separator 4, the gas component is sent to the gas turbine 5, and the liquid side is sent to the solid-liquid separator 18. The fluid 105 from which the solid components have been removed by the solid-liquid separator 18 is sent to the preheater 2c. The fluid that has exited the preheater 2 c is worked by the hydraulic motor 11 and then sent to the gas-liquid separator 35. Gas-liquid separator 35
The water vapor 122 separated in the above is sent to the exhaust gas heater 12, and the liquid phase is separated into one that is sent to the preheater 2a and one that is mixed with the fluid before the reaction.

【0045】反応後の流体102の流す順序が図2の実
施例と異なることによる利点は、高圧に加圧した反応前
の流体を急速に加熱できる点にある。下水汚泥を処理す
る場合、その粘度の高さが予熱器を通す上での問題とな
るが、下水汚泥は200〜300℃程度で加熱すると粘
度が極端に低下するという性質を持つ。この性質を生か
すために、反応直後の温度が一番高い流体を予熱器2b
で汚泥と熱交換させ、汚泥の粘度を急速に下げることで
予熱器における圧力損失を低減させることが出来る。こ
れと同様の理由で、反応後の流体を反応前の流体に混合
させて温度上昇を図ることも有効である。ここで混合さ
る流量は流量調節弁27で調整する。また、酸化剤を混
合させる位置を、予熱器2bの前にすることで、予熱器
で酸化剤も同時に加熱することが出来、酸化剤用の予熱
器が不要になる。また、予熱器に汚泥を流す上で気液二
相流になっていることは、圧力損失の低減にもつなが
る。
The advantage that the flow of the fluid 102 after the reaction is different from that in the embodiment of FIG. 2 is that the fluid before the reaction, which is pressurized to a high pressure, can be rapidly heated. When treating sewage sludge, the high viscosity causes a problem in passing through a preheater, but sewage sludge has a property that the viscosity is extremely reduced when heated at about 200 to 300 ° C. In order to make use of this property, the fluid having the highest temperature immediately after the reaction is placed in the preheater 2b.
The pressure loss in the preheater can be reduced by exchanging heat with the sludge and rapidly reducing the viscosity of the sludge. For the same reason, it is also effective to mix the fluid after the reaction with the fluid before the reaction to increase the temperature. Here, the flow rate to be mixed is adjusted by the flow control valve 27. In addition, by setting the position where the oxidizing agent is mixed in front of the preheater 2b, the oxidizing agent can be heated at the same time by the preheating device, so that a preheating device for the oxidizing agent becomes unnecessary. Moreover, the fact that the gas-liquid two-phase flow is used for flowing sludge into the preheater also leads to a reduction in pressure loss.

【0046】酸化剤として空気を用いることは、純酸素
の使用に比べてランニングコストが低下するという利点
がある。ただし、液体酸素を加圧する場合に比べると圧
縮機40の動力が非常に大きくなる。空気圧縮のための
動力を必要最小限に抑えるためには、空気流量を必要な
量だけに抑えることが有効である。このための制御とし
て、図1の場合と同様に排ガスの酸素濃度を計測し、空
気圧縮機40の回転数制御を行う。水圧モータ11の出
力軸とポンプ8bの回転軸を接続することにより、ポン
プ8bの駆動に要する動力が低減される。水圧モータ1
1の一例として往復式のアキシアルピストンモータを図
8に示す。高圧流体125によってピストンを駆動し、
これによって回転される軸45が出力軸となる。
The use of air as an oxidizing agent has the advantage that running costs are lower than the use of pure oxygen. However, the power of the compressor 40 is very large as compared with the case where liquid oxygen is pressurized. In order to minimize the power required for air compression, it is effective to reduce the air flow rate to a necessary amount. As control for this, the oxygen concentration of the exhaust gas is measured as in the case of FIG. 1, and the rotation speed of the air compressor 40 is controlled. By connecting the output shaft of the hydraulic motor 11 and the rotating shaft of the pump 8b, the power required for driving the pump 8b is reduced. Water pressure motor 1
FIG. 8 shows a reciprocating axial piston motor as one example. The piston is driven by the high-pressure fluid 125,
The shaft 45 rotated thereby becomes the output shaft.

【0047】図4は、本発明の超臨界水酸化処理システ
ムのさらに他の実施の形態を示す。この構成が図1から
図3の構成と異なる点は、水力駆動ポンプ10を低圧用
のポンプとして用いること、反応直後の流体で排ガスを
加熱する熱交換器19を備えること、酸化剤として過酸
化水素水110を用いることなどにある。過酸化水素水
110はポンプ33を通して供給され、熱交換器46で
予熱された後、流量調節弁34で流量が調整され、濃縮
汚泥109に混合される。過酸化水素水が混合した流体
101は水力駆動ポンプ10で加圧され、予熱器2aに
送られる。この後ポンプ8で加圧された流体は予熱器2
bで加熱され、反応器1に送られる。反応後の流体10
2は排ガス加熱用の熱交換器19に送られ、排ガスに熱
を与えた後予熱器2bに送られる。予熱器2bを出た流
体は気液分離器4、固液分離器18を経てその液相成分
は予熱器2aに送られる。また、ガス成分は熱交換機1
9へ送られて反応直後の高温流体102により加熱さ
れ、タービン5へ送られる。予熱器2aを出た流体10
5は水力駆動ポンプ10に送られポンプを駆動する役割
をはたす。
FIG. 4 shows still another embodiment of the supercritical water oxidation treatment system of the present invention. This configuration is different from the configurations of FIGS. 1 to 3 in that the hydraulic drive pump 10 is used as a low-pressure pump, a heat exchanger 19 for heating the exhaust gas with a fluid immediately after the reaction is provided, and a peroxide is used as an oxidizing agent. For example, the hydrogen water 110 is used. The hydrogen peroxide solution 110 is supplied through the pump 33 and preheated by the heat exchanger 46, and then the flow rate is adjusted by the flow control valve 34 and mixed with the concentrated sludge 109. The fluid 101 mixed with the hydrogen peroxide solution is pressurized by the hydraulic drive pump 10 and sent to the preheater 2a. Thereafter, the fluid pressurized by the pump 8 is supplied to the preheater 2
It is heated in b and sent to the reactor 1. Fluid after reaction 10
2 is sent to a heat exchanger 19 for heating the exhaust gas, and after giving heat to the exhaust gas, is sent to a preheater 2b. The fluid that has exited the preheater 2b passes through the gas-liquid separator 4 and the solid-liquid separator 18, and the liquid phase component is sent to the preheater 2a. The gas component is the heat exchanger 1
9, heated by the high-temperature fluid 102 immediately after the reaction, and sent to the turbine 5. Fluid 10 exiting preheater 2a
Numeral 5 is sent to the hydraulic drive pump 10 and serves to drive the pump.

【0048】排ガスの加熱に反応直後の流体を用いるこ
とにより、外部熱源を使わない場合の最も高い温度を利
用して排ガスの加熱を行うことができ、ガスタービンを
1台のみで運転する場合も充分にエネルギー回収を行う
ことが出来る。また、酸化剤として過酸化水素水を使う
ことの利点は、純酸素に比べて安価なこと、過酸化水素
水は液体であるため、空気を圧縮する場合よりも圧縮機
動力が小さくて済むことなどがある。
By using the fluid immediately after the reaction for heating the exhaust gas, the exhaust gas can be heated by using the highest temperature when no external heat source is used, and even when only one gas turbine is operated. Energy can be sufficiently recovered. The advantages of using hydrogen peroxide as an oxidizing agent are that it is cheaper than pure oxygen, and because hydrogen peroxide is liquid, it requires less compressor power than when air is compressed. and so on.

【0049】図5は、本発明の超臨界水酸化処理システ
ムのさらに他の実施の形態を示す。この構成が図1から
図4の構成と異なる点は、反応後の流体から酸素を取り
出し、その酸素を再利用すること、反応後の流体で水圧
モータ11を駆動し発電を行うこと、酸素予熱器を2段
に分け、予熱器2aに入る前の流体105と水圧モータ
11を出た流体の両方を酸素予熱器の熱源とすることに
ある。気液分離器4で分離された排ガス104は、二酸
化炭素分離装置20で二酸化炭素112が除去され、そ
の後酸素分離装置21で液体酸素113が取り出され
る。抽出された液体酸素113は、供給される液体酸素
103と混合して使用する。
FIG. 5 shows still another embodiment of the supercritical water oxidation treatment system of the present invention. This configuration is different from the configurations of FIGS. 1 to 4 in that oxygen is extracted from the fluid after the reaction, and the oxygen is reused. The hydraulic motor 11 is driven by the fluid after the reaction to generate power; The vessel is divided into two stages, and both the fluid 105 before entering the preheater 2a and the fluid leaving the hydraulic motor 11 are used as heat sources for the oxygen preheater. The carbon dioxide 112 is removed from the exhaust gas 104 separated by the gas-liquid separator 4 by the carbon dioxide separator 20, and then the liquid oxygen 113 is extracted by the oxygen separator 21. The extracted liquid oxygen 113 is used by mixing with the supplied liquid oxygen 103.

【0050】図9に二酸化炭素分離装置20の構成の一
例を示す。二酸化炭素、酸素、窒素を主な成分とする超
臨界状態の排ガス104は膨張タービン5に送られ、こ
こで断熱膨張を行い、発電機50に動力を与える。断熱
膨張による流体の温度低下に伴いここに含まれていた水
蒸気が液化するため、これを水滴分離器38で分離し、
水分108を取り除く。水分が取除かれた流体は熱交換
器30a、30b、30cを通過することにより冷却さ
れ、沸点の高い二酸化炭素のみが凝縮して液化する。液
体の二酸化炭素とその他の気体が混ざった流体は、気液
分離器29で気相と液相が分離される。気液分離器29
で分離された気体117の主な成分は酸素と窒素にな
る。気液分離器29で分離された液体二酸化炭素119
は膨張弁32cを通過することで減圧され、一部が気化
することで温度が低下する。膨張弁32cを通過するこ
とで気液二相になった二酸化炭素は熱交換器30cを通
過して二酸化炭素が分離される前の流体から熱を奪う。
熱交換器30cで乾き度が増した二酸化炭素は膨張弁3
2bを通過することで減圧され、気相が増加すると同時
に温度が低下する。膨張弁32bを通過した気液二相の
二酸化炭素は熱交換器30bを通過して二酸化炭素が分
離される前の流体から熱を奪う。二酸化炭素は熱交換器
30bの出口でほとんどが気化し、膨張弁32aに送ら
れる。膨張弁32aを通過することで、大気圧になった
二酸化炭素は熱交換器30aを通過し、二酸化炭素が分
離される前の流体から熱を奪い、その後ガス112とし
て次に述べる酸素分離装置21で利用される。
FIG. 9 shows an example of the configuration of the carbon dioxide separator 20. The supercritical exhaust gas 104 containing carbon dioxide, oxygen, and nitrogen as main components is sent to the expansion turbine 5, where it performs adiabatic expansion to power the generator 50. Since the water vapor contained therein is liquefied with the temperature decrease of the fluid due to the adiabatic expansion, the water vapor is separated by the water drop separator 38,
The water 108 is removed. The fluid from which water has been removed is cooled by passing through the heat exchangers 30a, 30b, 30c, and only carbon dioxide having a high boiling point is condensed and liquefied. A gas mixture of liquid carbon dioxide and other gases is separated into a gas phase and a liquid phase by a gas-liquid separator 29. Gas-liquid separator 29
The main components of the gas 117 separated in the above are oxygen and nitrogen. Liquid carbon dioxide 119 separated by gas-liquid separator 29
The pressure is reduced by passing through the expansion valve 32c, and the temperature is reduced by partially vaporizing. The carbon dioxide gas-liquid two-phase passed through the expansion valve 32c passes through the heat exchanger 30c and removes heat from the fluid before the carbon dioxide is separated.
The carbon dioxide whose dryness has increased in the heat exchanger 30c is supplied to the expansion valve 3
By passing through 2b, the pressure is reduced, and the gas phase increases and the temperature decreases at the same time. The gas-liquid two-phase carbon dioxide that has passed through the expansion valve 32b passes through the heat exchanger 30b and removes heat from the fluid before the carbon dioxide is separated. Most of the carbon dioxide is vaporized at the outlet of the heat exchanger 30b and sent to the expansion valve 32a. By passing through the expansion valve 32a, the carbon dioxide that has become atmospheric pressure passes through the heat exchanger 30a, and removes heat from the fluid before the carbon dioxide is separated. Used in

【0051】図10に酸素分離装置21の構成の一例を
示す。酸素及び窒素を主な成分とする気体117は、圧
縮機37で圧縮された後、熱交換器30dに通すことで
冷却される。このときの冷熱源には二酸化炭素分離装置
で発生した二酸化炭素112と窒素を主成分とするガス
114の混合流体を用いる。熱交換器30dを出た流体
は膨張タービン5で断熱膨張することで温度が低下す
る。温度が低下することによって流体117に含まれて
いた二酸化炭素127が液化するため、これを気液分離
器48で除去する。二酸化炭素が取除かれた流体は熱交
換器30eでさらに冷却され、この後膨張弁32dを通
過することで減圧される。膨張弁32dで減圧される
際、温度が低下すると同時に窒素よりも沸点の高い酸素
が液化する。気液二相になった流体は気液分離器31で
気相と液相が分離され、液相は液体酸素113として取
り出され、利用される。気液分離器31で分離された窒
素を主成分とする気体114は、膨張弁32eで減圧さ
れ大気圧になる。この時の膨張で温度が低下した流体1
14を熱交換器30eに通過させることで、酸素が分離
される前の流体から熱を奪う。
FIG. 10 shows an example of the configuration of the oxygen separator 21. The gas 117 containing oxygen and nitrogen as main components is compressed by the compressor 37 and then cooled by passing through the heat exchanger 30d. At this time, a mixed fluid of carbon dioxide 112 generated by the carbon dioxide separator and gas 114 mainly containing nitrogen is used as the cold heat source. The fluid that has exited the heat exchanger 30d is adiabatically expanded by the expansion turbine 5 to lower the temperature. Since the carbon dioxide 127 contained in the fluid 117 is liquefied due to the decrease in the temperature, the carbon dioxide 127 is removed by the gas-liquid separator 48. The fluid from which carbon dioxide has been removed is further cooled in the heat exchanger 30e, and then decompressed by passing through the expansion valve 32d. When the pressure is reduced by the expansion valve 32d, oxygen having a boiling point higher than that of nitrogen is liquefied at the same time as the temperature is lowered. The fluid that has become a gas-liquid two phase is separated into a gas phase and a liquid phase by a gas-liquid separator 31, and the liquid phase is taken out as liquid oxygen 113 and used. The gas 114 containing nitrogen as a main component separated by the gas-liquid separator 31 is decompressed by the expansion valve 32e and becomes atmospheric pressure. Fluid 1 whose temperature has decreased due to expansion at this time
By passing 14 through heat exchanger 30e, heat is removed from the fluid before oxygen is separated.

【0052】図5に戻って、酸素予熱器26bでは、熱
源に反応後の流体105を分岐したものを用い、酸素予
熱器26aで一度予熱された酸素をさらに予熱する。酸
素予熱器26aでは酸素予熱器26bを出た流体と水圧
モータ11を出た流体とを混合して熱源として用いる。
酸素予熱器が26aと26bの2段に別れていること
で、酸素を流体105の温度に近い温度にまで予熱する
ことが出来るようになる。
Returning to FIG. 5, the oxygen preheater 26b uses a fluid obtained by branching the reacted fluid 105 into a heat source, and further preheats the oxygen once preheated by the oxygen preheater 26a. In the oxygen preheater 26a, the fluid exiting the oxygen preheater 26b and the fluid exiting the hydraulic motor 11 are mixed and used as a heat source.
Since the oxygen preheater is divided into two stages of 26a and 26b, oxygen can be preheated to a temperature close to the temperature of the fluid 105.

【0053】図6は、本発明の超臨界水酸化処理システ
ムのさらに他の実施の形態を示す。この構成が図1から
図5の構成と異なる点は、吸収式冷凍機28を備えてい
ること、排ガス104を酸素予熱器26の熱源として用
い、この後流体115を冷熱源として外部に提供するこ
と、反応後の流体105から動力回収を行うにあたり、
容積形回転式水圧モータ41を用いることなどにある。
反応後の流体102は、予熱器2bを通過して温度低下
した後、気液分離器4でガス成分を分離し、液相は固液
分離器18にかけて固形成分106を取り除く。固形成
分が取除かれた流体105は、水圧モータ41で仕事を
した後、気液分離器35を通過し予熱器2aに送られ
る。気液分離器35で分離された水蒸気122を吸収式
冷凍機28に送り、吸収式冷凍機の高温熱源として利用
する。吸収式冷凍機によって作られた冷水116は外部
に提供され、冷熱源として使用される。
FIG. 6 shows still another embodiment of the supercritical water oxidation treatment system of the present invention. This configuration is different from the configurations of FIGS. 1 to 5 in that an absorption refrigerator 28 is provided, and the exhaust gas 104 is used as a heat source of the oxygen preheater 26, and thereafter, the fluid 115 is provided to the outside as a cold heat source. In performing power recovery from the fluid 105 after the reaction,
For example, a positive displacement rotary hydraulic motor 41 is used.
After the reaction, the fluid 102 passes through the preheater 2b and drops in temperature. Then, the gas component is separated by the gas-liquid separator 4, and the liquid phase is passed through the solid-liquid separator 18 to remove the solid component 106. The fluid 105 from which the solid components have been removed is worked by the hydraulic motor 41, then passes through the gas-liquid separator 35 and is sent to the preheater 2a. The water vapor 122 separated by the gas-liquid separator 35 is sent to the absorption refrigerator 28 and used as a high-temperature heat source of the absorption refrigerator. Cold water 116 produced by the absorption refrigerator is provided outside and used as a cold heat source.

【0054】気液分離器4で分離された排ガス104は
酸素予熱器26に送られ、ここでの熱電変換素子の高温
熱源として利用されると同時に、酸素の予熱を行う。こ
れによって温度低下した排ガス104は膨張弁32を通
過することで減圧され、さらに温度が低下する。この低
温流体115は外部に提供され、冷熱源として使用され
る。反応後の流体105は、回転式の水圧モータ41を
駆動することでこれに接続された発電機9により発電を
行う。回転式の水圧モータとしては歯車モータやねじモ
ータなどがある。回転式の水圧モータを用いることで、
流体105は脈動することなく滑らかに流れる。
The exhaust gas 104 separated by the gas-liquid separator 4 is sent to the oxygen preheater 26, where it is used as a high-temperature heat source for the thermoelectric conversion element and, at the same time, preheats oxygen. As a result, the exhaust gas 104 whose temperature has decreased is reduced in pressure by passing through the expansion valve 32, and the temperature further decreases. This low-temperature fluid 115 is provided outside and is used as a cold heat source. The fluid 105 after the reaction is driven by the rotary hydraulic motor 41 to generate power by the generator 9 connected thereto. Rotary hydraulic motors include gear motors and screw motors. By using a rotary hydraulic motor,
The fluid 105 flows smoothly without pulsation.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上本発明によれば、超臨界水による有
機物の酸化処理で発生する排ガス及び排水を気相と液相
に分離した上で別々にエネルギー回収することにより、
酸化処理後の流体が持つ有効エネルギーを充分に利用す
ることが出来、システム全体でのエネルギー効率が向上
する。また、排ガスが高圧の状態で発生することを利用
して排ガスに含まれる酸素を分離・抽出して再利用する
ことにより、酸素消費を抑え、ランニングコストが低減
する。また、排水が持つ熱エネルギーを利用して吸収式
冷凍機を駆動することや、高圧の排ガスを膨張させるこ
とによって冷熱を作り外部に提供することで、総合的な
エネルギー効率が向上する。また、排ガスもしくは排水
と液体酸素との温度差を利用し、熱電変換素子を用いた
発電を行うことにより、電力が得られると同時に、電力
に変換されなかった熱も液体酸素の予熱に用いられ、エ
ネルギー回収率が高まる。また、固形状の有機物を予熱
器の伝熱管に合わせた大きさに破砕することで流体の熱
伝達率を向上させ、予熱器を小型化することが出来る。
また、排ガスの酸素濃度計測によって供給酸素の流量を
制御することにより、良好な酸化反応を維持した上で酸
素消費を抑え、ランニングコストを低減することが出来
る。
As described above, according to the present invention, the exhaust gas and waste water generated by the oxidation treatment of organic substances with supercritical water are separated into a gaseous phase and a liquid phase, and energy is separately recovered.
The effective energy of the fluid after the oxidation treatment can be fully utilized, and the energy efficiency of the entire system is improved. Also, by utilizing the fact that the exhaust gas is generated under high pressure, oxygen contained in the exhaust gas is separated and extracted and reused, thereby reducing oxygen consumption and reducing running costs. In addition, the overall energy efficiency is improved by driving the absorption refrigerator using the heat energy of the wastewater or by generating cold heat by expanding high-pressure exhaust gas and providing it to the outside. In addition, by using the temperature difference between exhaust gas or wastewater and liquid oxygen to generate power using a thermoelectric conversion element, electric power can be obtained, and at the same time heat not converted to electric power is used for preheating liquid oxygen. , Increase the energy recovery rate. Further, by crushing the solid organic matter into a size suitable for the heat transfer tube of the preheater, the heat transfer coefficient of the fluid can be improved, and the preheater can be downsized.
Further, by controlling the flow rate of the supplied oxygen by measuring the oxygen concentration of the exhaust gas, it is possible to suppress the consumption of oxygen and reduce the running cost while maintaining a favorable oxidation reaction.

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

【図1】本発明になる超臨界水酸化処理システムの第1
の構成例を示す系統図である。
FIG. 1 is a first diagram of a supercritical water oxidation treatment system according to the present invention.
FIG. 2 is a system diagram showing a configuration example of FIG.

【図2】本発明になる超臨界水酸化処理システムの第2
の構成例を示す系統図である。
FIG. 2 shows a second embodiment of the supercritical water oxidation treatment system according to the present invention.
FIG. 2 is a system diagram showing a configuration example of FIG.

【図3】本発明になる超臨界水酸化処理システムの第3
の構成例を示す系統図である。
FIG. 3 shows a third embodiment of the supercritical water oxidation treatment system according to the present invention.
FIG. 2 is a system diagram showing a configuration example of FIG.

【図4】本発明になる超臨界水酸化処理システムの第4
の構成例を示す系統図である。
FIG. 4 is a fourth diagram of the supercritical water oxidation treatment system according to the present invention.
FIG. 2 is a system diagram showing a configuration example of FIG.

【図5】本発明になる超臨界水酸化処理システムの第5
の構成例を示す系統図である。
FIG. 5 is a fifth diagram of the supercritical water oxidation treatment system according to the present invention.
FIG. 2 is a system diagram showing a configuration example of FIG.

【図6】本発明になる超臨界水酸化処理システムの第6
の構成例を示す系統図である。
FIG. 6 shows a sixth embodiment of the supercritical water oxidation treatment system according to the present invention.
FIG. 2 is a system diagram showing a configuration example of FIG.

【図7】断面積が異なるピストンを接続した水圧駆動ポ
ンプの構成を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a hydraulic drive pump to which pistons having different cross-sectional areas are connected.

【図8】往復式水圧モータの構成を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a reciprocating hydraulic motor.

【図9】図5のシステムに好適な二酸化炭素分離装置の
構成を示す図である。
9 is a diagram showing a configuration of a carbon dioxide separation device suitable for the system of FIG.

【図10】図5のシステムに好適な酸素分離装置の構成
を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of an oxygen separation device suitable for the system of FIG.

【図11】脱水汚泥を混合した流体が予熱器を流れる時
の模式図である。
FIG. 11 is a schematic diagram when a fluid mixed with dewatered sludge flows through a preheater.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 反応器 2 予熱器 3 酸素混合器 4 気液分離器 5、6 ガスタービン 7 液体酸素用ポンプ 8 ポンプ 9、50 発電機 10 水力駆動ポンプ 11 水圧モータ 12 排ガス加熱器 13 燃焼器 14a、14b 電磁誘導加熱器 16 酸素濃度計 17 酸素流量制御器 18 固液分離器 20 二酸化炭素分離装置 21 酸素分離装置 22 破砕機 26 酸素予熱器 28 吸収式冷凍機 32 膨張弁 44 熱電変換素子 101 有機物を含む反応前の流体 102 反応後の流体 104 気液分離器で分離された排ガス 105 気液分離器で分離された排水 106 固液分離器で分離された灰分 107 脱水汚泥 108 水 109 濃縮汚泥 110 過酸化水素水 111 空気 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reactor 2 Preheater 3 Oxygen mixer 4 Gas-liquid separator 5, 6 Gas turbine 7 Liquid oxygen pump 8 Pump 9, 50 Generator 10 Hydraulic drive pump 11 Water pressure motor 12 Exhaust gas heater 13 Combustor 14 a, 14 b Electromagnetic Induction heater 16 Oxygen concentration meter 17 Oxygen flow controller 18 Solid-liquid separator 20 Carbon dioxide separator 21 Oxygen separator 22 Crusher 26 Oxygen preheater 28 Absorption refrigerator 32 Expansion valve 44 Thermoelectric conversion element 101 Reaction containing organic matter Fluid before 102 Fluid after reaction 104 Exhaust gas separated by gas-liquid separator 105 Wastewater separated by gas-liquid separator 106 Ash separated by solid-liquid separator 107 Dehydrated sludge 108 Water 109 Concentrated sludge 110 Hydrogen peroxide Water 111 air

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 楠本 寛 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 麻生 伸二 東京都豊島区北大塚一丁目13番2号 日立 プラント建設株式会社内 (72)発明者 川尻 斉 東京都豊島区北大塚一丁目13番2号 日立 プラント建設株式会社内 (72)発明者 宮林 哲司 千葉県松戸市上本郷537番地 日立プラン ト建設株式会社松戸研究所内 (72)発明者 梶 隆一 東京都千代田区神田駿河台四丁目6番地 株式会社日立製作所内 (72)発明者 佐藤 隆雄 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hiroshi Kusumoto 502, Kandachi-cho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Machinery Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Shinji Aso 1-13-1-2 Kita-Otsuka, Toshima-ku, Tokyo Hitachi Within Plant Construction Co., Ltd. (72) Inventor Hitoshi Kawajiri 1-13-2 Kita-Otsuka, Toshima-ku, Tokyo Hitachi Plant Construction Co., Ltd. (72) Inventor Tetsuji Miyabayashi 537 Kamigo, Matsudo-shi, Chiba Hitachi Plant Construction Co., Ltd. Inside Matsudo Research Laboratory (72) Inventor Ryuichi Kaji 4-6 Kanda Surugadai, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Hitachi, Ltd. (72) Inventor Takao Sato 3-1-1 Komachi, Hitachi, Hitachi, Ibaraki Hitachi, Ltd. in the factory

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 水を溶媒として有機物と酸素もしくは酸
化剤が含まれる流体を超臨界状態で酸化反応させてこの
有機物を酸化処理し、この酸化反応が行われた後の流体
からエネルギーを回収する有機物の超臨界水酸化処理シ
ステムにおいて、 反応後の流体を有機物を含む反応前の流体が流れる伝熱
管の外部に流して反応後の流体が持つ熱を反応前の流体
に与えることで反応後の流体中の水を超臨界状態でなく
し、かつ反応前の流体中の水を超臨界状態に近付けて反
応を促進する予熱手段と、 前記反応後の流体をガス成分と水に分離する気液分離手
段と、 この気液分離手段で分離した前記ガス成分を用いて動力
回収を行うガス発電手段と、 を具備することを特徴とする有機物の超臨界水酸化処理
システム。
1. A method of oxidizing a fluid containing an organic substance and oxygen or an oxidizing agent in a supercritical state using water as a solvent to oxidize the organic substance, and recovering energy from the fluid after the oxidation reaction is performed. In a supercritical water oxidation treatment system for organic substances, the post-reaction fluid is supplied to the pre-reaction fluid by flowing the post-reaction fluid to the outside of a heat transfer tube through which the pre-reaction fluid containing organic substances flows. A preheating means for removing water in the fluid from the supercritical state and bringing the water in the fluid before the reaction close to the supercritical state to promote the reaction; and gas-liquid separation for separating the fluid after the reaction into a gas component and water. And a gas power generation means for recovering power using the gas components separated by the gas-liquid separation means. A supercritical water oxidation treatment system for organic matter, comprising:
【請求項2】 前記気液分離手段で水として分離された
反応後の流体が有する熱エネルギーを用いて前記ガス発
電手段に用いられる前記ガス成分を加熱するガス成分加
熱手段を具備することを特徴とする請求項1に記載の有
機物の超臨界水酸化処理システム。
2. A gas component heating means for heating the gas component used in the gas power generation means by using thermal energy of the reacted fluid separated as water by the gas-liquid separation means. The supercritical water oxidation treatment system for organic matter according to claim 1.
【請求項3】 水を溶媒として有機物と酸素もしくは酸
化剤が含まれる流体を超臨界状態で酸化反応させてこの
有機物を酸化処理し、この酸化反応が行われた後の流体
からエネルギーを回収する有機物の超臨界水酸化処理シ
ステムにおいて、 反応後の流体を有機物を含む反応前の流体が流れる伝熱
管の外部に流して反応後の流体が持つ熱を反応前の流体
に与えることで反応後の流体中の水を超臨界状態でなく
し、かつ反応前の流体中の水を超臨界状態に近付けて反
応を促進する予熱手段と、 前記反応後の流体をガス成分と水に分離する気液分離手
段と、 この気液分離手段で水として分離された反応後の流体で
ピストンを駆動し、そのピストンに連動するピストンで
反応前の流体を加圧するとともに、前記反応前の流体に
接するピストンの断面積が前記反応後の流体に接するピ
ストンの断面積よりも小さいように構成された水駆動加
圧手段と、 を具備することを特徴とする有機物の超臨界水酸化処理
システム。
3. A method of oxidizing a fluid containing an organic substance and oxygen or an oxidizing agent in a supercritical state using water as a solvent to oxidize the organic substance, and recovering energy from the fluid after the oxidation reaction is performed. In a supercritical water oxidation treatment system for organic substances, the post-reaction fluid is supplied to the pre-reaction fluid by flowing the post-reaction fluid to the outside of a heat transfer tube through which the pre-reaction fluid containing organic substances flows. A preheating means for removing water in the fluid from the supercritical state and bringing the water in the fluid before the reaction close to the supercritical state to promote the reaction; and gas-liquid separation for separating the fluid after the reaction into a gas component and water. Means for driving a piston with the fluid after reaction separated as water by the gas-liquid separation means, pressurizing the fluid before reaction with a piston interlocking with the piston, and a cross section of the piston in contact with the fluid before reaction. Water-driven pressurizing means configured to have a smaller area than a cross-sectional area of a piston in contact with the fluid after the reaction, and a system for supercritical water oxidation of organic matter.
【請求項4】 水を溶媒として有機物と酸素もしくは酸
化剤が含まれる流体を超臨界状態で酸化反応させてこの
有機物を酸化処理し、この酸化反応が行われた後の流体
からエネルギーを回収する有機物の超臨界水酸化処理シ
ステムにおいて、 反応後の流体を有機物を含む反応前の流体が流れる伝熱
管の外部に流して反応後の流体が持つ熱を反応前の流体
に与えることで反応後の流体中の水を超臨界状態でなく
し、かつ反応前の流体中の水を超臨界状態に近付けて反
応を促進する予熱手段と、 前記反応後の流体をガス成分と水に分離する気液分離手
段と、 この気液分離手段で分離した前記ガス成分から二酸化炭
素を分離する二酸化炭素分離手段と、 この二酸化炭素分離手段で二酸化炭素が除去されたガス
成分から酸素を分離し、分離した酸素を反応前の流体に
混合する酸素分離回収手段と、 を具備することを特徴とする有機物の超臨界水酸化処理
システム。
4. A method of oxidizing a fluid containing an organic substance and oxygen or an oxidizing agent in a supercritical state using water as a solvent to oxidize the organic substance, and recovering energy from the fluid after the oxidation reaction is performed. In a supercritical water oxidation treatment system for organic substances, the post-reaction fluid is supplied to the pre-reaction fluid by flowing the post-reaction fluid to the outside of a heat transfer tube through which the pre-reaction fluid containing organic substances flows. A preheating means for removing water in the fluid from the supercritical state and bringing the water in the fluid before the reaction close to the supercritical state to promote the reaction; and gas-liquid separation for separating the fluid after the reaction into a gas component and water. Means, carbon dioxide separation means for separating carbon dioxide from the gas component separated by the gas-liquid separation means, and oxygen separated from the gas component from which carbon dioxide has been removed by the carbon dioxide separation means. Supercritical water treatment system of organic matter, characterized by comprising an oxygen separation and recovery means for mixing the fluid before reaction, the.
【請求項5】 水を溶媒として有機物と酸素もしくは酸
化剤が含まれる流体を超臨界状態で酸化反応させてこの
有機物を酸化処理し、この酸化反応が行われた後の流体
からエネルギーを回収する有機物の超臨界水酸化処理シ
ステムにおいて、 反応後の流体を有機物を含む反応前の流体が流れる伝熱
管の外部に流して反応後の流体が持つ熱を反応前の流体
に与えることで反応後の流体中の水を超臨界状態でなく
し、かつ反応前の流体中の水を超臨界状態に近付けて反
応を促進する予熱手段と、 前記反応後の流体をガス成分と水に分離する気液分離手
段と、 この気液分離手段で分離した前記ガス成分を熱源とし動
作する吸収式冷凍手段と、 を具備することを特徴とする有機物の超臨界水酸化処理
システム。
5. A method of oxidizing a fluid containing an organic substance and oxygen or an oxidizing agent in a supercritical state using water as a solvent to oxidize the organic substance, and recovering energy from the fluid after the oxidation reaction is performed. In a supercritical water oxidation treatment system for organic substances, the post-reaction fluid is supplied to the pre-reaction fluid by flowing the post-reaction fluid to the outside of a heat transfer tube through which the pre-reaction fluid containing organic substances flows. A preheating means for removing water in the fluid from the supercritical state and bringing the water in the fluid before the reaction close to the supercritical state to promote the reaction; and gas-liquid separation for separating the fluid after the reaction into a gas component and water. And an absorption refrigeration unit that operates using the gas component separated by the gas-liquid separation unit as a heat source.
【請求項6】 水を溶媒として有機物と酸素もしくは酸
化剤が含まれる流体を超臨界状態で酸化反応させてこの
有機物を酸化処理し、この酸化反応が行われた後の流体
からエネルギーを回収する有機物の超臨界水酸化処理シ
ステムにおいて、 反応後の流体を有機物を含む反応前の流体が流れる伝熱
管の外部に流して反応後の流体が持つ熱を反応前の流体
に与えることで反応後の流体中の水を超臨界状態でなく
し、かつ反応前の流体中の水を超臨界状態に近付けて反
応を促進する予熱手段と、 前記反応後の流体が持つ熱エネルギーを駆動源として発
電を行う熱電変換手段と、 を具備することを特徴とする有機物の超臨界水酸化処理
システム。
6. A fluid containing an organic substance and oxygen or an oxidant in a supercritical state using water as a solvent to oxidize the organic substance, and recovering energy from the fluid after the oxidation reaction is performed. In a supercritical water oxidation treatment system for organic substances, the post-reaction fluid is supplied to the pre-reaction fluid by flowing the post-reaction fluid to the outside of a heat transfer tube through which the pre-reaction fluid containing organic substances flows. Preheating means for removing water in the fluid from the supercritical state, and bringing water in the fluid before the reaction close to the supercritical state to promote the reaction, and generating electric power by using thermal energy of the fluid after the reaction as a driving source A supercritical water oxidation treatment system for organic matter, comprising: thermoelectric conversion means.
【請求項7】 水を溶媒として有機物と酸素もしくは酸
化剤が含まれる流体を超臨界状態で酸化反応させてこの
有機物を酸化処理し、この酸化反応が行われた後の流体
からエネルギーを回収する有機物の超臨界水酸化処理シ
ステムにおいて、 反応後の流体を有機物を含む反応前の流体が流れる伝熱
管の外部に流して反応後の流体が持つ熱を反応前の流体
に与えることで反応後の流体中の水を超臨界状態でなく
し、かつ反応前の流体中の水を超臨界状態に近付けて反
応を促進する予熱手段と、 前記反応後の流体をガス成分と水に分離する気液分離手
段と、 この気液分離手段で水として分離された反応後の流体で
駆動されることにより動力回収を行う容積形水圧モータ
と、 を具備することを特徴とする有機物の超臨界水酸化処理
システム。
7. A fluid containing an organic substance and oxygen or an oxidizing agent in a supercritical state using water as a solvent to oxidize the organic substance, and recover energy from the fluid after the oxidation reaction has been performed. In a supercritical water oxidation treatment system for organic substances, the post-reaction fluid is supplied to the pre-reaction fluid by flowing the post-reaction fluid to the outside of a heat transfer tube through which the pre-reaction fluid containing organic substances flows. A preheating means for removing water in the fluid from the supercritical state and bringing the water in the fluid before the reaction close to the supercritical state to promote the reaction; and gas-liquid separation for separating the fluid after the reaction into a gas component and water. And a positive displacement hydraulic motor that recovers power by being driven by the fluid after the reaction separated as water by the gas-liquid separation means. .
【請求項8】 水を溶媒として有機物と酸素もしくは酸
化剤が含まれる流体を超臨界状態で酸化反応させてこの
有機物を酸化処理し、この酸化反応が行われた後の流体
からエネルギーを回収する有機物の超臨界水酸化処理シ
ステムにおいて、 反応後の流体を有機物を含む反応前の流体が流れる伝熱
管の外部に流して反応後の流体が持つ熱を反応前の流体
に与えることで反応後の流体中の水を超臨界状態でなく
し、かつ反応前の流体中の水を超臨界状態に近付けて反
応を促進する予熱手段と、 この予熱手段で加熱された反応前の流体の一部をこの予
熱手段で加熱される前の流体に混合させる還流手段と、 を具備することを特徴とする有機物の超臨界水酸化処理
システム。
8. A fluid containing an organic substance and oxygen or an oxidizing agent in a supercritical state using water as a solvent to oxidize the organic substance, and recovering energy from the fluid after the oxidation reaction is performed. In a supercritical water oxidation treatment system for organic substances, the post-reaction fluid is supplied to the pre-reaction fluid by flowing the post-reaction fluid to the outside of a heat transfer tube through which the pre-reaction fluid containing organic substances flows. A preheating means for removing water in the fluid from the supercritical state and bringing the water in the fluid before the reaction closer to the supercritical state to promote the reaction; and a part of the fluid before the reaction heated by the preheating means, A reflux means for mixing with a fluid before being heated by the preheating means; and a supercritical water oxidation treatment system for organic matter.
【請求項9】 水を溶媒として有機物と酸素もしくは酸
化剤が含まれる流体を超臨界状態で酸化反応させてこの
有機物を酸化処理し、この酸化反応が行われた後の流体
からエネルギーを回収する有機物の超臨界水酸化処理シ
ステムにおいて、 反応後の流体を有機物を含む反応前の流体が流れる伝熱
管の外部に流して反応後の流体が持つ熱を反応前の流体
に与えることで反応後の流体中の水を超臨界状態でなく
し、かつ反応前の流体中の水を超臨界状態に近付けて反
応を促進する予熱手段と、 前記反応後の流体をガス成分と水に分離する気液分離手
段と、 この気液分離手段で分離した前記ガス成分を急激に膨脹
させることで外気よりも低い温度を発生させる冷却手段
と、 を具備することを特徴とする有機物の超臨界水酸化処理
システム。
9. A method of oxidizing a fluid containing an organic substance and oxygen or an oxidizing agent in a supercritical state using water as a solvent to oxidize the organic substance, and recovering energy from the fluid after the oxidation reaction is performed. In a supercritical water oxidation treatment system for organic substances, the post-reaction fluid is supplied to the pre-reaction fluid by flowing the post-reaction fluid to the outside of a heat transfer tube through which the pre-reaction fluid containing organic substances flows. A preheating means for removing water in the fluid from the supercritical state and bringing the water in the fluid before the reaction close to the supercritical state to promote the reaction; and gas-liquid separation for separating the fluid after the reaction into a gas component and water. And a cooling means for generating a temperature lower than that of the outside air by rapidly expanding the gas component separated by the gas-liquid separation means.
【請求項10】 水を溶媒として有機物と酸素もしくは
酸化剤が含まれる流体を超臨界状態で酸化反応させてこ
の有機物を酸化処理し、この酸化反応が行われた後の流
体からエネルギーを回収する有機物の超臨界水酸化処理
システムにおいて、 反応後の流体を有機物を含む反応前の流体が流れる伝熱
管の外部に流して反応後の流体が持つ熱を反応前の流体
に与えることで反応後の流体中の水を超臨界状態でなく
し、かつ反応前の流体中の水を超臨界状態に近付けて反
応を促進する予熱手段と、 反応前の流体中の水を電磁誘導加熱を用いて加熱する加
熱手段と、 を具備することを特徴とする有機物の超臨界水酸化処理
システム。
10. A fluid containing an organic substance and oxygen or an oxidant in a supercritical state using water as a solvent to oxidize the organic substance, and recovering energy from the fluid after the oxidation reaction is performed. In a supercritical water oxidation treatment system for organic substances, the post-reaction fluid is supplied to the pre-reaction fluid by flowing the post-reaction fluid to the outside of a heat transfer tube through which the pre-reaction fluid containing organic substances flows. Preheating means to remove water in the fluid from supercritical state and bring water in the fluid before the reaction closer to supercritical state to promote the reaction, and heat water in the fluid before the reaction using electromagnetic induction heating A supercritical water oxidation treatment system for organic matter, comprising: heating means.
【請求項11】 前記予熱手段と、前記予熱手段に流入
される反応前の流体を加圧する加圧手段とをそれぞれ複
数段具備することを特徴とする請求項1から請求項10
のいずれかに記載の有機物の超臨界水酸化処理システ
ム。
11. The apparatus according to claim 1, further comprising a plurality of stages each of said preheating means and a pressurizing means for pressurizing a fluid before reaction flowing into said preheating means.
A supercritical water oxidation treatment system for organic matter according to any one of the above.
【請求項12】 水を溶媒とした有機物が含まれる反応
前の流体に加える酸素もしくは酸化剤を、反応後の流体
が持つ熱エネルギーで加熱する酸素もしくは酸化剤加熱
手段を具備することを特徴とする請求項1から請求項1
0のいずれかに記載の有機物の超臨界水酸化処理システ
ム。
12. An oxygen or oxidizing agent heating means for heating oxygen or oxidizing agent to be added to a pre-reaction fluid containing an organic substance using water as a solvent by the thermal energy of the post-reaction fluid. Claim 1 to Claim 1
0. A supercritical water oxidation treatment system for organic matter according to any one of the above.
【請求項13】 有機物を前記予熱器の伝熱管の直径の
2分の1以下の大きさに粒状化する粒状化手段を具備す
ることを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか
に記載の有機物の超臨界水酸化処理システム。
13. The apparatus according to claim 1, further comprising a granulating means for granulating organic matter to a size of not more than half the diameter of the heat transfer tube of the preheater. The supercritical water oxidation treatment system for organic matter according to the above.
【請求項14】 水を溶媒として有機物と酸素もしくは
酸化剤が含まれる流体を超臨界状態で酸化反応させてこ
の有機物を酸化処理し、この酸化反応が行われた後の流
体からエネルギーを回収する有機物の超臨界水酸化処理
システムの運転方法であって、 反応後の流体中の水が超臨界状態でなくなった後に反応
後の流体のガス成分における酸素濃度を測定する酸素濃
度測定手段と、水及び有機物を含む流体に混合させる酸
素もしくは酸化剤の量を制御する酸素もしくは酸化剤制
御手段とを具備し、 前記酸素濃度測定手段が測定する反応後の流体のガス成
分における酸素濃度があらかじめ定めた目標値となるよ
うに、前記酸素もしくは酸化剤制御手段は混合させる酸
素もしくは酸化剤の量を制御することを特徴とする有機
物の超臨界水酸化処理システムの運転方法。
14. A fluid containing an organic substance and oxygen or an oxidizing agent in a supercritical state using water as a solvent to oxidize the organic substance, and recovering energy from the fluid after the oxidation reaction is performed. An operation method of an organic matter supercritical water oxidation treatment system, comprising: oxygen concentration measuring means for measuring an oxygen concentration in a gas component of a reacted fluid after water in the fluid after the reaction is no longer in a supercritical state; And oxygen or oxidizing agent control means for controlling the amount of oxygen or oxidizing agent to be mixed with the fluid containing organic matter, wherein the oxygen concentration in the gas component of the reacted fluid measured by the oxygen concentration measuring means is predetermined. A step of controlling the amount of oxygen or oxidizing agent to be mixed so that the oxygen or oxidizing agent is controlled so as to reach a target value. The stem method of operation.
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