JPS63100927A - 制御された化学反応を行わせる方法及び反応装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、一般的に化学反応を惹起こすための方法及び
装置に関するものである。特に本発明は水相酸化反応を
含む化学反応を実施するための方法と装置に関するもの
である。

物質の化学組成は種々の条件の下で変化を受ける。これ
らの条件としては、特定の反応体の存在、反応体の濃度
、反応体の温度と圧力、及び反応器の性質がある。物質
の環境を精確に制御することにより、所望の化学反応を
予め選定された反応速度でもたらし特定の生成物を生せ
しめることができる。従って、便利な経済的な反応装置
系の開発は化学プロセス技術の重要な目標である。

多くの酸化反応が液体媒体中で誘起される。

そのよ５な反応の一つは水相酸化すなわち“湿式酸化（
ｗｅｔ　ｏｘｉｄａｔｉｏｎ）　’である。可燃物の湿
式酸化には、発火するに充分な高温度、反応体間の接触
を促進するための実質的な混合、湿式酸化反応を惹起こ
すために充分な時間を必要とする。可燃物の湿式酸化は
発熱反応であり、それにより可成りの熱が発生する。

若干のプロセスでは、発熱反応で遊δＪされた熱が可燃
物の自己発火温度を維持するに用いられる。

従って、湿式酸化プロセスは自立性のものとなりうる。

可燃物の湿式酸化は都市廃棄物の処理に於て重要な反応
となってきた。種々の処堆力式が工　　“夫されている
が、その多くのものは限られた成功を得ているに過ぎな
い。一つの例外は都市の汚泥の屹下すなわち“穴の中（
ｄｏｗｎ−ｈｏｌｅ）″湿式酸化である。

本発明と同じ譲受人に譲渡された、又参考のため一部は
本明細書に合体されている、ＭｃＧｒ６ｗに与えられた
米国特許第４，２７２．３８３号は、初めて成功したも
のとして知られている、都市廃棄物の湿式酸化のための
穴中垂直管反応方式の原理を公開している。この廃棄物
処理装置は、地中約１６１０ｍの深さまで喬直に延在し
ている同軸のパイプすなわち管の一組より成る反応器を
含む。該パイプの一組は、希釈された都市廃棄物が流入
廃棄物流として注入される流入通路と流出通路とを形成
している。

注入された廃棄物は反応器内に流入して、可成りの流体
圧を及ぼす静水圧柱を形成する。流入廃棄物流の温度は
該流が反応器に流入したとき加熱手段により高められる
。下方へ流れる汚泥廃棄物流中ＫａＥａ空気を注入し、
好適にはティラー型（Ｔａｙｌｏｒ−ｔｙｐｅ）の気泡
を形成させる。

反応体（可燃物と酸素）の濃度は勿論充分なものとして
、約３０５乃至１８３０　ｍの深さに、廃棄物の湿式酸
化が自立性になる反応帯が設げられる。

反応体に於ける温度は一般に約２６０°乃至３１６’Ｃ
である。沸騰は静水圧柱の及ぼす流体圧により防止され
る。反応帯に熱を加え又は除去するために熱交換ジャケ
ツトを備えることができる。ＭｃＧｒｅＷの特許では、
内の同軸パイプを囲む熱交換ジャケットの内へ加熱油又
は他の熱交換用流体をポンプ輸送して反応帯の温度を制
御することにより、反応の温度は制御される。

このプロセスは、都市廃棄物と反応生成物が反応器内を
常に動いているような連硯法で通常は行われる。従って
、反応帯中で可燃物を実質的に完全に酸化するためには
、廃棄物流体の流量を反応体の濃度と共に制御しなげれ
ばならない。

次に、反応生成物は、共軸の管によって形成されている
大体環状をなしている。流出通路を通って動く。本明細
書の後段で更に完全に理解されるように、廃棄物処理方
式の成功の程度の大体を決めてしまうのは、反応器を通
る反応体のフローパターンである。

都市廃棄物湿式酸化の既知の地上方式は限られた成功を
得たに過ぎなかった。従って、大体に於て、湿式酸化方
式は、沈降、脱水、乾燥、焼却等の如き廃棄物処理方法
に代わることがなかった。

従来の地上方式は、大きなエネルギー需要と廃棄物を迅
速に処理することの不可能性の故に、及び廃棄物の不完
全な酸化の故に、非効率的である。その上、既知の地上
方式の設備は構築するにも運転するにも維持するにも高
経費である。

これらの事情に就いては、例えばＺｌｍｍｅｒｍａｎに
与えられた米国特許第２．６６５．２４９号及びＨｕｅ
ｓｌｅ　　その他に与えられた米国特許第一９３２．６
１３号を参照すべきである。

前述の型の連続湿式酸化反応を行わせる任意の逼続湿式
酸化反応装釘又は方法が適当なものであるかどうかは、
該方法又は装置によって与えられる、蒸気部分及び液体
部分の滞留時間と流速の安定性とを包含する流れの形態
すなわちコロ−パターンによって一部は定まる。従って
、湿式酸化又は類似の反応が実際に行われる、及び吻質
移励が容易になるように反応体をよく混合させる。７５
法及び装ｆｐｔを提供することが望ましい。液体及び蒸
気の両ｄ１；分の相対的滞留時間が反応過程を補うよう
な湿式１′ｇ１．化方法及び装置ｌを提供することも又
望ましい。更に、反応体と生成体の安定な流量を生ずる
ような湿式酸化方法及び装置を提供することも望ましい
。本発明はこれら及び他の目的を完遂する方法及び装置
を提供するものである。

本発明の処理製置は、最小の設備投資、比較的高い綜合
熱力学的効率、老香な封じ込めと耐久性、建設と運転の
綜合的な羞純性、最小の所要空間を特値とする、化学反
応遂行方法及び装置を提供するものである。その上に本
発明は、定常的な機械的撹拌と可成りの敷地面積を要す
る慣例の大規模圧力容器を必要としない、高温高圧で化
学反応を促進する新規な地上式方法と装置を提供するも
のである。更に本発明は、現在の地上での廃棄物処理に
悴う、環境問題、過剰な必要エネルギーの問題、保守の
問題等の多数を解決するものである。

本発明を要約すれば、促進される化学反応を行わせるた
めの本発明の反応方式は、その基本的構成成分として長
いコイル管を含む。流入廃棄物流又は他の第一の反応体
はコイル管を通るように向けられ、第二の反応体が流入
廃棄物流に加えられる。

この反応方式は、希薄な有機質廃棄物より成る流入廃棄
物流を、空気又は純酸素を廃棄物流に注入することによ
り、湿式酸化するに用いることができる。

一実飽態様に於て、コイル管は、熱交換流体でＡされた
一部の相次ぐ区画室に区分された収納容器内に位置する
。各区画室内の流体は、該流体中に浸没されたコイル管
に対して異った水準面の高さを持つように調節されるこ
とができる。更に、熱交換流体は、コイル管内の廃棄物
流に化学反応を起させる起動温度に加熱されることがで
きる。それに代わって、コイル管内反応が自発的に行わ
れるようになった後は熱交換流体から熱を引き出すこと
になる。

本発明の反応方式で季薄な有機質廃棄物を処理する場合
は、流入廃棄ｖＩＪ液体流体流約７０−１４０にシーの
圧力でコイル管中にポンプ輸送し、これに空気又は酸素
の如き気体を加える。気体と液体の流量は、二相系廃棄
物流が栓流又はピストン流れとなってコイル管を流れる
ように設定される。それにより反応体が緊密に混合する
結果となる。反応体はコイル内で廃棄物流の酸化をもた
らす温度に加熱される。この温度は一般に約１４９’　
と３１６℃の間にある。このようにすると、高温と高圧
と廃棄物流の二相栓流の組合上条件の下にコイル内で反
応が起こる。しかしながら、本発明の反応方式は、塩素
化炭化水素、シアン化物、有機質及び無機質のフェノー
ル化合物、ポリマー質芳香族化合物等の毒性のある産業
廃棄物を破壊するに特に適したものである。

しかしながら、本発明の反応方式は、化学的な酸化還元
が主題ではない、液体に懸濁された種々の化学薬品又は
固体の処理にも用いうろことが了解されるであろ５゜従
って好適な温度及び圧力は、企図される反応によって定
まる。

この方式は、薄壁の反応容器、すなわちコイル管の利点
を与える。コイルの長さの故に、所望遣の酸化が起こる
に必要な反応体の反応帯での滞留時間が与えられる。反
応に必要な高温高圧の条件は薄壁の管内に封じ込められ
ている。この種の反応は通常は厚い壁の圧力容器内で行
われるから、このことは予期されなかったことである。

後により完全に記載されるように、反応が約３１６℃の
温度と約１４０にシーの圧力で進行し流速が毎秒約１５
２．５鐸である場合、典型的な装置の萱の直径は約５．
Ｑ３ｃｍであり、壁の厚さは約０．６５ｍとなるであろ
う。この特徴点は、装置の設備投資を可成り低下させる
ものであり、装置を移転可能につ（ることかできる。

更に、反応体がコイル管を通って栓流すなわちピストン
流れをすることにより化学反応体の混合は改良される。

何故と言うに、液体がコイルの内表面上を螺旋をなして
進行しようとして液体中に二次的な流れを誘起する傾向
をコイルの曲率が与え、それによつ【液体がより緊ｄに
気相と混合するからである。

尋旋状管の曲率は二Ｍ螺旋の形の二次的な流れを流体中
に誘起し、気相はコイルの”頂点″に向って流れ、次い
でそこから気体の塊又は気体栓が底部の方へ連行されて
ゆく、従って緊密な徹底的な混合が行われる。加うるに
、コイル管によって提供される反応器は、同じ温度、圧
力範囲で運転される既知の反応器に比較して、直径が数
分の−と小さいから、反応体が酸化反応を免かれる可能
性は非常に小さくて酸化過程の効能は改善され、反応体
はコイル管内によく封じ込まれているから環境問題の起
こる可能性は最小になる。

又本発明によれば、コイル管の相次ぐ部分にわたって温
度勾配を与えることができる。収納容器が区画室に分け
られている実施態様では、各区画室内の熱交換流体の温
度を調節して、コイル管の各部内で起こる反応の速度を
詳細に制御することができる。液体の熱交換流体を用い
る場合には、各区画室内に於て浸没コイルからの流体の
水準面の高さをＣ４節することもできる。

このことも又、各区画室内のコイル部分に働く外部から
の温度の勾配の結果として該部分に於ける化学反応に影
響する０ コイル管として前述のものに代わる管中管（ｔｕｂｅ　
ｉｎ　ｔｕｂｅ）　　の設計のものでは、流入二相廃棄
物流は内管な通り、内管の外周縁と外方の共軸の管の内
周縁の間に形成された環の内を通って滞る。この設計で
は、内管内の廃棄物流と外管内の帰り流の間に向流によ
る熱交換が行われることができる。従って、収納容器内
の熱交換流体を必要としないこともありうる。この代替
の設計のものは、熱の注入又は除去を必要としない自立
操作点に於ける又はその近くで反応体を処理するに特に
用いられる。反応体の濃度は、廃棄物流が内管内を進行
するにつれである量の化学反応と熱の放出が起こるよう
に、予め定められる。反応体が内管と外管の間の環中を
帰る際にも化学反応は続行され、反応熱は内管な迫り【
流れる後から流入した廃棄物流を加熱する。加５るに、
区画窒化された収納容器によって与えられる反応速度が
数段の段階で変化しているものであるのに対して、管中
・ｌの設計のものは温度が一様な勾配で変化しているこ
とによる反応速度の変化を示す。

長いコイル管を反応容器として用いることにより、複数
個の反応体注入点と抽出点をコイルの伍路に沿って設け
ることが可能になる口気体、液体又は固体の反応体をコ
イル管の長さに沿った複数個の点で加えることができ、
気体、液体又は固体な櫨々の点から抽出することができ
る。

例えば、廃棄物流の温度が反応によって上昇したとき、
複数個の注入点で新しい反応体を加えることが許される
。

コイル管の長さ方向の中間点で気体又は固体の反応生成
切を抽出することにより、例えば抽出点の下流で廃棄物
流の流速を減少させ、それにより残りの反応体の滞留時
間を増加させることができる。

長さが約１６１０　ｍあるコイル管は、高温高圧下の反
応体流が外気中に辺数する点に於て環境衛生上優秀な容
器である。更に、長いコイル管は、連続的な熱の入力、
自立的運転、連続的な熱の抽出のできる、温度制御に非
常に適したものである。収納容器中にあってコイル管を
取囲む熱交換流体としては、蒸気、液体又は気体熱交Ｊ
Ａ流体がある。更に、反応温度を与えるに必要な起動熱
は、コイル管に直接水蒸気を注入することにより便利に
与えられる。コイル管、特に雪中管で複数個の注入点を
備えた設計のものは、温度制御は反応体の濃度を変化さ
せることにより遂行し５るから、熱の入力又は抽出の必
要のない自立運転ができる。

本発明に従えば、その実施態様に於て、側部が実質的に
垂直であり大体に於て“楕円形″　又は１卵形″の部分
、すなわち輪奈を持った蛇行管の形の導路を含んだ反応
装置が提供される。

本発明の大体楕円形の部分又は輪奈になった糸の部分は
、最大の部分又は最大の直径が垂直であるように位置す
る。すなわち、楕円形又は輪奈の主軸は垂直の位置にあ
る。反応コイルのこの形は、予期以上に優秀な反応体の
物質移動及び伝熱を与え、反応装置を通る反応体のサー
ジングな減退させ、混和を改善し、反応混合吻の液相及
び蒸気相の最適の滞留時間を与え、以下の記載により更
に完全に了解される他の利点を提供する。本発明の反応
方式は、可燃物を含む都市廃棄物の湿式酸化に特に適す
るものである。しかしながら、本発明の方法と装置は他
の化学反応にも利用することができる。

コイル又は部分を円形ではな（′″楕円形１　にするこ
とにより、穴中垂直反応装置の実質的に垂直な降下管の
部分によりよく近似させたこと　　゛になる０垂直は降
下管部分では、最小密度の成分である蒸気相は、表相の
下向きの流れに抵抗し、か（して反応体間の混合と接触
をよりよくする。この液体の下向きの流れに対する蒸気
相の抵抗は又降下管部分に於ける蒸気相の滞留時間を増
大せしめるものである。

降下管部分に於ける反応体の混合の増進と蒸気相の滞留
時間の増大は、酸素と酸化可能な廃棄１吻成分との間の
＊質移動を大きくして、より効率的な湿式酸化反応を提
供するものである。

楕円形管の上向きに延びた部分すなわち上昇管部分は更
に利点を与える。気相は上昇管部分を液体より速い運度
で上昇し、固体は重力の影響の故に長も遅＜−＜。

この結果、懸濁固体が気泡の影響の下に゛脈動″するか
ら、よりよき混和と伝熱が得られる。

反応体の流れが大体水平な′ａ部分、すなわち１ループ
１の頂部のベンド及び底部のべ／ドの管部分は短く小さ
くされている。これらの大体水平の部分は、液体と気相
の大きな層化な惹起こして、切質移動の速度を減少させ
系全体を剋して反応体のサージングに寄与するが故に、
系の効率を低下Ｓせるものと信ぜられる。従って、本発
明は系のり３１移動特性と流れの安定性に予期せざる改
良をもたらすものである。

本明細書で用いる１楕円形”は、′楕円面１が閉じ【い
るか開いているかに無関係に反応管の形を意味する。す
なわち、管状の反応器は、上昇管部分と降下管部分をな
している大体画直な両側部分と、大体水平な部分を持つ
。従って管は蛇行管の形又はコイルの形にある。

本発明の大体楕円のコイル又は蛇行管形に形成された導
管は、単一管でもよく、代りに一般に中心の腔すなわち
流入通路と、それを取巻（環状の流出通路を形成する共
軸管の組合せでもよい。一般的に、共軸の管は、両管の
間の圧力の差が小さいが故に内管の壁の厚さは比較的薄
くてもよく伝熱が改善される点に於て、迫力の利点を持
つ。ベンド又は曲りに於ける装置の′３イル強度（Ｃｏ
ｉｌ　−ｓｔｒｅｎｇｔｈ）　’は廃棄物処理間に生ず
る約１４０ｋＰ／ｃＩｉを越える内圧に抵抗する能力を
増加させる。又、反応装置の曲縁部分は、　に重螺旋”
の形をとるものと信ぜられる二次的な流れを反応体中に
誘起する。この二次的な流れは追加的に反応体を混合し
、従って更に湿式酸化反応を促進する。前述の如く、装
置の°槃質的に垂直な部分は流入降下管部分と流出上昇
管部分を形づくっている。管中の反応に於て望ましいピ
ストン流れ及び栓流は、円周形コイルの装置より高度に
これらの垂直流入流部分で得られる。

本発明のこの好適実施態様は、本発明の楕円形コイル反
応装置を部分的又は完全に取巻（熱交換器の性質の収納
容器を持つことができる。

又、この収納容器は、それぞれに反応装置の１個又は２
個以上の輪奈が位置する一連の室に区分することができ
る。収納容器は、収納された反応コイルの部分に熱を伝
導し、又はそれらから熱を除くための油又は水の如き熱
交換媒体を補給されていてもよく、あるいは炉を用いて
もよい。起動時に熱交換媒体より熱を反応コイル供給し
、次いで一応自立性の発熱反応が確立された後は反応コ
イルから熱を抽出することができる。

本発明の楕円形反応コイル又は蛇行管と関連して、都市
廃棄物の如き可燃物を含む液体が、本発明の楕円形コイ
ル又は蛇行管反応装置を通して流入廃棄物流として流さ
れる方法が提供される。空気、酸素富化空気又は純酸素
の如き有効酸素の源が廃棄物に加えられる。酸素を加え
られた扁棄切流の温度と圧力は、反応装置内で自立性の
発熱湿式酸化反応が生ずるまでに、高められる。反応生
成吻は、流出廃棄物流として反応装置から流出する。湿
式酸化反応は、垂直の上昇管部分及び降下管部分の両者
でピストン流れと栓流をつくり、コイルの曲線部分で反
応体の二次的な流れをつくることによって、最適化され
る。蒸気相の滞留時間はコイル反応装置の実質的に垂直
な降下管部分中で増加される。

系全体にわたる反応体のサージングは、コイル組合せの
大体水平な部分を短くすることにより又実質的に垂直な
上昇管部分と降下管部分を備えることＫより、最小にさ
れる。処理量率（ｔｕｒｎ　−ｄｏｗｎ　ｒａｔｉｏ）
の幅も増加していて、それにより円周形コイル反応装置
の場合より低い処理量も、より高い処理量も成就できる
。

本発明の好適“楕円形蛇行管”実施態様を、炉又は分解
装置中に閉じ込めることができる。その場合、楕円形蛇
行管は炉の囲いに沿って延在し、例えば輻射加熱器によ
って加熱される。加ｆ／Ａ装置は、円筒形囲い中のコイ
ル巻きした部分の如き、予備加熱部を含むことができる
。

加熱器に用いる燃料は、別の反応で廃棄物から生じたメ
タンの如き気体であってもよい。

可燃物と酸素の濃度及び系に加えられる又は系から引出
される熱量は、廃棄物の完全酸化に必要な時間の規制、
反応コイルの長さ全体にわたる種々の点に於ける反応温
度の制御を含む総合的な廃棄物反応を規制するよ５に、
制御されることができる。本発明の共軸管の組合せに於
ては、流入通路と熱交換関係にあり流入廃棄物流を更に
加熱する、流出通路すなわち環状通路中でも反応が続行
されるように、反応を制御することができる。

本発明のこれら及び他の利点及び％欲は、本願の次の記
載と特許請求の範囲の記載と添付図面の説明からより完
全に理解されるであろう。

本発明の好適実施態様を以下に詳細に説明する。

本発明の地上反応装置１０の概略図が第１図に示されて
いる。流入廃棄物流すなわち第一の反応体が、導管１２
、熱交換器１４、導管１６を通して収納容器美白の長い
コイル管１８に向けられる。

第二の反応体は導管乙を通して流入廃棄物流に加えるこ
とができる。若し希薄な有機質廃棄物よりなる流入廃棄
物を湿式酸化するために反応装置１０を使用しようと望
むならば、典型的には空気又は純酸素が導管ｎを通して
廃棄物流に注入される。

第１図に示された如く、収納容器美は一連の相次ぐ区画
室を形成するように区画される。これらの区画室は熱交
換流体スによって殆ど満されている。流体潤は貯蔵器部
から導管あを通して収納容器美の各区画室内にポンプ輸
送される。

導管田中の弁Ｉを閉じ弁諺、あを開くことによリ、流体
あは４晋３６を経て熱交換器間に向られそこでコイル管
１８内の廃棄物流内に反応が起こる起動温度に加熱され
る。加熱された流体冴は熱交換器３８を離れ導管４０を
通り、等管部を通して収納容器２４に返される。代りに
、コイル管１８内の反応が自立性になった後は、流体冴
から熱を抽出することが必要になるであろう。その場合
には、流体２４を所望の温度に冷却するために流体スは
導管４４中に挿入された熱交換器を通して循環されるこ
とができる。

容器四の各区画室内の流体の水準は、弁４２のいずれか
を操作して流体スを導管Ｉを通して貯蔵器２６に排出さ
せることにより、選択的に制御される。更に、若し流体
冴が沸点に達したとすれば、加圧蒸気をいずれかの圧力
安全管路４６を過して逃がす、あるいは該蒸気を系に返
すための凝縮器に循環させることもできる。

第１図に示された熱交換流体あは液体であるが、気体の
または蒸気の熱交換流体も用いることができる。若し気
体状の熱交換流体が用いられるものとすれば、貯蔵器２
６のところで系にファンまたは送Ｒ機を結合する。

廃棄物流はコイル管１８内で反応した後、導管４８を通
って分離器力に至る。そこで蒸気流出物は導管５２を通
って排出され、液体流出物は導管シを通って熱交換器１
４中に排出される。液体流出物が熱交換器１４を通るに
つれて、該液体の温度は該熱交換器を通過している流入
廃棄物流の加熱又は冷却に利用される。

反応装置１０中で希薄な有機質廃棄物を処理する場合に
は、流入液体馬棄物流を約８４−１４００ｋｙ−／ａｌ
　　の圧力でコイル管１８にポンプ輸送し、空気又は酸
素の如き気体を導管四を通して添加する。気体と液体の
流速は、コイル管１８を通して二相廃棄物流のピストン
流れ又は栓流が起こりそれにより反応体の緊密な混合が
結果するよ５Ｋ、設定する。コイル１８内で反応体は廃
棄物流の酸化が起こる温度に加熱される。この温度は一
般に約１４９”と３１６　Ｃの間にある。このよ５にし
て、コイル１８内の反応は、高圧、高温、廃棄物流の栓
流の組合せ条件下に起こる。

この装置は薄壁の反応容器の利点を与える。

すなりち、コイル１８は、コイルに巻かれた長さの故に
、所望量の酸化が起こるに必要な滞留時間を、反応帯中
の反応体に提供する。反応に必要な高温高圧条件は薄壁
の管内に封じ込められている。このことは、通常この種
の反応は非常に厚い壁の圧力容器内で行われるが故に、
予め期待されていなかった。この特徴点は、施設のため
の投資を可成り低下させるものである。更に、コイル管
すなわち反応器１８を通しての反応体の栓流又はピスト
ン流れは、コイルの曲率が顔体中に二次的な流れを誘起
する傾向があり液体はコイルの内表面上を螺旋状に進行
しそれにより気相とより緊密に混合するが故に、化学反
応体の混合の改善を与える。その上、コイル管１８の提
供する反応容器は、同じ圧力温度範囲で操作される既知
の反応器に比較し【、直径が数分の−と小さいから、反
応体が酸化反応を受けないで通過する可能性は殆どない
。従って酸化反応の効率は改善される。

ここに公開された反応装置の流体力学から了解されるよ
うＫ、ピストン流れ又は栓流を保証するに充分な速度で
の液体、気体及び固体の共存の流れは、湿式酸化の如き
化学反応に於て重要な成分間の緊密な混合を提供する。

低速度から中程度の速度では気泡流からチャーンフロー
（Ｃｈｕｒｎ　Ｆｌｏｗ）になる。質量流量がより高い
と、流れはそれぞれピストン流れと栓流になる。本発明
の最も好適な方法と装置では、液体と懸濁固体が分離し
た際立った気体の栓によって分離される。このことは、
混合し戻しを誘起し、液相と気相の間により緊密な脈動
的な接触を与える。更に高い速度では栓流が起こる。管
の曲り又は曲率は相を分離させるように働く。

曲りは気泡の融合を惹起こして栓を形成させ環状流中で
連行された液滴を分離させることができる。又好適実施
態様のコイルの曲率は、流体中に二重１旋の形の二次的
な流れを誘起する。

前述の如く、液体は内表面上を流れに連行される。この
ようにして水平のコイルは、栓流の場合、液相と気相の
間の徹底的に緊密な接触を与え、他方比較的高速度の移
動を計す。

前記の如く、反応コイルは薄い壁でつくられることが好
適である。先行技術として公開されている地上の加圧反
応容器では、該加圧容器は反応の圧力と容器内の圧力の
変化に酎えるために約１５．２ａｎの壁の厚さを待つ。

工業的に実施しうる回分型の反応を行わせるには、反応
器の直径は約１．８３乃至３．０５ｍであろう。−例と
して、本発明のコイル管反応管は、約２８８℃で約１４
０１Ｐ／ｉの圧力の下の毎秒約０．３０５乃至２．４４
ｍの流れに適合させるとき、約５．Ｑ３ｍの直径を持つ
ことになろう。管の内直径は約２．５４ａｎ以下でもよ
く、約１５．２ａｎ　にも達し、その間好適栓流又はピ
ストン流れが維持されることが了解されるであろう。

一典型的反応では、気相は約（資）容積％を占め反応温
度は約２６０９乃至３１６Ｃであり、圧力は約１４０に
シーである。管にはニッケル又はチタニウム合金の継目
なし管が好適である。例えば外径的６．０３ｃｒａ　の
ニッケル合金継目なし管で内直径約４．５７−のものす
なわち壁の厚さ約Ｑ、７２９ｃｒｎのものが適当である
。上に特定された温度、圧力で、毎秒Ｑ、４５８乃至２
４４ｍの流速で栓流が維持されるであろう。

第１図を再び見ると、本発明はコイル管１８の長さ方向
の相次ぐ部分で温度が異なる勾配を与えることができる
ことが示されている。収納容器加は区画窒化されている
から、各区画室内の熱交換流体ムの温度は、希望に従っ
て順序に低くなっていることも順序に高くなっているこ
ともできる。

このようにすることにより、コイル管１８の各部分内で
起こる反応の速度を細かく制御することができる。更に
、各区画室内の流体冴の水準面の浸没されたコイル１８
よりの高さを異った値になるように調節することができ
る。この高さの調節は、各区画室内でコイル部分に働く
外部からの温度の勾配が異なることになる結果、化学反
応速度に影響を及ぼすことになろう第２，３図は、コイ
ル管１８として、大体共軸の二本の管５６、郭を用いる
管中管の設計のものを代りに用いることを示す。廃棄物
流の向流の流れが許されるように、管５６の末端（すな
わち第２図で右方に見られる管側の端）は、閉じられた
管部の末端から内方へ間隔を置いて位置している。二相
流入廃棄物流は、内管間を通り、内管間の外周縁と共軸
すなわち内管を囲む外管犯の内周縁との間に形成された
環管内を返える。

このことにより、管島内の廃棄物流と管郭内の返流との
間に向流熱交換ができる。

従って、熱交換流体は不必要になるであろ５゜この設計
のものは、収納容器美白での熱の入力又は除去が必要と
されない自立操作温度又はその付近で反応体を操作する
に、特に用いられる。

例えば、廃棄物流が管間の末端に達するまでの時間内に
予定金の化学反応と反応熱が生ずるよ５に、内管５６を
通る反応体の濃度を予め設定することができる。次いで
管間と兜の間の環中を反応体が返ってゆくときも化学反
応は続行され、それにより、返りつつある廃棄物流中で
発生した反応熱は管あを通って入ってくる廃棄切流を加
熱するよ５に伝熱されることができる。更に管中管の設
計は、第１図に関して説明された区画窒化された収納容
器によって与えられる反応速度がより段階的になる型に
比較して、反応速度の勾配がより一様になった反応をさ
せる。

次に第４図を見ると、そこでは再びコイル管１８を内に
入れた収納容器加が示されている。前述の場合と同様に
熱交換流体冴中シてコイル１８は浸漬されているが、流
体スは加圧の下に器冗内に含まれている。工程の操作を
起動させるにはポンプ印により流体ムを導管６２を通し
て加熱器ｌに送る。次いで流体は加熱された状態で導管
印を通って収納容器Ｗに返る。

流体寓の温度を上昇させるに、代りに加熱コイル困又は
ジャケット又は水蒸気の直接注入を用いることもできる
。

コイル管内で反応体より生じた熱によって反元系が自立
的に進行し始めた後は、加熱器Ｂ又は加熱コイル口を用
いる必要はない。実際には弁７０と７５を閉じ弁７２と
７３を開いて流体冴な冷却器７４を通してポンプ輸送し
冷却した流体を容器加に返すことにより、流体あから熱
を除去することが必要であろう。

第５図では、収納容器美白の流体冴の上の蒸気空間７８
の圧力を確立するために圧力制御弁７６が用いられてい
る。コイル管内の反応体の反応熱は流体２４に沸騰を起
こし、流体上の空間７８に保たれている蒸気の圧力を増
加させるであろう。

圧力が過大になったときには、弁７６が過剰の蒸気を導
管（資）を通して凝縮器８２中に逃がし、凝縮された流
体は導管８を通って容器ｍに返るであろう。

第６因は、凝縮器又は熱交換器８６を追加された反応値
＆Ｌ１０を示す。該熱交換器では、それぞれ導管４８．
１６を通る流出流と流入流の間に熱の交換がある。蒸気
流出流中の水蒸気の量が減少するから、更に小さい蒸気
処理装置の使用が可能になる。又、導管４９内の液体の
温度が低下するから、分離器間、弁「、熱交換器１４の
大きさと経費を可成り減少させる。

第７図に示された如く、反応器として長いコイル管１８
を使うと、コイル管の径路に沿って複数個の反応体の注
入点及び抽出点を設けることができる。気体、液体、固
体の反応体を、注入点部、（イ）の如きコイル管１８の
長さに沿う複数個の点で加えることができる。加うるに
、気体、液体、固体を４と９４の如き種々の点で抽出す
ることができる。例えば廃棄物流の温度が反応によって
上昇したとき、複数個の注入点で新たな反応体を加える
ことが許されて、それにより反応の総合的な容量と効率
が改善される。コイル管の長さの中間点で気体又は固体
反応生成物を抽出することにより、例えば抽出点の下丸
での別棄物流の速度が減少し、それにより残留反応体の
滞留時間が増大する。

長さが約１６０９　ｍあるコイル管１８は、高温高圧下
の反応混合物流に対する優秀な容器となり、反応混合物
が雰囲気中へ逃散することを防止する。更に、長いコイ
ル管は前述の如く温度制御に非電に適したものであり、
連続的な熱の入力、自立的な操作、連続的な熱の抽出が
許される。

収納容５２０でコイル管１８を囲む熱交換流体は、蒸気
、液体又は気体の熱交換流体でありうる。

加うるに、反応温度を提供するに必要な起動の熱は、便
利にはコイル管１８中に直接水蒸気を注入して加えるこ
とができる。水蒸気注入は反応体がコイル管１８に入る
前に行ってもよい。

コイル管１８、第２．３図に示された管中管の設計のも
の、及び第７図に示された複数個の注入点及び抽出点を
持つ設計のものは、反応体の濃度を変化させることによ
り温度制御を行いうるから、熱入力又は熱抽出の必要な
しに、自立操作を可能にする。

次に添付図面の第８図を見ると、本発明の他の実施態様
として、本発明の“土″遁円形”反応値ｆｉｔ　１２０
が略図で示されている。該装置は導・５１２２を含み、
該導管は一遅の大体楕円形の部分すなわちループ１２４
を形成している。ループの１個は第９図に示されている
。

各ループ１２４は実質的に垂直な上昇管部分１２６及び
それに相当する実質的に垂直な降下管部分１２８を備え
ている。各ループ１２４の形は大体楕円又は擬似信置と
見做すことができるが、部分１２６と１２８は本発明の
所望のフローパターンと滞留時間を得るには実質的に垂
直であることが好適である。更に各ループ１２４の形が
楕円であるが故に、第９図では簡単に２個だけが示され
ている曲線部分１３０の長さを最小にすることにより、
反応体が水平に流れる部分が最小にされる。後に本発明
の詳細な説明の際に明らかになるように、コイル反応器
１２０の実質的に垂直な上昇管部分１２６と降下管部分
１２８と曲線部分１３０とは反応体の混合を増進させる
ものである。曲線部分１３０はループのベンドの強さに
よって、コイル反応管１２０の構造的全一性を増大させ
る。

導管１２２は、約０．９５３　乃至約１５．２ｃｚ、好
適には約０．９５３乃至約５．０８Ｃ！Ｒの内直径の管
であることが好ましい。本発明の改良反応効率により、
より小さい空間でより大量の廃棄物の処理ができる。あ
る種の用途では、内直径が前記好適範囲の外にある導管
１２２の使用が望まれることもあろう。導管１２２をコ
イルに形成することにより増大した強度に基づいて、導
管１２２の壁は普通の管状反応装置より薄くされている
。

導管１２２は、行わせようとする反応の詳細な性質、導
管１２２の容積、導管１２２がつくられている材質の強
度に従って、約０．０７６乃至約０．６３５のの厚さの
壁を持つことになる。導管１２２をつくるに適した材質
としてはステンレス鋼、及びある種のチタニウム合金が
ある。他の適当な材質も当業者には明らかであろう。継
目なしニッケル又はチタニウム合金鋼管は耐食性が優秀
であるが故に特に有用である。

楕円の主要な直径すなわち長軸が実質的に垂直になるよ
うに反応コイル１２０が配向されていることが重要であ
る。第９図に寸法＠Ｈ′　　で示された各ループの高さ
は、好適には約１．５３乃至約６．１０ｍ、最も好適に
は約１．８３乃至３．０５ｍである。

約１．２２ｍより小さい垂直部分は本発明の有利な効果
を殆ど持たないものと実賎が証明している。上昇管部分
１２６と降下管部分１２８はそれぞれ、各ループ１２４
の全高さの約７５％以上をなす。この値は１本発明の有
利なフローパターン、滞留時間、サージングの制御を得
るに、又降下管部分が乾燥状態になることを防止するに
必要である。曲線部分１３０は実質的に流れを絞り又は
閉塞を起こすような鋭いペンドなしで、水平流を殆どな
（するに必要な程短くあるべきである。

従って、第９図に寸法”Ｌ”と示された各曲線部分１３
０の長さは、好適には約０．６１０ｍより小さくなけれ
ばならない。本発明の原理が忠実に守られる限り、他の
寸法は適当なものでよい。

導管１２２の長さは、ここでも、行われる反応の凰及び
熱１反応時間の如き反応のパラメーターによって支配さ
れる。都市廃棄物を湿式酸化で処理するには、導管１２
２は好適には約３０５ｍ乃至、約１８３０ｍの長さを持
つ。この長さは、受容しうる混相流の流速でコイル１２
２中で大量のスラッジが実質的に完全に酸化されること
を保証する口反応コイル１２０をなすループ１２４の数
は、前述のループ１２４０寸法を導管１２２の長さによ
って支配される。反応コイル１２０は地上の反応装置と
して企図されたものであり、そのようなものとして比較
的移動させ昌いものであるが、反応コイル１２０を地下
に置（ことは有利であろう。なおループ１２４の垂直方
向は維持して設置することは勿論のことである。

添付図面の第１０図を見ると、本発明の反応装ｋ１３２
が示されている。この装置では、例えば希釈された都市
廃棄１流の如き加圧流入廃棄物流が管路１３４中に注入
され、例えばガス加熱器又は電熱加熱器である加熱手段
１３６を通して流れる。流入廃棄物流は、湿式酸化の際
の酸素との反応の速度な実質的に増加させる約１４９℃
の製置、に加熱される。

加熱された廃棄物流は、加熱手段より出たとき、管路１
３８を通して、前述の如く垂直になった大体楕円形の構
造である反応コイル１４０に向けられる。熱エネルギー
を保存するために、管路１３８を熱絶縁することが望ま
しい。

加熱された液体廃棄物流が管路１３８を流れるとき、有
効酸素の源が気体補給管路１４２を経て補給される。酸
素は湿式酸化系の第二〇反迅体であり、液体廃棄物流の
可燃部分は第一の反応体である。一般に酸素の補給が反
応速度を支配する。従って、廃棄物流に導入される酸素
の量を増加させ又は減少させて反応を規制することがで
きる。空気、純酸素、又は酸素富化空気のすべては有効
酸素の源として適当である。ある槌の応用の場合には、
補給管路１４２を通してではな（、一つの注入座で又は
複数個の注入座で液体廃棄物流中に注入することが好適
であろう。

第１０図に示された如く、反応コイル１４０は収納容器
１４４中に位置する。該収納容器は複数個の分離した室
を持ち、各区画室は反応コイル１４０の唯１個のループ
を含んでいることが示されている。

各区画室内に１個より多いループが保たれている他の配
置も適当なことがある。これらに代わる特別な配置（図
示されていない）では、反応コイルの上昇管部分は第一
の区画室の紙中に鳳かれ、降下管部分は第二の区画室の
紙中に置かれる。このようにして反応の制御を増進させ
ることが、あるｆｊの例では望ましいであろう。

収納容器１４４は、湿式酸化発熱反応を行っている液体
流と、貯蔵器１４８から４管１５０を通して収納容器１
４４中にポンプ輸送される熱交換媒体１４６のｎ５に熱
交換が起こるように備えられている。

４望する場合には、弁１５２を閉じ＊　１５４と１５６
を開き、それにより熱交換媒体１４６を導管１５８を通
して熱交換器１６０に向げ、次いで導管１６２を経て導
管１５０中に返すことにより、熱交換媒体１４６を加熱
することができる。ある種の場合にはこれに代わるもの
として、湿式酸化発熱反応の間に反応コイル４０から熱
交換媒体１４６が得た熱を、該媒体から除去することが
必要又は望ましいであろう。この除去は本発明の装置で
は若干の方法によって遂行できる。

それらには、熱交換媒体の流れの方向を遂にする方法、
貯蔵器１４８と６カする熱交換器（図示されていない）
を設ける方法が含まれる。熱交換媒体は導管１４９を通
し℃貯蔵器１４８に返されることができる。

収納容器１４４内の熱交換媒体１４６の量又は水準面は
、本実施態様で収納容器１４４の各区画室内の熱交換媒
体１４６の水準面を選択的制御するように設けられた弁
１６４によって、規制することができる。圧力安全弁１
６６も設けられ、この図では収納容器１４４の上端に示
されている。圧力安全弁１６６は、若し熱交換媒体１４
６が操作間に沸騰したものとすると生ずる蒸気を逃す。

熱交換媒体１４６としては、油の如き液体があるが、気
体の媒体も可能である。

熱交換媒体１４６が気体又は蒸気である場合には、貯蔵
器１４８はファン又は送風機を含むことになる。

希釈された廃棄物流は好適には約１０５乃至１５４　ｋ
ｙ／−の圧力で反応コイル１４０中にポンプ輸送される
ことが好ましい。前述の如く、有効酸素の源は液体廃棄
物流の中へ補給管路１４２を通して注入される。

この場合空気も使用に適当であるが、純酸素又は酸素富
化気体が好適である。液体廃棄物流中の酸素の濃度の増
加は、湿式酸化反応の速度を増加させる。湿式酸化反応
が進行するにつれて、液体廃棄物流の温度はコイル１４
０の内部で約２６０°乃至３７１℃に上昇する。充分な
可燃物と酸素が存在し両反応体の間ＫＭ当な接触がある
限り、この温度で湿式酸化反応は自立性になる。従って
、その時から反応コイル１４０から熱交換媒体１４６に
より熱が抽出できる。液体廃棄物流が初めて反応コイル
１４０に入って（るとき該液体に熱を加え、次に反応コ
イル１４０の末端付近で熱を抽出するために、収納容器
１４４０区画室を利用することが望ましい。可燃性廃棄
物の濃度、液体廃棄物流に加えられる酸素の濃度、反応
コイルを通る反応体のフローパターン及び速度、及び反
応体の温度のすべてが、廃棄物流が反応コイル１４０を
離れるまでに廃棄物が実ｉ的に完全に反応するように、
規制される。温度が約３７１℃より高く圧力が絶対圧約
２２４ｋｌ／ａｉを越える“超限界″　状態で反応を操
作することも可能である。特殊な産業廃棄物の処理の如
き、本発明の反応装置の特殊な使用の場合には、超限界
状態での反応も好適であろう。

反応コイル１４０内で廃棄物流が実質的に完全に反応し
た後は、反応生成物は反応コイル１４０より流れ出て導
管１６８を通り分離器１７０に至る。

ここで、反応生成物すなわち廃棄物流出流は分離されて
液体流と小容積の無害の圧を与える。

なお高温にある液体流は４２１７２を流れて加熱手段１
３６に至り、流入廃棄物流を加熱するに使用される。こ
の液体流は又訛入廃棄吻ｖ１ｆ、を希釈するに使用され
てもよい。湿式酸化反応した戎出匠の酸素要求量は実質
的に減少している。

前に詳細に説明した如く大体楕円形の反応コイル１４０
は湿式酸化反応による液体廃棄物の処理に重要な利点を
持つ。気体補給管路１４２を通して液体廃棄１中に空気
又は酸素を注入する際に液体廃棄物の流れと注入気体は
、反応コイル１４０中にピストン流れ又は栓流をうるよ
うに、制御される。当業者に理解されるように、このピ
ストン流れ又は栓流は蒸気相を液体相の相対速度の関数
である。ピストン流れ又は栓流は、良好な混合を与え従
って反応体の物質移動を改善するが故に望ましい。すな
わち、酸素と可燃物の間によりよい接舷が１得られる。

本発明に関しては、このピストン流れ又は栓流とそれら
によって増進される勿質移動とは、反応コイル１４０の
大体楕円形の性質によって一層強調される。

第８乃至１０図に於て、気体とｄ体の混合物が上昇・ｇ
部分１２６を通るとぎ、該部分の垂直な形によって蒸気
相は上昇管部分を迅速に運動することが許される。曲線
部分１３０では、曲った反応コイル壁の上を混合物が運
動する結果二重螺旋の形の二次的な流れが誘起される。

水平流れの長さを最小にすることにより、さもなければ
起こるべき二相の層形成の傾向が大いに減退する。反応
コイル１４０中で液相と蒸気相がよりよく層化すれば、
反応体間の物質移動はより少（なることを了解すべきで
ある。

反応体の間の物質移動のこの改心に加つるに相の層化の
減退は、反応コイル１４０全体にわたりサージングを減
少させる。最も重要なことには、蒸気相は液相より密度
が小さいので液相中で“浮ぶ１従って降下管部分１２８
甲で下問きの液相の流れに抵抗する。この抵抗が蒸気と
液体の接触と混合を増進させ、従って物質移動を増加さ
せ、更に酸化反応を促進する。加うるに、反応コイル１
４０の降下管部分１２８の垂直な形は蒸気相の滞留時間
を増加させる結果となる。蒸気は上昇するから、降下管
部分ではより長時間滞留する。その結果物質移動は増加
し、注入された酸素はよりよく利用される。

終りに、降下管部分１２８を約１．２２ｍより大きい長
さとすることにより、降下管部分が乾いてしまうことが
阻止される。さもないと物質移動の起こる領域を減少さ
せ、又望ましからぬ自然発火を惹起こすことにもなる。

前述の如く、上昇管部分も又混合と伝熱を改善する０気
相は上昇管部分で液体より速い速度で上昇する。流体１
４４ψ流が固体を含む場合には、懸濁固体は上昇管部分
では重力の影響の故により遅い速度で移動する。

従って三種の別々の流速のものが導入されたとき、混合
と伝熱がよりよくなる結果となる。

更に、反応体の組成によっては、懸濁固体が気体の気泡
の影響の下に上昇管部分で　１脈励“する。このことは
、流体流が希釈された都市スラツジと酸素又は酸素富化
気体よりなる都市スラッジの処理の場合に、特に実際に
起こることが見出された。

次に添付図面の第１１図には、代わりの反応コイルとし
て共軸管の配置が示されている。この場合反応コイル１
４０は外管１７６の内に共軸に配置された内管１７４を
含む。矢印で示されているように、流入廃棄物流は内管
１７４の腔内に流入し、湿式酸化反応生成物すなわち流
出廃棄物流は、外管１７６によってつくられた環管の中
を流入流とは反対の方向に通過する。伝熱される熱量は
、内管１２４を形成するに用いた材質の熱伝導性によっ
て左右される。第１２図には、反応コイル１４０の末端
が断面で示されている。この図の矢印は、反応生成物が
内管１７４を出て外管１７６で画される環管に入ること
を示す。

第１３図では、第１１．１２図に示された共軸管の組合
せを含む本発明の廃棄物反応装置が略図で示されている
。この場合も又、希釈された液体廃業物流は管路１３４
を通って加熱手段１３６に流入する。該加熱手段内で液
体廃棄吻流の温圧は上昇させられ、湿式酸化反応を促進
するようにされる。

加熱された液体廃棄吻流が管路１３８を流れる際に、酸
素又は池の含酸素気体が、気体補給管路１４２を通して
前に説明したように反応コイル１４０内で＠質移動が盛
んになるような速度で、液体廃棄物流中に注入される。

次いで、酸素を添加された４某物流は、本発明のこの実
施態様では前述の如く共軸の管中管の組合せである反応
コイル１４０に流入する。第１３図では、反応コイル１
４０は、流入廃棄物流と実質的に反応を完了した流出流
との札対的な流れの方向を示すのみの線図で示されてい
る。

火点には、反応コイル１４０は第８乃至１０図に示され
たものと同じ楕円形の形を持つ。次いで湿式酸化反応流
出物は反応コイル１４０から出て導管１６８を通る。

流出流はここでも分離器１７０に流入して、清澄化、−
縮化、脱水等を受ける。

次に添付図面の第１４図を見ると、反応コイル１４０の
径路に沿って複数個の反応体注入点及び抽出点を持った
、本発明の廃棄物反応装置の一夾施、西様が示されてい
る。気体、液体、固体の反応体をこれらの複数個の注入
点１７８．１８０で加えて、湿式酸化反応をより精確に
制御できる。抽出点１８２．１８４により希望の場合に
反応コイルからり質を取出すことができる。自立性にな
った発熱湿式酸化反応によって供給される熱をより良く
利用するために、複数個のこれらの注入点から新たな反
応体を添加できる。

すなわち、熱せられていない廃棄物を、反応温度が高い
点で反応コイル１４０に直接に加えることができる。

この実施態様では、熱交換媒体１４６により反応コイル
１４０より抽出された熱も流入廃棄すを加熱するに用い
うろことを指摘して置かねばならない。抽出の座１８２
．１８４で反応生成吻を抽出することにより、該抽出路
の下流で廃Ｒｍ流の速度を減少させることができ、それ
により残りの反応体の滞留時間を増加させる。

第１５図は、本発明の反応装置の“横円形蛇行管″の実
施態様を示す。反応装置１９０は、実質的に垂直な上昇
管降下管部分１９２と、その間を連結する大体水平な管
部分１９４より成る。楕円形蛇行管笑施、り禄１９０は
、第１６．１７図に示されたような炉の囲い又は分屏装
随内に閉込められた反応装置に特に適する。

第１６．１７図に略凹で示された分解装置はチム＝−１
９８を持つ炉の囲い１９６より成る。囲い１９６は鋼で
補強された炉用煉瓦の如き従来の炉材で形成することが
できる。反応装置のここに公開される実施態様は、チム
ニ−１９８内に円形コイル２００の形の予備加熱手段を
持つ。液体中の固体懸濁液の形の廃棄物液体は入口２０
２より入る。本発明の方法と装置は単一の１反応体”を
処理するにも利用できるが、前述の如く、−７役的に本
発明の方法は希釈された都市スラツジと酸素の如き二ａ
Ｍの反応体を含む。前述の如＜、！＃！素又は酸素を含
む気体の如き気体反応体が、入口２０２で液体廃棄物中
に加えられる、或は反応体流中に加えられる。

以下の記載から理解されるように、炉１９６内で加熱さ
れた空気はチムニ−１９８を通って逃散し、コイル２０
０中の反応体を予備加熱する。次Ｋ、予備加熱された反
応体は管２０４を通って、炉１９６の下部にある楕円形
蛇行管反応器部分１９０に与えられる。図に示された如
く、蛇行管は炉の囲いに沿って２回回って延在し、その
垂直に延びた部分１９２は、第１６図に示されている如
（、略図で示された輻射加熱器２０６に曝されるために
、水平方向に互い！て喰い違った位置を取るように置か
れている。輻射加熱器２０６は、メタンバーナーの如き
普通のバーナーであってもよい。

メタンは石油の好気性ポリッシング装置からの流出饗を
夕へ理することによって得られる。次いで、処理された
廃棄物は出口２０８を経て反応装置から取出される。容
易に了解されるように管装置の内で反応体が加熱される
好適温度は反応の種類に従って定められる。前述の如く
、廃棄物は好適には約２０５”乃至３１６ｃの流度に加
熱される。楕円形蛇行管１９００寸法は、前記コイル実
施態様と同じである。すなわち、垂直部分は約１．５３
乃至６．１０ｍ、好適には約１４８３乃至３．０５ｍで
あり、これに対して水平部分１９４は約０．６１ｍ以下
であろう。容易に了解されるよ５に垂直な上昇管及び降
下管部分、画部分を連結する大体水平な端部な含めて反
応器の長さは、反応装置内で行われる反応によって異な
る。

多くの用途では、反応装置は少くとも約３０５［１の長
さであろう。しかしながら、都市のスラッジの処理に於
ては、反応装置は少くとも約１２２０乃至１５２５ｍの
長さでなければならない。

以上に本発明を説明してきたが、ここに公開された本発
明に特許請求の範囲内で種々の変法を行いうろことは了
解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、区画窒化された収納容器を含む本発明の反応
装置の概略図である。第２図は、コイル管として管中管
の設計のものを含む反応装置の概略図である。第３図は
、コイル管の管中管の形のものの透視部分図である。第
４図は、熱交換流体が加圧下に収納容器内に封じ込めら
れている反応装置の概略図である。第５図は、収納容器
内で熱交換流体の上にある蒸気空間の圧力を確立するだ
めの圧力制御を含む反応装置の概略図である。第６図は
、流出流を流入流の間で熱交換をさせるための付加凝縮
器又は熱交換器の概略図である。第７図は、コイル管）
径路に沿って複数個の反応体の注入点又は抽出点のある
反応装置の概略図である。第８図は、本発明の反応コイ
ルの概略図である。第９図は、本発明の単一の垂直コイ
ルの略図である。第１０図は、区画窒化された収納容器
を含む不発明の反応装置の概略図である。第１１図は、
本発明の共軸管組合せの実施態様を示す透視部分図であ
る。 第ｎ図は、不発明の共軸菅組合せ実施態様の末端を断面
で示した側面図である。第１３図は、共＠管の組合せを
持つ本発明の反応装置の概略図である。第１４図は、反
応体及び生成体の導入及び抽出のためのａ数個の座が反
応コイルの長さに沿って設けられた。本発明の反応装置
の概略図である。 第１５図は、本発明の楕円形蛇行管の実施態様を示す側
面略図である。第１６図は、楕円形蛇行管の形の反応器
を用いた反応装置の側面略図である。 第１７図は、第１６図に示された反応装置の上面図であ
る。 １０・・・地上反応装置 １４・・・熱交換器 １８・・・コイル管 加・・・収納容器 冴・−熱交換流体 に・・・貯蔵器 羽・・・熱交換器 ４６・・・圧力安全管路 刃−・分離器 関−内管 郭・・・外管 ８・・・加熱器 ７４・二冷却器 ７６・・・圧力制御弁 ７８・・・蒸気空間 ８２・・・凝縮器 ８６　＋＋＋熱交換器 ８８．９ｏ・・・注入点 ９２　、９４・・・抽出点 １２０−・楕円形反応装置 １２２−・・導管 １２４−・・ループ １２６・・・垂直上昇管部分 １２８−・・垂直降下管部分 １３０・・・曲線部分 １３６・・・加熱器 １４０　・・・楕円形反応コイル １４４・・・収納容器 １４６−・・熱交換媒体 １４８　・・・貯蔵器 １６０・・・熱交換器 １６６・・・圧力安全弁 １７０−・・分離器 １７４−・・内管 １７６　°゛・外管 １７８，１８０　・・・注入点 １８２．１８４・・・抽出点 １９Ｑ　−・・楕円形蛇行管反応装置 １９２・・・上昇管降下管部分 １９４・・・水平管部分 １９６−・・炉の囲い １９８川チムニ− ２ＱＯ−・・円形コイル ２０６・・・輻射加熱器 代理人弁理士　斎　　藤　　　　侑 外１名 Ｆｔ’ｇ−６ Ｆｉｇ−１５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　流体伝熱媒体中に収納された、大体上向きに延びた
   部分と大体下向きに延びた部分と大体水平の中間部分を
   持ち大体水平軸の回りに配置された薄壁のコイル管中で
   、化学反応を行わせる方法に於て、 （ａ）第一の反応体を含む流入液体流を予め定められた
   圧力の下に前記コイル管中に流入させ； （ｂ）第二の反応体を含む流入気体流を予め定められた
   圧力の下に前記コイル管中に流入させ； （ｃ）コイル管を通る流入気体と流入液体の二相栓流及
   びピストン流れを生ずるように、前記予め定められた圧
   力の下にある流入液体と流入気体の供給量と流速と相対
   的容積を制御して、前記上向きに延びたコイル部分中で
   液体中を第一の速度で上向きに流れる気泡の栓流を生じ
   させ、前記下向きに延びたコイル部分中で液体中を第二
   のより遅い速度で下向きに流れる気泡の栓流を生じさせ
   、前記大体水平の中間部分中で該気泡の栓流を破つて反
   応体を含む気相と液相を緊密に混合させ； （ｄ）前記伝熱媒体を加熱して、流入液体と流入気体中
   の反応体の間に化学反応を開始させる；ところの諸工程
   段階を含むことを特徴とする前記化学反応を行わせる方
   法。 ２　前記化学反応が発熱反応であり、前記薄壁のコイル
   管中で反応体の発熱化学反応を開始させるために前記伝
   熱媒体を加熱し、化学反応が自立性になつたとき該伝熱
   媒体から熱を除くことを特徴とする、特許請求の範囲第
   １項記載の方法。 ３　前記発熱反応の反応生成体が、気体の反応生成体を
   含み、コイル管を通して気体の栓流を維持することを特
   徴とする、特許請求の範囲第２項記載の方法。 ４　収納容器と；流入流体流を選択された流量で流して
   内に流入流体流の栓流又はピストン流れを起こさせるた
   めの、収納容器中にある長い薄壁のコイル管と；前記コ
   イル管中の流体流の温度が予定温度より低いとき熱を加
   え、流体流の温度が予定温度より高いとき熱を除去して
   、流体流内に化学反応を惹起こしその結果熱流体と反応
   生成体を生ぜしめるための前記コイル管中の流体流の温
   度を制御する手段と；前記熱流体と反応生成体のコイル
   管からの流出流を受容する手段と；を含むことを特徴と
   する、化学反応を行わせるための装置。 ５　コイル管の長さ方向に沿つて複数個の抽出点を持ち
   、該抽出点の１個以上で前記流体流から気体又は固体を
   抽出することを特徴とする、特許請求の範囲第４項記載
   の装置。 ６　収納容器が、コイル管をセクションに分けるための
   一連の区画室と、コイル管の相次ぐセクションに長さ方
   向で温度が異なる温度勾配を与えるための、コイル管の
   各セクション内の流体流の温度を制御する手段を含むこ
   とを特徴とする、特許請求の範囲第４項記載の装置。 ７　前記コイル管が、内管と、該内管と共軸に配置され
   該内管を内部に含むように位置した外管とより成り、該
   内管を通して流入流体流を第一の方向に流し内管の外周
   縁と外管の内周縁の間に形成された環の中を反対の第二
   の方向に流体流を返流させ、流体流が前記第一の方向に
   流れる間に発熱化学反応が起こりその後流体が第二の方
   向に流れる間も該化学反応が続行されるように、流体流
   の濃度を制御し、それにより、流体が第二の方向に流れ
   る間に液体流中の化学反応により発生した熱が第一の方
   向に流れる流体流を加熱するに使用されることを特徴と
   する、特許請求の範囲第６項記載の装置。 ８　実質的に垂直な上昇管部分と実質的に垂直な降下管
   部分をそれぞれ持つ大体楕円形の部分を多数個持つ管状
   反応器の腔内に反応混合物を流入させ；管状保応器中の
   前記反応混合物の化学反応を誘起し；反応生成体を管状
   反応器から流出させる；ところの諸工程段階を含むこと
   を特徴とする、化学反応を行わせる方法。 ９　更に、反応体がコイル管に流入するとき、前記反応
   混合物を加熱手段で加熱する工程段階を含むことを特徴
   とする、特許請求の範囲第８項記載の方法。 １０　流入工程段階が、管状反応器の腔内に反応混合物
   を流入させる工程段階の間に、反応混合物の栓流又はピ
   ストン流れを生ぜしめることを特徴とする、特許請求の
   範囲第８項記載の方法。 １１　前前記管状反応管が、内管と、該内管と共軸に配
   置され該内管を内部に含むように位置した外管とより成
   り、前記流入工程段階が、反応混合物を内管を通して第
   一の方向に流し、内管の外周縁と外管の内周縁の間に形
   成された環の中を反対の第二の方向に反応生成体を返流
   させる工程段階を含むことを特徴とする特許請求の範囲
   第８項記載の方法。 １２　全長を通して延在する腔を持つたコイル管より成
   り、該コイル管が多数の大体垂直な楕円形ループを含み
   、各該横円形ループが実質的に垂直な上昇管部分と実質
   的に垂直な降下管部分を持つことを特徴とする、内で高
   温高圧化学反応が行われる反応装置。 １３　前記コイル管が少くとも部分的に内に配置された
   収納容器を持ち、該収納容器が少くとも１個の区画室を
   持つことを特徴とする、特許請求の範囲第１２項記載の
   反応装置。 １４　全長を通して延在する腔を持つた管状反応器より
   成り、該管状反応器が、上昇管部分と、降下管部分の形
   をなす実質的に垂直な部分とその間を連結する部分との
   多数を持つ、連続的な楕円形蛇行管の形であることを特
   徴とする、内で高温高圧化学反応が行われる反応装置。 １５　更に、前記管状反応器が少くとも部分的に内に配
   置された収納容器を含み、該収納容器が少くとも１個の
   区画室を持つことを特徴とする、特許請求の範囲第１４
   項記載の反応装置。