JPS63200900A - 流体状廃棄物流へのガス状酸素の導入法 - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は存Ｒ溶媒、都市の泥滓、毒性を有するまたは汚
染された生成物などのような水性流体流中の廃食物およ
びその他の可燃性物質の処理の改良に関する。

［従来の技術］ 各種の湿式酸化処理法が先行技術に開示されている。一
般的には、酸素の存在で水に濃醇および／または懸濁さ
れる可燃性物質の温度を高めて、湿式酸化反応を生じる
。燃焼反応は発熱的であり、連続的熱交換器を有する反
応装置で行い、燃焼反応によって発生した熱を用いて流
入する廃棄物流を所望な温度に加熱するようにすること
ができる。

これによって増進されたエネルギー効率の高い系が提供
される。

先行技術は、地下井戸で支持されているような連続的な
垂直熱交換カラムにおいてこの型の湿式酸化法を用いる
ことも提案している。井戸またはカラムの深さは、部分
的には反応工程中に流体の沸騰を防ぐように保持される
静水流体圧を決定する。したがって、先行技術は、熱交
換関係をなす環を形成する管群を有する深井戸式反応容
器において、都市の泥滓を含む有機廃棄物を処理し、可
燃性廃棄物Ａ物は水性の流入廃棄物流として導入するこ
とができることが認められている。′ａ動製媒体中の可
燃性廃棄物は一つの反応体であり、空気のようなガスと
して導入される酸素はもう一つの反応体である。空気を
加圧下に下降流入管に噴射して十分な混合および接触を
促進し、系中の反応体と生成物との流れを増すようにす
る。流入環に噴射されるガスの量を調整して酸素／廃棄
物比を適正にし、所望な反応を生じさせるのであるが、
更に詳細についてはマツフグリュー（ＨｃＧｒｅｗ）の
米国特許第４．２７２，３８３号であって、本願の譲受
人に譲渡されたものの明細書に開示されている。

上記マ・ツクグリユー（ＨｃＧｒｅｗ）の特許の開示内
容の、Ｔ１１ＩＩＩＩについては上記特許明細書を参照
されたい。

流入廃棄物または廃棄物流は、制御された温度、圧およ
び流速で地表面から下方へ流入環へ送られる。流入廃棄
物は、反応容器内の反応帯の深さで所望な圧および温度
を有する静水カラムを形成する。これらの榮件ドでは、
反応体の反応速度が促進される０次に、加熱された流体
と反応イ［酸物を流出環を通して上方へ地表面へと流す
、］−記のように、流入環と流出環とは好ましくは熱交
換関係になって反応熱を最も良好に利用できるようにな
っている。反応帯における流体の温度は、好ましくは系
に熱を加えたりまたは取り去ったりすることによって調
整される。これは、開示されている好ましい態様に示さ
れるように反応器集合帯に垂直熱交換器を配設すること
によって達成することができる。

当業者には理解されているように、記載されている一般
的型の下降または深井戸式反応器の総効率は、空気が約
２１容積％の酸素を含むので、空気よりも純粋な酸素ま
たは酸素に富むガスを噴射に用いることによって改善さ
れる。可燃性廃棄物との反応に用いられる散その址を増
加させると湿式酸化反応は促進される０例えば、先行技
術は、実際に、酸素に富む空気または純粋な酸素を酸化
反応器に噴射することを示唆している（例えば、バウア
ー（Ｂａｕｅｒ）の米国特許第３，４４９．２４７号明
細書参照）。しかしながら、流入環への純粋な酸素、酸
素に富む空気またはその池の酸素に富むガスを実質的に
噴射すると、反応器中に生じた乾燥スポットから生じる
好ましくなく且つ極めて危険な燃焼形を生じることがあ
る。すなわち、反応器に乾燥酸素に富むガスを噴射する
と可燃性物質に乾燥部分を生じて、乾燥した酸素に富む
環境で発火することがある。また、乾燥した酸素に富む
カスに暴露すると、管壁自体が実際に発火することがあ
る。これらの一連の事象によって反応器が破壊されてし
まうことがある。

上記バウアー（Ｂａｕｅｒ）の特許明４ｍ書には、反応
器の壁のムに−ｆ：部または底部でのガス状反応体の噴
射も開示されている。［純粋な１液体のカラムは、ガス
を含む同じ液体よりも大きな密度と重量を有するので、
流入管における反応体ガスの噴射点を↑げろと流体輸送
効率が増加する。不運なことには、反応体ガスの１噴射
点を下げるのに用いられるエネルギーは、この低い噴射
点での流入流体の圧に反応体ガスを加圧するのに要する
エネルギーによって実質的に相殺されることがある。専
攻技術は、反応体ガスの噴射点の低Ｆによって牛しる湿
式酸化法の効率の改良に就いては何等示唆していない。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の方法は、反応器中の流入廃、ｉｌ！ｆＩＪ流へ
ＩＫ接的に酸素、酸素に富む空気または酸素に富むガス
を導入する安全且つ効率的な方法を提供する。

−・つの態様では、１成分として実質的に純粋なガス状
酸素または酸素に富むガスを含む組成物を、反応帯近く
の少なくとも一つの噴射点を含む複数の部位の流入環へ
噴射する。

［問題点を解決するための手段］ 本発明によれば、湿式酸化反応法において酸素、酸素に
富む空気または酸素に富むガスを流入可燃性廃棄物流へ
導入し、乾炒スボ・ットの形成を防ぐ方法が提供される
０本発明の方法は、反応器の流入環または通路を通して
可燃性廃棄物を含む流体を流し、流入廃棄物流の温度と
圧をヒ昇させ、ガス状酸素または水蒸気で完全に飽和さ
れており且つ液状水をも含む酸素に富むガスを含む多相
組成物を噴射することからなっている。Ｏａ射されたガ
スを＋Ｃ蒸気で飽和し、少なくとも幾分かの水を液相に
することによって、液状廃棄物中に存在する水は噴射さ
れたガス中に蒸発することが防止されるのであり、これ
を行わなければ乾燥スポットを形成することがある。一
つの態様では゛、このようにして噴射される液状水の社
は極めて多量であるので、蒸発に影響を４える反応器の
温度と圧の変動中に少なくとも幾つかの液相を常時保持
することができる。一つの好ましい態様では、多相組成
物は純粋な酸素または水蒸気で完全に飽和され目一つ液
状水相をも含む酸素に富むガスからなり、液状水相は気
相に存在する水の址に等しい址で存在する。すなわち、
ガスに加えちれる水の量は非常に多足であり、水の５０
容槓％は液相で存在し、５０％は咄ｑ（温度および圧で
気相に存在する０本発明の方法はしたがって、水蒸気で
完全に飽和され［Ｌつ液状水をも含む酸素に富むガスの
多相組成物をユ１９１ＪＬ、この多相組成物を湿式酸化
反応器の液状廃棄物中へ噴射することを意図するもので
ある０本発明の特に好ましい方法では、ガスと液状水の
流は流入反応器環または通路に沿っている多数の部位で
可燃性物質の流体流へ噴射される。

本発明のに？ｔも好ましい方法では、地表面より低い選
択された深さへ一般的垂直に伸びている複数の管を有す
る垂直井戸式湿式酸化反応器で工程を行う０例えば、好
ましい方法は可燃性廃棄物を含む流動製廃−ｖ：、！Ｉ
ＩＪ流を流入環または通路へ流して、実質的に流体圧の
静水カラムを形成する。流体の温度を十分に増加して、
湿式酸化反応を支持する。

上記のように、本発明の改良法は純粋な酸素または酸素
に富むガスと液状水との並行流を噴射点での流入通路の
廃棄物流体の圧で流入通路へ噴射することによって、乾
燥スポットの形成をなくすることによって酸素反応体を
安全に反応器に導入する。上記のように、酸素流中の水
の総置は、噴射温度および圧、すなわち平衡蒸気圧でガ
スを完全に飽和し且つ所定址の水を液相に保持するのに
要する容積よりも多くなければならない、最後に、酸化
反応生成物と水は、好ましくは熱転換の関係にある流入
通路と連通している流出環または通路を通して地表面に
戻される。

本発明の酸化反応の促進法は、好ましくは都市の泥滓の
ような水性廃棄物流中の懸濁したまたは溶解した有機物
質を処理するのに用いられる。１記のマツフグリュー（
ＨｃＧｒｃｗ）の特許明細書に更に詳細に記載されてい
るように、都市の泥滓は好ましくは深Ｊト戸反応装置に
導入される前に水で希釈される６例えば、マツフグリュ
ー（ｔ４ｃＧｒｅｖ）の装置で酸化反応が自然に維持さ
れている反応温度は約５００″Ｆであり、有機廃ｔ！物
のＣＯＤ　（化字的酸素要求址）が約７０％減少する０
本発明の一つの改良法では、純粋なガス状酸素または実
質的に純粋なカス状酸素を反応器Ｈｒの流入廃棄物中へ
導入することによって存機廃責物流入物が実質的に撹拌
される。これによって流入通路の有Ｒ物の生育および汚
染が減少し、したがって物質を反応装置中を移動させる
のに要する輸送圧が減少する０本発明において廃棄物に
供給される酸素または酸素に富むガスの圧は約２０００
ｐｓ　ｉであり、地下的３０００〜４０００フイートで
の流入管における静水カラムにほぼ匹敵する。したがっ
て、本発明の酸素および液状水の組み合わせは、史に過
圧の必要なしに地下３０００〜４０００フイ一ト程度の
深さの流入管の下降する流体へ導入することができる。

また、多相組成物供給ラインを流入環の入り口に配設し
て、酸素と液状水の温度を実質的に流入流体の温度に保
持して、反応装置の噴射点の流入流体の圧および温度と
等しくする。

最も好ましい態様では、本発明は反応装置内のｍ［燃性
廃棄物の水性流体流において促進された湿式酸化反応を
開始する方法であって、多相組成物を廃棄物に送るライ
ンまたはパイプから好ましくない可燃性不純物を［除去
１することによって、廃棄物処理装置の実質的部分に乾
燥酸素または乾燥した酸素に富むガスの流れを生じさせ
ることなく多相組成物を形成し且つ噴射することができ
る方法を提供する。また、系を閉じて乾燥酸素間は乾燥
した酸素に富むガスの流れを系の実質的部分に生じさせ
ないようにする方法も提供される。運転中には、流入廃
棄物流としての希釈された流入廃棄物を流し始める０次
いで、不活性ガスを供給ラインおよび反応装置内の懸濁
された流動性廃棄物中に連続的に流す、液状水の流れを
供給ラインに導入して、水と不活性ガスが共にライン中
を流れて反応装：？！ｌ中の廃棄物へ達するようにする
０次に、洗剤７８液を不活性ガスと１友にライン中を流
して、供給ラインから岩屑を取り除く、この［１的に水
性洗剤溶液を用いるのが好ましい６次に、清掃されたラ
インに、ライン中に洗剤溶液なしで液状水を流して洗浄
を行う０次に、不活性ガスと水を連続的にライン中を流
しながら、酸素または酸素に富むガスを供給ライン中へ
導入して流す、この態様では、酸素またはｆｉＩｉ素に
富むガス、不活性ガスおよび液状水は同時に供給ライン
中を流れて、反応装置内の廃棄物へと到達する。Ｅｌ後
に、不活性ガスの流れを停止して酸素および水または１
ｇ２素に富むガスと水の流れを制御して本発明に用いら
れる多相組成物を形成させ、反応装置中の廃棄物流へ噴
射させる。

系を停止１−するために、流入１尭棄物の流れを肢初に
停止トシて、灰分の最終生成物が実質的に除去される流
出流を反応装置を再循環させる方法が提供さ１する。或
いは、流入廃棄物中 を反応器：６：中を循環させる０次いで、不活性ガスを
多相組成物と共にガス供給ライン中を流し、酸素の濃度
を再度希釈する９次いで、酸素または酸素に富むガスの
流れを停止し、ラインか八木と不活性ガスだけを取り出
す。水と不活性ガスを次に如何なる１頓序かで停止する
。

可燃性物質の酸化反応を促進する本発明の方法は、それ
故純粋な酸素または酸素に富むガスを反応装置中の廃棄
物流へ噴射し、乾燥酸素を燃焼系へ導入するときの上記
の安全性の面での危険を回避することかできる。史に、
酸素と水の組成物を所定の位置で反応装置中の水性の流
入廃棄物流へ噴射して酸化反応を所望な程度に制御する
９本発明の方法では、不活性ガスを３！！！続的に供給
する必要がなく、経費を軽減し、酸素に利用可能な容積
が増加することによって反応容器の界域が増加する。他
の利点および好ましい特徴は、好ましい態様についての
下記の詳細な説明、特許請求の範囲および図面から史に
完全に理解されるであろう。

「好ましい態様］ 第１図に示される連続流体処理装置２０は、希釈された
都市の泥淳のような懸濁されおよび／：＆たは溶解され
た有機廃棄物を含む水性の流体流における各種ｉ［燃性
物質の湿式酸化処理に好適な垂直下降穴または深井戸流
体反応装置である。上記のマツフグリュー（ＭｃＧｒｅ
ｗ）の特許明＃ｌ書に記載のように、好ましい流体処理
装置は複数の通常は同心の釘状バイブまたは管であって
垂直に地下へ伸びているものからなっている９例えば都
市の廃棄物の湿式酸化用の処理装置では、管は約１マイ
ル地中へ沖び出して、環を形成して、流＃Ｊ製廃棄物流
で満たされると極めて高い流体圧の静水カラムを形成す
る。しかしながら、管の長さは処理される物質のをおよ
び所望な反応によって変わることが理解されるであろう
、この反応装置と本発明の方法を各種の型の反応に利用
して、固形の粒状物質を循環流体に懸濁および／または
溶解させることも好適である。上記の管は一般的には一
木的横逍のものではないことにも留意すべきである。そ
れぞれの管は典型的には、油田のパイプと同様に筋状に
一列に相互連結している。典型的な都市の泥滓の湿式酸
化反応では、それぞれのパイプの長さは約７１０フイー
トであり、総延長は約５．２００フイートである。処理
される流体の反応装置中の流速は、典型的には実質的に
連続的な操作では約８０〜約４００ガロン／分である。

反応装置２０の開示された好ましい態様では、外部また
は外側の管２２は管２４を取り囲んで、上向通路または
環２５を形成している。管２４は熱交１１１器２６を取
り囲み、下降通路または環２７を形成している。上記の
マツフグリュ−（ＨｃＧｒｅｗ）の特許明細書に記載の
ように、熱交換器２６は反応装置の温度を熱を加えたり
除いたりすることにより調整するのに用いられる。熱交
換３２６の開示された態様は、■降バイブ２８と、それ
を収り巻く上向パイプ３０からなっており、環３１を形
成している。油、水、水蒸気またはその他の熱交喚奴体
を熱交換器２６中を循環させて、所望な時に反応容器を
加熱または冷却する。

ｉｒ燃性物質を含む水性廃＠物を、流入廃棄物流として
一ド降環２７に導入し１．熱交換器２６と接触している
環２７中を流下させる。都市の泥滓の湿式酸化反応装置
２０では、湿式酸化反応は典型的には約３５０″Ｆ′の
流動製廃棄物流温度で地下的１０００〜２０００フイー
トで開始する０反応は廃１ｍ流が流下湿付けているとき
に徐々に進行し、流出廃棄物流の温度は地下約３０００
〜５０００フイートで約５００″Ｆ′まで上昇する。そ
の後、発熱性湿式酸化反応は極めて激しくなり、下降環
２７に「反応帯ｊを確立し、かなりの址の熱が発生する
。管２４の底１ｇ３２は開放されており、反応生成物と
水が下降環２７からＬ内環２５へ湾入するようになって
いる２次に、反応生成物を含む加熱された流体は、流出
廃棄物流として上向環２５を１一方へ流される。この装
置の熱交換関係のために、１−向流出物の熱は下降流入
物へ移動する。

同様に、熱交換３２６のＦ降パイプ２８は開放末４１３
６を有し、上向パイプ３０は閉鎖末端３８をイｒする。

浦のような熱転換流体は下降パイプ２８中に収容されて
おり、環３１を逆に上方へ流れることによって、熱転ｔ
＊流体を１１循環する。典型的には、加熱された油は好
ましくは断熱管状の下降バイブ２８へ供給される０次い
で、加熱された油はこの断熱管中を流Ｆし、開放末端３
６へ到達し、循環流体へ移行した熱であって装置の下部
末端の反応帯で処理された熱を濃縮する。

第１図はまた、酸素反応体を反応装置へ安全に噴射する
好ましい方法を模式的に示している９本文に用いられる
「酸素に富む」または「酸素に富んでいるＪガスという
用語は、空気中の酸素の濃度より高い濃度で酸素を含ん
でいる如何なるガスをも意味し、純粋な酸素、酸素に富
んでいる空気および実施する反応の精確な性状によって
酸素と不活性または活性成分との組み合わせを含んでい
る７本発明に用いるには、酸素に富むガスは少なくとも
９０容積％の酸素を含んでいることが好ましい。場合に
よっては、その他のガスまたはガス混合物を用いて本発
明を実施することも可能である。当業者によって理解さ
れるように、乾燥したｉｒ燃性物質の存在での乾燥した
、酸素に富むガスまたは乾燥した純粋な酸素は、暴発的
に発火することがあることが知られているので比較的危
険である。上記のように、湿式酸化反応装；ηで乾好下
酸素に富むガスを用いると、可燃性！ＩＩＪ質が乾燥す
ると＝ｒ燃性物質の［ホット・スボ・ソト（ｈｏｔ　５
ｐｏｔｌ＋点火を起こし、装置２Ｓ：を損傷することが
ある。乾燥した酸素に富むガスを常法を用いて噴射する
ときには、特に酸素に富むガスが、上記のように、流体
が加熱されて史に速やかに、蒸発し易くなっている地下
で噴射される場合には、ガスがスケールのような乾燥し
た可燃性物質の点火を起こす壁部分を乾燥することがあ
る。ｆＩｊ素の存在において乾燥した有Ｒ物質を点火す
ると、反応体物質に点火して、重大な損害と管の破壊を
生じることがある。

幾つかの前型反応装置を構成するのに用いられるある柿
の金属合金では、金属のｆｊ域でも発火する。

反応装；σの管がマイルの深さに伸びていることがある
１１を考喧すれば、この型の損害は極めて膨大な額にＬ
ることがあり、全廃棄物処理装置を最低数し１間停止し
なければならないことがある。したがって、危険を最少
限に押さえる系に酸素反応体を噴射する安全且つ効率的
手段が、本発明の重要な［１的である。

第１図に示される装置には、液体酸素４６の断熱保存タ
ンクと、供給ライン４４とタンクの入り［１および出口
における弁４８が備えられている。

周知のように、液体酸素は市販されている。更に、液体
酸素は、約−２６０″Ｆの温度で約５０ｐｓ　ｉの圧で
保存することができる０本発明では、液体酸素を所望な
場合にはライン４９中を通常の液体酸素ポンプ５０へと
流し、液体酸素を約２０００ｐｓｉに過圧する。好適な
液体酸素ポンプは、図面に一般的に示されているような
小型の単一工程型往復ポンプである。約２０００ρｓｉ
の圧は、液体酸素を使用点へ輸送するための効率的な圧
である９次いで、液体酸素をライン５４を通して液体酸
素気化装置に送る。液体酸素気化装置は市販の熱交換器
であり、液相からのガスを気相へと効率的に転換する８
周囲温度付近の気相の実質的に純粋な酸素は、その後ラ
イン５８に収容される。

圧は約２０００　ｐ　ｓ　ｉのままである０次に、ガス
状酸素を保存ボトルまたはタンク５６へ収容して、保存
する。

上記のように、反応装置の流入物流へ酸素に富むガスを
１噴射する際の危険性は、本発明により酸素に富むガス
と液状水との並行流を噴射することによって芹しく減少
する０本発明の一つの態様では、水はタンク６６に保存
される。水は、好適な水源から入り１１６８を通して受
容される。水流は入りに１および出【］弁７０によって
調節される。水はライン７４を通してポンプ７２へ送ら
れ、所望な圧に加圧される。水はライン７６を通して酸
素ライン（）２に送られ、酸素ラインに送られる水の容
積は弁７８によって調節される。ラインに送られる酸素
の容積は、酸素に富むガスをｊＩ！扱う場合に必要な通
常の安全装置を備えた流量調節弁６０によって調節さｔ
Ｌる。−上記のように、本発明の好ましい方法は反応装
置２０の下降環２７における複数の垂直に間隔を置いた
位置で酸素に富むガスと液状水とを噴射することからな
っている。第１図には２個のＩＩＱ射ライン８０および
８２が示され、弁８４および８６で調節される。しかし
ながら、数個の噴射ラインを用いることができることが
理解されるであろう。

空気、窒素またはその他の不活性ガスのような第二のガ
スを実質的に純粋な酸素と組み合わせて、酸素に富むガ
スまたはガス状混合物を作ることができる。酸素に富む
ガスは好ましくは少なくとも５０容槓％の酸素を含むが
、これよりも少ない量でも良好な結果を得ることができ
る場合がある。

それ故、開示の装置は、空気圧縮機９０を備え、圧縮空
気がライン９２を通ってライン６２へ送られるようにな
っている。酸素の空気に対する比率は、弁９４および９
６によって調整される。水は、効率的巨つ容易に用いる
ことができ、廉価であり、また水は通常は湿式酸化反応
に置ける流体キャリヤーとして用いられるので、本発明
の方法では通常は冷媒および消火剤として用いられる。

場合によっては、水に似た特性を有するその他の物質を
用いることも可能である。上記のマ・ツクグリユー（Ｍ
ｃＧｒｅｗ）の特許明４１！Ｉ書に記載されているよう
に、都市の泥滓の反応では、スラッジを反応装置へ３ｇ
る前に、好ましくは水で希釈する。しかしながら、界面
活性剤、洗浄またはスケール抑制添加物および反応体の
ような各種成分を水に加えることもできる；Ｉが理解さ
れるであろう０本発明の方法に用いられる酸素は、所要
域が十分に多量である場合には、使用時に発生させるこ
とができることが理解されるであろう、　ＰＩえば、多
量の酸素所要量では、通常の真空スウィング吸着空気分
離装置と合い、または実質的所要量は湿式酸化反応装置
の部位に配設された低温空気分離装置と合う、したがっ
て、本発明の方法に好ましい酸素発生法は、反応装置２
０によって加工される可燃性物質の容積によって変わる
。第１図に示された型の深井戸湿式酸化反応装置では、
約１０トン／日未満のスラッジを処理するが、市販の液
体酸素を使用するのが好ましい。

１〜たがって、本発明は湿式酸化反応装置の水性廃棄物
流に直接に酸素または酸素に富むガスを噴射するｔｆｔ
現な方法を提供する。水蒸気で完全に飽和されたガス状
酸素を含み且つ水相の水をも含む多相組成物を工１製し
て、下降環２７の流入液状廃棄物流へ噴射する。この多
相組成物は、加熱されることにより、て反応装置の可燃
性物質を屹燥させ、本発明が除去する好ましくない燃焼
の型を引き起こすことがある水蒸気とは異なる。多相組
成物に存在する液相水の量は、特定の反応についての本
発明のガイドラインの範囲内で調整することができるゆ すなわち、本発明の方法では、ガス状酸素と共に液状水
に噴射される水の容積を十分に大きくして水が少なくと
も部分的には液相で存在するようにしなければならない
。したがって、酸素または酸素に富むガスに点火される
水の容積は、噴射温度および圧で酸素に富むガスを完全
に飽和するのに要する容積よりも大きく且つ少なくとも
幾分かの液相の水は十分多量であって湿式酸化反応中を
通じて保持されなければならない１本発明の好ましい方
法では、多相組成物における水の総置は酸素または酸素
に富むガスを水蒸気で完全に飽和し■１つ水の少なくと
も５０％を水相に保持するのに要する容積の二倍である
。すなわち、水相水の址は、噴射温度および圧での酸素
に富むガスにおける水蒸気として存在する水の容積に等
しくするのが好ましい９本発明の最も好ましい方法では
、を相組酸物の水の総社は噴射圧および温度での酸素ま
たは酸素に富むガスを完全に飽和し、液相水の実質的に
安全な笛域内になるようにするのに必要な容積の約１０
倍である。実質的に過剰址の水を供給することによって
、液相が完全に蒸発する可能性はなくなる。都市の泥滓
の処理のための図に示された深井戸湿式酸化反応装置を
用いれば、水、の所要容積はＦ記のように計算される。

環２７の入りに１に隣接する送入圧は鴎型的には約３０
０ｐｓｉであり、運転中の流動性廃棄物の温度は約３０
０丁であってもよい、３００″Ｆ′の水の、蒸気圧は６
７　＋）　Ｓ　ｉである。したがって、酸素の分圧は２
４５１）　Ｓ　ｉである。これらの温度および圧におけ
る酸素１ボンドの容積は１．１立法フイートであり、水
の１ｒ鼠は０．１５ボンドである。したがって、流入管
に噴射される酸素の１分間当たりのボンド数については
、ガス状酸素を完全に飽和するのに要する水の量は０．
１５ボンド／分または０゜０２ガロン／分である０本発
明の好ましい態様では、飽和に要する水の容積の少なく
とも２倍が提供されるが、水の所要鼠は系に噴射される
酸素の１ボンド当たり毎分０．０４ガロンである。ｆ＆
も好ましい態様では、１０の安全範囲を提供する流入物
流へ噴射される酸素の毎分のボンド毎に毎分０．２ガロ
ンの水を要する。勿論、噴射される酸素の容積は、流入
管に収容される可燃性物質の容積と所望なＣＯＤの減少
によって変わる。

上記のように、第１図に示される装置は、下降環２７中
を地表近くからｒ方へ伸びている２ｇの酸素水噴射ライ
ン１０２および１０４を有する。

それぞれの噴射ライン１０２および１０４は開放してお
り、またはそれらの末端にそれぞれ１０６および１０８
で表わされる通常のノズルを有している。噴射される多
相水組成物の容積は、弁８４および８６によって調節さ
れる。噴射圧は少なくとら、流入流体圧またはポンプ圧
に流入流体の摩擦降ドの少ないノズルの深さでの静止カ
ラム圧を加えたものに等しくなければならない、都市の
泥滓を処理するときに開示された装置におけるｒ降環２
７のＦ方木端での硫人物またはポンプ圧は、輯型的には
約２００〜６００ｒンｓｉである。したがって、噴射圧
は少なくとも６００　ｐ　ｓ　ｉであるべきである。多
相組成物を反応装置に直接導入することによって、反応
工程についての制御を大きくすることができる。

都市の泥滓を処理する際、流入固形物流は多駄の汚染物
を含んでおり、所要ポンプ圧が増加する。

この汚染物質を除くためには、本発明の好ましいｒｌ様
は、地表４０近くの反応装置に配設された噴射ノズル１
０６を有する。この位置では、多相ガスと水組成物はス
ラ・γジを撹拌し、有機物の成長を＃Ｒ械的に破壊して
、ポンプ圧を減少させる０本発明の最も好ましい方法で
は−ｈ部のノズル１゜６で酸素−水噴射物をサイクルま
たはパルス状に送り、−ド降環２７の最上部における汚
染を回避または紡糸する。例えば、１０容積％の酸素反
応体をｈ部のノズル１０６を通して１０秒間毎に１秒間
のパルスで供給することができる。パルス供給によって
、有Ｒ物質を撹拌して、汚染が減少する。

上記のように、流入物のパルス圧は下降環２７の史に下
流に総ガスと水との組成物を噴射することによって、減
少することができると同時に好ましくない発火を防止す
ることができる。上記のように、都市の泥滓を処理する
深井戸反応装置の開示された態様での促進された湿式酸
化反応は、地表から約１０００〜２０００フイート下の
温度が約３５０″Ｆ′である箇所で始まる。第１図に示
された装置の態様では、酸素と水蒸気の圧は約２０００
ｐｓｉである。したがって、組み合わせた酸素に富むガ
スと液状水流は追加の加圧を行わずに約３０００〜４０
００フイートの深さで流入管中に噴射することができる
。したがって、本発明の好ましい方法は、薬３０００〜
４０００フィートの深さでの１秒間の酸素−水の噴射か
らなる。開示された方法では、約８０容積％の多相組成
物を下部のノズル１０８を通してド方環２７へ噴射する
ことができる。上記のように、この装置は数個の噴射ノ
ズルを有する。ＰＡえば、一般的には酸化反応が鼓も激
しいド降通路の下部にある反応帯に流入物が接近すると
き、一連の縦Ｈ向に間隔を１６いたノズルを配設するこ
とができる。したがって、湿式酸化反応は酸素によって
促進されるので、本発明のその他の目的を達成しながら
、噴射ノズルの位：６によって湿式酸化反応を制御する
ことが可能で、Ｐ＞る、ある種の反応、詳細にはＣＯＩ
）の減少は反応の主要な目的ではないものでは、湿式酸
化反応を意図的に少なくし、或いは特定の領域の反応を
濃厚にしたりするようにノズルを配設することができる
。

それ故、本発明の湿式酸化反応の促進法は、可燃性物質
の水性流体流を下降環２７に流し−この流木流に１−分
な圧および温度を加えて促進された３１１良で燃焼性物
質を酸化しながら、酸素に富むカスと液状水の並行流を
加圧かでノズル１０６および１０８を通してＦ隆環２７
の流体流へ噴ｑ（することからなる。一つの好ましい態
様では、酸素−水流をパルス状で地表近くの第一の部位
および第二の縦方向に間隔を置いた位置１０８であって
、蔽も好ましくは湿式酸化反応の開始点またはその近く
で下降環２７へ噴射する。

上記のように、噴射ラインは、本発明の多相組成物が垂
直廃棄物反応装置の下降環における噴射部位へ送られる
ように配設されている。これ以後は、集合的に「１１ａ
射ライン」と表わす噴射ライン８０．８２．１０２およ
び１０４を、本発明の範囲内あるものと考えられる下記
の方法で最初に［洗浄Ｉする。この運転法によって、乾
燥酸素または乾燥した酸素に富むガスが、好ましくない
速やかな燃焼の有力な源を示す系のみを通して流れるよ
うになる。最初に、流入廃棄物流の形状の流入廃棄物の
流れを下１＠環において開始させる。すなわち、流動性
廃棄物を、流入物流として反応装置に点火する０次いで
、不活性ガスを噴射ラインへ導入してその中を通して流
入廃棄物流へと流す。

「不活性ガスＪとは、系のいずれかの成分と接触したと
きに好ましくない反応を起こさない窒素のようなガスま
たはガス混合物を用いることを意味する。源１１０の不
活性ガスは、不活性ガスライン１１２中のいずれかの好
都合な点で、好ましくは第１図に示されるようにｔ相組
酸物供給ライン集合帯に酸素が入る点付近に弁１１１を
存する系に供給される。不活性ガスを噴射ライン中を流
すと、流動性水の流れが小活性ガスと共にＴｌａｑ＋ラ
インの中を同時に流れる。次に、リン酸三ナトリウムｉ
？ｙＭのような水性の希釈洗剤をタンク６６へ加えた後
、ラインを通して不活性ガス流し続けながら、噴射ライ
ンへ導入する。勿論、非リン酸系洗、１１は幾つかの用
途には好ましい、洗剤溶液の濃度と組成は、本発明の実
施にとって決定的なものではなく、約５〜約１０１ｎｆ
ｆｉ％のリン酸三ナトリウムを含む水性溶液は噴射ライ
ンを洗浄するのに十分である。幾つかの場合には、不活
性ガスを流し始めた直後に水性洗剤溶液を流し始めて、
中間の本工程を省くのが好適なことがある。それぞれの
物質、すなわち不活性ガス、洗剤溶液等の流速は決定的
なものではないが、詳細には、反応装置から噴射ライン
へ逆流してしまうことがある可燃性廃棄物のような異物
を噴射ライン８０および８２から速やかに除去するのに
十分な流速であるべきである。所要な水性洗剤溶液の量
は、噴射ラインの寸法によっである程度変化することは
勿論である。約１０〜１００、好ましくは約５５ガロン
の希釈水性洗剤は、はとんどの用途にとって十分である
。

水性洗剤溶液の所要屋を噴射ラインを通して流した後、
タンク６６からの液状水を再度流して、前の工程で付着
した洗剤残渣を除去する。ライン中の不活性ガスは流し
たままにしておく、不活性ガスは酸化反応の反応器中の
可燃性廃棄物と反応しないので、促進される酸化反応は
活性化されない、噴射ラインは適当に洗浄した後ガス状
酸素または酸素に富むガスをラインを通して流す、ｆＩ
ｊ、素を流し始めた後、窒素の流れを停止する。酸素の
流れの開始と窒素の流れの停止の順序は決定的ではない
が、酸素の流れが入ってから実質的には直後に窒素の流
れを遮断するのが好ましい、水流は師持されたままであ
る。水流と酸素または酸素に富むガスを次に調整して、
反応装置に噴射するのに要する加圧で本明細書に記載の
多相組成物を提供する。

促進された湿式酸化反応を下記の方法で停止するのが般
も好ましく、これは本発明の範囲内にあるものと考えら
れる。第一に、希釈した流入廃棄物の下降環への流れを
遮断する。灰分最終生成物を実質的に沈澱などによって
除去してしまった流出流を、次に流入廃棄物流の代わり
に反応装置の流入ｎ！１へ向ける。灰分を除去した流出
流体を可燃性廃棄物を希釈するための希釈剤として用い
る用途では、可燃性廃棄物の供給を単に遮り、流出物／
希釈剤を反応装置の中を流れ続けるようにすることがで
きる。或いは、水を、流出物／希釈剤の代わりに反応装
置の中をサイクルさせることができる。反応装置中を流
出物／希釈剤または水をリサイクルさせることによって
、一つの反応体、有機廃棄物が除去されるので、酸化反
応が停止Ｆ、する。

この停止順序によって、未処理の可燃性廃棄物は低支柱
は反応装置中を運ばれないようにらなる。

流出物／希釈剤または水は廃棄物流の代わりに反応装置
の中を流れるが、上記のような不活性ガス、例えば窒素
は多相組成物と共に噴射ライン中を流れる。不活性ガス
は、酸素の濃度を効果的に希釈する０本発明の運転およ
び停止順序について、酸素と不活性ガスとが同時に流さ
れている期間中およびそのラインの部分では、噴射ライ
ンの酸素の４境は、約９０容積％未溝の酸素であるのが
好ましい０次に、酸素の流れを遮断し、次いで水の流れ
を停止する。最後に、不活性ガスと流出物／希釈剤の流
れを停止する。

本発明の好ましい方法を記載してきたが、本文記載の発
明に対する各種の改質を特許請求の範囲内で行うことが
できることが理解されるであろう。

上記のように、湿式酸化装置の下降通路への酸素の噴射
法は開示された深井戸湿式酸化装置に特に好適であるが
、この方法はその他の湿式酸化反応に用いて、酸素に富
むガスを用いることによって起こる危険を少なくＬｆｉ
つ系の効率を向にさせることらできる。史に、本発明の
Ｊｊ法は都市の泥滓または有機固形物の湿式酸化に限定
されるものではなく、流動性蝶質中の汚染されたまたは
毒性のある廃棄物を含む各種ｉｊｒ燃性物質の処理に用
いることもできる。この方法は、高温および高圧を要す
る流体反応における各種可燃性物質を処理しまたは転換
させるのに用いることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の酸化反応の促進法に用いることがで
きる装置の−１様を模式的に説明したものである。 ２〇二　連続流体処理装置、 ２２：　外部管、 ２４：　管、 ２５：　上向通路、 ２６：　熱交換器２ ２７：　下降通路、 ２８：　下降パイプ、 ３０：　上向パイプ、 ３１：　環、 ３８：　閉鎖末端、 ４４：　供給ライン、 ４６二　液体酸素、 ４８：　弁、 ４９：　ライン、 ５０：　液体酸素ポンプ、 ５１：　液体酸素気化装置、 ５４：　ライン、 ５６：　保存タンク、 ６６：　保存タンク、 ６８：　入口、 ７０：　出口弁、 ７２：　ポンプ、 ７４．７４：　　ライン、 ７８：　弁、 ８０．８２：　　ライン、 ８４．８６：　　弁、 ９２＝　ライン、 ９４．９６：　　弁、 １０２．１０４：　　噴射ライン、 １０６、　　ｌ　０８　：　　ノズル、１１０：　不活
性ガス源、 １１１：　弁、 １１２：　不活性ガスライン、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、流体状廃棄物流へガス状酸素の導入して反応装置内
   の有機物質の酸化を促進する方法であって、 水蒸気で実質的に完全に飽和されているガス状酸素を含
   む多相組成物であって、液状水をも含む多相組成物を調
   製し、 該多相組成物を上記反応装置中の上記流体状廃棄物流へ
   少なくとも１個の噴射部位で噴射し、該多相組成物を含
   む上記流体状廃棄物流の温度と圧を上昇させて上記有機
   物質の酸化反応を促進させることによって、 上記反応装置中に形成されることのある好ましくない乾
   燥スポットを実質的に除去する工程から成る方法。 ２、上記多相組成物中に含まれる液状水の陵が少なくと
   も上記多相組成物中に水蒸気として存在する水の量に等
   しい、請求項１項記載の方法。 ３、上記多相組成物が容積で少なくとも９０％のガス状
   酸素を含む、請求項１項記載の方法。 ４、上記反応装置が垂直井戸状湿式酸化反応装置であり
   、上記多相組成物を上記反応装置の各種の深さを有する
   複数の噴射部位で上記反応装置中の上記流体状廃棄物流
   に噴射する、請求項１項記載の方法。 ５、上記多相組成物を上記流体状廃棄物流中へパルス状
   に噴射して、上記有機物質を攪拌する、請求項１項記載
   の方法。 ６、上記ガス状酸素を、上記噴射部位で上記反応装置中
   の上記流体廃棄物流の温度と圧において水蒸気で完全に
   飽和されている、請求項１項記載の方法。 ７、上記ガス状酸素が他のガスも含む、請求項１項記載
   の方法。 ８、湿式水性相酸化装置中の流体流における可燃性物質
   の湿式酸化反応を促進する方法において、上記可燃性物
   質を含む上記流体流上記湿式酸化装置の通路中を流し上
   記可燃性物質を含む上記流体流に選択された圧と温度と
   に付して、促進された反応速度で上記可燃性物質を酸化
   することからなり、 上記通路の上記流体流中にガスと水蒸気との並行流を噴
   射し、水の総容積が上記ガスを水蒸気で飽和するのに必
   要な水の容積の少なくとも２倍に等しく、上記ガスが実
   質的に純粋な酸素と酸素に富んでいるガスとからなる群
   から選択されることを特徴とする改良法。 ９、上記ガスと水との上記流を上記湿式酸化装置の上記
   通路の範囲に沿って多くの部位で上記流体流中に噴射し
   て酸化反応を調製する、請求項８項記載の可燃性物質の
   酸化反応の促進法。 １０、可燃性廃棄物の水性流の湿式酸化反応を促進して
   、地表面より低い選択された深さに一般的には垂直に伸
   びている複数の一般的には同心チューブであって少なく
   とも第一および第二の通路を画定するものを有する型の
   垂直井戸状の湿式酸化装置において反応生成物を形成さ
   せる方法において、 上記第一の通路に複数の噴射部位を設け、 可燃性廃棄物の上記水性流を上記第一の通路へ流して、
   選択された圧を有する静水圧を形成させ、可燃性廃棄物
   の上記水性流の温度を上昇させて、上記噴射部位で上記
   第一の通路の可燃性廃棄物の上記水性流へ実質的に純粋
   な酸素と酸素に富んでいるガスとからなる群から選択さ
   れたガスと液状水との過圧した並行流を噴射し（但し、
   上記ガスは上記過圧された並行流の上記圧と上記水性流
   の上記温度で水蒸気で飽和されており、上記液状水は上
   記水蒸気として存在する水の量に少なくとも等しい量で
   存在する）、 上記反応生成物を上記第二の通路を通して上記地表面に
   流す工程から成る方法。 １１、上記可燃性廃棄物は有機廃棄物であり、上記噴射
   部位の少なくとも１つが一般的には上記地表面に隣接し
   ている、請求項１０項記載の湿式酸化反応の促進法。 １２、上記第一の通路へガスと液状水との上記並行流を
   パルス状に送ることから成る、請求項１１項記載の湿式
   酸化反応の促進法。 １３、地表面よりも低い選択された深さに一般的には垂
   直に伸びて連通している下降および上向環を画定する複
   数の一般的には同心状の管群を有する垂直井戸状反応器
   における可燃性の水性有機廃棄物の酸化促進法であって
   、上記可燃性有機廃棄物の水性流を上記下降環へ流して
   選択された圧を有し反応帯を有する静水圧カラムを形成
   させ、上記水性流の上記温度を上昇させ、加圧下で酸素
   に富んでいるガスと液状水の並行流を上記下降環に導入
   し（但し、上記並行流における水の容積は導入時点での
   上記下降環における流体カラムの温度および圧で酸素に
   富むガスを水蒸気で飽和し且つ水を液相に保持するのに
   陽する容積の少なくとも２倍であり、上記可燃性有機廃
   棄物は酸素と反応して酸化反応生成物を形成する）、酸
   化反応生成物と水を上記上向環を通して地表面に上向き
   に戻すことからなる方法。 １４、酸素に富むガスと液状水の上記並行流を、上記反
   応帯に隣接する位置を包含する所定の垂直な空間のある
   位置で上記下降環へ導入する、請求項１３項記載の可燃
   性有機廃棄物の酸化反応の促進法。 １５、酸素に富むガスと水との上記並行流を一般的には
   上記地表面に隣接している上記下降環へ導入し、上記並
   行流の導入が所定の時間間隔で上記並行流をパルス状に
   送って上記可燃性有機廃棄物を撹拌して汚れを落とすこ
   とから成る、請求項１項記載の可燃性有機廃棄物の酸化
   反応の促進法。 １６、反応装置において可燃性廃棄物を含む水性流中で
   の湿式酸化反応を促進する方法において、ガス状酸素ま
   たは酸素に富むガスを少なくとも１つの噴射ラインを通
   して可燃性廃棄物を含む上記水性流に導入し、上記反応
   装置において選択された高温および圧で上記の促進され
   た湿式酸化反応が起こって最終生成物と液状部分を含む
   流出廃棄物流混合物を形成させ上記最終生成物を上記液
   状部分から除去することを特徴とし、 （Ａ）可燃性廃棄物を含む上記水性流を上記反応装置に
   流し込み、 （Ｂ）可燃性廃棄物を含む上記水性流を上記の選択され
   た高温および圧に到達させ、 （Ｃ）不活性ガスの第一の流を上記噴射ラインを通して
   上記反応装置の可燃性廃棄物を含む水性流へ連続的に流
   し、 （Ｄ）上記不活性ガスの第一の流と共に上記噴射ライン
   を通して液状水の第一の流を連続的に流し、 （Ｅ）上記第一の液状水流の流れを停止させ、（Ｆ）不
   活性ガスの上記第一の流と共に上記噴射ラインを通して
   希釈した水性洗剤溶液を連続的に上記反応装置に流して
   上記噴射ラインを清掃し、 （Ｇ）上記希釈した水性洗剤溶液の流れを停止させ、 （Ｈ）不活性ガスの上記第一の流と共に上記噴射ライン
   を通して液状水の第二の流を連続的に上記反応装置に流
   して上記噴射ラインを洗浄し、（Ｉ）液状水の上記第二
   の流と不活性ガスの上記第一の流と共に上記ガス状酸素
   を含むガスの流を上記噴射ラインを通して上記反応装置
   に流し、（Ｊ）上記不活性ガスの上記第一の流れを停止
   させ、 （Ｋ）上記酸素を含む上記ガスの流れと液状水の上記第
   二の流を調整して多相組成物を供する（但し、上記多相
   組成物は水蒸気で飽和されている上記酸素を含む上記ガ
   スと液状水を含み、上記反応装置に起こることがある乾
   燥スポットの形成を防ぎ、上記促進された湿式酸化反応
   を制御する）工程からなる改良法。 １７、（Ｌ）可燃性廃棄物を含む上記水性 流の工程（Ａ）で開始した上記反応装置への流れを停止
   し、 （Ｍ）可燃性廃棄物を含む上記水性流の代わりに上記流
   出物の上記液状部分を上記反応装置へ流し、 （Ｎ）上記不活性ガスの第二の流れを上記噴射ラインを
   通して上記反応装置へ流して、上記酸素を含むガスの濃
   度を希釈し、 （Ｏ）酸素を含む上記ガス流の流れを停止させ、 （Ｐ）液状廃棄物の上記第二の流の流れを停止させ、 （Ｑ）上記第二の不活性ガス流の流れを停止させ、 （Ｒ）上記流出物の上記液状部分の流れを停止させる工
   程をも含む、請求項１６項記載の方法。 １８、上記水性洗剤溶液が約５重量％〜約 １０重量％のリン酸三ナトリウムを含む、請求項１６項
   記載の方法。 １９、上記不活性ガスが窒素である、請求項１６項記載
   の方法。 ２０、工程（Ａ）〜（Ｋ）を順次行う、請求項１６項記
   載の方法。 ２１、工程（Ｌ）〜（Ｒ）を順次行う、請求項１７項記
   載の方法。 ２２、液状水を工程（Ｍ）における上記流出物の液状部
   分に代える、請求項１７項記載の方法。 ２３、垂直な管状反応装置の下降通路内の水性流中の有
   機物質の酸化反応を制御し促進する方法において、水蒸
   気で完全に飽和された酸素に富むガスと液状水を含む多
   相組成物を調製し、上記多相組成物を少なくとも１つの
   噴射部位を通して上記下降通路の最上部付近の有機物質
   の上記水性流中にパルス状に送り、有機物質の上記水性
   流を撹拌して、上記下降通路の汚れを防止し、圧送圧を
   減少させ、有機物質の上記水性流の温度と圧を上昇させ
   て上記酸化反応を制御し、促進する工程から成る方法。 ２４、反応装置において可燃性廃棄物を含む水性流中で
   の湿式酸化反応を促進する方法において、ガス状酸素ま
   たは酸素に富むガスを少なくとも１つの噴射ラインを通
   して可燃性廃棄物を含む上記水性流に導入し、上記反応
   装置において選択された高温および圧で上記の促進され
   た湿式酸化反応が起こって最終生成物と液状部分を含む
   流出廃棄物流混合物を形成させ上記最終生成物を上記液
   状部分から除去することを特徴とし、 （Ａ）可燃性廃棄物を含む上記水性流を上記反応装置に
   流し込み、 （Ｂ）可燃性廃棄物を含む上記水性流を上記の選択され
   た高温および圧に到達させ、 （Ｃ）不活性ガスの第一の流を上記噴射ラインを通して
   、上記反応装置の可燃性廃棄物を含む水性流へ連続的に
   流し、 （Ｄ）上記不活性ガスの第一の流と共に上記噴射ライン
   を通して希釈した水性洗剤溶液を連続的に流し、 （Ｅ）上記希釈した水性洗剤溶液の流れを停止させ、 （Ｆ）不活性ガスの上記第一の流と共に上記噴射ライン
   を通して液状水の第二の流れを連続的に上記反応装置に
   流して上記噴射ラインを清掃し、（Ｇ）液状水の上記第
   二の流と不活性ガスの上記第一の流と共に上記ガス状酸
   素を含むガスの流を上記噴射ラインを通して上記反応装
   置に流し、（Ｈ）上記不活性ガスの上記第一の流れを停
   止させ、 （Ｉ）上記酸素を含む上記ガスの流れと液状水の上記第
   二の流を調整して多相組成物を供する（但し、上記多相
   組成物は水蒸気で飽和されている上記酸素を含む上記ガ
   スと液状水を含み、上記反応装置に起こることがある乾
   燥スポットの形成を防ぎ、上記促進された湿式酸化反応
   を制御する）工程からなる改良法。