KR20060135693A

KR20060135693A - 아임계수 분해 처리물의 생산방법 및 아임계수 분해 처리물생산장치

Info

Publication number: KR20060135693A
Application number: KR1020067013726A
Authority: KR
Inventors: 히요유키 요시다
Original assignee: 재단법인 오사카산업진흥기구
Priority date: 2004-02-13
Filing date: 2005-02-14
Publication date: 2006-12-29
Also published as: JP2012086219A; JP4538583B2; RU2399410C2; AU2011201716B2; JP5204293B2; AU2011201716A1; RU2006132736A; US8323512B2; JP2010264456A; JP4685188B2; EP1716920A1; JPWO2005077514A1; AU2005213794A1; JP2010179302A; BRPI0506678A; WO2005077514A1; KR101197264B1; EP1716920A4; US20070160524A1

Abstract

본 발명은 고형물을 함유하는 피처리물의 연속적 아임계수 분해 처리에 있어서, 피처리물의 분해반응을 제어하여 소망하는 유용물을 선택적으로 고수율로 생산하는 것으로, 피처리물을 미리 분쇄하여 입자화하고, 물과 혼합해서 슬러리를 조제하고, 이 슬러리를 가압수단(1)으로 가압하고, 가압된 슬러리를 가열수단(2)으로 가열하여 아임계 상태로 하고, 아임계 상태의 슬러리를 도입구(8)에서 반응용기(3)의 저부로 도입하고, 반응용기(3) 내에서, 아래서부터 고정층, 유동층 및 아임계수 용해층을 각각 형성하고, 반응용기(3)의 상부 및 측부에 설치된 도출구(101∼106) 중 어느 하나를 선택하여 아임계수 용해층을 빼냄으로써 아임계수의 체류시간을 조정하여 피처리물의 아임계수 분해반응 시간을 조정할 수 있다.

아임계수, 분해

Description

아임계수 분해 처리물의 생산방법 및 아임계수 분해 처리물 생산장치{METHOD FOR PRODUCING PRODUCT DECOMPOSED WITH SUBCRITICAL WATER AND APPARATUS FOR DECOMPOSITION TREATMENT WITH SUBCRITICAL WATER}

본 발명은 아임계수 분해 처리물의 생산방법 및 아임계수 분해 처리물 생산장치에 관한 것이다.

식품 폐기물, 폐목재 등의 폐기물로부터 유용물을 회수하는 방법으로서, 아임계수ㆍ초임계수 가수분해 반응을 이용하는 방법이 알려져 있다. 예를 들면 바이오매스 중에 다량으로 함유되는 셀룰로오스, 전분 등에 대해서 아임계수ㆍ초임계수에 의한 분해반응을 실행하고, 단당류나 올리고사카라이드로에 분해하고, 이것들을 회수하는 방법이 있다. 수득되는 단당류나 올리고사카라이드는 추가로 알코올 발효 혹은 메탄발효를 수행하는 것에 의해, 더욱 사용하기 쉬운 에탄올이나 메탄가스로 변환된다 (특허문헌 1 참조). 이 방법에서는 목재 등의 폐기물을 미리 분쇄해서 미립자화하고, 이것을 물과 혼합해서 슬러리화하고 나서 아임계수ㆍ초임계수에 의해 분해반응을 수행한다.

그러나, 이 방법은 분해반응의 제어가 어렵다. 반응이 지나치면, 이산화탄소나 물까지 분해해버리어 유용물을 회수할 수 없다. 반대로, 분해가 불충분하면 반 응 잔사가 많이 남아 처리효율이 나빠진다. 이와 같이, 이 방법으로 분해반응의 제어가 어려운 것은, 아임계수 등에 의한 가수분해 반응이 폐기물의 고형성분의 표면에서 진행되기 때문이라고 생각되고 있다. 예를 들면 아임계수 혹은 초임계수에 의한 셀룰로오스 분해 반응에서는 셀룰로오스 자신의 분해 반응속도보다도, 분해물인 단당이나 올리고사카라이드의 분해 반응속도가 빠르다. 이 때문에, 단당이나 올리고사카라이드는 유기산, 이산화탄소 혹은 물에 분해되거나, 혹은 서로 중합해서 탄화한다.

이 문제를 해결하는 방법으로서, 이하의 방법이 제안되고 있다 (특허문헌 2 참조). 우선, 양단에 공경 5㎛의 소결 필터를 장착한 튜브에 셀룰로오스 분말을 넣고, 아임계 상태의 물을 연속적으로 유통시키면서, 셀룰로오스 분말표면에서 분해 생성한 올리고사카라이드를 아임계수로 추출한다. 다음에, 아임계수를 급랭하면서, 반응기 외로 빼내는 것에 의해, 올리고사카라이드의 분해 등이라고 하는 부반응을 방지한다. 그러나, 이 방법은 배치(batch)식 반응이기 때문에 대규모화에 적합하지 않다. 또 소결 필터의 세공이 다양한 생성물에 의해 폐색된다는 문제가 있다.

또, 초임계수를 사용하여 전자기기 스크랩, 폐 플라스틱 등을 특수한 형상의 유동층으로 분해ㆍ가용화여 무기 고형분을 분리한 후, 고압반응기에서 가스와 무기염으로 완전하게 분해하는 방법이 제안되고 있다(특허문헌 3 참조). 이 방법에서 사용하는 장치는 수직의 격리벽을 가지는 원주상 유동층 반응기로 구성되고, 반응기의 하부에서 초임계수를 압송하면서, 반응기의 상부에서 폐기물의 분쇄물을 초임계수에 분산한 슬러리를 압입한다. 그 결과, 유기성분을 함유한 폐기물은 반응기 내를 일단 하강하여, 수직 격리벽 하부를 잠입한 후에, 이어서 반응용기의 반대측으로 유입된다. 이 때에, 유기성분은 초임계수에 용해되기 때문에 반응기 상부에서 유출한다. 초임계수에 용해한 유기성분은 계속해서, 고압 반응기 중에서 산화제가 첨가되어 이산화탄소 등의 가스 및 무기염으로까지 완전하게 분해된다. 또 폐기물 중에 함유되어 있은 세라믹 등의 무기분말은 유동층 반응기 상부에서 배출된다. 이 방법에서는 폐기물이 유동층 반응기 내를 어떤 일정한 유로를 따라서 이동하는 사이에, 유기물이 초임계수에 의해 분해ㆍ가용화된다. 반응 및 추출 용매로서 밀도가 작은 초임계상태의 물을 사용하므로, 이 방법은 밀도가 큰 세라믹, 폐 플라스틱 등을 가스 및 무기염으로까지 완전하게 분해하거나, 혹은 무기 고형물질을 분리하는데도 적합하다.

그러나, 함수율이 높은 고형분을 함유하는 유기 폐기물은 초임계수에 가까운 밀도가 되기 때문에, 분해반응을 제어하기 위해서, 또는 특정한 분해물을 고수율로 얻기 위해서는 이 방법에서는 문제가 있다. 또 이 방법에서는 초임계수와 유기 폐기물이 서로 다른 투입구로부터 유동층에 압입되기 때문에, 장치형상이 복잡하게 되고, 압입을 위해서 적어도 2개의 고가의 고압 압입장치(가압수단)을 필요로 한다. 또, 초임계수의 부식성에 견디기 위해서는, 반응기의 재질로서 하스테로이, 인코넬 등 비싼 것을 사용할 필요가 있다. 이 때문에, 장치 코스트가 비싸진다는 문제가 있다.

그 밖에, 내압성 반응용기의 상부로부터 아임계수와 유기폐기물의 혼합 슬러리를 반응용기 내로 분사 도입하는 것에 의해서, 유기 폐기물을 분해 처리하는 방 법이 제안되고 있다(특허문헌 4). 그러나, 이 방법에 의해서도, 유기 폐기물의 분해를 제어하는 것은 어렵다.

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2001-262162호

특허문헌 2: 일본 공개특허공보 H10-327900호

특허문헌 3: 일본 공개특허공보 2002-210348호

특허문헌 4: 일본 공개특허공보 2001-246239호

그래서, 본 발명의 목적은 아임계수 분해 처리에 있어서 유용물을 연속적으로, 효율적으로 생산하는 방법 및 장치를 제공하는 데에 있다.

또, 본 발명의 다른 목적은 고형물을 함유하는 피처리물의 연속적 아임계수 분해 처리에 있어서, 피처리물의 분해반응을 제어할 수 있고, 대규모화가 가능하면서, 또한 장치 코스트를 낮게 억제할 수 있어서, 소망하는 유용물을 선택적으로 고수율로 생산하는 방법 및 장치를 제공하는 데에 있다.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해서, 아임계 상태에 있어서의 고체물의 분해의 진행 메커니즘에 대해서 고찰한 결과, 이하의 방법 및 장치를 발견하였다. 즉, 본 발명은 이하와 같다.

물의 아임계 상태하에서는, 초임계 상태하 정도는 아니지만, 분해가 급격하게 진행한다. 도입구로부터 공급된 피처리물이 반응용기 중에서 아임계 상태의 물에 접촉하면, 분해는 경시적으로 진행된다. 즉, 체류시간에 대응한 저분자화가 진행된다. 피처리물에 분해가 과도하게 진행되면, 유기물은 탄산 가스와 물까지로 분해되어, 분해의 도중 단계에서 수득되는 유기산, 아미노산 등의 유용물을 채취할 수 없게 된다. 이 때문에, 유용물을 채취하기 위해서는 적당한 분해에 의해 소기의 유용물까지 분해된 시점에서, 분해물을 함유하는 액을 반응용기로에서 빼내지 않으면 안된다. 적당한 분해 상태까지 분해가 진행된 액을, 반응용기에서 빼내어 아임계 상태로부터 통상의 상태로 되돌리면, 물의 용해력이 저하된다. 이 때문에, 친수성이 낮은 성분은 유층으로, 친수성이 높은 성분은 수층으로 층별 분리되어, 유용물을 효율적으로 회수할 수 있다.

본 발명에 있어서는, 1 또는 복수의 도출구로부터 분해물을 함유하는 액을 연속적으로 빼내고, 반응용기 내에 정상적 혹은 모의 정상적 농도 분포를 형성시킨다. 피처리물의 체류시간은 도입구로부터의 거리와 유속에 의해 정해진다. 즉, 소기 유용물은 도입구로부터의 거리에 대응한 농도분포가 된다. 본 발명의 구성에 따르면, 소기 분해물 농도가 높은 위치에 설치된 도출구로부터 상기 소망하는 분해물을 빼내고 있으므로, 유용물을 효율적으로 회수할 수 있다. 또, 정상적인 농도분포가 형성되지 않을 경우도 있다. 예를 들면 진흙이나 모래에 부착된 유기물을 분해하는 경우, 분해되지 않는 모래나 진흙이 고정층 혹은 유동층으로서 탑의 하부에 축적된다. 이것을 피하기 위해서 탑저에 고체 배출구를 설치하고, 그러한 것이 일어났을 때는 간헐적으로 거기에서 고체입자를 뽑아낼 수 있다.

또, 반응용기로부터 분해물을 함유하는 액을 빼내면, 아임계 상태는 없어지므로 분해가 멈춘다. 그러나, 현실적으로는 완전하게 분해가 정지하기 까지의 사이에도, 분해는 진행된다. 이 때문에, 소기 유용물 농도가 피크가 되는 위치보다도, 약간 도입구 쪽의 위치에서 분해물을 함유하는 액을 빼내는 것이 바람직하다. 또한 도출구는 일정한 피분해물을 상시 분해하는 경우에는 최적위치에 고정해 둘 수 있으며, 서로 다른 피분해물을 처리하는 경우에는 도출구의 위치, 취출량, 압손을 고려해서 적당하게 설정할 수 있다.

본 발명의 최대의 특징은, 피처리물을 충분하게 분해하기 위해서는, 피처리물의 고형물이 완전하게 분해할때 까지, 혹은 뼈와 같이 무기물과 유기물로 이루어지는 고형물 중에 함유되는 유기물의 전부가 소멸될때 까지, 상기 고형물을 반응용기 중에 체류하게 하고, 한편, 아임계수 중에 가용화된 피처리물의 성분이 과도하게 분해하는 것을 억제하거나, 혹은 열분해에 의한 탄화를 억제하기 위해서, 아임계수가 반응용기 내에 체류하는 시간을 임의로 조정할 수 있는 데에 있다. 본 발명에서는 중력이나 고형물의 비중을 이용하여 고정층, 유동층과 아임계수 용해층(플러그플로우(plug flow)층)의 3층 중, 적어도 상기 유동층과 아임계수 용해층을 이 순서로 형성시키고, 상기 아임계 용해층에 있어서, 그 흐르는 거리와 유속을 조정하는 것에 의해서, 상기 고형물의 체류시간과 아임계수의 체류시간을 다르게 하여, 아임계수에 가용화된 상기 피처리물 중의 성분의 분해 정도를 조정하여 목적으로 하는 분해 처리물을 회수하는 생산방법이다.

즉, 분해가 불충분한 고형물은 고정층 및 유동층에 체류하고, 아임계수에 의해서 분해반응을 받는다. 한편, 이 분해에 의해서 발생한 성분은 아임계수에 용해하고, 아임계수층에 위치한다. 이 아임계층은 반응용기의 하류방향으로 흐르고 있다. 따라서 그 흐르는 거리 및 유속을 조정함으로써 분해반응의 시간을 조정할 수 있다. 적당한 거리를 흐른 아임계수 용해층의 일부 또는 전부를 반응용기 안에서 빼내고, 분해반응을 정지시키면, 그 이상의 분해가 발생하는 않아서 목적으로 하는 분해물을 빼낼 수 있다. 예를 들면 뼈 등과 같이, 고형물이 유기물이 아니라 유기물을 함유하는 무기물인 경우에는, 아임계수에 의해 뼈 중의 분해 가용화하는 것에 의해, 입자가 깨져서 입자경이 작아지고, 최종적으로 인산칼슘의 가루가 된다. 그 과정에서 유동화 개시 입자경보다 큰 입자로 구성되는 고정층과, 유동화 개시 입자경보다 작은 입자경의 입자로 구성되는 유동층과, 미립자화되어 아임계수와 같은 속도, 즉 플러그 플로우 상태가 되어 분화(粉化)된 인산칼슘을 함유하는 아임계수 용해층의 3층을 형성시킨다. 이 아임계수 용해층에 있어서, 이 층이 흐르는 거리를 조정함으로써 유기물의 분해 정도를 조정하여 목적으로 하는 분해물을 회수할 수 있다. 또, 상기 뼈 중의 유기물이 예를 들면 병원성 프리온 등의 독성물질이나 병원성물질인 경우에도, 이 분해 과정으로 그것들을 분해할 수 있다. 또한 플라스틱과 같이 파쇄 입자 그 자체가 아임계수 분해에 의해 작아지는 경우도, 상기와 같이 고정층, 유동층 및 플러그플로우의 영역을 형성한다. 이 방법에 의하면, 배치식에 비해 효율의 좋은 연속식으로 처리할 수 있다.

본 발명의 구체적인 방법, 장치는 아래와 같다.

본 발명의 아임계수 분해 처리물의 생산방법은, (1) 용기 내가 물의 아임계 상태로 유지된 반응용기에 설치된 도입구를 통해서 피처리물을 반응용기 내로 연속적으로 공급하고, (2) 상기 반응용기에 도입구가 설치된 위치와는 다른 위치에 설치된 1 또는 복수의 도출구로부터 분해물을 함유하는 액을 연속적으로 빼내고, 반응용기 내에서 상기 분해물을 함유하는 액의 체류시간을 조정하는 것에 의해 수행한다.

또, 본 발명의 아임계수 분해 처리물의 생산방법은, (1) 용기 내가 물의 아임계 상태로 유지된 반응용기에 설치된 도입구를 통해서 피처리물을 반응용기 내로 연속적으로 공급하고, (2) 상기 반응용기에 도입구가 설치된 위치와는 다른 위치에 설치된 1 또는 복수의 도출구로부터 분해물을 함유하는 액을 연속적으로 빼내고, 반응용기 내에, 소망하는 분해물의 정상적 농도 분포를 발생시키고, (3) 상기 1 또는 복수의 도출구 중, 소망하는 분해물 농도가 높은 위치에 설치된 도출구로부터 상기 소망하는 분해물을 빼내는 것에 의해 수행한다. 여기에서, 「연속적」이란, 단속(斷續)을 함유하는 의미이다.

본 발명의 아임계수 분해 처리물의 생산방법은, (1) 용기 내가 물의 아임계 상태로 유지된 종형(縱型)의 반응용기에 설치된 도입구를 통해서 아임계수에 의한 분해 속도가 늦고, 아임계수와는 비중이 다른 고형물을 함유하는 피처리물을 반응용기 내로 연속적으로 공급하고, (2) 상기 반응용기에 도입구가 설치된 높이와는 다른 위치에 설치된 1 또는 복수의 도출구에 있어서, 분해물을 함유하는 액을 도출하는 위치와 그 도출량을 조정하여 정지상태에 있는 아임계수 중에서 상기 고형물의 침강 또는 부상하는 방향과 역방향이면서, 또한 그 침강속도 또는 부상속도보다도 느린 정상류를 만들어내고, (3) 상기 정상류 중에서 흐름의 상류로부터 상기 고형물이 상기 아임계수에 의해 분해되어 미립자화되고, 이 미립자가 흐름 중에서 유동하는 유동층과, 상기 피처리물이 더 미립자화된 물(物) 또는 완전하게 가용화된 물(物)이 되어 아임계수와 함께 흐르는 아임계수 용해층을 적어도 형성하고, (4) 추가로, 피처리물의 종류에 따라서는 상기 유동층의 상류에 상기 흐름에 의해서도 일정한 장소에 고형물이 체류하는 고정층을 형성하고, (5) 상기 1 또는 복수의 도출구 중 어느 하나를 사용하여 상기 아임계수 용해층으로부터 소망하는 분해물을 함유하는 액을 반응용기로부터 빼내는 것에 의해 수행한다.

또, 본 발명의 아임계수 분해 처리물의 생산방법은, (1) 고형물을 함유하는 피처리물과 아임계수의 혼합물을, 정지상태에 있는 아임계수 중에서 상기 고형물이 이동하는 방향과 역방향으로 흘려 보내고, (2) 상기 흐름에 있어서, 흐름의 상류로부터 상기 고형물이 상기 아임계수에 의해 분해되어 미립자화하고, 이 미립자가 흐름 중에서 유동하는 유동층과, 상기 피처리물이 더 미립자화된 물(物) 또는 완전하게 가용화된 물(物)이 되어 아임계수와 함께 흐르는 아임계수 용해층을, 적어도 형성하고, (3) 추가로, 피처리물의 종류에 따라서는 상기 유동층의 상류에 상기 흐름에 의해서도 일정한 장소에 고형물이 체류하는 고정층을 형성하고, (4) 상기 아임계수 용해층이 흐르는 거리를 조정하여 상기 고형물의 체류시간과 상기 아임계수의 체류시간을 서로 다르게 하여, 아임계수에 가용화된 상기 피처리물의 성분의 분해 정도를 조정하여 목적으로 하는 분해 처리물을 얻는 것으로 할 수 있다.

이 구성에 있어서도, 상기 방법과 동일하게 목적으로 하는 분해물을 빼낼 수가 있다.

상기 생산방법에 있어서는, 상기 고형물이 정지상태에 있는 혼합물 중에서 침전하고, 상기 혼합물의 흐름이 중력과 역방향일 수도 있고, 정지상태에 있는 혼합물 중에서 부유하고, 상기 혼합물의 흐름이 중력방향일 수도 있다. 본 발명에 있어서, 상기 고형물이 정지상태의 상기 혼합물 중에서 침전하는 경우, 상기 혼합물의 흐름은 중력과 역방향인 것이 바람직하다. 또 상기 고형물이 정지상태의 상기 혼합물 중에서 부유하는 경우, 상기 혼합물의 흐름은 중력방향인 것이 바람직하다.

상기 생산방법에 있어서는, 상기 혼합물의 유속이 정지상태에 있는 혼합물 중에서 상기 혼합물의 침강속도 또는 부상속도 이하일 수 있다.

상기 혼합물은 슬러리일 수도 있다.

상기 생산방법에 있어서는, 아임계수 가수분해의 반응온도가 130∼374℃의 범위이고, 반응 압력이 반응온도의 포화 수증기압 이상의 범위일 수 있다.

본 발명에 있어서, 아임계수 대신에 혹은 아임계수와 함께 초임계수를 사용할 수도 있다. 상기 아임계수는 예를 들면 온도 134∼374℃에서 압력 0.3∼100 MPa이고, 바람직하게는 온도 150∼350℃에서 압력 0.5∼100 MPa이며, 더욱 바람직하게는 온도 170∼300℃에서 압력 0.8∼100 MPa이다.

또, 상기 피처리물이 식품, 축산물, 농산물, 수산물, 목재, 천연유기물, 플라스틱, 유기 염소계 화합물, 고무, 섬유 및 이것들의 폐기물, 하수처리 폐기물, 및 폐수처리 폐기물로 구성되는 그룹에서 선택되는 적어도 하나일 수 있다.

상기 아임계수 분해 처리물의 생산방법은 이하의 장치를 사용하여 실시 할 수 있다.

본 발명의 아임계수 분해 처리장치는 피처리물을 아임계수를 사용해서 분해하는 반응용기와, 물과 상기 피처리물로 이루어지는 혼합물을 물의 아임계 상태를 형성ㆍ유지하기 위해서 가열하는 가열수단과, 가압하는 가압수단과, 상기 피처리물을 반응용기에 도입하기 위한 도입수단과, 상기 피처리물을 반응용기에 도입하기 위한 도입구와, 분해물과 물의 혼합물을 반응용기로부터 도출하기 위한 도출구를 구비하고, 상기 도출구는 상기 도입구가 설치된 위치와는 다른 위치에 설치되며, 복수의 위치를 취할 수 있는 것이다.

또, 본 발명의 아임계수 분해 처리장치는 피처리물을 아임계수를 사용해서 분해하는 종형 반응용기와, 물과 상기 피처리물의 혼합물을 물의 아임계 상태를 형성ㆍ유지하기 위해서 가열하는 가열수단과, 가압하는 가압수단과, 상기 피처리물을 반응용기에 도입하기 위한 도입수단과, 상기 피처리물을 반응용기에 도입하기 위한 도입구와, 분해물과 물과의 혼합물을 반응용기로부터 도출하기 위한 도출구를 구비하고, 상기 반응용기는 실질적으로 수직으로 설치되며, 상기 도입구는 상기 반응용기의 상단부 및 하단부의 적어도 일방에 설치되고, 도입된 피처리물과 아임계수의 혼합물을 정지상태에 있는 아임계수 중에서 상기 고형물이 이동하는 방향과 역방향으로 흘려 보내고, 상기 흐름에 있어서, 흐름의 상류로부터 상기 고형물이 상기 아임계수에 의해 분해되어 미립자화되고, 이 미립자가 흐름 중에서 유동하는 유동층과, 상기 피처리물이 더 미립자화된 물(物) 또는 완전하게 가용화된 물(物)이 되어 아임계수와 함께 흐르는 아임계수 용해층을 적어도 형성하고, 추가로, 피처리물에 따라서 상기 유동층의 상류에 상기 흐름에 의해서도 일정한 장소에 고형물이 체류하는 고정층을 형성하는 동시에, 아임계수 용해층을 도출하여, 아임계수 용해층이 흐르는 거리를 조정할 수 있도록, 상기 도출구의 설정 위치를 설정할 수 있는 것이다.

상기 도출구는 상기 흐름방향을 따라서, 상기 반응용기 측벽에 복수 개 형성될 수도 있다. 상기 도출구는 상기 흐름방향을 따라서 연속적으로 이동 가능한 도출구일 수도 있다.

상기 종형 반응용기는 내부를 시각화할 수 있는 관찰수단을 구비할 수도 있다. 또 상기 종형 반응용기가 원통상 용기이고, 상기 도입구가 원형이고, 이 도입구의 내경이 상기 종형 원통상 용기의 내경의 1/5∼1/15 배의 범위일 수 있다.

상기 장치는 상기 종형 반응용기를 복수 구비하는 것일 수도 있다.

또, 상기 아임계수 분해 처리장치는 추가로, 상기 반응용기의 도출구에 접속하는 유통관형 원통상 이차 반응용기를 구비하고, 상기 유통관형 원통상 이차 반응용기의 내경이 상기 종형 원통상 용기의 내경의 1∼1/5 배의 범위일 수 있다.

상기 유통관형 원통상 이차 반응용기가 복수이고, 이것들의 유통관형 원통상 이차 반응용기 상호간을 직렬접속 및/또는 병렬접속할 수 있는 것일 수 있다.

상기 유통관형 원통상 이차 반응용기에 있어서의 반응온도를 제어하는 가열 냉각수단을 구비하는 할 수 있으면 바람직하다.

상기 종형 반응용기에는 배압밸브가 설치되고, 이 배압밸브를 사용하여 상기 종형 반응용기 내의 반응압력을 제어할 수 있는 것이면 바람직하다.

상기 배압밸브의 직전에 냉각관을 구비할 수 있는 것이면 바람직하다.

발명의 효과

본 발명의 아임계수 분해 처리물의 생산방법 및 아임계수 분해 처리장치 에 의하면, 아임계수 용해층의 체류시간을 조정함으로써, 반응용기 내에 있어서, 고형물의 반응시간과 가용화물의 반응시간을 각각 임의로 설정할 수 있다. 그 결과, 피처리물의 분해반응을 용이하게 제어할 수 있다. 또 본 발명의 아임계수 분해 처리물의 생산방법 및 아임계수 분해 처리장치는, 피처리물을 연속적으로 처리를 할 수 있으므로, 대규모화에 적합하다. 또, 초임계상태에 비해서 아임계 상태는 비교적 온화한 조건으로 반응이 진행되므로, 장치 코스트를 낮게 억제하는 할 수 있다. 아임계수 용해층의 체류시간을 조정함으로써, 소망하는 유용물을 선택적으로 고수율로 생산할 수 있다.

도 1은 본 발명의 아임계수 분해 처리장치의 일례를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.

도 2는 본 발명의 아임계수 분해 처리장치의 다른 일례를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.

도 3은 본 발명의 아임계수 분해처리장치의 다른 일례를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.

도 4는 본 발명의 아임계수 분해 처리장치의 다른 일례를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 있어서의 체류시간에 대한 각 상의 수율을 나타내는 그래프이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 있어서의 체류시간에 대한 수상 중의 유기산 의 수율을 나타내는 그래프이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 있어서의 체류시간에 대한 수상 중의 아미노산의 수율을 나타내는 그래프이다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 있어서의 체류시간에 대한 수상 중의 유기산의 수율을 나타내는 그래프이다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 있어서의 체류시간에 대한 수상 중의 아미노산의 수율을 나타내는 그래프이다.

도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 있어서의 체류시간에 대한 수상 중의 유기산의 수율을 나타내는 그래프이다.

도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 있어서의 체류시간에 대한 수상 중의 아미노산의 수율을 나타내는 그래프이다.

도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 있어서의 체류시간에 대한 수상 중의 유기산의 수율을 나타내는 그래프이다.

도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 있어서의 체류시간에 대한 수상 중의 아미노산의 수율을 나타내는 그래프이다.

도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 있어서의 체류시간에 대한 수상 중의 유기산의 수율을 나타내는 그래프이다.

도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 있어서의 체류시간에 대한 수상 중의 아미노산의 수율을 나타내는 그래프이다.

<<부호의 설명>>

1 가압수단

2 가열수단

3 반응용기

4 냉각관

5 배압밸브

6 반응 종료물 회수탱크

7 배출물 회수탱크

8 도입구

9 배출구

10 냉각관

11 배압밸브

12 이차 반응용기

13 관찰수단

14 가요성 파이프

15 흡입부

16 체인

17 조내 휠

101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108 도출구

201, 202, 203 도출구

[피처리물]

본 발명의 아임계수 분해 처리물의 생산방법 및 아임계수 분해 처리장치를 사용해서 분해 처리되는 피처리물로서는 축산물, 농산물, 수산물, 목재ㆍ식물 등의 천연 유기물이나 이것들의 폐기물, 식품이나 식품 폐기물, 플라스틱이나 유기 염소계 화합물을 함유하는 합성 유기물, 고무, 섬유 및 이것들의 폐기물, 및 활성오니나 잉여오니를 함유하는 하수처리 폐기물, 폐수처리 폐기물 등이다. 이것들의 피처리물은 1 종류의 고형물일 수도, 수 종류의 고형물의 혼합물일 수도 있다. 또한 이것들의 피처리물은 물을 함유할 수도 있다.

상기 피처리물로서는 예를 들면 어장골(魚腸骨), 물오징어의 간장이나 가리비의 장, 낙지의 창자, 굴의 내장, 살이 붙은 물고기 뼈 등, 소나 돼지 등의 동물의 고기나, 뼈, 뇌, 가죽, 내장, 지방, 육골분, 병원성 프리온 등, 야채 쓰레기나 옥수수의 심, 짚 등, 나무나 대나무, 줄기나 가죽, 톱밥, 폐목재 등, 활성오니, 잉여오니, 동물의 분뇨 등을 들 수 있다. 피처리물이 뼈 등의 딱딱한 고형물을 함유하는 경우에는, 장치의 도입구 크기, 가압에 이용되는 펌프 등, 관로 등의 사정에 따라, 혹은 반응시간의 단축의 요청에 의해, 피처리물은 보통 분쇄 또는 파쇄하여, 아임계 분해에 사용된다.

단, 본 발명의 아임계수 분해 처리물의 생산방법 및 처리장치에서 사용되는 피처리물은 고형물을 함유하는 피처리물에 한정되지 않는다. 예를 들면 아임계수에 난용성이고, 아임계수에서, 상을 이루는 액체로서 아임계수 중에서 뜨거나, 혹은 가라앉는 성질을 가지는 액체를 피처리물로 할 수 있다. 본 발명에 의하면, 이러한 액체에 대해서도, 액체의 반응시간과, 이 액체를 분해한 아임계수 용해물의 반응시간을 각각 조정할 수 있다. 또 본 발명의 방법 또는 장치를 이용하면, 아임계수에 용해하는 액체로 구성되는 피처리물이라고 하여도 적절한 아임계수 분해반응의 조건을 선택할 수 있다. 그 결과, PCB(폴리염화비페닐)와 같은 액체만의 피처리물이라고 하여도, 분해 처리를 할 수 있다. 이러한 피처리물은 유기물을 함유하는 무기물일 수도 있다.

또, 본 발명의 아임계수 분해 처리물의 생산방법 및 처리장치에서 사용되는 피처리물은 아임계수로는 분해할 수 없는 무기물을 함유할 수도 있다. 이러한 피처리물로서는 예를 들면 돌, 모래, 혹은 금속편을 함유하는 오니, 유리섬유를 함유하는 ＦＲＰ(섬유강화 플라스틱)등을 들 수 있다. 후술하는 바와 같이, 본 발명의 장치는 종형 반응용기를 사용한다. 상기 분해할 수 없는 무기물은 반응용기의 저부에 모인다. 따라서 반응용기의 저부에 모인 분해할 수 없는 무기물을 수시 배출함으로써, 연속적으로 분해 처리를 할 수 있다.

본 발명에 있어서, 피처리물에 함유되는 「고형물」은 유기물을 함유하는 고형물이면 바람직하다. 이러한 고형물에서는 아임계수에 의한 가수분해나 열분해가 고형물표면에서 일어난다. 이 때문에 고형물이 완전하게 분해될 때까지 시간이 걸린다. 이러한 고형물은 종래 연속식 장치로 분해할 경우에, 막힘의 원인이 되고 있었다. 또 이러한 고형물은 배치식의 장치로 분해하는 경우에, 최초에 아임계수에 용해한 고형물 성분이 과도한 분해 또는 열분해에 의한 탄화를 받아 목적으로 하는 유용물을 효율적으로 생산할 수 없었다.

상기 고형물의 밀도(비중)은 아임계수의 밀도보다 크거나 작을 수 있다. 본 발명에 따른 아임계수에 의한 분해에 있어서는, 피처리물과 아임계수의 혼합물 중에 함유되는 고형물의 침강이나 부상을 이용하기 때문이다.

[아임계수 분해 처리물의 생산방법]

본 발명의 아임계수 분해 처리물의 생산방법은 본 발명의 아임계수 분해 처리장치를 사용하여 실시하는 것이 바람직하다. 따라서, 이하에서는 장치의 설명과 함께, 아임계수 분해 처리물의 생산방법을 설명한다.

[아임계수 분해 처리장치]

(실시형태 1)

도 1은 본 발명의 실시형태 1에 따른 반응장치의 일예를 나타내는 개념 구성도이다. 이 도면에 나타내듯이, 이 장치는 반응용기(3)와, 가압수단(1)과, 가열수단(2)과, 냉각관(4)과, 배압밸브(5)와, 반응 종료물 회수탱크(6)와, 배출물 회수탱크(7)를 구비하고 있다. 도1의 장치에서는, 가압수단(1)은 동시에 혼합물 도입수단이기도 하다. 이 반응용기(3)는 종형으로 원통상이며, 실질적으로 수직으로 설치되어 있다. 이 반응용기(3)의 저부에는 도입구(8) 및 배출구(9)가 설치되어 있다. 상기 도입구(8)에는 가압수단(1) 및 가열수단(2)이 튜브에 의해 연결되어 있다. 또한 배출구(9)에는 냉각관과 배압밸브(11)를 통해서 배출물 회수탱크(7)가 연결되어 있다. 반응용기(3)의 두부 및 측벽에는 도출구가 설치되어 있다. 도1의 예에서는, 합계 8개의 배출구(101∼106)가 설치되고 있다. 배출구(101∼106)는 각각의 밸브를 통해서 반응 종료물 회수탱크(6)에 연결되어 있다.

도 1의 장치를 이용한 피처리물의 분해처리는, 예를 들면 다음과 같이 이루어진다. 우선, 피처리물을 미리 분쇄하여 입자화하고, 물과 혼합하여 슬러리를 조제한다. 이 슬러리는 튜브를 통해서 가압수단(1)으로 이송되어 가압된다. 다음에, 가압된 슬러리는 가열수단(1)에 이송되어 가열되고, 아임계 상태가 된다. 아임계 상태의 슬러리는 도입구(8)에서 반응용기(3)의 저부에 도입된다. 이 반응용기(3) 내에서 아래서부터 고정층, 유동층 및 아임계수 용해층이 각각 형성된다. 아임계수 용해층은 반응용기(3)의 상부 및 측부에 설치된 배출구(101∼106) 중 어느 하나로부터 꺼내어 진다. 꺼내어진 아임계수 용해층은 냉각관(4) 및 배압밸브(5)를 통해서 반응 종료물 회수탱크(6)로 회수된다.

(가열수단ㆍ가압수단)

상기 가열수단(1)은 특별히 제한 없이 공지의 가열수단을 사용할 수 있다. 예를 들면 전기 히터, 유도가열장치, 열매오일ㆍ수증기에 의한 가열 등을 들 수 있다. 상기 가압수단(2)으로서는 예를 들면 가압 펌프 등을 사용할 수 있다.

(도입수단)

상기 도입수단은 물과 피처리물의 혼합물을 반응용기(3) 내에 도입하는 수단이다. 도입수단으로서는, 특히 제한은 없지만, 예를 들면 고압 압입 장치 등을 사용할 수 있다. 본 발명에서는, 피처리물과 아임계수의 혼합물을 슬러리로서 반응장치에 도입하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 상기 가압수단(1)을 도입수단으로서도 사용할 수 있다. 그 결과, 고가의 고압 압입장치(가압수단)는 1대로 충분하므로, 장치 코스트를 낮게 억제할 수 있다. 가압수단(1)을 도입수단으로서도 사용하 는 경우에는, 예를 들면 이하와 같이 하여, 피처리물을 반응용기(3) 내에 도입한다. 미리 분쇄해서 미립자화된 피처리물 중의 고형물을 물과 혼합해서 슬러리상으로 한다. 다음에, 이 슬러리상의 혼합물은 가열수단(1)으로 가열한 후, 가압수단(2)에 의해, 도입구(8)에서 반응용기(3) 내로 도입된다. 본 발명의 아임계수 분해 처리장치는 또한, 피처리물 중의 고형물을 미리 분쇄해서 미립자화하기 위한 미립자화 수단을 구비할 수도 있다.

본 발명의 장치에서는, 피처리물의 분해는 아임계수를 사용해서 실시하는 것이 바람직하다. 초임계수는 액체의 물에 비해서 강한 산화력을 가지고, 확산계수가 크므로, 우수한 반응 용매이다. 한편, 초임계수는 거의 모든 피처리물을 이산화탄소에까지 분해한다. 아임계수는 초임계수에 비해 산화력은 약하지만, 유용물을 얻기 위한 충분한 가수분해력과 오일이나 지방산 등에 대한 충분한 추출력을 갖는다. 또 아임계수는 아임계수에 비해서, 금속 등에 대한 부식성이 낮다. 그 결과, 반응장치의 소재로서는 하스테로이, 인코넬 등의 고가의 재질의 것을 사용하지 않아도, 예를 들면 통상의 내압용기에서 사용되고 있는 저렴한 연강(탄소강) 등을 사용할 수 있다. 유기산이 생성하는 것 같은 비교적 부식성이 높은 조건하에서도, 하스테로이, 인코넬 등에 비해서, 훨씬 저렴한 SUS316 정도의 재질을 사용할 수도 있다. 또, 본 발명에서는 필요에 따라서 아임계수와 초임계수를 병용할 수도 있다. 또한 물에 산이나 알코올 등을 첨가하고, 아임계수로 할 수도 있다.

(반응용기)

본 발명의 장치에 있어서, 반응용기(3)의 형상은, 특히 제한되지 않지만, 원 통상이면 바람직하다. 이 반응용기(3)의 상단부 또는 하단부의 적어도 일방에는 도입구(8)가 설치되고 있다. 상기 슬러리 등의 피처리물은 이 도입구(8)를 통해서 반응용기 내로 도입된다. 도입구(8)의 내경은 상기한 바와 같이, 상기 종형 원통상 용기의 내경의 1/5∼1/15배의 범위라면 좋다. 도입구(8)의 내경이 상기 범위에 있으면, 이하에 설명하는 바와 같이, 이 반응용기(3) 내에서의 피처리물의 유속을 제어할 수 있다. 예를 들면 수송 속도 혹은 그 이상의 속도로 슬러리를 도입구(8)에서 반응용기(3) 내로 도입하면, 용기 내로 도입된 슬러리는 반응용기(3) 내의 내경이 도입구의 내경보다 크므로, 그 유속이 늦어진다. 그 결과, 슬러리의 유속은 입자의 유동화 개시속도(수송속도) 이상으로 조정되므로, 반응용기(3) 내에 고액(固液) 유동층을 형성할 수 있다. 여기에서, 수송속도는 상기한 바와 같이 입자가 정지한 유체 중을 침강 또는 부상하는 속도를 말한다. 아임계수가 수송 속도 이상의 속도로 반응용기(3) 내를 흐르게 되면, 피처리물 중에 함유되는 고정물도 그 흐름을 타고 전부 흐른다. 그 결과, 고정물과 아임계수 용해물에 있어서의 각각의 반응시간에 차이가 없어진다. 아임계수가 유동화 개시속도 이하의 속도로 반응용기(3) 내를 흐르게 되면, 고형물은 이동하지 않고 고정층을 형성한다. 아임계수가 유동화 개시속도 이상의 속도로 반응용기(3) 내를 흐르게 되면, 고형물은 유동층을 형성한다. 즉, 고액 유동층이 형성된다.

반응용기(3) 내에, 비교적 입도의 큰 미반응의 고형물이 다량으로 존재하는 경우에는, 반응용기의 상단부 또는 하단부의 도입구가 설치되어 있는 부분에서는, 고정상의 상태(고정층)이 되어 있다. 비교적 입도의 큰 미반응의 고형물은 점차 아 임계수에 의한 반응을 받아 입경이 작아진다. 입경이 작아진 입자는 아임계수의 흐름에 의해 반응용기의 하류로 유동하여 고액 유동층(유동층)을 형성한다. 아임계수의 분해반응에 의해 생성한 유용물은 아임계수에 용해되어 플러그플로우(아임계수 용해층)을 형성하면서, 반응용기(3) 내의 하류방향으로 이동해 간다. 반응용기(3) 내에서 도입구가 설치되어 있는 측에는, 상기 고정상을 형성하는 고형물을 교반ㆍ파쇄하기 위한 수단이 설치될 수 있다. 이것으로, 분해반응을 보다 효율적으로 진행시킬 수 있다.

도출구는 상기 도입구(8)가 설치된 위치와는 다른 위치에 설치된다. 도출구는 도입구가 설치된 위치의 하류측에서 복수의 위치를 취할 수 있다. 도 1의 예에서는 상기 도출구가 상기 흐름방향을 따라서, 상기 반응용기 측벽에 복수 개 형성되어 있다(101∼108). 이렇게 복수의 도출구를 설치함으로써, 플러그플로우를 반응용기(3)에서 빼낼 수가 있다. 구체적으로는, 아임계수에 용해된 피처리물의 체류시간, 즉 피처리물 성분의 아임계수 분해시간에 대응시켜서, 반응용기(3) 내의 아임계수의 흐름방향을 따라서 도출구의 위치를 설정할 수 있다. 도 1의 예에서는, 복수 개 형성되어 있는 도출구(101∼108) 중 어느 하나를 선택하여 플러그플로우를 빼낼 수 있다. 이렇게, 어느 하나의 도출구로부터 플러그플로우를 빼냄으로써, 아임계수 분해반응시간을 조정할 수 있다.

반응용기(3)에 설치하는 도입구(8)와 도출구의 위치는, 피처리물 중의 고형물의 밀도와, 아임계수의 밀도에 의거해서 결정된다. 예를 들면 도입하는 피처리물 중의 고형물의 밀도가 아임계수의 밀도보다도 크면, 도입구(8)는 반응용기(3)의 하 단부에 설치되고, 도출구는 상기 도입구를 설치한 위치보다도 상부에 설치된다. 반대로, 도입하는 피처리물 중의 고형물의 밀도가 아임계수의 밀도보다도 작으면, 도입구(8)는 반응용기(3)의 상단부에 설치되고, 도출구는 상기 도입구를 설치한 위치보다도 하부에 설치된다. 또는, 도입하는 피처리물 중의 고형물의 밀도가 아임계수의 밀도보다 큰 것과 작은 것이 혼재할 경우, 도입구(8)는 반응용기(3)의 상단부와 하단부에 설치할 수 있다. 이 경우, 상하 단부로부터 각각 소망하는 위치에 있는 2곳의 도출구로부터, 또는 동일한 하나의 도출구로부터 아임계수 용액층을 빼낼 수 있다. 또한 아임계수보다 밀도가 큰 고형물 중에, 소량의 아임계수보다 밀도가 작은 고형물이 함유되어 있는 경우, 반응용기의 하단부에만 도입구를 설치하고, 상기 밀도가 작은 고형물의 부유를 억제하기 위한 필터를 1장 이상, 반응용기 내에 설치할 수 있다.

피처리물의 고형물은 고정층 또는 고액 유동층에 체류하여, 고형물의 표면에서 아임계수에 의해 분해된다. 또한 예를 들면 뼈 등과 같이, 고형물이 유기물을 함유하는 무기물의 경우에는, 뼈 중의 유기물이 아임계수에 의해 분해 가용화됨으로써, 고형물은 뼈의 입자가 깨져서 입자경이 작아지고, 최종적으로는 인산칼슘의 가루가 된다. 반응용기 내에서는 분해의 과정에서, 유동화 개시 입자경보다 큰 입자로 구성되는 고정층과, 그것보다 작은 입자로 구성되는 유동층과, 추가로, 분화하여 아임계수와 같은 속도, 즉 플러그플로우의 상태가 되어 분화된 인산칼슘을 함유하는 아임계수 용해층의 3층을 형성시킨다. 이 아임계수 용해층에 있어서, 아임계수 용해층이 흐르는 거리를 조정하는 것에 의해, 유기물의 분해정도를 조정하여 목적으로 하는 분해물을 회수할 수 있다. 뼈 중의 유기물이 병원성 프리온(이상 프리온) 등의 독성물질이나 병원성물질인 경우라도 상기 분해처리 과정에서, 그것들을 분해하여 무독화시킬 수 있다.

슬러리를 반응용기(3) 내까지 배관 압송하는 경우에는, 슬러리의 유속은 고형물의 수송속도 혹은 그 이상의 속도로 하는 것이 바람직하다. 배관 압송시의 속도가 수송속도 이하가 되면, 슬러리에 함유되는 고형물 성분이 배관 저부에 퇴적하여 튜브 폐색의 원인이 되기 때문이다.

아임계수의 밀도 및 점도는 178℃(1 MPa 포화수)에서 887 kg/㎥, 0.541 kg/mㆍhr, 364℃(5 MPa 포화수)에서, 778 kg/㎥, 0.359 kg/mㆍhr, 311℃(10 MPa 포화수)에서 688 kg/㎥, 0.294kg/mㆍhr이다. 예를 들면 아임계수가 침투한 목분(木粉)의 밀도는 약 1000 kg/㎥이기 때문에, 적절한 유속으로 아임계수를 흘려 보내는 것에 의해 유동층을 형성할 수 있다.

피처리물 중에 함유되는 고형물의 밀도가 아임계수의 밀도보다 클 경우, 수송속도는 아임계수의 물성값에 의거하여 고형물과 입자경의 관계에서 계산할 수 있다. 유동화 개시속도(Umf)는 Wen의 식으로 계산할 수 있다. 한편, 수송속도(Ut)도 유체저항의 식으로 계산할 수 있다. 유동화개시속도(Umf)는 입자에 작용하는 유체저항이 중력과 조화된 유속이다. 유동화 개시속도(Umf) 이상의 유속으로 아임계수를 압송하는 것에 의해, 고액 유동층을 형성할 수 있다. 또한 수송속도(Ut) 이상의 유속으로 아임계수를 압송하면, 상기한 바와 같이 고형물이 반응용기의 도출구로부터 유출된다.

고형입자(고형분)의 진비중이 1500 kg/㎥의 경우에 있어서의, 1 MPa, 5 MPa, 10 MPa의 포화수로 계산한 각 입자경(mm)에 대한 유동화 개시(Umf), 수송속도(Ut) 및 그 비(Ut/Umf)를 하기 표1에 나타낸다.

표 1에서, 가수분해를 실시하는 피처리물에 함유되는 고형물을 적절한 사이즈로 분쇄하고, 슬러리로 하는 것에 의해, 상기 고형물이 수송 중에 침강하지 않는 충분한 속도로 이송할 수 있고, 슬러리를 가열할 수 있고, 반응용기 중에서는 슬러리의 충분한 유동상태를 얻을 수 있음을 알 수 있다. 예를 들면 입자경이 0.1 mm의 피처리물의 슬러리를 5 MPa의 포화수로 반응시킬 경우, 수송속도(Ut)는 0.022 m/s이다. 그리고, 슬러리를 그 10배의 0.22 m/s으로 수송하면, 슬러리는 충분하게 수송되고, 가열하는 것이 가능하게 된다. 이 슬러리가 도입구의 10배의 내경을 가지는 반응용기 내에 도입되었을 경우, 공통(空筒)속도는 1/100이 된다. 그 결과, 고액 유동층에서의 아임계수의 공통속도는 0.0022m/s가 되어 유동화 개시속도(Umf)의 약 4배의 속도의 고액 유동층을 형성할 수 있다. 여기에서, 공통속도는 아임계수 유체가 반응용기(3) 중을 이동하는 속도를 말한다.

표 1에서 분명하게 알 수 있듯이, 고체입자의 유동화 개시속도(Umf) 및 수송속도(Ut)는 고체입자의 입자경에 의해 서로 다르다. 입자경이 클 수록, 유동화 개시속도(Umf) 및 수송속도(Ut)는 함께 커진다. 이 때문에, 입자경이 서로 다른 피처리물의 분쇄물을 어떤 일정한 공통속도로 반응용기(3) 내를 상승시켰을 경우, 입자경이 큰 고체물은 개체 유동층을 형성하지 않고, 반응용기(3) 내의 저부에 고정상을 형성한다. 일단 고정상을 형성한 입자경이 큰 고체물도 아임계수에 의한 가수분해 반응에 의해, 고체표면에서 분해물이 용해되어 입경이 작아지면, 반응용기(3) 내를 상승하여 개액 유동층을 형성하게 된다. 또, 입자경 및 진비중이 비교적 맞추어진 고형물 성분을 함유하는 피처리물을 아임계수 분해를 실시할 경우, 그 입자경이 유동화 개시 입자경보다 작으면, 고정상(고정층)을 형성하지 않는 경우가 있다.

이렇게 본 발명에서는, 반응시키는 고형물의 밀도, 입자경 및 반응온도에 의해, 분액비(粉液比) 및 반응시간을 폭넓게 설정할 수 있다. 유량은 예를 들면 가압수단이나 도입수단에 의해 제어할 수 있다. 예를 들면 가압펌프를 사용하였을 경우, 그 회전수에 의해 유량을 조정할 수 있다.

또, 도 1에는 나타나 있지는 않지만, 본 발명에 따른 반응용기(3)에는, 반응용기(3)의 내부 상태를 관찰할 수 있는 관찰수단을 설치하는 것이 바람직하다. 관찰수단으로서는, 특별히 제한은 없지만, 예를 들면 반응용기 측벽에 창의 설치나, 카메라의 설치 등을 들 수 있다. 창을 설치할 경우에는, 특히 채광용의 창을 함께 설치할 수 있다. 또 카메라를 사용할 경우에는, 필요에 따라서 조명장치를 설치할 수 있다. 이렇게 관찰수단을 설치함으로써, 반응용기 내의 혼합물의 색, 입자 크기, 탁도, 고정층의 길이, 유동층의 유동 상태와 이 층의 길이 등을 관찰 또는 측정하는 것에 의해, 반응이 설정된 상태로 진행되고 있는지의 여부를 확인할 수 있다. 설치하는 관찰수단의 수는 특별히 제한은 없지만, 예를 들면 반응용기(3)의 상단에서 하단까지 일정한 간격으로 설치할 수 있다. 특히, 반응용기(3) 측벽에 도출구를 복수 설치하는 경우에는, 도출구에 대응해서 관찰수단을 설치할 수 있다.

반응용기(3)의 저부에 배출구(9)를 형성할 수 있다. 피처리물 중에 함유되는 아임계수에 용해되지 않는 무기물이나 탄화물 등의 밀도는 유기성 고형분의 밀도보다 크다. 반응용기(3)의 저부에 배출구(9)를 설치하면, 저부에 침강하는 무기물이나 탄화물 등을 배출구(9)에서 용이하게 배출할 수 있다.

본 발명에 있어서, 반응용기(3)에 있어서의 반응온도는, 가열수단에 의해 조정된다. 그 온도는 130∼374℃의 범위에 있는 것이 바람직하고, 150∼350℃의 범위인 것이 더 바람직하고, 170 ∼300℃의 범위인 것이 더욱 바람직하다. 반응온도가 150℃ 이상이면, 반응시간이 지나치게 길어지지 않는다. 한편, 반응시간이 300℃ 이하이면, 분해반응이 과도하게 진행될 우려도 없고, 또한 반응용기(3)의 부식을 방지할 수 있다. 또 보온 등을 목적으로 반응용기의 외주에 가열 보온장치를 형성해도 된다. 또한, 릴리프밸브 등의 안전수단을 형성해도 된다.

본 발명의 아임계수 분해 처리장치에서는, 반응시간이 극단적으로 길어지지 않는 범위에서, 비교적 저음으로 분해반응을 실시하는 것이 바람직하다. 유용물의 열분해를 방지하고, 런닝코스트를 저감시킬 수 있기 때문이다. 예를 들면 잔반에 다량으로 함유되는 전분을 가수분해하여 글루코오스, 올리고사카라이드를 얻을 경우, 150∼220℃에서 가수분해를 실시하면 좋다. 전분은 가수분해를 비교적 받기 쉽고, 또 열분해에 의해 탄화를 일으키기 쉽기 때문이다. 또 예를 들면 비지에 함유되는 셀룰로오스를 가수분해하여 글루코오스, 올리고사카라이드를 얻을 경우, 170∼250℃에서 가수분해를 실시하면 바람직하다. 셀룰로오스는 전분에 비해서 가수분해 속도가 느리기 때문이다. 또, 어장골에 함유되는 단백질을 가수분해하여 아미노산 및 유기산과 오일을 동시에 추출해서 회수하는 경우에는, 150∼250℃에서 가수분해를 실시할 수 있다.

본 발명에서는 반응을 촉진시키기 위해서, 그리고, 열분해를 억제하기 위해서, 일반적으로 아임계수 가수분해에 사용되는 촉매를 사용할 수 있다. 사용하는 촉매로서는, 예를 들면 황산, 염산, 인산 등의 산촉매, 수산화 나트륨, 탄산나트륨 등의 알칼리 촉매, 산화망간, 산화동 등의 금속 산화물계 촉매, 로듐, 루테늄, 팔라듐 등의 희토류 산화물계 촉매, 금, 백금 등의 귀금속계 촉매 등을 들 수 있다. 촉매의 첨가 방법은 특히 제한되지 않지만, 예를 들면 미리 슬러리에 첨가해 둘 수 있다.

본 발명의 장치에서는, 반응압력의 제어를 배압밸브(11)가 개도를 조정함으로써, 수행된다. 또한 배압밸브(11)의 직전에 냉각관(10)을 구비할 수 있다. 냉각관(10)을 구비하면, 반응 종료물을 안전하게 반응 종료물 회수탱크 등으로 회수할 수 있다. 이 반응 종료물 탱크에서는 목적 생성물이 수용성의 올리고사카라이드, 단당류, 아미노산, 유기산, 펩티드 등일 경우에는 물에 용해된 상태로 회수되고, 오일, 지방 등의 수불용성 물질의 경우에는 수용액 상부에 체류한 상태로 회수된다.

본 발명의 생산방법을 사용해서 생산되는 아임계수 분해 처리물은, 예를 들면 상기 반응 종료물로부터 회수할 수 있다. 이 반응 종료물은 수상, 오일상, 고상을 함유하는 혼합물이다. 이것들의 상은 자연분리나 원심분리 등에 의해 분리할 수 있다. 수득된 분해 처리물의 종류는 온도, 압력, 반응시간, 혹은 피처리물의 종류에 의해 서로 다르다.

예를 들면 피처리물이 소 유래의 뼈나 고기 등일 경우, 수상에는 유기산, 인산, 아미노산, 암모니아, 및 사카라이드 등이 함유된다. 수득된 유기산은 예를 들면 피로글루탐산, 락트산, 아세트산, 포름산, 숙신산, 피루브산, 프로피온산 등의 저급지방산(카르복실기를 가지는 것)이다. 수득된 아미노산은, 예를 들면 히스티딘, 글리신, 알라닌, 글루탐산, 아스파라긴산, 로이신, 이소로이신, 페닐알라닌, 발린, 타우린 등이다. 수득된 사카라이드는 예를 들면 글루코오스, 프룩토오스 등이다. 또한 오일상에는 지방산 등이 함유된다. 지방산으로서는 예를 들면 올레인산, 팔미트산, 스테아린산, 팔미톨레산 등을 들 수 있다. 또한, 고상에는, 뼈에 유래되는 인산칼슘 등이 함유된다.

또, 예를 들면 피처리물이 목재 등에 유래되는 경우, 수상에는 유기산이나 사카라이드 등이 함유된다. 수득된 유기산으로서는 예를 들면 글리콜산, 락트산, 아세트산, 포름산, 레불린산, 프로피온산, 말릭산, 및 숙신산 등을 들 수 있다. 수득된 카라이드로서는 예를 들면 셀로트리오스(글루코오스가 3개 결합한 것), 셀로비오스(글루코오스가 2개 결합한 것), 글루코오스, 프룩토오스, 및 에리트로오스(글루코오스의 분해 생성물)등을 들 수 있다. 오일상에는 예를 들면 타르상의 유상물질이 함유된다. 또한, 고상에는 예를 들면 다공구조를 가지는 저밀도 탄소재가 함유된다.

또한, 예를 들면 피처리물이 연체동물에 유래되는 가리비의 내장 등에 유래되는 경우, 수상에는 유기산, 인산, 및 아미노산 등이 함유된다. 수득된 유기산으로서는 예를 들면 피로글루탐산, 락트산, 아세트산, 포름산, 숙신산, 피루브산 등을 들 수 있다. 또 오일상에는 예를 들면 지방산 등이 함유된다. 수득된 지방산으로서는 예를 들면 에이코펜타에노산(EPA), 도코사엑사에노산(DHA), 올레인산, 팔미트산, 팔미톨레산, 미리스틴산, 스테아린산, 에이코센산, 도코센산 등을 들 수 있다.

이것들의 분해 생성물을 각각 분해하는 방법에 대해서는, 특별히 제한되지 않지만, 종래 공지의 방법에 의해 실시할 수 있다. 예를 들면 수상으로부터 개개의 분해 생성물을 분리하는 방법으로서는, 예를 들면 이온 교환법, 막분리법, 정석법, 및 이것들의 복합 프로세스 등을 들 수 있다. 또한 오일상으로부터 개개의 분해 생성물을 분리하는 방법으로서는, 예를 들면 진공증류 등을 들 수 있다.

(실시형태 2)

실시형태 2는 실시형태1의 반응장치에 추가로 이차 반응용기를 설치한 것이다. 도 2는 본 발명의 아임계수 분해 처리장치의 다른 일례를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다. 도 2에 있어서, 도 1로 동일한 부위에는 동일한 부호를 붙이고 있다. 도2에 나타는내 바와 같이, 이차 반응용기(12)는 튜브 을 통해서 반응용기(3)의 도출구(101)에 연결되어 있다. 이차 반응용기(12)는 각각 튜브로 연결되어 있다. 각각의 튜브에는 전환밸브가 설치되고 있다. 이차 반응용기(12)는 밸브의 전환에 의해, 직렬접속, 병렬접속이 자유롭게 전환할 수 있다. 이것들의 이차 반응용기(12)는 튜브에 의해 냉각관에 연결되며, 또한 배압밸브(5)와 연결되어 있다. 배압밸브(5)의 앞에는 반응 종료물 회수탱크(6)가 배치되어 있다. 또 이 도의 예에서는 반응용기(3)의 측벽에 관찰수단(13)이 설치되어 있다.

본 실시형태와 같이, 본 발명의 장치는 반응용기(3)에와 함께 도출구(101∼108)를 통해서 접속되는 이차 반응용기(12)을 구비할 수 있다. 이 구성에 의해, 아임계수에 의한 분해반응을 더욱 장시간 실시할 수 있다. 이러한 이차 반응용기(12)로서는 예를 들면 유통관형 원통상 이차 반응용기가 바람직하다.

상기 이차 반응용기(12)는 가열수단을 가지는 것이 바람직하다. 또한 이차 반응용기에 연결되는 도입관 및 도출관에는 각각 전환밸브를 가지는 것이 바람직하다.

반응용기(3)와 이차 반응용기(12)를 직렬로 접속하고, 그 유량을 한 개의 가압수단에 의해 조정하는 것으로 해도 된다. 이 경우, 반응용기(3)와 이차 반응용기(12)의 반응압력 및 반응온도는 용기 내에서의 비등방지를 위해서, 크게 변화시키지 않는 것이 좋다. 따라서 이차 반응용기(12)에서는 반응 달성도는 아임계수의 유속, 즉 이차 반응용기(12)의 내경에 의존하고, 체류시간은 이차 반응용기(12)의 길이에 의존한다.

액상의 반응 달성도는 피처리물과 반응온도에 의존한다. 액상의 반응 달성도를 적정하게 유지하기 위해서는 이차 반응용기(12)의 내경은 반응용기(3)의 내경의 1∼1/5의 범위로 하면 좋다.

반응시간을 길게 하기 위해서는, 복수의 이차 반응용기(12)를 연결관을 사용해서 병렬 및/또는 직렬로 접속할 수 있다. 이렇게 접속함으로써, 적절한 체류시간을 확보할 수 있다. 또한 연결관에 전환밸브를 형성할 수 있다. 각각의 전환밸브를 적당하게 개폐함으로써 사용하는 이차 반응용기를 선택하여 반응시간을 조절할 수 있다.

이차 반응용기(12)는 반응용기(3)와 접속되어 있다. 이 때문에, 양자의 반응온도를 거의 같게 하기 위해서, 이차 반응용기(12)의 온도를 조정하는 것이 바람직하다. 가수분해 반응 등에 의해 발열하는 경우에는, 이차 반응용기(12)는 반응용기(3)의 반응온도와 거의 같아질 때까지 냉각하는 것이 바람직하다. 한편, 흡열반응이나 방열을 발생할 경우에는, 이차 반응용기(12)는 반응용기(3)의 반응온도와 거의 같아질 때까지 가열하는 것이 바람직하다.

이차 반응용기(12)의 반응온도가 예를 들면 150℃ 이하가 되면, 가수분해 등의 반응속도가 늦어진다. 이 때문에, 이차 반응용기(12)의 길이를 현저하게 길게 할 필요가 있다. 또한 반응온도가 300℃을 넘으면, 가수분해물의 열분해 반응속도가 커진다. 이 때문에, 목적 생성물을 고수율로 회수하는 어려워지는 동시에, 이차 반응용기(12)가 부식되는 경우가 있다.

이차 반응용기(12)에만 상기 촉매를 사용하는 경우에는, 이차 반응용기(12)의 도입용 연결관에 촉매 주입구를 설치하고, 여기에서 주입하는 것으로 해도 된다.

실시형태 2에 따른 장치는, 반응용기(3)에서 도출된 반응 종료물을 더 분해하고자 하는 경우에 유효하다. 반응용기(3)에 설치된 도출구(101) 중 어느 하나에서 출력된 아임계수 분해물은 튜브를 통해서 이차 반응용기(12)에 도입된다. 도 2의 예에서는, 이차 반응장치(12)는 4개 있다. 이것들의 이차 반응장치(12)는 이것들에 연결되어 있는 전환밸브의 개폐를 조합하는 것에 의해, 4개의 이차 반응용기(12)를 직렬 혹은 병렬 또는 이것들의 조합으로, 각각을 접속할 수 있다. 이 접속의 조합에 의해, 분해반응을 조정할 수 있다. 이차 반응용기(12)내에서 수득된 분해물은 이차 반응용기(12)에서 튜브를 통해서 냉각관(4) 및 배압밸브(5)를 거쳐서, 반응 종료물 회수탱크(6)로 회수된다. 여기에서, 배압밸브(5)는 반응용기(3) 및 이차 반응용기(12)의 쌍방 혹은 일방의 용기내의 압력을 조정하기 위한 것이다. 반응용기(3)의 저부에 퇴적한 미반응물은 배출구(9), 냉각관(10) 및 배압밸브(11) 을 통해서 배출물 회수탱크(7)로 회수된다.

(실시형태 3)

도 3은 본 발명의 아임계수 분해 처리장치의 다른 일례를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다. 도3에 있어서, 도1과 동일한 부위에는, 동일한 부호를 붙이고 있다. 도3에 나타내는 바와 같이, 본 실시예의 장치에서는 반응용기(3) 내의 아임계수의 흐름방향을 따라서 연속적으로 이동 가능한 도출구가 설치되어 있다.

이동 가능한 도출구는 가요성 파이프(14)와, 그 선단에 위치하여 소망하는 아임계수 용해층을 흡입하는 흡입부(15)와, 상기 가요성 파이프(14)를 매는 체인(16)과, 이 체인(16)을 감아 올리거나 혹은 되감는 것이 가능한 조내(槽內) 휠(17)로 구성된다. 체인(16)의 길이를 조정함으로써 흡입부(15)를 소망하는 위치에 고정할 수 있다.

이 도의 예에서는, 가요성 파이프(14)는 반응용기(3)의 상단부에서 삽입하는 구성이지만, 반응용기(3)의 하단부에서 삽입하는 구성일 수도 있다.

(실시형태 4)

도 4는 본 발명의 아임계수 분해 처리장치의 다른 일례를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다. 도4에 있어서, 도1과 동일한 부위에는 동일한 부호를 붙이고 있다. 도4에 나타내는 바와 같이 반응용기(3)는 도출구(101∼108)의 어느 하나를 통해서, 튜브에 의해 이차 반응용기(12)와 결합하고 있다. 이 이차 반응용기(12)에는 3개의 도출구(201∼203)가 형성되어 있다. 도출구(201∼203)는 각각 독립적으로 냉각관(4) 및 배압밸브(5)를 통해서 반응 종료물 회수탱크(6)에 연결되어 있다. 이 구성에 의하면, 반응용기(3)에서 출력되어 이차 반응용기(12)에 도입된 아임계수 용해층이 온도저하에 의해, 수상, 오일상, 고상 등에 따라서 층을 형성하였을 경우라도 이차 반응용기(12)에 설치된 복수의 도출구를 통해서 목적하는 상을 회수할 수 있다.

실시예 1

이하에, 실시예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 본 발명은 이것들에 의해 전혀 제한되는 것은 아니다.

(실시예 1)

도 1의 아임계수 분해 처리장치를 사용하여, 물고기 뼈(전어를 잘게 썰은 것)의 아임계수처리를 실시하였다. 도입구(8)의 내경을 15 mm, 반응용기(3)의 내경을 128 mm, 높이를 3 m으로 하였다. 이때, 도입구(49)의 내경은 반응용기(3)의 내경의 약 1/9배이다.

유속을 1 ℓ/min으로 하고 반응온도 200℃ 및 260℃의 2가지 처리를 실시하였다. 반응온도 200℃에서의 결과를 도 5, 6의 그래프에, 반응온도 260℃에서의 결과를 도 8, 9의 그래프에 나타냈다. 또, 도5의 그래프의 종축에는 각상의 수율(kg/kg - 건조원료)을, 도 6∼9의 그래프에는 수상 중의 각 물질의 수율(kg/kg - 건조 원료)을, 도 5∼9의 횡축에는 반응용기(3)에서의 체류시간(반응시간)을 나타내고 있다. 반응용기(3)에서의 체류시간(반응시간)은 반응용기(3)의 높이 방향에 설치한 복수의 도출구(101∼107) 중 어느 하나를 선택하는 것으로서 변경하였다. 도5∼9의 횡축의 상부에 도출구(101∼107)의 각각의 위치에서의 체류시간(반응시간)을 나타냈다. 또한 도 7, 9에 있어서의 아미노산의 약칭은 이하 에 나타내는 바와 같다.

ASP 아스파라긴산

THR 트레오닌

SER 세린

GLU 글루탐산

PRO 프롤린

GLY 글리신

ALA 알라닌

CYS 시스틴

VAL 발린

MET 메티오닌

ILE 이소로이신

LUE 로이신

TYR 티로신

PHE 페닐알라닌

LYS 리신

HIS 히스티딘

ARG 아르기닌

(실시예 2)

도 1의 아임계수 분해 처리장치를 사용하여 활성 오니의 잉여 오니의 아임계수처리를 실시하였다. 도입구(8)의 내경을 15 mm, 반응용기(3)의 내경을 128 mm, 높이를 3m으로 하였다. 이때, 도입구(49)의 내경은 반응용기(3)의 내경의 약 1/9배이다. 유속을 1ℓ/min으로 하고 반응온도 160℃, 200℃ 및 240℃의 3가지의 처리를 실시하였다. 반응온도 160℃에서의 결과를 도 10, 11의 그래프에, 반응온도 200℃에서의 결과를 도 12, 13의 그래프에, 반응온도 240℃에서의 결과를 도 14, 15의 그래프에 나타냈다. 또, 도 10∼15의 그래프의 종축에는 수상의 수율(kg/kg - 건조원료)을, 횡축에는 반응용기(3)에서의 체류시간(반응시간)을 나타내고 있다. 반응용기(3)에서의 체류시간(반응시간)은 반응용기(3)의 높이 방향에 설치한 복수의 도출구(101∼107) 중 어느 하나를 선택하는 것으로서 변경하였다. 도 10∼15의 횡축의 상부에 도출구(101∼107)의 각각의 위치에서의 체류시간(반응시간)을 나타냈다. 또한 도 11, 13, 15에 있어서의 아미노산의 약칭은 실시예 1의 도 7, 9에 있어서의 아미노산의 약칭과 같다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 200℃에서 물고기 뼈의 아임계처리를 실시한 바, 잔존 고체의 수율은 가장 반응시간이 짧은 도출구(107)라도 0.05(kg/kg- 건조원료) 이하이다. 체류시간의 증가에 따라 잔존 고체의 수율은 거의 변화되지 않고 있다. 이것은 물고기 뼈의 분해가 충분하게 진행되어, 인산칼슘만으로 되고 있기 때문이다. 또한 예를 들면 도 11에 나타내는 바와 같이, 160℃에서 활성 오니의 잉여 오니의 아임계처리를 실시할 때는, 도출구(103)을 선택함으로써 메티오닌을 고수율로 회수할 수 있음을 알 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 예를 들면 소각 처분되는 폐기물을 자원화할 수 있다. 그 결과, 본 발명은 예를 들면 환경자원화, 폐기물 제로 기술의 확립 등에 유용하다. 또한 본 발명에 의하면 예를 들면 폐기물이 함유하는 유기산, 아미노산 등의 유용물의 자원화도 가능하다. 또한, 아세트산 등의 유기산을 메탄발효의 원료로 사용하면, 고속ㆍ고소화율의 메탄발효가 가능하게 되어 고효율에서의 에너지화도 가능하게 된다. 또한 본 발명에 의하면, 예를 들면 병원성 프리온(이상 프리온) 등을 함유할 우려가 있는 육골분 등도 무독화 및 자원화가 가능하다. 그 결 과, 본 발명은 환경정화 등에도 유용하다. 또한 본 발명에 의하면 폐기물 이외의 유기물 원료로부터도 유용한 아임계수 분해 처리물을 생산할 수 있다.

Claims

용기 내가 물의 아임계상태로 유지된 반응용기에 설치된 도입구를 통해서 피처리물을 반응용기 내로 연속적으로 공급하고,

상기 반응용기에 도입구가 설치된 위치와는 다른 위치에 설치된 1 또는 복수의 도출구로부터 분해물을 함유하는 액을 연속적으로 빼내고, 반응용기 내에서 상기 분해물을 함유하는 액의 체류시간을 조정하는 아임계수 분해 처리물의 생산방법.
용기 내가 물의 아임계상태로 유지된 반응용기에 설치된 도입구를 통해서 피처리물을 반응용기 내로 연속적으로 공급하고,

상기 반응용기에 도입구가 설치된 위치와는 다른 위치에 설치된 1 또는 복수의 도출구로부터 분해물을 함유하는 액을 연속적으로 빼내고, 반응용기 내에 소기 분해물의 정상적 농도분포를 발생시키고,

상기 1 또는 복수의 도출구 중 소기 분해물 농도가 높은 위치에 설치된 도출구로부터 상기 소망하는 분해물을 빼내는 아임계수 분해 처리물의 생산방법.
용기 내가 물의 아임계상태로 유지된 종형(縱型)의 반응용기에 설치된 도입구를 통해서 아임계수에 의한 분해속도가 늦으며, 아임계수와는 비중이 다른 고형물을 함유하는 피처리물을 반응용기 내로 연속적으로 공급하고,

상기 반응용기에 도입구가 설치된 높이와는 다른 위치에 설치된 1 또는 복수의 도출구에 있어서, 분해물을 함유하는 액을 도출하는 위치와 그 도출량을 조정하여, 정지상태에 있는 아임계수 중에서 상기 고형물의 침강 또는 부상하는 방향과 역방향이면서, 또한 그 침강속도 또는 부상 속도보다도 느린 정상류를 만들어내고,

상기 정상류 중에서 흐름의 상류로부터 상기 고형물이 상기 아임계수에 의해 분해되어 미립자화되고, 이 미립자가 흐름 중에서 유동하는 유동층과 상기 피처리물이 더 미립자화된 물(物) 또는 완전하게 가용화된 물(物)이 되어 아임계수와 함께 흐르는 아임계수 용해층을 적어도 형성하고,

추가로, 피처리물의 종류에 따라서는 상기 유동층의 상류에 상기 흐름에 의해서도 일정한 장소에 고형물이 체류는 고정층을 형성하고,

상기 1 또는 복수의 도출구 중 어느 하나를 사용하여 상기 아임계수 용해층으로부터 소망하는 분해물을 함유하는 액을 반응용기로부터 빼내는 것을 특징으로 하는 아임계수 분해 처리물의 생산방법.
고형물을 함유하는 피처리물과 아임계수의 혼합물을, 정지상태에 있는 아임계수 중에서 상기 고형물이 이동하는 방향과 역방향으로 흘려 보내고,

상기 흐름에 있어서, 흐름의 상류로부터 상기 고형물이 상기 아임계수에 의해 분해되어서 미립자화되고, 이 미립자가 흐름 중에서 유동하는 유동층과 상기 피처리물이 더 미립자화된 물(物) 또는 완전하게 가용화된 물(物)이 되어 아임계수와 함께 흐르는 아임계수 용해층을 적어도 형성하고,

추가로, 피처리물의 종류에 따라서는 상기 유동층의 상류에 상기 흐름에 의해서도 일정한 장소에 고형물이 체류하는 고정층을 형성하고,

상기 아임계수 용해층이 흐르는 거리를 조정하여 상기 고형물의 체류시간과 상기 아임계수의 체류시간을 서로 다르게 하고, 아임계수에 가용화된 상기 피처리물의 성분의 분해 정도를 조정하여, 목적으로 하는 분해 처리물을 얻는 것을 특징으로 하는 아임계수 분해 처리물의 생산방법.
제 4 항에 있어서,

상기 고형물이 정지상태에 있는 혼합물 중에서 침전하고, 상기 혼합물의 흐름이 중력과 역방향인 아임계수 분해 처리물의 생산방법.
제 4 항에 있어서,

상기 고형물이 정지상태에 있는 혼합물 중에서 부유하고, 상기 혼합물의 흐름이 중력방향인 아임계수 분해 처리물의 생산방법.
제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 혼합물의 유속이 정지상태에 있는 혼합물 중에서 상기 혼합물의 침강속도 또는 부상속도 이하인 것을 특징으로 하는 아임계수 분해 처리물의 생산방법.
제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 혼합물이 슬러리인 아임계수 분해 처리물의 생산방법.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

아임계수 가수분해의 반응온도가 130∼374℃의 범위이고, 반응 압력이 반응온도의 포화 수증기압 이상의 범위인 것을 특징으로 하는 아임계수 분해 처리물의 생산방법.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 피처리물이 식품, 축산물, 농산물, 수산물, 목재, 천연 유기물, 플라스틱, 유기 염소계 화합물, 고무, 섬유 및 이것들의 폐기물, 하수처리 폐기물, 및 폐수처리 폐기물로 이루어지는 그룹에서 선택되는 적어도 하나인 아임계수 분해 처리물의 생산방법.
피처리물을 아임계수를 사용해서 분해하는 반응용기와,

물과 상기 피처리물로 이루어지는 혼합물을, 물의 아임계 상태를 형성ㆍ유지하기 위해서 가열하는 가열수단과, 가압하는 가압수단과,

상기 피처리물을 반응용기에 도입하기 위한 도입수단과,

상기 피처리물을 반응용기에 도입하기 위한 도입구와,

분해물과 물의 혼합물을 반응용기로부터 도출하기 위한 도출구를 구비하고,

상기 도출구는 상기 도입구가 설치된 위치와는 다른 위치에 설치되어, 복수 의 위치를 취할 수 있는 것을 특징으로 하는 아임계수 분해 처리장치.
피처리물을 아임계수를 사용해서 분해하는 종형 반응용기와,

물과 상기 피처리물의 혼합물을, 물의 아임계상태를 형성ㆍ유지하기 위해서 가열하는 가열수단과, 가압하는 가압수단과,

상기 피처리물을 반응용기에 도입하기 위한 도입수단과,

상기 피처리물을 반응용기에 도입하기 위한 도입구와,

분해물과 물의 혼합물을 반응용기로부터 도출하기 위한 도출구를 구비하며,

상기 반응용기는 실질적으로 수직으로 설치되고,

상기 도입구는 상기 반응용기의 상단부 및 하단부의 적어도 일방에 설치되며,

도입된 피처리물과 아임계수의 혼합물을, 정지상태에 있는 아임계수 중에서 상기 고형물이 이동하는 방향과 역방향으로 흘려 보내고, 상기 흐름에 있어서, 흐름의 상류로부터 상기 고형물이 상기 아임계수에 의해 분해되어 미립자화되고, 이 미립자가 흐름 중에서 유동하는 유동층과, 상기 피처리물이 더 미립자화된 물(物) 또는 완전하게 가용화된 물(物)이 되어 아임계수와 함께 흐르는 아임계수 용해층을 적어도 형성하고, 추가로, 피처리물에 따라서, 상기 유동층의 상류에, 상기 흐름에 의해서도 일정한 장소에 고형물이 체류는 고정층을 형성하는 동시에, 아임계수 용해층을 도출하고, 아임계수 용해층이 흐르는 거리를 조정할 수 있도록, 상기 도출구의 설정 위치를 설정할 수 있는 것을 특징으로 하는 아임계수 분해 처리장치.
제 12 항에 있어서,

상기 도출구가 상기 흐름방향을 따라서 상기 반응용기 측벽에 복 수개 형성되어 있는 아임계수 분해 처리장치.
제 12 항에 있어서,

상기 도출구인 아임계수 분해 처리장치.
제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 종형 반응용기는 내부를 시각화할 수 있는 관찰수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 아임계수 분해 처리장치.
제 12 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 종형 반응용기가 원통상용기이고, 상기 도입구가 원형이며, 이 도입구의 내경이 상기 종형 원통상 용기의 내경의 1/5∼1/15 배의 범위인 것을 특징으로 하는 아임계수 분해 처리장치.
제 12 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 장치는 상기 종형 반응용기를 복수 구비하는 것을 특징으로 하는 아임계수 분해 처리장치.
제 12 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 아임계수 분해 처리장치는 추가로, 상기 반응용기의 도출구에 접속하는 유통관형 원통상 이차 반응용기를 구비하며,

상기 유통관형 원통상 이차 반응용기의 내경이 상기 종형 원통상 용기의 내경의 1∼1/5 배의 범위인 것을 특징으로 하는 아임계수 분해 처리장치.
제 12 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 유통관형 원통상 이차 반응용기가 복수이며,

이것들의 유통관형 원통상 이차 반응용기 상호간을 직렬접속 및/또는 병렬접속할 수 있는 것을 특징으로 하는 아임계수 분해 처리장치.
제 18항 또는 제 19 항에 있어서,

상기 유통관형 원통상 이차 반응용기에 있어서의 반응온도를 제어하는 가열 냉각수단을 구비할 수 있는 것을 특징으로 하는 아임계수 분해 처리장치.
제 12 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 종형 반응용기에는 배압밸브가 설치되며,

이 배압밸브를 사용하여 상기 종형 반응용기 내의 반응 압력을 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 아임계수 분해 처리장치
제 21 항에 있어서,

상기 배압밸브의 직전에 냉각관을 구비하는 것을 특징으로 하는 아임계수 분해 처리장치.