NO820016L - Fremgangsmaate for oksydasjon av organiske stoffer i overkritisk vann. - Google Patents

Description

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

Oksydasjonen av organiske materialer til karbondioksyd og

vann er en prosess som er kjent fra de tidligste tider og ofte anvendt for å kvitte seg med avfallsmaterialer og/eller utvikle nyttig energi som f.eks. damp for oppvarming, energiutvikling og i enkelte tilfeller for avsalting av sjøvann.

Ved konvensjonell energiutvikling i form av damp oksyderes

ofte organiske brennstoffer hurtig ved forbrenning for å frembringe varme som så overføres gjennom en varmeveksler til et fluid som f.eks. vann. Der er inherente tap i dette konvensjonelle system. F.eks. tapes ofte 10 til 15% av varmeinnholdet i brennstoffet nødvendigvis i skorstenen fra konvensjonelle fyringskjeier. I tillegg adderer varme-vekslerne nødvendigvis til omkostninger og utgifter og har ofte en forholdsvis stor størrelse. Varmeoverføring gjennom overflater i varmevekslere bevirker enkelte ganger problemer og krever ofte bruk av spesialiserte materialer når det dreier seg om høye temperaturer. Varme steder som skyldes saltavsetning på kjelerør kan bevirke dyre utkoblinger som skyldes brudd i rørveggene. På flammesiden eller varmgass-siden av rørene forhindrer ofte aske eller andre avsetninger varmestrømningen og reduserer varmeoverførings-virkningsgraden.

Ved en kjent fremgangsmåte for behandling av organiske avfallsmaterialer, nemlig den såkalte våte luftoksydasjons-prosess, settes en organisk tilførsel og et oksydasjonsmiddel under trykk til reaksjonsbetingelser på fra omtrent 105 til 175 kg/cm 2, oppvarmes til driftstemperatur og tilføres en reaktor-med oppholdstider fra 0,5 til 1 time. Denne prosess å være effektiv for å fjerne 70 til 95% av det initiale organiske material. Dette system er effektivt men har visse mangler.

Det er ofte dyrt ved at det er nødvendig med utstyr av stor størrelse og det oppnås en ineffektiv gjenvinning av forbrenningsvarmen. Oppløseligheten av oksygen eller luft i vann er ofte lavere enn det nivå som kreves for fullstendig oksydasjon av de organiske materialer. En tofaset vann-

I

gassblanding anvendes således ofte i reaktoren, noe som krever foranstaltninger for omrøring i reaktoren slik at det unngås for stor masse-overføringsmotstand mellom fasene. Dette vil gjerne gjøre reaktoren noe komplisert og dyrere

enn ellers nødvendig. Ofte er flyktige organiske stoffer som eddiksyre tilbake etter fullstendig behandling. Lange oppholdstider kreves og reaksjonene er ofte ikke adiabatiske noe som resulterer av tap av en del av forbrenningsvarmen til omgivelsene. Når energi gjenvinnes i form av damp, er temperaturen i den damp som fremstilles lavere enn i reaktor-utstrømningen som vanligvis er under 300°C og typisk i området 250°C. Den varme som gjenvinnes er således av en.

lav til moderat verdi og vesentlig lavere enn den som kreves for utvikling av elektrisk energi i moderne cykliske damp-drevne kraftverk.

Det har vært foreslått å gjenvinne varmeenergi fra overkritisk vannutstrømning og teknologien for å gjøre dette er høyt ut-viklet. Elektriske anlegg har siden 1950-årene i dampkraftverk anvendt overkritisk vann for å utvikle energi fra fossile brennstoffer.-

Den kjente litteratur beskriver fremstilling av overkritisk vann ved å brenne fossile brennstoffer etterfulgt av bruk av utstyr for å gjenvinne varme fra det overkritiske vann og om-gjøre varmen til elektrisk kraft. Slike gjenvinningssystemer er således kjente. Utstyr av typen for rankine-cyklus kan anvendes for å utvinne nyttig energi fra vann ved overkritiske betingelser og temperaturer over 450°C som kjent innen dette området.

Det har vært foreslått at giftige organiske materialer kan omdannes ved overkritiske betingelser i vann til uskadelige materialer med lavere molekylvekt ved nedbrytning av organiske kjeder o.l. slik at man kan bortskaffe de resulterende ikke-giftige materialer ved konvensjonelle metoder.

I

OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN

Det er et formål for den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en fremgangsmåte for oksydasjon av organiske materialer for å oppnå nyttig energi, og/eller avgifte eller ødelegge skadelige og giftige organiske materialer- og/eller fjerne uønskede salter fra vann.

Det er et ytterligere formål for oppfinnelsen å tilveiebringe en fremgangsmåte i samsvar med det nevnte formål som mulig-gjør oksydasjon av konvensjonelle og ukonvensjonelle organiske brennstoffer på en effektiv måte med maksimal energi-gjenvinning i forenklet apparatur for bruk i en lang rekke forskjellige oppvarmings- og krafjt-anlegg.

Det er ennå et formål for oppfinnelsen å tilveiebringe inn-retninger og metoder for å gjøre avfalls- og/eller organiske materialer uskadelige og/eller lett bortskaffbare og hvor energien fra deres oksydasjon kan utnyttes for gjennomføring av behandlingen og i enkelte tilfeller fremstilles nyttig overskuddsenergi.

Det er et ytterligere formål å tilveiebringe en fremgangsmåte i samsvar med de foregående formål som kan anvendes for avsalting av sjøvann og saltlake under anvendelse av energien i det organiske material og i enkelte tilfeller under oppnåelse av ekstra nyttig energi og/eller behandling av avfalls-eller giftige materialer.

Det er også et formål for oppfinnelsen å tilveiebringe metoder i samsvar med de nevnte metoder som kan gjennomføres i forenklet utstyr med høye reaksjonshastigheter.

Det er ennå et formål for oppfinnelsen å tilveiebringe apparatur for å gjennomføre fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen.

I

I samsvar med oppfinnelsen oksyderes organiske materialer

i en oksydasjonsreaktor ved å danne en reaksjonsblanding av de organiske materialer, vann og oksygen med reaksjonsblandingen foretrukket ved overkritiske betingelser. Blandingen reageres i en enkelt fluid fase i en godt isolert reaktor slik at det organiske material bringes til å oksyderes hvorved den utgående strøm medfører den utviklede varme. Det organiske material kan være avfallsmaterial og/eller giftig material som enkelt oksyderes og ødelegges ved fremgangsmåten. Det organiske material kan være et giftig avfallsmaterial eller annet organisk material nyttig som et brennstoff og oksyderes for gjenvinning av nyttig energi for oppvarming eller for å oppnå en blanding av overkritisk vann og karbondioksyd egnet for bruk som prosessvann i dampkraftanlegg.

Ved en annen foretrukket utførelsesform kan det organiske material være et hvilket som helst organisk material med tilstrekkelig varmeverdi til å heve temperaturen i en oksydasjonsreaktor til overkritiske betingelser med en verdi på minst 450°C. Vannet inneholder et salt som f.eks. natriumklorid når vannet er sjøvann eller saltlake og saltet felles ut av den enkle fluide faseoppløsning umiddelbart etter reaksjon, eller i konvensjonelt utfellingsutstyr, for å muliggjøre avsalting av vann ved en hurtig og kontinuerlig prosess.

Foretrukket blir en del av det oppvarmede vann som oppnås

som foretrukket er ved overkritiske betingelser, blandet direkte med reaksjonskomponentene som går inn i oksydasjonsreaktoren for hurtig å bringe reaksjonsblandingen til den ønskede temperatur for igangsetting av oksydasjonen. Det varme vann som oppnås kan også anvendes for å gi varme til reaksjonsblandingen gjennom en varmevekslings-veggoverflate. Direkte blanding foretrekkes da den muliggjør hurtig oppnåelse av de ønskede høye temperaturer, dvs. omtrent øyeblikkelig slik at dannelse av kull ved enkelte utførelses-former unngås.

Foretrukket anvendes det organiske material i en mengde

fra 2 til 25 vekt% av vannet ved en temperatur på 374°C

eller, mer, og ved et trykk pa i det minste 224 kg/cm 2. Oksygen anvendes i form av rent oksygen, luft eller annen gassblanding men i en mengde foretrukket lik eller større enn den støkiometriske mengde som kreves for full oksydasjon av det organiske material. Beholderen som anvendes som oksydasjonsreaktor er foretrukket godt isolert og tilstrekkelig lang til å sørge for tilstrekkelig oppholdstid for i det vesentlige fullstendig oksydasjon av de organiske stoffer og er foretrukket konstruert slik at dette skal ta fra omtrent 5 minutter eller mindre tid.

Det er et trekk ved oppfinnelsen at hovedsakelig fullstendig oksydasjon av de organiske stoffer under anvendelse av overkritisk vann kan gjennomføres med høy hastighet i forholdsvis ukomplisert utstyr. Ved overkritiske betingelser i vann,

bør oksygen og nitrogen være fullstendig blandbare med vann i alle mengdeforhold (se f.eks. H.A. Pray et al, Ind.Eng.Chem. 44(5), 1146-51 (1952). Således elimineres tofase-strømning av gasser og vann og det resulterer i enkel-fluidfasestrøm som tillater forenkling av reaktorkonstruksjonen uten behov for mekanisk blanding. Når tilførselen har temperatur 374°C før oksydasjonen begynner, forhøyer den varmemengde som frigis ved oksydasjonen temperaturen i strømmen av vann, organiske stoffer og oksygen i vesentlig grad og kan lett gå

opp i 450 til 700°C. Hvis den midlere temperatur i oksydasjonsreaktoren er 400°C eller mer, kan da oppholdstiden i oksydasjonsreaktoren være mindre enn 5 minutter. Da oksydasjonen foregår i en van'dig fase kan sterkt forurensede brennstoffer anvendes uten.behov for skrubbing av avgassen. F.eks. kan svovel i brennstoffene oksyderes til fast sulfat som lett kan fjernes fra den utgående strøm fra oksydasjonsreaktoren. Det er en del av oppfinnelsen å utfelle uorganiske stoffer i tilførselen som om dette skjer fra en vannholdig dispersjon, da oppløseligheten av uorganiske salter i overkritisk vann faller til meget lave verdier som f.eks. 1 ppb

til 100 ppm ved temperaturer over 450 til 500°C. Ut-strømningen fra oksydasjonsreaktoren kan lett bygges til å tåle 450 til 500°C slik at uorganiske stoffer i strømmen bringes til å felles ut og kan lett fjernes ved hjelp

av cykloner, avsetningskolonner eller filtre. Vannutløpet fra systemet er således renset for uorganiske salter.

I tillegg behøver ikke tilførselsvannet renses før bruken slik at saltlake eller sjøvann kan anvendes uten foregående behandling. Systemet er således ideelt for bruk ombord i skip hvor det kan utvinnes energi og/eller avsaltet vann, enkelte ganger samtidig. Oksydasjonsvarmen fra de organiske stoffer i tilførselen utvinnes direkte i form av vann med høy temperatur ved høyt trykk, dvs. overhetet, overkritisk vann eller damp uten behov for varmevekslingsoverflater.

KORT BESKRIVELSE AV FIGURENE

De ovennevnte og andre formål, trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil bedre forstås ved lesning av den etterfølgende fremstilling i forbindelse med de vedføyde tegninger hvori: Fig.l er et skjematisk diagram av et apparat egnet for gjennomføring av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen; Fig..la er et skjematisk diagram av en alternativ utførelses-form av oppfinnelsen; Fig. 2 er en skjematisk fremstilling av virkningen av brennstoff -varmeinnholdet på utløpstemperaturen og resirkulasjonsforholdet i oksydasjonsreaktoren; Fig. 3 er en skjematisk fremstilling av virkningen av til-førselskonsentrasjonen på utløpstemperatur og tilbake-løpsforhold i oksydasjonsreaktoren, og Fig. 4 er en skjematisk fremstilling av de kritiske områder for vannblandinger.

KORT BESKRIVELSE AV FORETRUKNE UTFØRELSESFORMER

Med henvisning til fig. 1 i tegningen, vises et:skjematisk diagram av et apparat for gjennomføring av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen. Den organiske materialtilførsel tilsettes til tilførsels -dispersjonstanken 11 gjennom ledningen 12 sammen med erstatningsvann tilført gjennom ledningen 13.

Fra dispersjonstanken føres vannet og organiske materialer gjennom ledningen 14, tilførsels-pumpen 15 og ledningen 16 til en dampeduktur 17 og ledningen 18 inn i en oksydasjonsreaktor 19. Luft eller oksygen fra en kilde 20 passerer gjennom ledningen 21 og en oksydasjonsmiddelkompressor 22 gjennom ledningen 2 3 enten direkte til oksydasjonsreaktoren eller til ledningen 18 under blanding med det organiske material og erstatningsvannet til å danne en reaksjonsblanding som går inn i oksydasjonsreaktoren. Etter reaksjonen i oksydasjonsreaktoren går en utløpsstrøm~>fra oksydasjonsreaktoren gjennom ledningen 24 til en konvensjonell askeseparator 25 hvor aske og uorganiske salter kan fjernes ved bunnen 26 som kjent innen dette området idet utløpsstrømmen passerer gjennom ledningen 27 til en ekspansjonsturbin 28 og ut som nyttig energi i form av høyttrykksdamp eller vann i utløpet 30.

En del av utløpsstrømmen inneholdende karbohdioksyd, nitrogen hvis luft anvendes som oksydasjonsmiddel og overkritisk vann ved overhetningstemperatur, dvs. over den kritiske temperatur på vannet 374°C kan resirkuleres og føres gjennom ledningen 31 og eduktoren 17 til å gi den ønskede oppvarmingsgrad til den inngående reaksjonsblanding til oksydasjonsreaktoren.

Det organiske material nyttig som tilførsel ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen kan være nærmest hvilket som helst organisk material inklusive brennstoffer og avfall som vist i Tabell I i det følgende:

i

Organiske materialtilførsler inkluderer uten begrensning kjente giftige og avfallsmaterialer som f.eks.: aldrin, dieldrin, DDT, 2,4,5-T og estere derav, 2,4-diaminotoluen, lindan, p-aminobenzosyre, antranilsyre, alfatoksin, heptaklor, malation, nitrosaminer, opphakket papiravfall, usortert søppel o.l.

Organiske giftige materialer som kan behandles ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen, inkluderer de materialer som er angitt som farlige av United States Enviromental Protection Agency som f.eks. de materialer som er angitt i EPA publikasjon EPA-560/11-79-001 med betegnelse Test Data Development Standards: Chronic Health Effeets Toxic Substances Control Act: Section 4. Når giftige og avfalls-materialer anvendes er det enkelte ganger bare ønskelig å anvende varmen fra oksydasjonen til å hjelpe til med å oksydere disse materialer til harmløse produkter som kan tas ut fra oksydasjonsreaktoren og bortskaffes. Det resulterende overkritiske vann kan føres til andre områder uten fjernelse av energien derfra for anvendelse i energi-kretsløp. Når det anvendes tilførselsematerialer med moderat til høy varmeverdi oppnås nyttig energi som kan omdannes til elektrisitet under anvendelse av dampturbiner, rankin-kretsløpsystemer o.l. som kjent av fagmannen. -Det oppvarmede vann som avgis kan anvendes direkte i varmevekslere for romoppvarming eller hvilke som helst andre oppvarmingsformål. Foretrukket er konsentrasjonen av de organiske materialer

i området 2-25 vekt% av reaksjonsblandingen. Den delvise

liste av mulige tilførselsmaterialer i Tabell I viser at varmeinnholdet angitt i kcal/kg brennstoff varierer innen vide grenser fra 1133 kcal/kg for kloakkslam til 11954 kcal/kg for metan. Den siste kolonne i Tabell I er varmeinnholdet i kcal pr. kg av karbon og hydrogen i brennstoffet. På

denne basis varierer varmeinnholder innen mye snevrere grenser med 6937 kcal/kg CH for kloakkslam og 8332 kcal/kg CH for trevirke og bark, med 8888 til 10554 kcal/kg CH for kull og 9999 til 11111 kcal/kg CH for fyringsoljer.

Varmeinnholdet i brennstoffet definerer tilførselskonsen-trasjonen og re-sirkulasjonsforholdet nødvendig for å

oppnå en gitt utløpstemperatur fra oksydasjonsreaktoren.

Ved en gitt brennstoff-tilførselskonsentrasjon varierer utløpstemperaturen med brennstoffets varmeinnhold. Virkningen av brennstoffets varmeinnhold på utløpstemperaturen fra oksydasjonsreaktoren og resirkulasjonsforholdet er vist

i

i fig. 2. Resultatene av fig. 2 ble bestemt ved hjelp av termodynamikkens første energilov under antagelse av minimale energitap til omgivelsene (brennstoffkonsentrasjon: 4,536 CH/45,36 kgf^O; driftstrykk: 252 kg/cm 2; ingen varme: veksler; innløpstemperatur til oksydasjonsreaktoren: 377°c). Med luft som oksydasjonsmiddel varierer utløpstemperaturen fra oksydasjonsreaktoren fra 441°C ved 7777 kcal/kg CH til 563°C ved 10554 kcal/kg CH. Hvis oksygen anvendes i stedet for luft er utløpstemperaturen noe høyere som vist ved hjelp av den stiplede linje i fig. 2. Resirkulasjonsforholdet bestemmes ved utløpstemperaturen fra oksydasjonsreaktoren og den ønskede temperatur ved innløpet til oksydasjonsreaktoren. For en innløpstemperatur til oksydasjonsreaktoren på 377°C er forholdet mellom resirkulasjonsforhold og brennstoffets varmeinnhold vist i fig. 2 for luft (hel kurve) og oksygen (stiplet kurve). Høyere resirkulasjonsforhold er nødvendig når luft anvendes-i stedet for oksygen pga. at den inerte nitrogenkomponent i luften nedsetter utløpstemperaturen fra oksydasjonsinnretningen.

I

I prinsippet foretrekkes høyere temperaturer ved utløpet fra oksydasjonsreaktoren slik at en mindre andel vann behøver å bli resirkulert til å tilveiebringe varme for reaksjonen. Utløpstemperaturen vil foretrukket alltid være over 374°C når enkeltfasereaksjoner foregår og foretrukket over 450°C for å maksimalisere saltutfelling og minimalisere resirkulasjonen. Således, med brennstoffer med lavt varmeinnhold anvendes høyere tilførselskonsentrasjoner i reaksjonsblandingene. I enkelte tilfeller anvendes supp-lerende varmevekslersystemer sammen med resirkulasjonen for å oppnå den ønskede temperatur ved innløpet til oksydasjon s re akt oren .

Reaksjonen gjennomføres ofte foretrukket ved nær den kritiske densitet av vannet og dette betyr at temperaturen må være i det minste den kritiske temperatur og trykket i det minste det kritiske vanntrykk. Parametret ved den nær kritiske tilstand av vannet kan også anvendes og bør betraktes som ekvivalente med den eksakte kritiske tilstand. Det nær kritiske området eller betegnelsen "i området

for den kritiske densitet av vannet" omfattes av densiteter fra 0,2 til 0,7 g pr. cra^. I dette nær kritiske området eller i området med kritisk densitet kan trykk være fra 200 til 2500 atmosfærer og temperaturer kan være fra 360°C til i det minste 450°C. Et kritisk temperaturområde er 374°C til 450°C og et kritisk densitetområde er 0,25 til 0,55 g pr. cra^ og foretrekkes for anvendelse.

Selv om det er foretrukket å la utløpsstrømmen fra oksydasjonsreaktoren oppnå en temperatur- og trykk-tilstand nær den kritiske tilstand for vannet kan dette variere i enkelte tilfeller. I alle tilfeller når reaksjonen i reaksjons-beholderen eller oksydasjonsreaktoren på ett eller annet punkt overkritiske betingelser, dvs. temperatur- og trykk-betingelser er slik at bare en enkelt "'homogen fluid fase kan eksistere i blandingen av reaksjonskomponenter. Fig. 4 er(en grafisk fremstilling av trykk i forhold til temperatur som viser det overkritiske området, dvs. stedet for kritiske punkter for binære blandinger av vann med benzen, etylen, naftalen og nitrogen. I alle tilfeller med blandinger anvendt for reaksjonskomponentene er de overkritiske betingelser til høyre og over det grafisk frem-stilte sted. Da blandinger av oksygen og vann har et sted tilsvarende blandinger av nitrogen og vann, forstås det at temperaturer og trykk til høyre for linjen (4) bør oppnås i oksydasjonsreaktoren. Disse betingelser er nær de overkritiske betingelser for vannet alene. Disse overkritiske betingelser må foreligge i oksydasjonsreaktoren for å tillate at den enkle fluidfasereaksjon foregår som full og hurtig oksydasjon. I fig.4 øker konsentrasjonen av organisk stoff i blanding med vannet etter som linjene går fra vannpunktet i det nedre høyre hjørnet i vannets overkritiske område vist i den grafiske fremstilling.

Temperaturen og trykk som innføres i oksydasjonsreaktoren kan variere. Antennelsestemperaturen for reaksjonsblandingen må oppnås før inngangen og overkritiske betingelser for reaksjonsblandingen må oppnås i ett eller annet punkt i oksydas jonsreaktoren pga. at den varme som frigis i den adiabatiske oksydasjon av en del av den organiske^tilførsel.

Den initiale temperatur som etableres i oksydasjonsreaktoren for materialer som har tendens til forkulling, dvs. pyrolyse eller spaltning, er foretrukket over temperaturområdet for opptreden av forkulling. F.eks. har cellulosematerialer tendens til å pyrolisere i området 150 til 325°C, slik at de hurtig bringes til 374°C før oksydasjonsreaktoren ved resirkulering av overkritisk vann fra utstrømningen fra oksydasjonsreaktoren slik at temperaturen i reaksjonsblandingen direkte heves dermed omtrent øyeblikkelig og nedsetter forkulling til et minimum. På den annen side vil mange hydrokarbonbrennstoffer ikke i vesentlig grad pyrolisere under 374°C og kan således føres inn i en reaksjonsblanding av vann og oksygen til oksydasjonsreaktoren ved lavere temperaturer som f.eks. ved minst 200°C ved 220 atmosfærer. Lignende kan mange giftige materialer og avfall som er flytende eller faste gå inn i oksydasjonsreaktoren under de samme betingelser som flytende hydrokarbonbrennstoffer. Cellulosematerialer går foretrukket inn i oksydasjonsreaktoren ved minst 350°C og 220 atmosfærer. Resirkuleringen av vann fra oksydasjonsreaktoren anvendes for å heve temperaturen i reaksjonsblandingen med den grad av resirkulering som bestemmes av den ønskede inngangstemperatur til oksydasjonsreaktoren.

All oppvarming oppnås foretrukket ved resirkulering gjennom ledningen 31 under anvendelse av det oppvarmede vann og foretrukket overkritisk vann oppnådd fra oksydasjonsreaktoren. Prosessen er kontinuerlig etter igangsettingen og initial varme kan oppnås fra en utvendig kilde før igangsettingen.

De organiske stoffer i tilførselen kan omdannes til brenn-bare forbindelser som furaner, furfuraler, alkoholer og aldehyder ved bruk av en reformeringsinnretning i ledningen 18 om så ønsket, slik at tilførselen passerer derigjennom før blandingen med luft eller oksygen og passeringen til oksydasjonsreaktoren. Bruk av en reformeringsinnretning for å forgasse for å forgasse organiske materialer under overkritiske betingelser er kjent på området og beskrevet i US-Patentskrift 4.113.446 vedrørende forgassingsprosesser under anvendelse av overkritisk vann.''Reformeringsinnretninger som beskrevet heri kan anvendes i det foreliggende system om så ønsket, selv om de i de fleste tilfeller er unødvendige.

Tilførselsmaterialet kan være i flytende form som med flytende organiske stoffer, vandig dispersjonsform, gassform eller fast form. Når tilførselen har fast form, blir den foretrukket knust for lettere innlemming i tilførselsevannet som en pumpbar dispersjon.

I

Det er et trekk ved oppfinnelsen at uorganiske materialer

som salter som er meget oppløselige i vann ofte mister oppløselighet og blir hovedsakelig uoppløselige ved temperaturer over 450°C. Når således sjøvann, saltlake eller andre urene vanntyper anvendes som erstatningsvann, kan de organiske materialer tilveiebringe brennstoffet for avsalting. Når således utgangstemperaturen fra oksydasjonsreaktoren er over 450°C kan konvensjonelle askeseparatorer anvendes for å tillate utfelling av natriumklorid, kalsium-klorid, ferrioksyd o.l. Disse materialer bevirker ofte problemer i konvensjonell apparatur hvor varmeovergangen foregår gjennom veggene i apparatet. De har tendens til å bygge seg opp på veggene, og bevirke varme steder med etter-følgende ødeleggelse av veggene. Ved den foreliggende fremgangsmåte er oksydasjonsreaktoren en gjennomstrømnings-oksydasjonsreaktor og kan f.eks. være et rustfritt stålrør dekket med lag av isolasjon som f.eks. "Min-K". Når temperaturere over 450°C utvikles i oksydasjonsreaktoren eller når høye konsentrasjoner av klorid er tilstede kan den indre vegg i reaktoren være kledd med korrosjonsbestandige legeringer som f.eks. "Hastelloy C". Når det anvendes reaktorer med stor diameter, kan den indre vegg'være foret med ildfast sten. Når høye konsentrasjoner av uorganiske bestand-'deler er tilstede eller når faste katalysatorer anvendes for å redusere den oppholdstid som kreves for oksydasjonen, kan det anvendes en reaktor med fluidisert lag for å tilveiebringe effektiv separering av fluid utstrømning fra faststoffer. Det overopphetede overkritiske vann i ledningen 27 føres for resirkulering for å ^tilveiebringe den varme som er nødvendig ved utgangspunktet i oksydasjonsreaktoren eller gjennom ekspansjonsturbinen til å danne høytrykksdampen nyttig i et konvensjonelt kraftkretsløpssystem som f.eks. 30. Skjematisk representerer blokken 30 en varmebrukerkomponent. Denne kan være en varmeveksler når prosessvarmen som utvikles anvendes for romoppvarming eller for oppnåelse av nyttig energi i et hvilket som helst kjent omdannelsesapparat.

I

Oksydasjonsreaktoren tillater enkelfasereaksjon som er ytterst viktig for å nedsette omkostninger, utgifter og kompleksitet i selve oksydasjonsreaktoren til et minimum og maksimalisere hurtig reaksjon i løpet av tidsperioder på mindre enn 1 til 5 minutter.

Den overkritiske vannprosess i henhold til den foreliggende oppfinnelse for utvikling av høytrykksdamp har flere fordeler fremfor konvensjonelle prosesser som anvendes for det samme formål. Den organiske materialtilførsel kan, selv om den skulle utgjøre fuktige skogsprodukter, anvendes direkte uten tørking pga. at vannet anvendes som et bærerfluid for både oksydasjon og reformering når reformeringen gjennomføres først. Oksydasjonen foregår hurtig og likevel under sikre, styrte betingelser. Ekstrautstyr for forurensningskontroll er ikke nødvendig pga. at oksydasjonsproduktene innenfor et lukket kontinuerlig system. Overkritisk damp kan utvikles uten de problemer som er forbundet med varmeoverføring gjennom overflater slik at omkostninger nedsettes til et minimum og likeledes svikt i utstyret. Høye termodynamiske virknings-grader kan oppnås med overkritisk damp da der ikke foregår noe varmetap gjennom skorstenen.

På grunn av at en homogen enkelfase-blanding av organiske stoffer, oksydasjonsmiddel og vann anvendes, lettes fullstendig oksydasjon av de organiske stoffer og enkle reaktorer kan anvendes. Et enkelt rør, eller fluidisert lag kan anvendes uten noe innhold av bevegelige deler. Oksydasjons-katalysatorer, om slike anvendes, kan utgjøres av vanlig metalloksyd eller understøttede metallkatalysatorer som til-veiebringer tilstrekkelig aktivitet for oksydasjon som f.eks. Fe,0., Mn0oog CuO, NiO, AlnO_, Cuo0,, AgO, Pt eller Pd.

34 2 2 3 ~>3 4

I noen tilfeller gir uorganiske komponenter i tilførselen, normalt tilstede i vann fra kunstige kilder som f.eks. de marine eller uorganiske komponenter i fossile brennstoffer eller treprodukter, tilstrekkelig katalytisk aktivitet for hurtige reaksjoner.

I

i

Oksydasjonsprosessen er så hurtig at reaktoren ofte nærmer seg adiabatisk drift, dvs. varmetap fra oksydasjonsreaksjonen kan nesten sees bort fra og utstrømningen fra oksydasjonsreaktoren inneholder hovedsakelig den hele entalpi fra oksydasjonen. Utløpstemperaturen for oksydasjonsreaktoren bestemmes således av konsentrasjonen av de organiske stoffer i til-førselen og deres varmeinnhold.

I et første illustrerende eksempel, som illustrerer oppfinnelsen og anvendes systemet vist i fig. 1, kan tilførselen være en fyringsolje med et varmeinnhold på 10.554 kcal/kg med 3,94 kg derav tilsatt til tilførsels-dispersjonstanken 11 sammen med 45,36 kg erstatningsvann. Dette material blandes og erstatningsvann tilføres til en konsentrasjon på 5 til 20 vekt% av det organiske material med 8,7 vekt%CH i en ut-førelsesform. Blandingen settes under et trykk til et overkritisk trykk over 224 kg/cm 2 med 252 kg/cm 2 i en ut-førelsesform og oppvarmes til en temperatur i nærheten av den kritiske temperatur for vann, f.eks. 377°C. Denne forvarming i fig. 1 gjennomføres ved direkte injisering av en del av oksydasjonsreaktor-utstrømningen gvjennom ledningen 31. I noen tilfeller kan en varmeveksler anvendes i stedet for direkte injeksjon av vann for resirkulering av varme avledet fra den strøm som kommer fra oksydasjonsreaktoren. I andre tilfeller kan tilførselsmaterial og erstatningsvann oppvarmes selv om dette ikke foretrekkes. Luft eller oksygen settes under trykk og blandes med den trykksatte blanding av brennstoff og vann ved 252 kg/cm<2>med andelen av oksygen regulert slik at den er lik den som kreves for fullstendig oksydasjon av tilførselsbrennstoffet, dvs. i det minste en støkiometrisk mengde. Temperaturen i blandingen av brennstoff, oksydasjonsmiddel og vann ved innløpet til oksydasjonsreaktoren er over antennelsestemperaturen som kreves for komponentene i brennstoffet som lettest oksyderes. Hvis ikke noen katalysator anvendes kan antennelsestemperaturen være så høy som 350 til 400°C, men hvis katalysatorer anvendes kan antennelses-

I

temperaturen være så lav som 200 til 250°C.

Blandingen av reaksjonskomponenter tilføres til oksydasjonsreaktoren 19 som kan være en rørformet reaktor eller et fluidisert lag. Lave forhold mellom lengde og diameter (L-D) i det fluidiserte lag er ønskelig når det uorganiske innhold er høyt slik at overflatearealet i oksydas jonsreaktoren nedsettes til et minimum og derved nedsettes avsetning av uorganiske stoffer på veggene av reaktoren til et minimum. Reaktoren arbeider adiabatisk og den varme som frigis ved oksydasjon av lett oksyderbare komponenter er tilstrekkelig til å heve den fluide fase til temperaturer over den kritiske temperatur i blandingen. Ved dette tidspunkt blir fluidet en enkel, homogen fase. For 8,7 vekt% fyringsolje i tilførselen, med luft som oksydasjonsmiddel, er oksydasjonsvarmen tilstrekkelig til å heve utløpstemperaturen fra oksydasjonsreaktoren til 565°C.

Utstrømningen fra oksydasjonsreaktoren tilføres til askeseparatoren 25 hvor uorganiske stoffer som opprinnelig var tilstede i tilførselen og/eller vann fjernes. Askeseparatoren kan være en syklon, en avsetningskolonne eller en hvilken som helst passende separator for faststoffer og fluider.

En del av det overopphetede overkritiske vann resirkuleres til eduktoren 17 på oppstrømssiden av den overkritiske oksydasjonsreator. Denne operasjon sikrer tilstrekkelig oppvarming av tilførslen til å bringe utstrømningen fra oksydasjonsreaktoren til overkritiske betingelser. Resten av det overopphetede overkritiske vann er disponibelt for kraftutvikling, oppvarming eller bruk som høytrykksdamp.

En del av den tilgjengelige energi anvendes for å utvikle

den energi som kreves for å trykksette tilførsel og oksydasjonsmiddel. Den energi som kreves for å trykksette oksydasjonsmidlet gjenvinnes i ekspansjonen,av oksydasjonsproduktene i turbinen for det overopphetede overkritiske vann.

I dette eksempel er temperaturen ved innløpet av oksydasjonsreaktoren 19 377°C, 117,6 kg vann resirkuleres gjennom ledningen 31 idet utløpet i ledningen 24 har en temperatur over den kritiske tilstand for vannet og med en temperatur på 565°C for 48,3 kg vann, 13,2 kg karbondioksyd og 47,8

kg nitrogen.

Metoden for oksydasjonen er analog med den tilsvarende i

en turbojet eller gassturbin. Den illustrerte prosess krever ikke varmeoverføring gjennom overflater som i konvensjonelle fyringsolje-kjeler. Dette er en hovedfordel som skriver seg fra oppfinnelsen. Ved de konvensjonelle prosesser for utvikling av overkritisk damp må tilførselsevannet til kjelen være ytterst rent for å nedsette avsetning og oppbygning av uorganiske bestanddeler på vannsiden av kjelerørene til et minimum. Den direkte oksydasjon av brennstoffer eller andre organiske stoffer i vann unngår dette problem fullstendig og tillater således at man kan trekke den fulle fordel av den høye termodynamiske virkningsgrad ved utvikling av energi-med overkritisk damp. Det er faktisk mulig å anvende urent vann som saltlake eller sjøvann som tilførsel pga. at de uorganiske salter fjernes i askeseparatoren. Høytemperatur-og høytrykks-dampen som frembringes ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen kan således anvendes som en kilde for avsaltet vann etter kondensering og fjernelse av karbondioksyd og nitrogen hvis luft anvendes som oksydasjonsmiddel.

I det annet eksempel hvor systemet i fig. 1 anvendes behandles Douglasfuru-bark i trinn lignende dem som er beskrevet i

det første eksempel. Varmeverdien av Douglasfuru-barken (5277 kcal/kg) er betraktelig mindre enn for fyringsolje. Derfor kreves en høyere vektandel tilførsel (5,26 kg CH) eller 7,3 kg bark til 43,36 kg vann for å oppnå den samme oksydasjonsreaktor-utløpstemperatur på 565°C. Da resirkulasjonsforholdet bestemmes av den energi som kreves for å bringe tilførselen til den ønskede oksydasjonsreaktor-innløpstempe-ratur resulterer en økning i tilførselskonsentrasjonen i

I

en økning i resirkulasjonsforholdet. Således må 131,1 kg

oksydasjonsreaktor-utstrømning pr. 45.36 kg vanntilførsel resirkuleres med barktilførsel mens omtrent 117,5 kg resirkuleres når fyringsolje utgjør tilførselen.

I det annet eksempel er temperaturen i ledningen 2 7

565°C og 45,36 kg vann i ledningen inneholder 17,8 kg karbondioksyd og 63,9 kg nitrogen. Innløpstemperaturen til oksydasjonsreaktoren er 377°C og driftstrykket er 252 kg/cm 2 når 5,26 kg CH, dvs. tilsvarende 7,3 kg bark fra Douglasfuru (5.2 77 kcal/kg) anvendes med oksygen. Bark o.l. oppdeles til partikler foretrukket med størrelse omtrent 1/4 mm eller mindre når anvendt for oppfinnelsens formål.

Fremgangsmåten illustrert i fig. 1, anvendt for utvikling av høytrykksdamp fra skogsprodukt-avfall har flere fordeler fremfor konvensjonelle prosesser anvendt for det samme formål. Tørking av tilførselen er unødvendig pga. at vann anvendes som bærerfluid for oksydasjon. Oksydasjon bevirkes hurtig og likevel under sikre styrte betingelser. Ekstra utstyr for forurensningskontroll er ikke nødvendig pga. at oksydasjonsproduktene holdes inne i systemet.

I et tredje eksempel anbringes en reformeringsinnretning (ikke vist) i ledningen 18 og omfatter bare et rør som tillater reformering av kull anvendt som tilførsel. I dette eksempel blandes 4,536 kg CH av kull med en varmeverdi på 7221 til 7777 kcal/kg med 45,36 kg vann, idet det resirkuleres 124,7 kg vann fra oksydasjonsreaktoren gjennom ledningen 27 gjennom reformeringsinnretningen. Inngangs-temperaturen til oksydasjonsinnretningen er 377°C og utgangstemperaturen er 565°C med en blanding av 48,5 kg vann, 14,9 kg C0^ _ og 54,8 kg nitrogen når luft anvendes som oksydasjonsmiddel. Arbeidstrykket i systemet er 252 kg/cm . Reformeringsinnretningen gir tilstrekkelig oppholdstid i

en oksydasjonsmiddelfri omgivelse til å tillate at en betraktelig andel av det faste brennstoff oppløseliggjøres. Som beskrevet i US-patentskrift 4.113.446 kan.faste stoffer

som trevirke, kull o.l. oppløses i betraktelig grad i vann under overkritiske betingelser. Når slike faste stoffer deretter skal oksyderes kan det være fordelaktig først å oppløse dem i den overkritiske vannfase. Virkningen av reformeringen kan medføre en betraktelig lavere antennelses-temperatur i oksydas jonsreaktoren^. Når oksydasjonen er katalysert av et faststoff kan denne oppløsning før den katalytiske oksydasjon også lette masseoverføringen av brennstoff til overflaten av den faste katalysator slik at oksydasjonshastigheten forbedres. I mange tilfeller vil imidlertid ikke noe distinkt reformeringstrinn være nødvendig og materialene oppløseliggjøres ved passeringen til oksydasjonsreaktoren.

I et ytterligere eksempel som viser oksydasjonen av kloakkslam er et system som vist i fig. 1 anvendt for bruk av kloakkslam med et varmeinnhold på 1111 kcal/kg. 6,0 3 kg CH .

(37 kg slam) anvendes sammen med 45,36 kg erstatningsvann idet det arbeides under et trykk på 252 kg,/cm med en resirkulasjon av 76,8 kg vann fra oksydasjonsreaktoren og en innløps-temperatur på 377°C til oksydasjonsreaktoren. Når oksygen anvendes som oksydasjonsmiddel er temperaturen ved oksyda-sjonsreaktorutløpet 596°C med 49,6 kg vann og 20,3 kg CC^

i ledningen 27. Dette system kan også anvendes med giftige og farlige kjemikalier i små mengder som i avfall, fraksjoner av tilført avfall, landbruks-biprodukter, tekstilavfall, teppe-avfall, gummi-biprodukter, skogsproduktavfall,avfall fra papir- og cellulose-industrien o.l.

Bortskaffing av kloakkslamavfall ved oksydasjon er represen-tativ for bortskaffing av et av de mer vanskelige avfall i den betydning at varmeverdien av slammet typisk er omtrent 1111 kcal/kg slam. En prosess for oksydasjon av kloakkslam som beskrevet er forskjellig fra dem som tidligere er beskrevet ved at oksydasjonsmidlet foretrukket er rent oksygen (98%).

Den høye prosentandel av oksygen muliggjør forholdsvis

lave slamtilførselsekonsentrasjoner enn ved anvendelse av luft.

I et annet eksempel blandes kloakkslam i en mengde på

4,536 kg CH (27,8 kg slam) med 45,36 kg vann i et system hovedsakelig som angitt i fig. 1. Dette eksempel er skjematisk illustrert i fig. la hvor alle deler nummerert med betegnelsen "A" er identisk -med tilsvarende nummererte deler i fig. 1. Vann i en mengde på 13,6 kg ved en temperatur på 24°C fjernes fra en varmeveksler 41 som mottar vann i det nær kritiske området gjennom ledningen 40. For-varmingen av vannet i ledningen 16A er nødvendig for å oppnå nok varme ved inngangen til oksydas jonsreaktoren -slik at inngangsverdien er 377°C slik at en enkel fase-operasjon av oksydasjonsreaktoren tillates. Ledningen 27A har en temperatur på 549°C med 48,5 kg vann, 15,3 kg CC>2og 13,9 kg N passerende gjennom turbinen etter resirkulasjons-uttrekk til å gi 40,05 kg vann, 12,6 kg CO 1 _ og 11,5 kg N 2. Det anvendes 90% oksygen. En tilførsel av 27,5 kg slam og 45,36 kg vann 'forvarmes således til 193°C ved å føre 13,6 kg oksyda-sjonsreaktorutstrømning til varmeveksleren. Virkningen av indirekte forvarming av tilførslen er tilsvarende som økning av varmeverdien eller konsentrasjonen av tilførselen. Re-sirkulas jonsf orholdet nødvendig for å oppnå en gitt oksydasjonsreaktor-innløpstemperatur nedsettes. Samtidig økes oksydas jonsreaktor-utløpstemperaturen pga. at oksydasjonsvarmen opptas av en mindre mengde fluid som passerer gjennom reaktoren.

De spesifikke innløps- og utløpstemperaturer i oksydasjonsreaktoren kan variere f.eks. i avhengighet av om oksygen eller luft anvendes i reaksjonsblandingen, se fig. 2.

Fig. 3 viser virkningen av tilførsels-forvarming med en varmeveksler 41 eller uten denne. For en tilførsel med 6660 kcal/kg varmeverdi og rent oksygen og arbeidstrykk 2 52 kg/cm<2>

i

er utløpstemperaturen og resirkulasjonsforholdet for oksydasjonsreaktoren vist som en funksjon av tilførselsekonsentra-sjonen i heltrukne kurver. Overlagret på denne figur er de tilsvarende verdier (stiplede kurver) når 9,07 kg oksydasjonsreaktor-utstrømning (pr. 45,36 kg tilførselsvann)anvendes for å forvarme tilførselen gjennom varmeveksleren. Høyere grader av forvarming (dvs. større andeler av oksyda-sjons-reaktorutstrømning til varmeveksleren) ville føre til ytterligere økninger i utløpstemperaturen og lavere re-sirkulas jonsforhold for oksydasjonsreaktoren.

Mens spesifikke eksempler i henhold til oppfinnelsen er blitt vist og beskrevet er mange variasjoner mulig, således kan reaktoren ha forskjellige konfigurasjoner som rør, sylindre eller fluidiserte lag av austenitt-stål. Når korroderende komponenter som klorider er tilstede er rørreaktorene foretrukket overtrukket med korrosjonsresistente legeringer som f.eks."Hastelloy C". Forskjellige kompressorer, eduktorer o.l. kan anvendes.

Energiutbyttet kan utnyttes under anvendelse av turbiner som vanlig fremstilt for ekspansjon av overkritisk vann i overkritiske kraft-genereringsanlegg.

Et vesentlig trekk er at en enkelfase-fluidreaksjon foregår

i oksydasjonsreaktoren ved overkritiske betingelser i reaksjonsblandingen og foretrukket ved nær det kritiske området for vann. I noen tilfeller kan oksydasjonen starte ved en temperatur under den kritiske temperatur for vannet og da ved antennelsestemperaturen for det organiske material. I alle tilfeller anses utgangsblandingen og derav dannede produkter som reaksjonsblandingen. Ved et eller annet punkt i reaksjonen i oksydasjonsreaktoren når-blandingen det overkritiske området og foretrukket det nær kritiske området for vann og en temperatur på minst 374°C til å gi en enkelfasereaksjon som muliggjør hovedsakelig fullstendig oksydasjon med en

I

støkiometrisk mengde oksygen. Trykket som anvendes i det kontimuerlige system i samsvar med oppfinnelsen er foretrukket alltid i det nær kritiske området for vann og således alltid minst 220 atmosfærer.

Selv om bare et enkelt organisk material er blitt spesifikt omhandlet i hvert eksempel skal det forstås at tilførsels-materialet kan være en blanding av organiske stoffer. I

noen tilfeller kan blandingen av organiske stoffer være ukjent eller ubestemt med hensyn til dens nøyaktige sammensetning. Det er bare viktig at en tilstrekkelig konsentrasjon av organiske stoffer med den nødvendige varmeverdi anvendes slik at når de reageres med støkiometriske mengder oksygen vil utløpsstrømmen ha en temperatur slik at den i noen grad hjelper til med å tilveiebringe den varme som kreves for å bringe tilførselen til passende betingelser for oksydasjonsreaksjonen. Det er et viktig trekk ved oppfinnelsen at den varme som frembringes ved oksydasjonen i,det minste delvis kan anvendes i en del av en utløpsstrøm for direkte resirkulasjon med reaksjonsblandingen til å tilveiebringe varme til denne og/eller føres inn i en varmeveksler for å tilveiebringe varme til reaksjonsblandingen gjennom en varmeveksleroverflate. Når en del av utløpsstrømmen fra strømmen gjennom oksydasjonsreaktoren resirkuleres direkte inn i strømmen som ved ledningen 17 foregår omtrent øyeblikkelig varmeoverføring. Enkle eduktorer og andre ikke-mekaniske omrørings-blandeinnretninger og metoder kan anvendes. I noen tilfeller anvendes vannet og oksydasjons-produkt-strømmen fra oksydasjonsreaktoren i sin helhet som en kilde for energi eller varme.

Betegnelsen "enkel homogen fluid fase" som anvendt heri har den vanlige kjente betydning med hensyn til blandingen av tilstedeværende fluider hvor blandingen befinner seg ved ensartet trykk, temperatur, densitet og konsentrasjon. Der er noen endring i alle parametre med unntagelse av trykket i Ireaktoren eller oksydasjonsreaktoren, men i et hvilket som helst tverrsnitt vil imidlertid alle parametre være hoved sakelig like store i den enkle homogene fluide fase. Det er således viktig at der i det minste er en del av reaksjonsblandingen i oksydasjonsinnretningen hvor der ikke er noen dispergering av det ene fluid i et annet.

Claims (23)

1. Fremgangsmåte for reaksjon av organisk material hvor det organiske material blandes med vann og et fluid omfattende oksygen til å danne en blanding og denne blanding bringes til å reagere, karakterisert ved at reaksjonen under i det minste en del foretas ved en temperatur og et trykk som er overkritiske for vannet.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at blandetrinnet gjennomføres ved ét trykk overkritisk for vannet og at blandingen innføres i en strømningsreaktor.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, kiarakterisert ved at det organiske material utgjør 2% av blandingen.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at vannet utgjør hoved-andelen av blandingen.^

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at reaksjonen ikke krever over 5 minutter.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det organiske material først blandes med vannet til å danne en forhåndsblanding og I at denne blandes med fluidet omfattende oksygen til å danne den nevnte blanding.

7. Fremgangsmåte som angitt', i krav 1, karakterisert ved at blandingen inkluderer et uorganisk material og at blandingen underkastes en temperatur tilstrekkelig høy til å gjøre det uorganiske material uoppløselig.

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at blandingen inkluderer saltlake omfattende et uorganisk salt og at et resultat av reaksjonen er avsaltning av saltlaken, idet blandingen utsettes for temperatur tilstrekkelig høy til å gjøre det uorganiske salt uoppløselig.

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 8, karakterisert ved at saltlaken er sjøvann.

10. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at den ytterligere inkluderer trinnet med å fjerne nyttbar energi som utvikles ved reaksj onen.

11. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at et uønsket organisk material endres med hensyn til kjemisk sammensetning ved reaksj onen.

12. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at densiteten av vannet under i det minste en del av reaksjonen er opp til 0,7 g pr. 3 cm .

13. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at blandingen er en enkel homogen fluid fase under i det minste en del av reaksjonen.

14. Fremgangsmåte som angitt i krav 10, karakterisert ved -* at det nevnte organiske material er et fuktig skogsprodukt.

15. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at den varme som frembringes ved reaksjonen gjeninføres i reaksjonen.

16. Fremgangsmåte som angitt i krav 15, karakterisert ved at utstrømningen fra reaksjonen tilsettes til den nevnte blanding.

17. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at under den nevnte blanding har materialene som blandes en temperatur under den overkritiske for vannet.

18. Fremgangsmåte som angitt i krav 10, karakterisert ved at det organiske material er fossilt brennstoff.

19. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at blandingen omfatter et farlig avfall.

20. Fremgangsmåte for oksydasjon av et uorganisk material, karakterisert ved å blande det organiske material med vann og oksygen til å danne en blanding og denne blanding utsettes i en oksydasjonssone for forhøyede betingelser for trykk og temperatur tilstrekkelig til å initiere oksydasjon av det organiske material hvorved oksydasjonsprosessen blir selvunderholdende, reaksjonsbetingelsene for temperatur og trykk styres slik at under oksydasjonsprosessen er betingelsene for temperatur og trykk henhv. over 374°C og 218 atmosfærer og tilsvarende en overkritisk densitet for vannet som er mindre''enn 0,7 g pr.cm^.

21. Fremgangsmåte for hovedsakelig fullstendig oksydasjon av et organisk giftig avfall, karakterisert med trinnene med a) tildanning av en reaksjonsblanding omfattende det organiske giftige avfall, vann og oksygen og kontinuerlig strømming av denne reaksjonsblanding gjennom en oksydasjonssone, b) tilføring av varme og trykk til reaksjonsblandingen før dens innføring i reaksjonssonen for å tilveiebringe et utvalgt reaksjonstrykk og en utvalgt initial temperatur for oksydasjonssonen hvori den utvalgte initiale temperatur er i det minste antennelsestemperaturen for reaksjonsblandingen, og det utvalgte reaksjonstrykk er i det minste det kritiske trykk av vannet, c) forholdet mellom oksygen og organisk tilførselsmaterial i reaksjonsblandingen og strømningshastigheten derav gjennom oksydasjonssonen styres slik at det organiske giftige bunn-fall i oksydasjonssonen hovedsakelig fullstendig oksyderes ved det nevnte utvalgte reaksjonstrykk, hvorved oksydasjons-temperaturen hurtig økes fra den utvalgte initiale temperatur til en sluttemperatur som er vesentlig høyere enn den kritiske temperatur for vannet.

22. Fremgangsmåte som angitt i krav 21, karakterisert ved at den ytterligere omfatter resirkulering av en del av den overkritiske utstrømning fra oksydasjonssonen til å danne en del av reaksjonsblandingen i trinn (a) og tilføring av varme til trinn (d). i

23. Fremgangsmåte som angitt i krav 22, karakterisert ved at den ytterligere omfatter utvinning av energi fra en annen del av den overkritiske utstrømning fra oksydasjonssonen til å tilveiebringe trykket i trinnet (b).