(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＣＢを分解処理する反応容器と、該反応容器の排出口に連通し、該排出口から排出された反応液から炭酸ナトリウム粒子を分離するサイクロンセパレータとを備えたＰＣＢ分解反応容器において、上記排出口を反応容器の側壁部に設けたことを特徴とするＰＣＢ分解反応容器。
【請求項２】
ＰＣＢを分解処理する反応容器と、該反応容器の排出口に連通し、該排出口から排出された反応液から炭酸ナトリウム粒子を分離するサイクロンセパレータとを備えたＰＣＢ分解反応容器において、上記反応容器に、該反応容器の外部から内部に向けて、水と水酸化ナトリウムを噴出するエジェクタを設け、該エジェクタの吸引室へとつながり、上記サイクロンセパレータで分離した炭酸ナトリウム粒子を、該吸引室に導入する配管を設けたことを特徴とするＰＣＢ分解反応容器。
【請求項３】
ＰＣＢを分解処理する反応容器と、該反応容器にＰＣＢと該ＰＣＢの溶媒を供給する導入配管とを備えたＰＣＢ分解反応容器において、上記反応容器に、該反応容器の外部から内部に向けて、水と水酸化ナトリウムを噴出するエジェクタを接続し、該エジェクタの吸引室と上記接続部との間の流路に、上記導入配管を設けたことを特徴とするＰＣＢ分解反応容器。
【請求項４】
炭酸ナトリウムを用いてＰＣＢを分解処理するＰＣＢ分解反応容器において、上記反応容器内に炭酸ナトリウムの生成のために供給する水酸化ナトリウム量を、余剰の炭酸ナトリウムが析出しない範囲で供給するようにしたことを特徴とするＰＣＢ分解反応容器。
【請求項５】
上記反応容器の下部に該反応容器内を攪拌するための空気及び酸素のいずれか又は両者の導入用ノズルを接続してなる請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のＰＣＢ分解反応容器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＰＣＢ（ｐolychloro biphenyl）を含む有機油脂を分解して無毒化する装置の反応容器に関し、さらに詳しくは、ＰＣＢを水、酸化剤、水酸化ナトリウムと混合して高温、加圧下で熱分解反応をさせるＰＣＢ分解反応容器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、従来におけるＰＣＢ分解装置の反応容器２１の一例を示す。中空の反応容器２１の下部側壁には、水、ＰＣＢ、鉱物油及び炭酸ナトリウムの混合液２２を反応容器２１内に供給する導入配管２３を接続している。また、反応容器２１の上部側壁と導入用配管２３には、これらを連絡する配管２４，２５を設け、配管２４，２５の間に攪拌用の循環ポンプ２６を接続している。
反応容器２１の塔頂部には、サイクロンセパレータ２７に接続した反応液の供給配管２８を設けている。サイクロンセパレータ２７の上部には、排出配管２９を設け、該排出配管２９はＰＣＢ分解装置の後流側設備に接続している。サイクロンセパレータ２７の下部は、他端を反応容器２１に接続した循環用配管３０を設けている。反応容器２１の底部には、空気又は酸素３１を供給する気体供給ノズル３２を接続している。
【０００３】
このような構造により、ＰＣＢ分解装置を稼働させると反応容器２１内には、２５０ａｔａ、３８０℃の水とＰＣＢ、鉱物油、炭酸ナトリウムが供給される。循環ポンプ２６は、反応容器２１内の反応液を攪拌し、循環ポンプ２６による液体の流れとともに、外部から２００℃〜２５０℃の反応物の水、ＰＣＢ、鉱物油及び炭酸ナトリウムの混合液２２を混合して反応容器２１に投入する。混合液体２２は反応容器２１内で発熱反応し、炭酸ナトリウム粒子が析出する。
反応容器２１底部からは、空気又は酸素３１が気体供給ノズル３２より噴出される。酸化剤である空気又は酸素３１は気泡となって容器内を上昇しつつ液体に溶解し、この際反応容器２１内に攪拌流を形成する。反応容器２１内で析出した炭酸ナトリウム及びＰＣＢは、循環ポンプ２６の循環流と気体供給ノズル３２の気泡流とで攪拌接触し、ＰＣＢの分解反応が促進される。
【０００４】
上記したように、従来の反応容器２１はＰＣＢを分解するのに炭酸ナトリウムを用いていた。炭酸ナトリウムは温度が上昇すると溶解度が低下し、３５０℃以上ではほとんど溶解しない。このため、２５０℃で水、ＰＣＢ、鉱物油及び炭酸ナトリウムの混合液２２を反応容器２１に供給して、３８０℃の容器内で炭酸ナトリウムを粒子として析出させていた。析出した炭酸ナトリウムは、投入される液体と、酸素の気泡によって攪拌され、いわゆる固体、気体、液体の三相流動相を形成して攪拌されＰＣＢの分解反応が進む。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した構造を採用している反応容器には、下記のような課題がある。
３８０℃、２５０ａｔａの高温高圧下では、使用できる循環ポンプが高価であり、装置全体のコストがかかる。液体中での油の燃焼速度が早いため、混合後配管内で水中に溶解した酸素と反応して発熱する。炭酸ナトリウムだけの供給では、酸化反応によって生じた炭酸ナトリウムが重炭酸ナトリウムになりＰＣＢの分解のための反応速度が低下する。反応液中に炭酸ナトリウムを混合すると、酸素の溶解度が低下するため反応容器の上部に気相が発生し、サイクロンセパレータに気液混相流が供給され、サイクロンセパレータの分離効率が低下する。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、装置の設備費が高額にならず、効率よくＰＣＢの分解処理のできるＰＣＢ分解反応容器を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、ＰＣＢを分解処理する反応容器と、該反応容器の排出口に連通し、該排出口から排出された反応液から炭酸ナトリウム粒子を分離するサイクロンセパレータとを備えたＰＣＢ分解反応容器において、上記排出口を反応容器の側壁部に設けている。
また、上記目的を達成するために本発明は、ＰＣＢを分解処理する反応容器と、該反応容器の排出口に連通し、該排出口から排出された反応液から炭酸ナトリウム粒子を分離するサイクロンセパレータとを備えたＰＣＢ分解反応容器において、上記反応容器に、該反応容器の外部から内部に向けて、水と水酸化ナトリウム粒子を噴出するエジェクタを設け、上記サイクロンセパレータで分離した炭酸ナトリウムを、エジェクタの吸引室に導入する配管を設けている。
更に、上記目的を達成するために本発明は、ＰＣＢを分解処理する反応容器と、該反応容器にＰＣＢと該ＰＣＢの溶媒を供給する導入配管とを備えたＰＣＢ分解反応容器において、上記反応容器に、該反応容器の外部から内部に向けて、水と水酸化ナトリウムを噴出するエジェクタを接続し、該エジェクタの吸引室と上記接続部との間の流路に、上記導入配管を設けている。
また更に、上記目的を達成するために本発明は、炭酸ナトリウムを用いてＰＣＢを分解処理するＰＣＢ分解反応容器において、上記反応容器内に炭酸ナトリウムの生成のために供給する水酸化ナトリウム量を、余剰の炭酸ナトリウムが析出しない範囲で供給するようにした。
【０００７】
すなわち、本発明のＰＣＢ分解反応容器は、水に水酸化ナトリウム及び重炭酸ナトリウムが溶解し、またＰＣＢ及びＰＣＢの溶媒である鉱物油、反応生成物である炭酸ナトリウム粒子を混合し、これに気体供給ノズルから酸素を供給する。反応した液体は、反応容器の塔頂よりも下部に設けた供給配管より、サイクロンセパレータに供給し、析出した炭酸ナトリウム粒子を分離する。炭酸ナトリウムを除いた反応液は、サイクロンセパレータの排出配管から後流側に排出する。分離した炭酸ナトリウム粒子は、サイクロンセパレータ分離液の下降管よりエジェクタの流路に供給する。エジェクタには、水と水酸化ナトリウムが駆動流体として供給される。また、ＰＣＢと鉱物油混合物はエジェクタの流路に供給される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のＰＣＢ分解反応容器の構成について図面を参照しながら説明する。
ＰＣＢ分解法については、従来よりいくつかの方法が提案されている。本発明は、ＰＣＢを水酸化ナトリウムと酸化剤（空気、酸素）を用いて分解反応させるためのものである。
分解すべきＰＣＢは下記の構造である。
【０００９】
【化１】
0003664867.tif 000002
【００１０】
塩素の原子数が平均４の場合、分解反応は次の反応式で表される。
0003664867.tif 000003
【００１１】
水中に炭酸ナトリウムなど電離する溶質が溶解する場合には臨界点の上昇が見られる。図２に上記反応が生じている溶液を、一定容積の容器に入れた場合の圧力と温度の関係を示す。水の場合には、臨界点２２５．５６ａｔａ、３７４．１５℃で、温度の上昇に対して圧力の増加が大きくなるが、上記反応液の場合には圧力の増加が見られず、水の臨界点を越えても加圧水の状態であると推測される。したがって、ＰＣＢは３７０℃から４００℃で分解するので、その時の圧力は２２５ａｔａ〜３１０ａｔａとなる。また、生成した炭酸ナトリウムは３７０℃以上の状態で溶解度が低く、反応容器中では粉体として析出する。
【００１２】
上記（２）式で生成する二酸化炭素は水に溶解して炭酸になり、余剰の水酸化ナトリウムと次式の平衡反応が生じる。
１４ＣＯ2 ＋１４Ｈ2 Ｏ→１４Ｈ2 ＣＯ3 
１４Ｈ2 ＣＯ3 ＋１４ＮａＯＨ⇔１４ＮａＨＣＯ3 ＋１４Ｈ2 Ｏ    （３）
１４ＮａＨＣＯ3 ＋１４ＮａＯＨ⇔１４Ｎａ2 ＣＯ3 
水酸化ナトリウムの余剰量によって重炭酸ナトリウムと炭酸ナトリウムの生成量が異なる。生成した炭酸ナトリウムは上記反応式（２）の左辺の炭酸ナトリウムとして供給される。
水酸化ナトリウムがＰＣＢの２８倍のモル数が供給されれば、必要量の７倍のモル数の炭酸ナトリウムが装置内に生じる。また、ＰＣＢの４倍のモル数の水酸化ナトリウムを供給すれば、反応に必要な当量の炭酸ナトリウムを生じる。
従来は、ＰＣＢの分解のため炭酸ナトリウムのみを添加するか、または、少量の水酸化ナトリウムを添加していたが、上記のようにＰＣＢを水酸化ナトリウムと酸素によって水とＮａＣｌ、重炭酸ナトリウム、炭酸ナトリウムに分解することもできる。
【００１３】
上記反応式に鑑み以下の装置を製作した。
図１は、本発明にかかるＰＣＢ分解装置のＰＣＢ分解反応容器１を示す。中空の反応容器１の下部側壁には、水と水酸化ナトリウム２の混合液を反応容器１内に噴出するエジェクタ３を接続している。また、反応容器１の上部側壁には、該反応容器１内で処理された処理液が排出される供給配管４を接続している。供給配管４の他端は、サイクロンセパレータ５と接続している。サイクロンセパレータ５は、反応容器１内から排出された処理液に含まれている炭酸ナトリウムとその他の処理液を分離する構造になっている。
【００１４】
サイクロンセパレータ５の上部には、排出配管７を接続し、析出した炭酸ナトリウム以外の処理液を排出する。また、サイクロンセパレータ５の下部には分離液の下降管８を接続し、析出した炭酸ナトリウムとこれを含む一部の液を排出する。下降管８の下端は、上記したエジェクタ３の吸引室に接続している。
エジェクタ３は、反応容器１と接続した側に拡径部を設け、ＰＣＢとＰＣＢの溶媒である鉱物油の混合物１２の導入配管９を接続している。反応容器１の底部には、容器内に気体を噴出する気体供給ノズル１０を配設している。気体供給ノズル１０は、空気又は酸素１１の導入源と接続している。
【００１５】
次に、本実施の形態におけるＰＣＢ分解反応容器の作用について説明する。
反応容器１に供給された酸素は、ＰＣＢと鉱物油を酸化するのに必要な理論酸素量を供給し、反応容器１内で全ての酸素が消費されるよう制御する。この時、反応する物質の量を完全には理論量に制御できないため、水の酸素溶解度に見合った量の酸素が溶解し、余剰の酸素は塔頂に気相となって溜まる。
反応容器１に供給したＰＣＢと鉱物油の酸化発熱と放熱量で目標反応温度、例えば３８０℃（通常は３５０〜４００℃、好ましくは３７０〜４００℃）になるように水量、ＰＣＢ鉱物油を調整する。
【００１６】
反応容器１ではエジェクタ３より供給された水、水酸化ナトリウム、ＰＣＢ、鉱物油が気体供給ノズル１０から供給された空気又は酸素１１と反応してＮａＣｌ、水、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウムとなる。この時、水酸化ナトリウムの供給量により、発生する炭酸ナトリウムと重炭酸ナトリウムの比率が変化する。
本実施の形態では、反応容器１内に供給する水酸化ナトリウム量は、ＰＣＢの分解反応が進行し、かつ装置内に余剰の炭酸ナトリウムが析出しないＰＣＢのモル数の１〜２倍のモル数の範囲で供給する。この時のｐＨは、通常７．５〜１３、好ましくは８〜１２である。
発生した炭酸ナトリウムは、３８０℃では活性な微粒子として析出する。これがＰＣＢの脱塩反応を促進する。炭酸ナトリウムは、空気又は酸素の気泡とエジェクタ３から流入する循環液によって反応容器１内で攪拌され、ＰＣＢとの接触反応が促進される。
【００１７】
反応容器１から出た反応液はサイクロンセパレータ５で炭酸ナトリウム粒子と分離され、分離された炭酸ナトリウム粒子と一部の液体が、分離液の下降管８を通ってエジェクタ３に供給され、反応容器１に再循環される。エジェクタ３による再循環量は、供給液量の１倍〜１０倍に設計される。
エジェクタ３は水と水酸化ナトリウム２によって駆動される。エジェクタ３の絞り部に備えた拡径部の高流速位置にＰＣＢと鉱物油を供給することで、液のせん断力によって液と油を混合させ部分的な発熱を防ぐ。
【００１８】
本実施の形態では、従来例の循環ポンプの代わりにエジェクタ３を用い、水と水酸化ナトリウム２の圧力を駆動力として、サイクロンセパレータ５からの分離液を反応容器１に循環している。この際、エジェクタ３の吹き出し部近傍の流速の早い部分にＰＣＢ、鉱物油混合物１２を供給することで、空気又は酸素１１を溶解した水と混合し急激な発熱を防ぐことができる。
供給する水酸化ナトリウムの流量を調整することで、適量（反応に必要な余剰量でかつ装置内に溜まらない量）の炭酸ナトリウム粒子を装置内に析出させることができる。
サイクロンセパレータ供給配管４を反応容器１の塔頂より下に取り付けることで、未溶解の酸素が塔頂に溜まる。酸素供給量をＰＣＢと混合油が酸化するのに必要な理論値と同じだけ供給すれば、溜まった酸素は液面界面から液中に溶解する速度と、溶解速度と発生速度がつりあったところで液面が維持される。
【００１９】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく本発明の技術的思想に基いて種々の変形が可能である。
【００２０】
【発明の効果】
本発明は、サイクロンセパレータに連通する反応容器の排出口を、該反応容器の側壁部に設けたので、反応容器の塔頂部に発生する気相がサイクロンセパレータ側に供給されるのを防止できる。
また、反応容器に、該反応容器の外部から内部に向けて、水と水酸化ナトリウムを噴出するエジェクタを設け、該エジェクタの吸引室に、上記サイクロンセパレータで分離した炭酸ナトリウム粒子を導入する配管を設けたので、循環用ポンプが不要になる。炭酸ナトリウム粒子を反応容器に導入することにより、ＰＣＢの分解が活性化し、反応容器内の攪拌もできる。
さらに、水と水酸化ナトリウムを噴出するエジェクタの吸引室と上記接続部との間の流路に、ＰＣＢとＰＣＢの溶媒を供給する導入配管を設けたので、ＰＣＢの攪拌が適切に行われる。
またさらに、反応容器内に炭酸ナトリウムの生成のために供給する水酸化ナトリウム量を、余剰の炭酸ナトリウムが析出しない範囲で供給するようにしたので、適量の炭酸ナトリウム粒子を反応容器内に析出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるＰＣＢ分解反応容器の縦断面図である。
【図２】一定容積の容器中における反応液の圧力と温度の関係を示す線図である。
【図３】従来のＰＣＢ分解反応容器の縦断面図である。
【符号の説明】
１  反応容器
２  水と水酸化ナトリウム
３  エジェクタ
４  供給配管
５  サイクロンセパレータ
７  排出配管
８  下降管
９  導入配管
１０  気体供給ノズル
１１  空気又は酸素
１２  ＰＣＢ、鉱物油混合物
【図１】
0003664867.tif 000004
【図２】
0003664867.tif 000005
【図３】
0003664867.tif 000006