(57)【要約】【課題】有機物を酸化分解処理する反応器から、残渣を閉塞させることなく排出する方法を提供する。【解決手段】有機性廃棄物を酸化分解する反応器２，３に、第１バルブ１１、第２バルブ１２、第１ドレンタンク１３、第３バルブ１４、第２ドレンタンク１５を直列に備えた残渣排出ラインを設ける。残渣排出ラインに反応器内圧を導いた状態で、第２ドレンタンク１５を反応器内圧よりも低い所定圧力まで昇圧し、第１バルブを閉１１、第２バルブ１２を開とし第１バルブ１１から第３バルブ１４までの領域を反応器内圧としたうえ、第３バルブ１４を開として差圧を利用して残渣をドレンタンクに回収する。次に第１バルブ１１を開、第２バルブ１２を閉として第１バルブ１１より上の領域に反応器内圧を作用させ、残渣を第２バルブ１２まで移動させたうえ、第１バルブ１１を閉、第２バルブ１２を開として残渣をドレンタンクに回収する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃棄物を臨界温度以上、臨界圧力以下の反応器により酸化分解した残渣を、第１バルブ、第２バルブ、第１ドレンタンク、第３バルブ、第２ドレンタンクを直列に備えた残渣排出ラインを経由して回収する方法であって、残渣排出ラインの内部に圧力差を形成したうえ第３バルブ及び第１バルブを順次開くことにより、圧力差を利用して残渣をドレンタンクに回収することを特徴とする有機性廃棄物の高温高圧処理装置における残渣回収方法。
【請求項２】
有機性廃棄物を臨界温度以上、臨界圧力以下の反応器により酸化分解した残渣を、第１バルブ、第２バルブ、第１ドレンタンク、第３バルブ、第２ドレンタンクを直列に備えた残渣排出ラインを経由して回収する方法であって、第２バルブの下方に反応器内圧を導くラインの第４バルブを開いた状態で、第２ドレンタンクを反応器内圧よりも低い所定圧力まで昇圧し、第１バルブを閉、第２バルブを開として第４バルブを閉じて第１バルブから第３バルブまでの領域を反応器内圧とし、次に第３バルブを開として差圧を利用して第１バルブ以下の残渣を第１ドレンタンク及び第２ドレンタンクに回収し、次に第１バルブを開、第２バルブを閉として第１バルブより上の領域に反応器内圧を作用させて残渣を第２バルブまで移動させたうえ、第１バルブを閉、第２バルブを開として残渣を第１ドレンタンク及び第２ドレンタンクに回収することを特徴とする有機性廃棄物の高温高圧処理装置における残渣回収方法。
【請求項３】
第２ドレンタンクの昇圧を不活性ガスにより行うことを特徴とする請求項１または２記載の有機性廃棄物の高温高圧処理装置における残渣回収方法。
【請求項４】
第１バルブ以下の領域を反応器内圧まで昇圧したうえ、第４バルブを開いて全体を反応器内圧に復帰させる工程を付加することを特徴とする請求項１または２記載の有機性廃棄物の高温高圧処理装置における残渣回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機性廃棄物を臨界温度以上、臨界温度以下の反応器において酸化分解する高温高圧処理装置における残渣回収方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、有機性廃棄物の処理方法としては焼却が主流であるが、焼却を行うためにはある程度大きなプラントを必要とするため、大量の廃棄物が排出されない地域では焼却は適していない。そこで焼却に替わる処理技術として、有機性廃棄物の高温高圧処理の開発が進められている。
【０００３】
高温高圧処理の代表的な技術として、超臨界処理がある。超臨界処理は３７４℃以上、２２ＭＰａ以上の超臨界水を酸化処理の反応場として利用する技術である。この技術では有機性廃棄物を例えば２２〜２５ＭＰａ、温度６００〜６５０℃で酸化処理するが、反応器内に有機性廃棄物を送り込むポンプの吐出圧を２５ＭＰａ以上としなければならないため、固形分濃度が１０％以上の有機性廃棄物を処理することは困難である。このほか、反応条件が過酷であるために装置の腐食等の問題があるほか、酸化剤である酸素や空気の昇圧にも多くのコストが必要となるなどの課題が残されている。
【０００４】
高温高圧処理の他の技術として、湿式酸化処理がある。この湿式酸化処理は温度、圧力ともに臨界点以下の液相条件にて有機物を酸化処理する技術である。しかしこの処理は酸化の度合いに問題があり、特に窒素がこの条件下でアンモニアに転換され、このアンモニアをほとんど分解できないため、アンモニアが排水中に排出されてしまうという問題がある。
【０００５】
このほか、臨界温度以上、臨界圧力以下の条件下で有機物を酸化分解処理する技術も提案されている。この技術は、特許文献１に示されるように水流れを利用して有機物を反応場に移動させ、例えば１０ＭＰａ、６００℃で酸化分解させる。しかしこの特許文献１に示される方法では水流れを利用するために固形分濃度が低い廃棄物を処理することしかできず、装置容積に対して処理可能な固形分が小さいという難点がある。
【０００６】
そこで本発明者は、臨界温度以上、臨界圧力以下の条件下で固形分濃度が高い（１０％以上）有機物を酸化分解処理する技術を開発中である。この技術においては有機性廃棄物が予熱器により加熱され、反応器により酸化分解されて無機化される。反応器内部の固形分濃度が高いために反応熱を利用して自燃する。また反応器は残渣と排ガスを分離して排出し、排ガスは予熱器の熱源として利用される。残渣は粉末状の無機分である。
【０００７】
反応器には二重バルブを備えた垂直な残渣排出ラインが設けられ、先ず反応器に近い第１バルブを開いて残渣を下方の第２バルブの位置まで落下させ、次に第１バルブを閉じたうえで第２バルブを開いて残渣を系外に排出させ回収するようになっている。ところが残渣は反応器から残渣排出ラインに単なる重力落下により移行する構造であるため、上記の残渣回収方法では残渣排出ライン（特に第１バルブの上方及び第２バルブの下方）で残渣が閉塞することがあり、固形分濃度が高い有機性廃棄物を酸化分解処理する技術を実用化するうえで妨げとなっていた。
【特許文献１】特開平１０−１３７７７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って本発明の目的は、臨界温度以上、臨界圧力以下の条件下で固形分濃度が高い有機物を酸化分解処理する反応器から、残渣を閉塞させることなく排出することができる残渣回収方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するためになされた請求項１の本発明は、有機性廃棄物を臨界温度以上、臨界圧力以下の反応器により酸化分解した残渣を、第１バルブ、第２バルブ、第１ドレンタンク、第３バルブ、第２ドレンタンクを直列に備えた残渣排出ラインを経由して回収する方法であって、残渣排出ラインの内部に圧力差を形成したうえ第３バルブ及び第１バルブを順次開くことにより、圧力差を利用して残渣をドレンタンクに回収することを特徴とするものである。
【００１０】
また請求項２の発明は請求項１の発明を具体化したもので、有機性廃棄物を臨界温度以上、臨界圧力以下の反応器により酸化分解し、残渣を第１バルブ、第２バルブ、第１ドレンタンク、第３バルブ、第２ドレンタンクを直列に備えた残渣排出ラインを経由して回収する方法であって、第２バルブの下方に反応器内圧を導くラインの第４バルブを開いた状態で、第２ドレンタンクを反応器内圧よりも低い所定圧力まで昇圧し、第１バルブを閉、第２バルブを開として第４バルブを閉じて第１バルブから第３バルブまでの領域を反応器内圧とし、次に第３バルブを開として差圧を利用して第１バルブ以下の残渣を第１ドレンタンク及び第２ドレンタンクに回収し、次に第１バルブを開、第２バルブを閉として第１バルブより上の領域に反応器内圧を作用させて残渣を第２バルブまで移動させたうえ、第１バルブを閉、第２バルブを開として残渣を第１ドレンタンク及び第２ドレンタンクに回収することを特徴とするものである。
【００１１】
なお、何れの発明においても第２ドレンタンクの昇圧を不活性ガスにより行うことが好ましく、第１バルブ以下の領域を反応器内圧まで昇圧したうえ、第４バルブを開いて全体を反応器内圧に復帰させる工程を付加することが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、反応器に直結された残渣排出ラインの内部に差圧を発生させ、残渣排出ライン中に堆積した残渣をドレンタンクに排出させる。従って、固形分濃度が高い有機物を酸化分解処理する反応器から、残渣を閉塞させることなく排出することができる。しかもその場合にも反応器の内部圧力はほとんど変動せず、反応系に外乱を与えることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は装置構成を示す概念図であり、１は予熱器、２，３は反応器である。例えば下水汚泥などの有機性廃棄物は固形分濃度が１０％以上のスラリーの状態でスラリー注入器４によって加圧され、予熱器１に注入される。反応器２，３の温度は臨界温度である３７４℃以上（６００℃以下）に維持されており、予熱器１は有機性廃棄物をこの温度まで予熱したうえ反応器２に送り込む。また予熱器１及び反応器２，３の内部圧力は臨界圧力以下の４〜１０ＭＰａの範囲にあるが、これらの機器は内部で連通しているため全て同一圧力であり、この圧力を本明細書では「反応器内圧」と呼ぶ。なお本発明において反応器は単一であってもよい。
【００１４】
有機性廃棄物は反応器２、３の内部を送り羽根５，６により進行しながら、臨界温度以上、臨界圧力以下の反応場において酸化分解され、炭酸ガス、窒素ガス等の排ガスと、無機質の残渣となる。酸化分解のために酸素が予熱器１及び反応器２，３の内部に供給される。
【００１５】
反応器３の後端部の下面には、垂直な残渣排出ラインが直結されている。残渣排出ラインは、第１バルブ１１、第２バルブ１２、第１ドレンタンク１３、第３バルブ１４、第２ドレンタンク１５を直列に備えたものである。また予熱器１と第２バルブ１２の下方とを連通し、残渣排出ラインに反応器内圧を導くライン７があり、このライン７に第４バルブ１６が設けられている。残渣排出ラインのうちライン７の接続点よりも下方側は反応器内圧を利用して残渣の閉塞を防止し易いが、上方側はこれまでは堆積した残渣を除去しにくかった部位である。
【００１６】
以下に図２〜図９を参照しつつ、本発明の工程を説明する。なお、ここでは反応器内圧を４ＭＰａと仮定して説明する。また図２以下における四角枠は、圧力が同一である範囲を表示するためのものである。バルブは開を○、閉を●で表示した。
【００１７】
まず図２は通常運転中の状態を示す図であり、第３バルブ１４が閉、第４バルブ１６が開の状態にあり、第２ドレンタンク１５の内圧は０ＭＰａである。残渣排出ラインの内圧はライン７の第４バルブ１６が開であるため反応器内圧である４ＭＰａに保たれており、二重バルブを構成する第１バルブ１１と第２バルブ１２とを交互に開閉することによって、残渣を第１ドレンタンク１３に落下させている。この残渣排出は重力落下によるもので、閉塞発生の可能性のあることは前記したとおりである。
【００１８】
残渣回収の工程は図３以下に示すとおりである。最初に、図３に示すように第２ドレンタンク１５を反応器内圧よりも低い所定圧力まで昇圧する。昇圧はアルゴンガスのような不活性ガスを用いて行い、例えば３ＭＰａまで昇圧する。窒素ガスを使用するとアンモニアが生成されるおそれがあるので好ましくない。反応器内圧との圧力差が小さすぎると残渣の排出が十分に行われず、反応器内圧との圧力差が大きすぎると反応系への影響が拡大するので、０.５〜１.５ＭＰａ程度の圧力差が適当である。そして第１バルブ１１を閉、第２バルブ１２を開とする。
【００１９】
次に図４のようにライン７の第４バルブ１６を閉じる。このとき第１バルブ１１から第３バルブ１２までの領域は反応器内圧である４ＭＰａ、第３バルブ１２よりも下方部分は３ＭＰａである。この状態から次に、図５のように第３バルブ１４を開とする。この瞬間、上記の圧力差によって第１バルブ１１以下の残渣は下方に移動し、第１ドレンタンク１３及び第２ドレンタンク１５に回収される。なお第３バルブ１４を開としたため、第１バルブ１１以下の領域の圧力は反応器内圧と前期所定圧力との中間の、例えば３.５ＭＰａとなる。
【００２０】
次に、図６のように第１バルブ１１と第２バルブ１２とを共に閉とし、第１バルブ１１と第２バルブ１２との間の領域を３.５ＭＰａとする。このとき第１バルブ１１の上部は反応器内圧である４ＭＰａ、第１バルブ１１の下部は３.５ＭＰａとなっており、圧力差が形成されている。この状態で、図７のように第１バルブ１１を開とすると、その瞬間に上記の圧力差により反応器６からの高圧ガスが残渣排出ラインに向かって流れ、第１バルブ１１の上下に堆積した残渣を第２バルブ１２まで移動させる。
【００２１】
次に図８のように第１バルブ１１を閉、第２バルブ１２を開とし、第２バルブ１２上まで移動してきた残渣を第１ドレンタンク１３及び第２ドレンタンク１５に回収する。なお、図６から図８までの工程は数回繰り返してもよい。第１バルブ１１が開かれるときには必ず第２バルブ１２が閉じているので、反応系に圧力変動が生じることはない。
【００２２】
このようにして残渣回収が終了したのち、図９に示すように第１バルブ１１以下の領域を不活性ガスにより反応器内圧である４ＭＰａまで昇圧する。そしてライン７の第４バルブ１６を開とし、通常運転に復帰する。なお、第１ドレンタンク１３及び第２ドレンタンク１５に回収された残渣は第２バルブ１２及び第４バルブ１６を閉として適宜取り出される。
【００２３】
上記したように、本発明によればバルブ操作により残渣排出ラインの内部に適度の差圧を発生させ、この差圧を利用して残渣排出ライン中に堆積した残渣をドレンタンクに排出させることができる。特に従来は閉塞しやすかった第１バルブ１１の上部の残渣についても、確実に排出させることができる。しかもその場合にも反応系に外乱を与えることがない利点がある。なお、反応系から排出される水蒸気により残渣排出ライン内部の残渣が湿潤すると、閉塞が促進される。このため残渣排出ラインの外周にヒータを設けて加熱し、湿潤を防止することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】装置構成を示す概念図である。
【図２】通常運転中のバルブ開閉状態を示す説明図である。
【図３】第２ドレンタンクを所定圧力まで昇圧した状態を示す説明図である。
【図４】第４バルブを閉じた状態を示す説明図である。
【図５】第３バルブを開いた状態を示す説明図である。
【図６】第１バルブと第２バルブを閉じた状態を示す説明図である。
【図７】第１バルブを開いた状態を示す説明図である。
【図８】第１バルブを閉じ、第２バルブを開いた状態を示す説明図である。
【図９】第４バルブを開いた状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  １は予熱器
２  反応器
３  反応器
４  スラリー注入器
５  送り羽根
６  送り羽根
７  反応器内圧を導くライン
１１  第１バルブ
１２  第２バルブ
１３  第１ドレンタンク
１４  第３バルブ
１５  第２ドレンタンク
１６  第４バルブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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