(57)【要約】【課題】耐圧容器の内部に反応容器が収められた二重容器構造の有機物反応処理用高圧反応容器の処理能力を向上させる。【解決手段】有機物処理の高圧反応容器１０１は、有機廃棄物４を供給する処理物供給管４１と酸化剤５を供給する酸化剤供給管５１とに接続された反応容器２と、反応容器２を囲むように配設された耐圧容器１と、反応容器２と連結されて有機廃棄物４を反応容器２で処理した処理流体を耐圧容器１の外部へ抜き取る処理流体出口管６１と、耐圧容器１に接続されて耐圧容器１と反応容器２との間の空隙に同圧維持流体９を供給する同圧流体供給管９２と、耐圧容器１から延びて耐圧容器１の外部で処理流体出口管６１に連結された連結管７とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物を高圧で分解処理する有機物処理用高圧反応容器において、
前記有機物を供給する有機物供給手段と、
前記有機物と反応させる反応剤を供給する反応剤供給手段と、
前記有機物供給手段および前記反応剤供給手段に接続された反応容器と、
前記反応容器を囲むように配設された耐圧容器と、
前記反応容器と連結されて前記有機物を前記反応容器で処理した処理流体を前記耐圧容器の外部へ抜き取る処理流体出口管と、
前記耐圧容器に接続されて前記耐圧容器と前記反応容器との間の空隙に同圧維持流体を供給する同圧流体供給管と、
前記耐圧容器から延びて前記耐圧容器の外部で前記処理流体出口管に連結された連結管と、
を有することを特徴とする有機物処理用高圧反応容器。
【請求項２】
前記同圧流体供給管は、２箇所以上で前記耐圧容器に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の有機物処理用高圧反応容器。
【請求項３】
前記同圧流体管には、その中を流れる前記同圧維持流体の流量を個別に調節する調節手段が取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載の有機物処理用高圧反応容器。
【請求項４】
前記反応容器の内部での前記有機物の流れの方向の異なる位置に配置された、前記反応剤を前記反応容器の内部に供給する少なくとも２つの供給口、を有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の有機物処理用高圧反応容器。
【請求項５】
少なくとも１つの前記供給口から供給される反応剤を加熱する誘導加熱器を有することを特徴とする請求項４に記載の有機物処理用高圧反応容器。
【請求項６】
前記反応容器と前記反応剤供給手段との接続位置に対して、前記反応容器の内部での前記有機物の流れの方向の下流側であって前記反応容器と前記耐圧容器との間の空隙に設けられた前記反応剤供給手段を流れる流体を加熱する熱交換器、を有することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の有機物処理用高圧反応容器。
【請求項７】
前記反応容器および前記耐圧容器の相対的な位置変化に応じて変形可能に形成されて、前記有機物供給手段、前記反応剤供給手段および前記処理流体出口管の少なくとも１つと前記反応容器とを前記耐圧容器の内部で連結する相対位置変化吸収手段、を有することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の有機物処理用高圧反応容器。
【請求項８】
前記相対位置変化吸収手段は、らせん状に形成された配管、ジグザグ状に形成された配管およびベローズの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項７に記載の有機物処理用高圧反応容器。
【請求項９】
前記同圧維持流体は、気体であることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の有機物処理用高圧反応容器。
【請求項１０】
前記連結管は、前記耐圧容器の鉛直方向最高部近傍から延びていることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の有機物処理用高圧反応容器。
【請求項１１】
前記連結管は、前記耐圧容器の鉛直方向最高部近傍から延びている第１の連結管と、前記耐圧容器の鉛直方向最下部近傍から延びている第２の連結管と、前記第１および第２の連結管のそれぞれに挿入された弁を含むことを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の有機物処理用高圧反応容器。
【請求項１２】
前記処理流体出口管に接続された前記処理流体のペーハーを変化させる物質を供給する薬液供給管を有することを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の有機物処理用高圧反応容器。
【請求項１３】
前記反応剤は、酸化剤であることを特徴とする請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載の有機物処理用高圧反応容器。
【請求項１４】
有機物を高圧で分解処理する有機物処理用高圧反応システムにおいて、
前記有機物を供給する有機物供給手段と、
前記有機物と反応させる反応剤を供給する反応剤供給手段と、
前記有機物供給手段および前記反応剤供給手段に接続された反応容器と、
前記反応容器を囲むように配設された耐圧容器と、
前記反応容器と連結されて前記有機物を前記反応容器で処理した処理流体を前記耐圧容器の外部へ抜き取る処理流体出口管と、
前記耐圧容器に接続されて前記耐圧容器と前記反応容器との間の空隙に同圧維持流体を供給する同圧流体供給管と、
前記耐圧容器から延びて前記耐圧容器の外部で前記処理流体出口管に連結された連結管と、
前記処理流体の圧力を減圧する減圧手段と、
を有することを特徴とする有機物処理用高圧反応システム。
【請求項１５】
前記処理流体出口管に接続された前記処理流体のペーハーを変化させる物質を供給する薬液供給管を有することを特徴とする請求項１４に記載の有機物処理用高圧反応システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機物を高圧で分解処理する有機物処理用の高圧反応容器および高圧反応システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、超臨界水酸化処理の反応容器は、高温高圧の腐食環境に晒される。このため、耐圧容器の内側に耐食性材料製の反応容器を配置した二重容器構造としている。このような反応容器では、反応容器の内外の圧力差により反応容器が破損する恐れがある。このため、反応容器内の圧力と耐圧容器と反応容器の隙間の圧力を制御して差圧を少なくするような手段が取られている。
【０００３】
たとえば、耐圧容器と反応容器の隙間と反応容器を連結して、気体または液体を流す方法が提案されている。特許文献１には、反応容器に流す空気を分岐して隙間に流し、反応容器と隙間の流体を別々のラインで減圧して排出する方法が開示されている。一方、特許文献２には、耐圧容器と反応容器の隙間と耐圧容器入口の間に連結管を備えて、隙間に供給した液体は反応容器を介して処理液と一緒に反応容器出口から排出する方法が開示されている。また、特許文献３には、耐圧容器と反応容器の隙間に水を供給して減圧弁で反応容器と同圧になるように制御する方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−３４２５５３号公報
【特許文献２】特開２００５−５８９６２号公報
【特許文献３】特開２００２−１８６８４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
有機物の超臨界水酸化処理は、高温高圧のプロセスである。このため、昇圧・昇温の起動工程と降温・降圧の停止工程に長い時間が必要である。また、有機物の種類により無機塩が発生して反応容器に堆積する場合には、温度を下げて塩を溶解排出する工程が必要となる。反応容器の温度を変化させるためには長時間を必要とし、実質的な処理時間が著しく短くなり、年間処理量を著しく低下させているという課題がある。
【０００５】
空気を分岐して耐圧容器と反応容器に供給して、それぞれの圧力調整器で減圧しながら、耐圧容器と反応容器の圧力の差圧を測定して耐圧容器へ供給される気体を別の弁で排出し微調整して、同圧を維持することもできる。この場合、反応容器に圧力維持流体を供給しないので、容器はそれほど大型にはならないが、３台で連携した圧力調整が必要であり、機器が増加し、制御が複雑になる。
【０００６】
耐圧容器の上流部と反応容器の入口に連結管を設け、耐圧容器と反応容器の同圧を維持すると、耐圧容器の下流に配置された１台の圧力調整弁で耐圧容器と反応容器の圧力を容易に同圧に維持できる。しかし、反応容器に同圧維持流体が供給されるため、反応容器の容積と耐圧容器の容積が増加する。耐圧容器の容積増加は、容器材料の肉厚と重量を増加させ容器の大型化、コスト増加につながる。
【０００７】
また、耐圧容器に水を供給して反応容器と耐圧容器の圧力が等しくなるように排出量を調整する方法では、２台の圧力調整器が必要で、圧力調整が複雑になる。
【０００８】
そこで、本発明は、耐圧容器の内部に反応容器が収められた二重容器構造の有機物分解処理用高圧反応容器の処理能力を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するため、本発明は、有機物を高圧で分解処理する有機物処理用高圧反応容器において、前記有機物を供給する有機物供給手段と、前記有機物と反応させる反応剤を供給する反応剤供給手段と、前記有機物供給手段および前記反応剤供給手段に接続された反応容器と、前記反応容器を囲むように配設された耐圧容器と、前記反応容器と連結されて前記有機物を前記反応容器で処理した処理流体を前記耐圧容器の外部へ抜き取る処理流体出口管と、前記耐圧容器に接続されて前記耐圧容器と前記反応容器との間の空隙に同圧維持流体を供給する同圧流体供給管と、前記耐圧容器から延びて前記耐圧容器の外部で前記処理流体出口管に連結された連結管と、を有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、有機物を高圧で分解処理する有機物処理用高圧反応システムにおいて、前記有機物を供給する有機物供給手段と、前記有機物と反応させる反応剤を供給する反応剤供給手段と、前記有機物供給手段および前記反応剤供給手段に接続された反応容器と、前記反応容器を囲むように配設された耐圧容器と、前記反応容器と連結されて前記有機物を前記反応容器で処理した処理流体を前記耐圧容器の外部へ抜き取る処理流体出口管と、前記耐圧容器に接続されて前記耐圧容器と前記反応容器との間の空隙に同圧維持流体を供給する同圧流体供給管と、前記耐圧容器から延びて前記耐圧容器の外部で前記処理流体出口管に連結された連結管と、前記処理流体の圧力を減圧する減圧手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、耐圧容器の内部に反応容器が収められた二重容器構造の有機物分解処理用高圧反応容器の処理能力を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明に係る高圧反応容器の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、同一または類似の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１３】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明に係る高圧反応容器の第１の実施の形態における縦断面図である。
【００１４】
高圧反応容器１０１は、入口側２１から出口側２２に延びる筒状の反応容器２を有している。反応容器２の少なくとも内側は、耐食性を有する材料で形成されている。反応容器２は、同じ軸方向に延びる耐圧容器１の内部に収められている。
【００１５】
反応容器２の入口側２１には、熱膨張・収縮吸収管３１，３２を介して、耐圧容器１の外側の処理物供給管４１、酸化剤供給管５１が接続されている。
【００１６】
また、反応容器２の出口側２２には、別の熱膨張・収縮吸収管３３を介して、耐圧容器１の外側の処理流体出口管６１が接続されている。熱膨張・収縮吸収管３１，３２，３３は、反応容器２の外部であって、耐圧容器１の内部に位置している。
【００１７】
また、高圧反応容器１０１は、耐圧容器１と処理流体出口管６１を接続する連結管７を有している。処理流体出口管６１の連結管７との接続部よりも下流側には、薬液供給管１８が接続されている。
【００１８】
反応容器２の入口側２１および出口側２２の近傍であって耐圧容器１の外側には、熱交換器８１，８２が取り付けられている。熱交換器８１，８２には冷却材８が供給される。
【００１９】
反応容器２の入口側２１および出口側２２の近傍において耐圧容器１には、２本の同圧流体供給管９２が接続されている。耐圧容器１と反応容器２の間の空間には、同圧流体供給管９２を介して、たとえば水などの同圧維持流体９が供給される。同圧流体供給管９２の途中には、流量調整弁１９が挿入されている。同圧流体供給菅９２は、流量調整弁１９の上流で、一本の同圧流体供給管９１にまとめられている。
【００２０】
耐圧容器１の外周には、耐圧容器１を加熱する加熱器１１が配設されている。
【００２１】
有機廃棄物４は、処理物供給管４１から反応容器２に供給される。有機廃棄物４と反応する反応剤である酸化剤５は、酸化剤供給管５１から反応容器２に供給される。また、有機廃棄物４の性質によっては、還元剤を使用することも可能である。反応容器２で処理された処理流体６は、処理流体出口管６１から抜き出される。
【００２２】
処理流体６は、酸性あるいはアルカリ性となっている場合もあるが、薬液供給管１８を介して供給される薬液１４によってペーハーが調整され、処理流体出口管６１を介して減圧機構（図示せず）まで送られる。処理流体６は、減圧機構で減圧された後、必要な処理が施された後に排出される。
【００２３】
このように、処理流体６を減圧機構に送る前に、酸度あるいはアルカリ度を低下させることにより、腐食性が低下する。これによって、処理流体６の下流側の減圧機構などの寿命を長くすることができ、処理システムの信頼性を向上させることができる。なお、薬液供給管１８の接続位置は、連結管７の接続位置の上流側であってもよい。また、処理流体６の減圧の前に、気水分離などの工程を行ってもよい。
【００２４】
耐圧容器１は、圧力容器としての高温強度が要求される。一方、反応容器２は、耐食性が要求され、たとえばチタンなどが用いられるが、高温強度は低い。このため、耐圧容器１は、反応容器２とは異なる材料で形成される場合がある。
【００２５】
耐圧容器１と反応容器２とが異なる材料で形成されている場合には、運転開始の際の昇温時に、膨張率が異なるため、配管位置が相対的に変化する可能性がある。このため、耐圧容器１と反応容器２との間を剛体で結合していると、いずれかの容器が変形したり、結合部が破断するおそれがある。
【００２６】
そこで、本実施の形態の高圧反応容器では、耐圧容器１と反応容器２との間を熱膨張・収縮吸収管３１，３２，３３によって結合している。熱膨張・収縮吸収管３１，３２，３３は、寸法変化を吸収できるように、ジグザグ型に形成されている。
【００２７】
このような熱膨張・収縮吸収管３１，３２，３３によって、相対的な配管位置の変化は吸収され、容器の破損が抑制される。同様に運転停止時に両容器の収縮に伴う破損も抑制される。
【００２８】
熱交換器８１，８２は、耐圧容器１の両端と熱膨張・収縮吸収管３１，３２，３３の近傍を冷却する。これにより、処理物供給管４１、酸化剤供給管５１、処理流体出口管６１および同圧流体供給管９２が耐圧容器１に接続されている部分の温度が過度に上昇することを抑制する。
【００２９】
同圧維持流体９は、流量調整弁１９を介して耐圧容器１内に供給される。また、耐圧容器１の出口部で連結管７から流出し、処理流体出口管６１と連結管７の接合部で処理流体と合流する。これにより、耐圧容器１と反応容器２の圧力は同じとなる。
【００３０】
本実施の形態の高圧反応容器１０１は、同圧維持流体９を連結管７を介して処理流体出口管６１の途中で処理流体６と合流させている。これにより、耐圧容器１の容積を小さくすることができ、装置を小型化することが可能である。また、コスト低減の効果が得られる。また、構造が単純であるため、誤動作の危険は小さく、制御が容易である。
【００３１】
同圧維持流体９は、反応容器２の入口側２１と出口側２２の近傍で、耐圧容器１に別々に供給することができ、さらにそれぞれの流量を制御できる。これにより、反応容器２の入口側２１および出口側２２、並びに、熱膨張・収縮吸収管３１，３２，３３を冷却して低い温度に保つことができる。したがって、熱硬化による耐圧容器１と反応容器２の接続部の破損が抑制される。
【００３２】
有機廃棄物４の酸化反応による発熱で外部の加熱器１１からの熱供給が不要になった場合には、反応容器２の入口側２１の近傍から同圧維持流体９を供給することによって、速やかに加熱器１１からの熱の供給を遮断できる。これにより、反応の暴走を抑えて反応温度の制御が容易となり、安定した分解性能が得られる。さらに、反応容器２の内壁温度を下げることができるので、腐食が抑制される。このため、廉価な材料で反応容器を製作することができる。
【００３３】
同圧維持流体９は、反応容器２の入口側２１の近傍から供給される。このため、運転停止のために温度を下げる工程では、反応容器２を効率的に除熱することができ、この工程に要する時間を短縮できる。その結果、この高圧反応容器の使用時間のうち、実際に有機物処理に用いることができる時間が増加し、年間処理量が増加する。
【００３４】
特に無機塩が反応容器に堆積するプロセスでは、高温の有機廃棄物処理工程と低温の塩排出工程を交互に繰り返す必要がある。本実施の形態の高圧反応容器を用いると、有機物処理工程から塩排出工程に移行する過渡期の時間を短縮することができるので、年間の処理量を大幅に増加させることができる。
【００３５】
なお、同圧流体供給管９２の耐圧容器１への接続は、２箇所に限定されるものではない。たとえば、３箇所以上で接続して、同圧流体供給管９２を流れる同圧維持流体９のそれぞれの流量を制御すると、反応容器内の温度分布をより細かく制御することができ、処理性能を向上させることもできる。
【００３６】
同圧維持流体９は、水などの液体に限定されず、窒素、空気などの不活性ガスを同圧維持気体として利用することもできる。なお、気体を同圧維持流体９として用いる場合は、液体に比べて熱容量が少ないので、降温速度向上の効果、反応容器内の温度分布制御の効果はあまり大きくないが、１箇所以上で耐圧容器１に供給することで効果が得られる。
【００３７】
［第２の実施の形態］
図２は、本発明に係る高圧反応容器の第２の実施の形態における熱膨張・収縮吸収管近傍の縦断面図である。
【００３８】
本実施の形態の高圧反応容器１０２では、耐圧容器１と反応容器２との間を、らせん型の熱膨張・収縮吸収管３３によって結合している。このような熱膨張・収縮吸収管３３によって、耐圧容器１と反応容器２との相対的な位置変化は吸収される。
【００３９】
なお、ここでは、反応容器２と処理流体出口管６１をつなぐ熱膨張・収縮吸収管３３を、らせん型としているが、反応容器２と処理物供給管４１あるいは酸化剤供給管５１との接続にもらせん型の熱膨張・収縮吸収管を用いることができる。
【００４０】
［第３の実施の形態］
図３は、本発明に係る高圧反応容器の第３の実施の形態における熱膨張・収縮吸収管近傍の縦断面図である。
【００４１】
本実施の形態の高圧反応容器１０３では、耐圧容器１と反応容器２との間を、ベロー型の熱膨張・収縮吸収管３３によって結合している。このような熱膨張・収縮吸収管３３によって、耐圧容器１と反応容器２との相対的な位置変化は吸収される。
【００４２】
なお、ここでは、反応容器２と処理流体出口管６１をつなぐ熱膨張・収縮吸収管３３を、ベロー型としているが、反応容器２と処理物供給管４１あるいは酸化剤供給管５１との接続にもベロー型の熱膨張・収縮吸収管を用いることができる。
【００４３】
［第４の実施の形態］
図４は、本発明に係る高圧反応容器の第４の実施の形態における連結管近傍の縦断面図である。
【００４４】
本実施の形態の高圧反応容器１０４では、連結管７は、耐圧容器１の最高部と接続され、連結管７の最高部は耐圧容器１よりも高い位置に配置されている。
【００４５】
同圧維持流体９に水などの液体を使用している場合に、同圧維持流体９に気体が混入すると、その気体は耐圧容器１の上部に溜まる。このため、同圧維持流体９に気体が混入したとしても、同圧維持流体９の供給中は耐圧容器１の最高部から連結管７を介して処理流体出口管６１に排出される。
【００４６】
気体は熱容量が小さいので、耐圧容器１の内部に残留すると加熱器１１から反応容器２への熱供給効率が低下する。しかし、本実施の形態のように連結管７を配置することにより、耐圧容器１の内部を液体で満たすことができる。このため、外部からの熱制御に対して応答性の良い高圧反応容器を提供することができる。また、エネルギー効率も向上する。
【００４７】
［第５の実施の形態］
図５は、本発明に係る高圧反応容器の第５の実施の形態における連結管近傍の縦断面図である。
【００４８】
本実施の形態の高圧反応容器１０５では、連結管７１，７２は２本あり、第１の連結管７１は、第４の実施の形態と同様に、耐圧容器１の最高部と接続され、その連結管７１の最高部は耐圧容器１よりも高い位置に配置されている。第２の連結管７２は、耐圧容器１の最下部と接続されている。また、それぞれの連結管７１，７２には、第１および第２の開閉弁１６，１７がそれぞれ挿入されている。
【００４９】
同圧維持流体９に液体を使用している時は、第１の開閉弁１６は開、第２の開閉弁１７は閉とし、混入した気体は第１の連結管７１から排出される。一方、同圧維持流体９に気体を用いる場合は、逆に、第１の開閉弁１６は閉、第２の開閉弁１７は開として、混入した液体を第２の連結管７２から排出する。
【００５０】
このような高圧反応容器を用いると、同圧維持流体９として液体を用いる工程では、耐圧容器１から反応容器２への熱供給と除熱を効率的に行うことができる。また、同圧維持流体９として気体を用いる工程では、耐圧容器１と反応容器２の熱の漏洩を少なくすることができるので、エネルギー効率の高い高圧反応容器を提供することができる。
【００５１】
［第６の実施の形態］
図６は、本発明に係る高圧反応容器の第６の実施の形態における縦断面図である。
【００５２】
本実施の形態の高圧反応容器１０６では、反応容器２は、入口側２１の内径が出口側２２の内径と比較して小さくなっている。反応容器２の内部には、処理物供給管４１と熱膨張・収縮吸収管３１を介して接続された処理物供給ノズル４２が、入口側２１のほぼ中心から延びている。
【００５３】
また、反応容器２の内部には、反応容器２に沿って、入口側２１から処理物供給ノズル４２よりも下流側まで、酸化剤仕切管５３が延びている。反応容器２の入口側２１には、酸化剤仕切管５３で仕切られた内側と外側に、それぞれ酸化剤供給管５１，５２が、それぞれ熱膨張・収縮吸収管３２を介して接続されている。
【００５４】
反応容器２は加熱器１１によって加熱され、また、有機廃棄物４と酸化剤５の反応熱が生じるためその内部には温度の分布が生じている。本実施の形態では、有機廃棄物４は、処理物供給ノズル４２によって、反応容器２の軸方向の途中の所定の温度の領域に供給される。また、酸化剤５は、反応容器２の軸方向の異なる２箇所で分割して供給される。
【００５５】
有機廃棄物４は、酸化剤５と反応容器２の内部の反応に適した温度領域で酸化反応を開始する。このため、反応容器２の入口側２１の温度上昇を低く抑えることができる。また、耐圧容器の熱交換器８１の除熱量が少なくなるので熱交換器８１を小型化することができる。これに伴い耐圧容器１を小型化することができる。
【００５６】
一般に、有機廃棄物４に十分な酸化剤５を反応させると、反応による温度上昇で反応速度が増加し、さらなる温度上昇と反応速度の増加を繰り返して反応温度の制御が困難である。本実施の形態のように酸化剤５を分割して供給すると、反応の制御が容易となり、安全性が向上する。
【００５７】
また、酸化剤仕切管５３の数をさらに増加させて、反応容器２の内部を反応条件により適した温度分布とすることもでき、酸化分解性能向上を図ることも可能である。
【００５８】
酸化剤５は、同心円状に複数の層で供給されるので、反応容器２の軸の近傍で反応を進め、有機廃棄物４と反応生成物である腐食性物質を中心領域に閉じ込めることもできる。これにより、反応容器２と腐食性物質の接触を抑制することができるので、反応容器２の腐食を抑制することができる。
【００５９】
有機廃棄物４の酸化反応が始まって外部からの熱供給が不要になった場合には、入口側２１に近い同圧流体供給管９２の流量調整弁１９によって、同圧維持流体９を反応容器２の入口側２１から供給して反応容器２を外側から冷却することもできる。これにより、反応容器２の内壁の温度を低く抑えられる。このため、高い腐食抑制効果が得られ、廉価な材料で反応容器２を形成することが可能である。なお、同圧維持流体９の供給には、流量調整弁１９に代えて、ポンプを使用してもよい。
【００６０】
同圧維持流体９としては、液体の代わりに気体を用いることも可能である。
【００６１】
このように、酸化剤５を反応容器２の内部の複数の位置に分割して供給することにより、反応の制御が容易となり、分解性能の向上と安全性が向上する。さらに、反応容器２の壁面での腐食性物質の濃度を低く抑えることができるので、反応容器２の腐食が抑制される。
【００６２】
［第７の実施の形態］
図７は、本発明に係る高圧反応容器の第７の実施の形態における縦断面図である。
【００６３】
本実施の形態の高圧反応容器１０７は、第６の実施の形態の高圧反応容器１０６に、耐圧容器１と反応容器２の間の空隙の反応容器２の出口側２２の近傍に、それぞれ酸化剤供給管５１，５２に接続された熱交換器８３、８４が設けられている。これらの熱交換器８３、８４は、酸化剤５を加熱し、処理流体６を冷却する。酸化剤仕切管５３の内側で反応容器２につながる酸化剤供給管５１に接続された熱交換器８４は、酸化剤仕切管５３の外側で反応容器２につながる酸化剤供給管５２に接続された熱交換器８３よりも、反応容器２の出口側２２に近い位置に配置されている。
【００６４】
酸化剤５は反応容器２の出口側２２の近傍に設置された熱交換器８３，８４で加熱され反応容器２に供給されて有機廃棄物４と反応する。反応容器２の出口側２２よりも高温の中央部に近い熱交換器８３で加熱された酸化剤５は、酸化剤仕切管５３の外側で反応容器２に供給される。このため、酸化剤仕切管５３の外側で反応容器２に供給された酸化剤５は、酸化剤仕切管５３の外側で反応容器２に供給された酸化剤５よりも温度が高い。したがって、反応容器２の入口側２１に近い領域で酸化剤５と反応した有機廃棄物４は、より高温の酸化剤５と反応容器２の中央部付近でさらに反応することとなる。
【００６５】
また、反応容器２の出口側２２の近傍で処理流体６の熱を除去するので、耐圧容器１の外部で反応容器２の出口側２２に近い位置に配設された熱交換器８２での除熱量が少なくなり、その熱交換器８２を小型化することができる。耐圧容器１の内部に配設された熱交換器８３，８４で処理流体６が十分冷却できれば、耐圧容器１の外部の熱交換器８２を省くことも可能である。
【００６６】
さらに、処理流体６の熱を酸化剤５の加熱に利用するので、加熱器１１のヒータ容量を少なくすることができ、加熱器１１を小型化できる。
【００６７】
なお、酸化剤仕切管５３の内側で反応容器２に供給される酸化剤５を加熱する熱交換器８４を省略してもよい。また、酸化剤仕切管５３を複数配設して、酸化剤５を３箇所以上に分割して供給する場合には、それぞれの位置に供給される酸化剤５を加熱する熱交換器をさらに追加してもよい。
【００６８】
本実施の形態では、耐圧容器１の内部で熱交換を行うので、高圧反応容器全体の熱効率が向上し、外部から供給する必要がある熱が少なくなる。このため、コンパクト化や省エネルギー化を図ることができる。
【００６９】
なお、同圧維持流体９として空気、窒素などの不活性気体の利用も可能である。気体を使用した場合には熱容量が小さいので耐圧容器１への熱移動が制限されるので、熱効率の向上には有利である。有機廃棄物４や酸化剤５の反応熱だけで運転できる場合には、気体の利用は有効である。
【００７０】
また、起動時や停止時に反応容器２と耐圧容器１の間で熱の授受を行う場合には、液体を同圧維持流体９として用いる方が有利である。運転の工程によって水と気体を使い分ける方法は、時間短縮と高圧反応容器の小型化に有効である。なお、同圧維持流体９として液体を用いる場合には、流量調整弁１９に代えてポンプの使用も可能である。
【００７１】
［第８の実施の形態］
図８は、本発明に係る高圧反応容器の第８の実施の形態における縦断面図である。
【００７２】
本実施の形態の高圧反応容器１０８は、第７の実施の形態の高圧反応容器１０７に、誘導加熱機構８６，８７を追加したものである。
【００７３】
第１の誘導加熱機構８６は、酸化剤仕切管５３の外側に配設されている。第２の誘導加熱機構８７は、処理物供給ノズル４２の外側に配設されている。第２の誘導加熱機構８７によって有機廃棄物４は加熱され、第１の誘導加熱機構８６によって酸化剤５が加熱される。
【００７４】
誘導加熱機構８６，８７を用いることにより、処理物供給ノズル４２や酸化剤仕切管５３の温度を低く抑えたまま、内部のみを加熱して反応を起こさせることができる。このため、材料の腐食を抑制することができる。また、反応容器２の内部の反応媒体を直接加熱するので、温度の応答性が高く、温度分布の制御が容易である。
【００７５】
反応で無機塩が生成した場合に、反応容器２の壁付近は反応領域よりも低温であり、塩の溶解度が高く、壁への析出が防止されて、有機廃棄物４や酸化剤５の流路の閉塞を抑制することができる。さらに、壁付近で塩の溶解度が高いので、反応領域で析出した塩を溶解して、反応容器２の外部に排出する効果も期待できる。
【００７６】
また、耐圧容器１の外部からヒータで加熱する装置に比べて、耐圧容器１の温度を低く抑えることができるので、容器の肉厚を薄くすることができ装置の小型化が期待できる。
【００７７】
なお、同様に、反応容器２の外側から酸化剤５を加熱してもよい。
【００７８】
なお、以上の説明は単なる例示であり、本発明は上述の各実施形態に限定されず、様々な形態で実施することができる。たとえば、酸化剤は有機物と反応する反応剤の一例であって、他の反応剤でもよい。また、各実施形態の特徴を組み合わせて実施することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明に係る高圧反応容器の第１の実施の形態における縦断面図である。
【図２】本発明に係る高圧反応容器の第２の実施の形態における熱膨張・収縮吸収管近傍の縦断面図である。
【図３】本発明に係る高圧反応容器の第３の実施の形態における熱膨張・収縮吸収管近傍の縦断面図である。
【図４】本発明に係る高圧反応容器の第４の実施の形態における連結管近傍の縦断面図である。
【図５】本発明に係る高圧反応容器の第５の実施の形態における連結管近傍の縦断面図である。
【図６】本発明に係る高圧反応容器の第６の実施の形態における縦断面図である。
【図７】本発明に係る高圧反応容器の第７の実施の形態における縦断面図である。
【図８】本発明に係る高圧反応容器の第８の実施の形態における縦断面図である。
【符号の説明】
【００８０】
１…耐圧容器、２…反応容器、４…有機廃棄物、５…酸化剤、６…処理流体、７，７１，７２…連結管、８…冷却材、９…同圧維持流体、１１…加熱器、１４…薬液、１６，１７…開閉弁、１８…薬液供給管、１９…流量調整弁、２１…反応容器の入口側、２２…反応容器の出口側、３１，３２，３３…熱膨張・収縮吸収管、４１…処理物供給管、４２…処理物供給ノズル、５１、５２…酸化剤供給管、５３…酸化剤仕切管、６１…処理流体出口管、８１，８２，８３，８４…熱交換器、８６，８７…誘導加熱機構、９１，９２…同圧流体供給管、１０１〜１０８…高圧反応容器。
【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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