(57)【要約】【課題】酸化処理効率およびエネルギー効率を高めた湿式酸化装置を提供する。【解決手段】  高温高圧状態を維持する反応機構Ａにスラリーと酸素含有ガスとを供給し、当該反応機構Ａでスラリー中の有機物を酸化処理するとともに、上記スラリーを気体と液体とが混合する処理流体として排出する湿式酸化装置において、上記反応機構Ａには、スラリーに混入する成分中、相対的に沸点の低い低沸点成分が酸化処理過程で気化して滞留する位置にガス抜き通路１８を連通させ、上記低沸点成分をガス抜き通路１８を介して反応機構Ａ外に排出する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温高圧状態を維持する反応機構にスラリーと酸素含有ガスとを供給し、当該反応機構でスラリー中の有機物を酸化処理するとともに、上記スラリーを気体と液体とが混合する処理流体として排出する湿式酸化装置において、上記反応機構には、スラリーに混入する成分中、相対的に沸点の低い低沸点成分が酸化処理過程で気化して滞留する位置にガス抜き通路を連通させ、上記低沸点成分をガス抜き通路を介して反応機構外に排出する構成にした湿式酸化装置。
【請求項２】
上記反応機構は、内部を高温高圧状態に維持する反応塔を備えてなり、この反応塔の上部にガス抜き通路を連通させた請求項１記載の湿式酸化装置。
【請求項３】
上記反応機構は、内部を高温高圧状態に維持する反応塔を複数備えるとともに、これら各反応塔を連通通路を介して直列に接続し、かつ、上記連通通路にガス抜き通路を連通させた請求項１記載の湿式酸化装置。
【請求項４】
上記ガス抜き通路には開閉バルブを設けるとともに、上記開閉バルブを制御してガス抜き通路から間欠的にガスを排出する構成にした請求項１〜３に記載の湿式酸化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、主にアルコール等が混入したスラリーを酸化処理する湿式酸化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
湿式酸化装置として、例えば、特許文献１に示されたものが従来知られている。この従来知られている湿式酸化装置は、高温高圧状態を維持する反応塔内に、スラリーとともに酸素含有ガスを供給するとともに、スラリーに酸素を接触させて、スラリー中の有機物を酸化処理する。そして、反応塔で酸化処理されたスラリーは、気体と液体とが混合する処理流体として反応塔から排出されて、気液分離槽において気体と液体とに分離される。
【特許文献１】特開２００３−３１２８４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記のような湿式酸化装置において処理するスラリーには、様々な成分が混入しており、例えば、焼酎粕を酸化処理する場合においては、アルコール分が多分に含有されている。
アルコールは、化学的酸素要求量ＣＯＤが極めて高いため、スラリー中にアルコール分が多量に含有されていると、反応塔内の酸素が不足してしまう。反応塔内の酸素が不足してしまうと、スラリー中の有機物が不完全燃焼して炭化状態で排出される恐れがあるため、より多くの加熱酸素を供給したり、あるいは酸化処理時間を長くしたりしなければならない。
このように、化学的酸素要求量ＣＯＤが高いアルコール等の成分がスラリー中に含有されている場合には、エネルギー効率が悪化するという問題があった。
【０００４】
この発明の目的は、化学的酸素要求量ＣＯＤの高い成分、あるいはスラリーに混入する成分中の低沸点成分を反応機構から速やかに排出して、酸化処理効率およびエネルギー効率を高めた湿式酸化装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の発明は、高温高圧状態を維持する反応機構にスラリーと酸素含有ガスとを供給し、当該反応機構でスラリー中の有機物を酸化処理するとともに、上記スラリーを気体と液体とが混合する処理流体として排出する湿式酸化装置において、上記反応機構には、スラリーに混入する成分中、相対的に沸点の低い低沸点成分が酸化処理過程で気化して滞留する位置にガス抜き通路を連通させ、上記低沸点成分をガス抜き通路を介して反応機構外に排出する点に特徴を有する。
【０００６】
第２の発明は、反応機構が、内部を高温高圧状態に維持する反応塔を備えてなり、この反応塔の上部にガス抜き通路を連通させた点に特徴を有する。
第３の発明は、反応機構は、内部を高温高圧状態に維持する反応塔を複数備えるとともに、これら各反応塔を連通通路を介して直列に接続し、かつ、上記連通通路にガス抜き通路を連通させた点に特徴を有する。
第４の発明は、上記ガス抜き通路には開閉バルブを設けるとともに、上記開閉バルブを制御してガス抜き通路から間欠的にガスを排出する点に特徴を有する。
【発明の効果】
【０００７】
第１の発明によれば、スラリーに混入する成分中の低沸点成分を酸化処理過程で気化するとともに、この酸化処理過程で生成されたガスを速やかに反応機構外に排出することができる。したがって、例えば、アルコールのように、化学的酸素要求量ＣＯＤが高い低沸点成分がスラリー中に混入している場合には、当該アルコール分を反応機構外に排出して、反応機構における化学的酸素要求量ＣＯＤを低くすることができる。このように、反応機構における化学的酸素要求量ＣＯＤが低くなれば、装置全体のエネルギー効率および酸化処理効率を高めることができる。
【０００８】
第２の発明によれば、化学的酸素要求量ＣＯＤが高い低沸点成分を、反応塔内から速やかに排出することができるので、反応塔内における化学的酸素要求量ＣＯＤを一層低減して、エネルギー効率および酸化処理効率を高めることができる。
第３の発明によれば、反応塔を連通させる連通通路にガス抜き通路を設けたので、例えば、ガス抜き通路の通路径を大きくして流体の流速を遅くすれば、より多くの低沸点成分を排出することができる。したがって、例えばスラリー中にアルコール分が混入している場合には、当該連通通路においてアルコールガスを排出することができるので、その下流側に位置する反応塔のエネルギー効率を高めることができる。
第４の発明によれば、間欠的にガスを排出するので、反応機構の圧力を低下させることなく、酸化処理過程で気化したガスを排出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１、図２に、第１実施形態における湿式酸化装置の簡略的な回路図を示す。
なお、この第１実施形態の湿式酸化装置によれば、種々の成分を混入したスラリーを酸化処理することができるが、ここでは、アルコール分を含有する焼酎廃液からなるスラリーを酸化処理するものとして説明する。
貯留槽１はスラリーを貯留するタンクであり、フィードポンプ２によって、この貯留槽１に貯留されたスラリーを原料タンク３に供給している。この原料タンク３には、モータＭによって駆動する攪拌手段４を設け、有機物を含めた固形物質が沈殿しないようにスラリーを掻き混ぜるようにしている。
上記のようにして固形物質が均一に攪拌された原料タンク３内のスラリーは、通路５，６を介して反応機構Ａに供給されるが、原料タンク３から反応機構Ａへスラリーを供給するのがポンプ機構７である。
【００１０】
このポンプ機構７は複動シリンダ型のポンプであり、シリンダ内のピストンで区画された一対の圧力室７ａ，７ｂと、これら圧力室７ａ，７ｂに隣接して設けた一対のポンプ作用室７ｃ，７ｄとを有してなる。
上記ピストンの両端にはロッドを設けるとともに、このロッドを、圧力室７ａ，７ｂから突出させて、上記ポンプ作用室７ｃ，７ｄに臨ませている。このようにしてポンプ作用室７ｃ，７ｄに臨ませた上記ロッド先端に、移動体を摺動自在に設けている。なお、この移動体は、上記ロッドと一体にしたプランジャでもよいし、図示のようにロッドに設けたピストンであってもよい。
【００１１】
そして、上記圧力室７ａ，７ｂは、電磁切換弁８を介して油圧ポンプＰに接続し、この油圧ポンプＰから吐出する作動油を、圧力室７ａ，７ｂのいずれか一方の室に導くとともに、いずれか他方の室からの戻り油をタンクに導くようにしている。
したがって、電磁切換弁８を切り換えれば、油圧ポンプＰから圧力室７ａ，７ｂに導かれる作動油によってピストンがシリンダ内を摺動するとともに、これと一体となって上記移動体も移動することとなる。そして、上記電磁切換弁８は、図示しないコントローラによって連続的に切り換わるようにしているので、圧力室７ａ，７ｂに交互に作動油が導かれて、移動体を連続的に往復動させることができる。
【００１２】
このようにして上記移動体が往復動すれば、一対のポンプ作用室７ｃ，７ｄが、吸入工程と吐出工程とを繰り返す。つまり、移動体が図中下方に移動すると、原料タンク３から通路５を介してスラリーがポンプ作用室７ｃに吸入される。一方、上記移動体が図中上方に移動すると、ポンプ作用室７ｃに吸入されたスラリーが通路５に吐出される。このとき、ポンプ作用室７ｃが吸入工程にあれば、他方のポンプ作用室７ｄが吐出工程にあり、ポンプ作用室７ｃが吐出工程にあれば、他方のポンプ作用室７ｄが吸入工程にある。したがって、ポンプ機構７全体で見れば、吸入工程および吐出工程の双方が連続的に行われていることになる。
【００１３】
そして、上記ポンプ作用室７ｃ，７ｄが吸入工程にある際には、チェック弁Ｃ１，Ｃ３が開弁するとともに、チェック弁Ｃ２，Ｃ４が閉弁状態を維持する。一方、ポンプ作用室７ｃ，７ｄが吐出工程にある際には、チェック弁Ｃ１，Ｃ３が閉弁するとともに、チェック弁Ｃ２，Ｃ４が開弁する。
したがって、両ポンプ作用室７ｃ，７ｄは、それぞれ同一通路に対して吸入および吐出をすることが可能となる。
【００１４】
上記ポンプ機構７から吐出されたスラリーは、反応機構Ａに導かれるとともに、この反応機構Ａにおいてスラリー中の有機物が酸化処理される。反応機構Ａは、図２に示すように、第１反応塔９〜第３反応塔１１を直列に接続してなり、ポンプ機構７から吐出されたスラリーが、各反応塔９〜１１を順次通過するようにしている。
上記第１反応塔９は、外塔９ａとこの外塔９ａ内に所定の間隔をもって設けた内塔９ｂとからなる。そして、内塔９ｂの底面に配管を接続するとともに、この配管を介して通路５，６から内塔９ｂ内にスラリーが導かれるようにしている。なお、第２，第３反応塔１０，１１も、上記第１反応塔９と同様の構成にしている。
一方、第１反応塔９の内塔９ｂ上部（上面）と、第２反応塔１０の内塔１０ｂ底面とを連通通路１２を介して連通させるとともに、内塔１０ｂ上部と、第３反応塔１１の内塔１１ｂ底面とを連通通路１３を介して連通させている。
なお、第１反応塔９〜第３反応塔１１および連通通路１２，１３で、この発明の反応機構を構成している。
【００１５】
そして、上記各反応塔９〜１１には酸素含有ガス供給手段１４を接続し、スラリーとともにエアまたは酸素等からなる酸素含有ガスを内塔９ｂ〜１１ｂ内に供給している。そして、各反応塔９〜１１の内塔９ｂ〜１１ｂは、その内部を高温高圧状態に維持しており、酸素含有ガスが各反応塔９〜１１でスラリー中の有機物に接触して、当該有機物の酸化処理を促進している。
なお、酸素含有ガス供給手段１４から供給された酸素含有ガスは、図示のように、内塔９ｂ外周を経由した後、内塔９ｂ底面からその内部に供給される。内塔９ｂ外周を経由してから内塔９ｂ内に酸素含有ガスを供給するのは、高温に維持される内塔９ｂの熱によって、予め加熱した酸素含有ガスを内塔９ｂ内に供給するためである。仮に、大気温にある酸素含有ガスを内塔９ｂ内に供給してしまうと、内塔９ｂにおいて温度低下が生じてしまう。そこで、上記のように、酸素含有ガスを加熱することによって、内塔９ｂ内の温度低下を低減するようにしたのである。
また、酸素含有ガス供給手段１４は、各内塔９ｂ〜１１ｂに対してパラレルに接続しており、内塔１０ｂ，１１ｂに供給する酸素含有ガスも、上記と同様に、内塔１０ｂ，１１ｂ外周において加熱した後、内塔１０ｂ，１１ｂ内に供給するようにしている。
【００１６】
そして、上記各反応塔９〜１１を所望の温度まで加熱、維持するのが熱風炉１５〜１７である。この熱風炉１５〜１７は、各反応塔９〜１１にそれぞれ設けられており、高温の加熱ガスを外塔９ａ〜１１ａと内塔９ｂ〜１１ｂとの間に供給することによって、内塔９ｂ〜１１ｂを高温に維持するのである。
なお、上記連通通路１２，１３は、内塔９ｂ，１０ｂの上方側面に接続している。したがって、内塔９ｂ，１０ｂにスラリーを供給すると、内塔９ｂ，１０ｂにおけるスラリーの水位は、図示のごとくなり、その上方には空間９ｃ，１０ｃが形成される。
そして、上記内塔９ｂの上面には、ガス抜き通路１８を連通させるとともに、このガス抜き通路１８を介して、上記空間９ｃを大気に連通させている。また、ガス抜き通路１８には、自動または手動からなる開閉バルブ１９を設けるとともに、この開閉バルブ１９を制御して上記ガス抜き通路１８を間欠的に開閉するようにしている。
【００１７】
上記のように第１反応塔９〜第３反応塔１１で酸化処理されたスラリーは、気液混合の処理流体として第３反応塔１１から排出通路２０に排出される。排出通路２０には、複数のオンオフ弁をパラレルに接続してなる圧力制御弁２１を接続するとともに、上記複数のオンオフ弁を開閉することによって、反応機構Ａを所定の圧力に保つようにしている。
そして、圧力制御弁２１の下流側には気液分離槽２２を接続するとともに、上記反応機構Ａから排出された処理流体が、上記圧力制御弁２１を介して気液分離槽２２に導かれるようにしている。なお、気液分離槽２２は、反応機構Ａから排出される処理流体を、大気圧下において液体と気体とに分離するところである。
【００１８】
次に、第１実施形態における湿式酸化装置の作用について説明する。
各反応塔９〜１１に所定量の水を入れた状態で、熱風炉１５〜１７を作動して、各反応塔９〜１１を高温にするとともに、圧力制御弁２１を制御して装置内を高圧にする。反応機構Ａが高温高圧状態に達したら、貯留槽１に焼酎廃液からなるスラリーを供給するとともに、ポンプ機構７を作動して、原料タンク３から第１反応塔９に当該スラリーを供給する。すると、高温高圧下にある第１反応塔９において、供給されたスラリー中の有機物が酸化処理されるとともに、当該スラリーが、気体と液体とが混合する気液混合流体となって、連通通路１２を介して第２反応塔１０に導かれる。
【００１９】
このとき、高温高圧下にある第１反応塔９においては、スラリー中に混入する成分のうち相対的に沸点の低い低沸点成分が順次気化していく。したがって、ここではスラリー中に混入するアルコール分が早い段階で気化してアルコールガスとなり、内塔９ｂ内において気液混合流体中を上昇して空間９ｃに滞留する。
そして、上記空間９ｃにはガス抜き通路１８が連通しているため、空間９ｃに滞留するアルコールガスが、空間９ｃからガス抜き通路１８を介して大気に排出される。なお、この第１実施形態においては、開閉バルブ１９を制御して、ガス抜き通路１８を間欠的に開口させているので、アルコールガスの排出も間欠的に行われることとなる。このように、ガス抜き通路１８を間欠的に開口させることで、反応機構Ａを所定の圧力に維持しながら、空間９ｃに滞留するアルコールガスを排出することができる。
【００２０】
上記のようにしてアルコールガスが第１反応塔９から排出されれば、第１反応塔９における化学的酸素要求量ＣＯＤを低減することができ、酸素不足が生じてスラリー中の有機物が炭化してしまうのを防ぐことができる。また、炭化が生じないように、必要以上に酸素含有ガスを供給する必要がなくなるため、エネルギー効率を向上することができる。
そして、第１反応塔９から連通通路１２に導かれる気液混合流体は、アルコール分が十分に低減された状態で、第２反応塔１０および第３反応塔１１に導かれ、これら両反応塔１０，１１においても、上記第１反応塔９と同様の酸化処理が行われる。このように、第２反応塔１０、第３反応塔１１においては、スラリー中のアルコール分が十分に低減されているため、両反応塔１０，１１における化学的酸素要求量ＣＯＤが低く、酸化処理効率を向上することができる。
上記のようにして第３反応塔１１から排出された処理流体は、排出通路２０→圧力制御弁２１→気液分離槽２２と導かれ、気液分離槽２２において気体と液体とに完全に分離される。
【００２１】
なお、上記第１実施形態においては、第１反応塔９にガス抜き通路１８を接続したが、ガス抜き通路は第２反応塔１０あるいは第３反応塔１１に接続しても構わないし、また、各反応塔９〜１１のそれぞれに複数接続してもよい。
ただし、第２反応塔１０、第３反応塔１１にガス抜き通路を接続し、第１反応塔９にガス抜き通路を接続しない場合には、当然のこととして第１反応塔９におけるエネルギー効率を高めることができない。
これに対して、第１反応塔９にガス抜き通路を接続すれば、その下流側の反応塔にスラリーが導かれる際に、スラリー中のアルコール分が既に低減されているため、反応機構Ａ全体のエネルギー効率を向上することとなる。
【００２２】
さらには、ガス抜き通路を接続するのは反応塔９〜１１に限らない。例えば、図３に示す第２実施形態のように、連通通路１２にガス抜き通路１８を接続してもよい。この場合には、第１反応塔９から排出する気液混合の流体中に、アルコールガスが混入した状態で連通通路１２に導かれる。
この第２実施形態においては、連通通路１２が水平方向に位置する場所に、他の場所よりも径を大きくして空間２３が形成されるようにしているので、連通通路１２に流体が導かれると、当該流体中に混入したアルコールガスが、空間２３に滞留する。そして、この空間２３に連通するガス抜き通路１８からアルコールガスを排出すれば、アルコール分が低減された流体を第２反応塔１０に供給することができる。
【００２３】
また、上記のように、連通通路１２の径を太くすることによって、空間２３を通過する流体の流速を落とすことができる。連通通路１２に導かれる流体は、気体と液体とが混合した状態にあるため、上記のように流速を落とすことによって、流体中からアルコールガスを分離させることができる。
このように、連通通路１２においてアルコールガスを分離すれば、第２反応塔１０に導かれる流体中のアルコール分を低減して、第２反応塔１０、第３反応塔１１におけるエネルギー効率および酸化処理効率を向上することができる。
なお、上記第２実施形態においては、連通通路１２にガス抜き通路１８を連通させたが、ガス抜き通路１８は連通通路１３に連通させてもよいこと当然である。
【００２４】
また、上記第２実施形態では、連通通路１２の径を部分的に大きくして空間２３を形成するようにしたが、連通通路１２の径が、流体の通過量に対してやや大きめになるようにすればよい。つまり、連通通路１２中を流体が流通する際に、空気層ができるような関係にあればよい。
いずれにしても、上記第１，２実施形態の構成に限らず、スラリー中に混入するアルコールガスが、気液混合の流体中から分離して滞留するようにし、このアルコールガスが滞留する位置にガス抜き通路を連通させればよい。
また、反応機構Ａは、１つの反応塔で構成してもよいし、いずれか複数の反応塔を直列に接続して構成してもよい。
【００２５】
さらには、上記第１，２実施形態では、ガス抜き通路を間欠的に開口するようにしたが、ガス抜き通路の径を小さくして大気に常時連通する構成にしても構わない。ただし、ガス抜き通路を大気に常時連通させると、反応機構Ａの圧力低下を招くこととなるため、オリフィスを設けるなどして、連通開度を小さくしなければならない。
また、上記第１，２実施形態では、酸化処理するスラリーが焼酎廃液の場合について説明したが、この発明の湿式酸化装置はアルコールガスを成分として含有するスラリーに限らず、様々なスラリーを処理することができる。ただし、この発明は、アルコールのように、スラリーに含有される成分のうち相対的に沸点が低い低沸点成分であって、当該低沸点成分の化学的酸素要求量ＣＯＤが高い場合に特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の実施形態を示す簡略図である。
【図２】第１実施形態の反応機構の構成を示す図である。
【図３】第２実施形態の反応機構の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００２７】
９          第１反応塔
１０        第２反応塔
１１        第３反応塔
１２，１３  連通通路
１８        ガス抜き通路
１９        開閉バルブ
Ａ          反応機構
【図１】
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【図２】
2008142644.tif 000004
【図３】
2008142644.tif 000005