(57)【要約】【課題】  エネルギー効率が極めて高い湿式酸化装置を提供する。【解決手段】  スラリーを貯留する原料タンク３と、この原料タンク３に接続するとともにスラリー中の有機物を高温高圧下で酸化処理する反応塔Ａと、この反応塔Ａで生成された処理流体を排出処理系統に供給する排出通路１５と、この排出通路１５から排出された処理流体を上記原料タンク３を経由させて排出処理系統に導く熱交換通路１８とを備え、上記熱交換通路１８内の処理流体と原料タンク３との間で熱交換させて原料タンク３内の温度を調節可能にした。【選択図】  図１
2008114110.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スラリーを貯留する原料タンクと、この原料タンクに接続するとともにスラリー中の有機物を高温高圧下で酸化処理する反応塔と、この反応塔で生成された処理流体を排出処理系統に供給する排出通路と、この排出通路から排出された処理流体を上記原料タンクを経由させて排出処理系統に導く熱交換通路とを備え、上記熱交換通路内の処理流体と原料タンクとの間で熱交換させて原料タンク内のスラリーを温める構成にした湿式酸化装置。
【請求項２】
上記排出通路および熱交換通路のいずれか一方または双方に分流バルブを設けるとともに、上記分流バルブは、熱交換通路を流通する処理流体の流量を制御して、原料タンク内の温度を調節可能にした請求項１記載の湿式酸化装置。
【請求項３】
上記原料タンクにはタンク内の温度を検出する温度計を設け、原料タンク内の温度に基づいて分流バルブを制御可能にした請求項２記載の湿式酸化装置。
【請求項４】
上記分流バルブを電磁弁で構成するとともに、上記温度計および分流バルブにコントローラを接続し、このコントローラは、原料タンク内の温度に応じて分流バルブを制御する構成にした請求項３記載の湿式酸化装置。
【請求項５】
コントローラは、分流バルブを制御して原料タンク内の温度を９９度以下に保つ構成にした請求項４記載の湿式酸化装置。
【請求項６】
コントローラは、分流バルブを制御して原料タンク内の温度を７９度以上に保つ構成にした請求項４または５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、スラリー中の有機物を高温高圧下で酸化処理する湿式酸化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に示す湿式酸化装置が知られている。
この湿式酸化装置は、有機物に水を混合してスラリーを生成するとともに、このスラリーを反応塔（有害物質処理手段）に圧送する。反応塔は高温高圧状態を維持しており、この高温高圧下にスラリーとともに酸素を供給し、スラリー中の有機物を完全燃焼させて、スラリーを液体と気体にして排出するようにしている。
【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は、有機物に水を混合してスラリーを生成している。そのため、スラリーの温度は反応塔内の温度に比べて極めて低くなっている。このような温度の低いスラリーを反応塔内に供給すると、反応塔内の温度が低下してしまう。反応塔内の温度が低下すると、スラリー中の有機物を完全燃焼させることができず、有機物が非酸化物として反応塔から排出されてしまう。このように、有機物が非酸化物として反応塔から排出されないようにするために、必要以上に反応塔内を加熱して、反応塔内を常に所定の温度に維持するようにしなければならない。そのため、従来の湿式酸化装置においては、エネルギー効率が極めて悪化するという問題があった。
【０００４】
また、化学的酸素要求量ＣＯＤが極めて高いアルコール分がスラリーに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。こうした状況下では、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。
したがって、スラリー中に多量のアルコール分が含有されている場合には、エネルギー効率がさらに悪化するという問題があった。
【０００５】
この発明の目的は、エネルギー効率が極めて高い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】
【０００６】
第１の発明は、スラリーを貯留する原料タンクと、この原料タンクに接続するとともにスラリー中の有機物を高温高圧下で酸化処理する反応塔と、この反応塔で生成された処理流体を排出処理系統に供給する排出通路と、この排出通路から排出された処理流体を上記原料タンクを経由させて排出処理系統に導く熱交換通路とを備え、上記熱交換通路内の処理流体と原料タンクとの間で熱交換させて原料タンク内のスラリーを温める点に特徴を有する。
【０００７】
第２の発明は、上記排出通路および熱交換通路のいずれか一方または双方に分流バルブを設けるとともに、上記分流バルブは、熱交換通路を流通する処理流体の流量を制御して、原料タンク内の温度を調節可能にした点に特徴を有する。
第３の発明は、上記原料タンクに、タンク内の温度を検出する温度計を設け、原料タンク内の温度に基づいて分流バルブを制御可能にした点に特徴を有する。
第４の発明は、上記分流バルブを電磁弁で構成するとともに、上記温度計および分流バルブにコントローラを接続し、このコントローラが、原料タンク内の温度に応じて分流バルブを制御する点に特徴を有する。
第５の発明は、コントローラが、分流バルブを制御して原料タンク内の温度を９９度以下に保つ点に特徴を有する。
第６の発明は、コントローラが、分流バルブを制御して原料タンク内の温度を７９度以上に保つ点に特徴を有する。
【発明の効果】
【０００８】
第１の発明によれば、高温の処理流体によって原料タンク内のスラリーを温めてから反応塔に供給するので、反応塔内の温度低下を低減することができる。したがって、反応塔内の温度を維持するために、必要以上に反応塔内を加熱する必要がなくなり、エネルギー効率を向上することができる。
第２の発明によれば、分流バルブによって、原料タンクに導かれる処理流体の流量を制御することができるので、原料タンク内をスラリーの量や性質に応じた適温に維持することができる。
このように原料タンク内のスラリーの量や性質に応じて適温に保てるので、例えば、スラリーにアルコール分が含まれている場合には、原料タンク内を、アルコール分を揮発させるのに必要な温度に保つことができる。スラリーの中からアルコール分を予め揮発させられれば、反応塔内に供給されるスラリーの化学的酸素要求量ＣＯＤを低くして、エネルギー効率を高めることができる。
【０００９】
第３の発明によれば、原料タンク内の温度を検出する温度計を設けたので、分流バルブを制御して、原料タンク内の温度を常に所望の温度に維持することができる。
第４の発明によれば、分流バルブを自動制御して、原料タンク内を常に所望の温度に維持することができる。
第５の発明によれば、原料タンク内の温度を９９度以下に保つので、スラリー中の有機物が炭化することがない。
第６の発明によれば、原料タンク内の温度を７９度以上に保つので、スラリー中のアルコール分を確実に揮発させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、この発明の湿式酸化装置の簡略的な回路図を示す。
貯留槽１は、焼酎粕等の有機物と水とを混合した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。
原料タンク３で撹拌されたスラリーは、通路５，６を介して反応塔Ａに供給されるが、原料タンク３から反応塔Ａへスラリーを供給するのがポンプ機構ＰＰである。
【００１１】
このポンプ機構ＰＰは複動シリンダ型のポンプであり、シリンダ内に形成した一対の圧力室７ａ，７ｂ、および、圧力室７ａ，７ｂに隣接するとともにシリンダ内に形成した一対の吸入吐出室７ｃ，７ｄを備えてなる。上記一対の圧力室７ａ，７ｂは、シリンダ内に摺動自在に設けたピストン８によって区画形成される。
上記ピストン８には、その両端にプランジャ９を設けるとともに、このプランジャ９を圧力室７ａ，７ｂから突出させて、その先端を、上記一対の吸入吐出室７ｃ，７ｄ内に臨ませている。
【００１２】
上記圧力室７ａ，７ｂには、コントロールバルブ１０を介して油圧ポンプＰを接続し、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、コントロールバルブ１０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８が摺動するとともに、このピストン８と一体的にプランジャ９が摺動する。なお、上記コントロールバルブ１０は、図示しない制御機構によって連続的に切り換わるように制御されている。したがって、油圧ポンプＰから吐出する作動油が、圧力室７ａ，７ｂに交互に導かれて、ピストン８およびプランジャ９を連続的に往復動することとなる。
【００１３】
そして、プランジャ９が一対の吸入吐出室７ｃ，７ｄ内で往復動すると、吸入吐出室７ｃ，７ｄにおいて吸入工程と吐出工程とが繰り返し行われる。つまり、プランジャ９が図中下方に移動すると、原料タンク３からチェック弁Ｃ１を介してスラリーが吸入吐出室７ｃに吸入される。一方、プランジャ９が図中上方に移動すると、吸入吐出室７ｃに吸入されたスラリーが、再び通路５に吐出されるとともに、チェック弁Ｃ２を押し開いて後述する反応塔Ａに導かれる。また、吸入吐出室７ｃにおいてスラリーの吸入、吐出がされると同時に、吸入吐出室７ｄにおいても、通路６およびチェック弁Ｃ３、Ｃ４を介して上記吸入吐出室７ｃと同様の吸入、吐出が連続的に行われる。ただし、ポンプ機構ＰＰの構成上、吸入吐出室７ｃが吸入工程にあるときには、吸入吐出室７ｄが吐出工程にあり、吸入吐出室７ｃが吐出工程にあるときには、吸入吐出室７ｄが吸入工程にある。したがって、ポンプ機構ＰＰ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。
【００１４】
上記ポンプ機構ＰＰから吐出されたスラリーは、反応塔Ａに導かれるとともに、この反応塔Ａにおいてスラリー中の有機物が酸化処理される。反応塔Ａは、第１反応塔１１〜第３反応塔１３を直列に接続してなり、ポンプ機構ＰＰから吐出されたスラリーが、各反応塔１１〜１３を順次通過するようにしている。また、上記各反応塔１１〜１３にはエア供給手段１４を接続し、スラリーとともに所定の温度に調節されたエアまたは酸素等からなる酸素含有ガスを供給している。そして、各反応塔１１〜１３は、その内部を高温高圧状態に維持しており、上記エア等が各反応塔１１〜１３内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。
【００１５】
上記のように反応塔Ａを通過したスラリーは、反応塔Ａ内で酸化処理され、第３反応塔１３から排出通路１５に処理流体として排出される。そして、排出通路１５に排出された処理流体は、排出処理系統である排出手段１６および気液分離器１７に導かれ、当該気液分離器１７において、液体と気体とに分離される。
また、上記排出通路１５には、熱交換通路１８を接続している。この熱交換通路１８は、上記原料タンク３内を経由した後、後で説明する分流弁Ｖ１の下流側において、再び排出通路１５に合流する。
そして、上記排出通路１５および熱交換通路１８には、それぞれ電磁弁からなる分流バルブＶ１，Ｖ２を設けている。
【００１６】
上記分流バルブＶ１，Ｖ２は、コントローラＣに電気的に接続されており、コントローラＣによって制御されている。具体的には、上記分流バルブＶ１，Ｖ２はオンオフ制御され、いずれか一方が開弁しているときに、いずれか他方が閉弁するようにしている。したがって、排出通路１５に排出された処理流体は、コントローラＣによって、熱交換通路１８を経由して排出処理系統に導かれたり、あるいは排出通路１５から直接排出処理系統に導かれたりすることになる。
なお、分流バルブＶ１，Ｖ２を開弁あるいは閉弁する場合には、いずれか一方のバルブを開弁させてから、他方のバルブを閉弁するようにしている。このようにすれば、反応塔Ａから排出される処理流体の流れを止めることなく、継続的に流体を排出することができるからである。
そして、上記原料タンク３には、その内部の温度を検出する温度計１９を設けるとともに、この温度計１９が検出する検出値に基づいて、上記コントローラＣが分流バルブＶ１，Ｖ２を制御する。
【００１７】
なお、この実施形態においては、原料タンク３内の温度を７９度〜９９度の範囲内に保つように、コントローラＣが分流バルブＶ１，Ｖ２を制御している。
すなわち、有機物を完全燃焼させるために反応塔Ａ内は約２００度の高温に保たれているため、この反応塔Ａ内で処理および排出される処理流体も非常に高温である。
そこで、コントローラＣは、分流バルブＶ１を閉弁するとともに、分流バルブＶ２を開弁して、排出された処理流体を熱交換通路１８に導くように制御する。熱交換通路１８に導かれた処理流体は、原料タンク３を経由して排出処理系統に導かれるが、原料タンク３を経由する際に、熱交換通路１８内の処理流体と原料タンク３との間で熱交換がなされる。
【００１８】
コントローラＣは、温度計１９によって原料タンク３内の温度を常に検出している。そして、熱交換通路１８に処理流体を導いた結果、原料タンク３内の温度が７９度〜９９度に達したら、今度は分流バルブＶ１を開弁するとともに、分流バルブＶ２を閉弁するようにコントローラＣが制御を行う。
すると、反応塔Ａから排出された処理流体は、熱交換通路１８を経由することなく、排出通路１５から直接排出処理系統に導かれる。したがって、原料タンク３内の温度が高温となって、原料タンク３内のスラリーが沸騰してしまうことがない。
このように、コントローラＣが、分流バルブＶ１，Ｖ２を制御して原料タンク３を経由する処理流体の流量制御を行うので、原料タンク３内を常に７９度〜９９度に保つことができる。
【００１９】
なお、原料タンク３内の温度を７９度以上に保つのは、スラリー中のアルコール分を揮発させるためである。アルコール分は、上記したように化学的酸素要求量ＣＯＤが極めて高いので、反応塔Ａに供給されるスラリー中に含まれると、エア供給手段１４から供給される酸素がアルコール分に奪われてしまう。そのため、アルコール分がスラリー中に残存する場合には、エア供給手段１４から反応塔Ａに供給する酸素量を増やさなければならず、エネルギー効率が悪化してしまう。
そこで、原料タンク３を７９度以上に加熱するとともに、スラリー中のアルコール分を揮発させれば、アルコール分が反応塔Ａに供給されなくなり、反応塔Ａにおける化学的酸素要求量ＣＯＤを低減することができる。なお、焼酎粕の場合には、アルコール分を揮発させることで、化学的酸素要求量ＣＯＤを１／３程度まで低減できることが実験の結果わかっている。
また、原料タンク３内の温度を９９度以下としたのは、原料タンク３内でスラリー中の有機物が炭化しないようにするためである。
【００２０】
なお、上記実施形態においては、分流バルブＶ１，Ｖ２を排出通路１５および熱交換通路１８に設けたが、いずれか一方にのみ設けてもよく、また、オンオフ制御ではなく可変制御するようにしてもよいこと当然である。いずれにしても、処理流体の流量を制御して、原料タンク３内の温度制御ができればよい。したがって、熱交換通路１８に処理流体を流通させる場合にも、一定の流量が直接排出処理系統に導かれるようにしても構わない。
また、この発明は、処理流体の流量を制御して、原料タンク内の温度を制御する点に最大の特徴がある。したがって、上記実施形態においては、コントローラＣによって分流バルブを自動制御するようにしたが、分流バルブは手動制御するものであっても構わない。
さらに、原料タンク３内の設定温度は、上記実施形態の温度に限らず、用途に応じて適宜決めることができる。
また、熱交換通路１８は、原料タンク３内を経由させてもよいし、原料タンク３の外側を経由させてもよいが、原料タンク３内を経由させた方が、熱交換率が高くなること当然である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の湿式酸化装置の簡略図である。
【符号の説明】
【００２２】
３        原料タンク
１１      第１反応塔
１２      第２反応塔
１３      第３反応塔
１５      排出通路
１６      この発明の排出処理手段を構成する排出手段
１７      この発明の排出処理手段を構成する気液分離器
１８      熱交換通路
１９      温度計
Ａ        反応塔
Ｃ        コントローラ
Ｖ１，Ｖ２  分流バルブ
【図１】
2008114110.tif 000003