(57)【要約】【課題】反応器内での反応状況を把握して運転制御を行うことが容易にできる水熱酸化分解装置を提供する。【解決手段】燃焼用の油１、ＰＣＢ２、水酸化ナトリウム３、水４、酸素５を一次反応器１０６内に送給して水４中で高温高圧処理することにより、ＰＣＢ２を分解処理する水熱酸化分解装置１００において、一次反応器１０６内への水酸化ナトリウム３の供給量を調整する流量調整弁１０５ａ，１０５ｂと、一次反応器１０６の内部のｐＨを計測するｐＨ計１１４ａ，１１４ｂと、前記ｐＨ計１１４ａ，１１４ｂでの計測結果に基づいて、前記流量調整弁１０５ａ，１０５ｂを制御する制御装置１１５とを備えた。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ、酸素、難分解性有機化合物を反応器内に送給して水中で高温高圧処理することにより、難分解性有機化合物を分解処理する水熱酸化分解装置において、
前記反応器の内部のｐＨを計測するｐＨ計と、
前記ｐＨ計での計測結果に基づいて、前記アルカリの供給量を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする水熱酸化分解装置。
【請求項２】
アルカリ、酸素、難分解性有機化合物を反応器内に送給して水中で高温高圧処理することにより、難分解性有機化合物を分解処理する水熱酸化分解装置において、
前記反応器の内部の電位度を計測する電位計と、
前記電位計での計測結果に基づいて、前記酸素の供給量を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする水熱酸化分解装置。
【請求項３】
アルカリ、酸素、難分解性有機化合物を反応器内に送給して高温高圧処理することにより、難分解性有機化合物を分解処理する水熱酸化分解装置において、
前記反応器の内部のｐＨを計測するｐＨ計と、
前記反応器の内部の電位度を計測する電位計と、
前記ｐＨ計での計測結果に基づいて、前記アルカリの供給量を制御すると共に、前記電位計での計測結果に基づいて、前記酸素の供給量を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする水熱酸化分解装置。
【請求項４】
請求項１または請求項３において、
前記反応器への前記アルカリの供給口が複数設けられると共に、
前記ｐＨ計が複数設けられている
ことを特徴とする水熱酸化分解装置。
【請求項５】
請求項２または請求項３において、
前記反応器への前記酸素の供給口が複数設けられると共に、
前記電位計が複数設けられている
ことを特徴とする水熱酸化分解装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかにおいて、
前記難分解性有機化合物がハロゲン化有機化合物である
ことを特徴とする水熱酸化分解装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイオキシン類やポリ塩化ビフェニル類等のハロゲン化有機化合物等のような難分解性有機化合物を分解処理する水熱酸化分解装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ダイオキシン類やポリ塩化ビフェニル類等のハロゲン化有機化合物等のような難分解性有機化合物を分解処理する水熱酸化分解装置は、燃焼用の油、アルカリである水酸化ナトリウム、水、酸素と共に難分解性有機化合物を加圧ポンプにより反応器内に送給し、水中で高温高圧処理（３７０〜４００℃，２７ＭＰａ）することにより、難分解性有機化合物を分解処理している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前述したような水熱酸化分解装置においては、反応器内の温度及び圧力を計測すると共に、反応器への供給前及び反応器から排出後の水酸化ナトリウムや酸素や難分解性有機化合物等の各物質濃度を計測することにより、反応器内の反応状況を推測して運転状態を制御している。このため、例えば、上記反応状況が反応器の内部で分布を生じるように異なってしまったとしても把握することができず、常に最適な運転制御を行うことが困難となっていた。
【０００４】
このようなことから、本発明は、反応器内での反応状況を把握して運転制御を行うことが容易にできる水熱酸化分解装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前述した課題を解決するための、第一番目の発明による水熱酸化分解装置は、アルカリ、酸素、難分解性有機化合物を反応器内に送給して水中で高温高圧処理することにより、難分解性有機化合物を分解処理する水熱酸化分解装置において、前記反応器の内部のｐＨを計測するｐＨ計と、前記ｐＨ計での計測結果に基づいて、前記アルカリの供給量を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００６】
第二番目の発明による水熱酸化分解装置は、アルカリ、酸素、難分解性有機化合物を反応器内に送給して水中で高温高圧処理することにより、難分解性有機化合物を分解処理する水熱酸化分解装置において、前記反応器の内部の電位度を計測する電位計と、前記電位計での計測結果に基づいて、前記酸素の供給量を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
第三番目の発明による水熱酸化分解装置は、アルカリ、酸素、難分解性有機化合物を反応器内に送給して高温高圧処理することにより、難分解性有機化合物を分解処理する水熱酸化分解装置において、前記反応器の内部のｐＨを計測するｐＨ計と、前記反応器の内部の電位度を計測する電位計と、前記ｐＨ計での計測結果に基づいて、前記アルカリの供給量を制御すると共に、前記電位計での計測結果に基づいて、前記酸素の供給量を制御する制御手段とを設けたことを特徴とする。
【０００８】
第四番目の発明による水熱酸化分解装置は、第一番目または第三番目の発明において、前記反応器への前記アルカリの供給口が複数設けられると共に、前記ｐＨ計が複数設けられていることを特徴とする。
【０００９】
第五番目の発明による水熱酸化分解装置は、第二番目または第三番目の発明において、前記反応器への前記酸素の供給口が複数設けられると共に、前記電位計が複数設けられていることを特徴とする。
【００１０】
第六番目の発明による水熱酸化分解装置は、第一番目から第五番目の発明のいずれかにおいて、前記難分解性有機化合物がハロゲン化有機化合物であることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明による水熱酸化分解装置の実施の形態を図面を用いて説明するが、本発明は以下に説明する実施の形態に限定されるものではない。
【００１２】
［第一番目の実施の形態］
本発明による水熱酸化分解装置の第一番目の実施の形態を図１を用いて説明する。図１は、水熱酸化分解装置の概略構成図である。
【００１３】
図１に示すように、燃焼用の油１、難分解性有機化合物であるポリ塩化ビフェニル類（ＰＣＢ）２、水酸化ナトリウム３、水４をそれぞれ貯蔵する貯蔵タンク１０１ａ〜１０１ｄには、上記液体１〜４をそれぞれ加圧して送給する加圧ポンプ１０２ａ〜１０２ｄの受入口が連結している。加圧ポンプ１０２ａ，１０２ｂの送出口は、混合器１０３に連結している。混合器１０３は、筒形状をなす一次反応器１０６の周面下方側に連結している。加圧ポンプ１０２ｃ，１０２ｄの送出口は、予熱器１０４の受入口に連結している。予熱器１０４の送出口は、前記混合器１０３及び前記一次反応器１０６の周面上方側に連結している。予熱器１０４の送出口と前記混合器１０３及び前記一次反応器１０６の周面上方側との間には、流量調整バルブ１０５ａ，１０５ｂがそれぞれ設けられている。また、酸素５を貯蔵する貯蔵タンク１０１ｅには、酸素５を加圧して送給する高圧酸素供給設備１０２ｅの受入口が連結している。高圧酸素供給設備１０２ｅの送出口は、一次反応器１０６の下部に連結している。
【００１４】
前記一次反応器１０６の上部には、例えば配管を巻いた構造をなす二次反応器１０７の受入口が連結している。二次反応器１０７の送出口は、冷却器１０８の受入口に連結している。冷却器１０８の送出口は、減圧弁１０９を介して気液分離器１１０の受入口に連結している。気液分離器１１０のガス送出口は、活性炭槽１１１を介して煙突１１２に連結している。気液分離器１１０の液送出口は、排液タンク１１３に連結している。なお、必要に応じて、例えば、一次反応器１０６を複数並設したり、二次反応器１０７を省略したりすることも可能である。
【００１５】
また、前記一次反応器１０６の内周面の下方側及び上方側には、高温高圧環境下にも十分に耐え得るｐＨ計１１４ａ，１１４ｂが設けられており、当該ｐＨ計１１４ａ，１１４ｂは、前記水酸化ナトリウム３の当該一次反応器１０６の内部への供給口近傍部分、より具体的には当該供給口と対向する位置にそれぞれ配設されている。これらｐＨ計１１４ａ，１１４ｂは、制御装置１１５の入力部に電気的に接続している。制御装置１１５の出力部は、前記流量調整バルブ１０５ａ，１０５ｂにそれぞれ電気的に接続している。
【００１６】
なお、本実施の形態では、前記流量調整バルブ１０５ａ，１０５ｂ、制御装置１１５等により制御手段を構成している。
【００１７】
このような構造をなす本実施の形態にかかる水熱酸化分解装置１００の作用を次に説明する。
【００１８】
前記加圧ポンプ１０２ａ〜１０２ｄを作動して前記貯蔵タンク１０１ａ〜１０１ｄ内の油１、ＰＣＢ２、水酸化ナトリウム３、水４をそれぞれ加圧して送給すると共に、貯蔵タンク１０１ｅ内の酸素５を高圧酸素供給設備１０２ｅにより加圧して送給すると、水酸化ナトリウム３と水４との混合液が予熱器１０４で予熱（３００℃程度）された後、その一部が混合器１０３内に送給され、油１とＰＣＢ２との混合液とまんべんなく混合されてから一次反応器１０６の側面の下方側から内部に加圧供給（約２７ＭＰａ）され、残りが一次反応器１０６の側面の下方側から内部に加圧供給（約２７ＭＰａ）されると共に、酸素５が一次反応器１０６の下部から内部に加圧供給（約２７ＭＰａ）され、一次反応器１０６の内部が３７０℃〜４００℃まで昇温する。
【００１９】
この高温高圧の亜臨界状態の水中で析出した炭酸ナトリウム（Ｎａ２　ＣＯ３　）の結晶とＰＣＢ２とが反応し、脱塩素反応及び酸化分解反応を起こし、塩化ナトリウム、二酸化炭素、水に分解される。続いて、二次反応器１０７で上記脱塩素反応及び酸化分解反応がさらに確実に進行された後、冷却器１０８で冷却（１００℃程度）され、減圧弁１０９で大気圧にまで減圧され、気液分離器１１０で排ガス（二酸化炭素、水蒸気）６と排液（塩化ナトリウム含有水）７とに分離される。排ガス６は、活性炭槽１１１を介して煙突１１２から外部に排出され、排液７は、排液タンク１１３に貯蔵され、必要に応じて別途処理された後に外部へ放出される。
【００２０】
このような高温高圧環境の前記反応器１０６内でＰＣＢ２の水熱酸化分解処理を行っている際に、何らかの原因により、例えば、一次反応器１０６内の下方側のアルカリ度が所定値（ｐＨ９）を超えると、前記ｐＨ計１１４ａからの信号に基づいて、前記制御装置１１５が、一次反応器１０６内の下方側のアルカリ度を所定値（ｐＨ９）以下とするように前記流量調整バルブ１０５ａを絞り込んで水酸化ナトリウム３の供給量を調整すると同時に、当該流量調整バルブ１０５ａの絞り込みに伴って減少した水酸化ナトリウム３の供給量分を一次反応器１０６の上方側からさらに加えて供給するように前記流量調整バルブ１０５ｂを開け拡げて水酸化ナトリウム３の供給量を調整する。
【００２１】
他方、一次反応器１０６内の上方側のアルカリ度が所定値（ｐＨ９）を超えると、前記ｐＨ計１１４ｂからの信号に基づいて、前記制御装置１１５が、一次反応器１０６内の上方側のアルカリ度を所定値（ｐＨ９）以下とするように前記流量調整バルブ１０５ｂを絞り込んで水酸化ナトリウム３の供給量を調整すると同時に、当該流量調整バルブ１０５ｂの絞り込みに伴って減少した水酸化ナトリウム３の供給量分を一次反応器１０６の下方側からさらに加えて供給するように前記流量調整バルブ１０５ａを開け拡げて水酸化ナトリウム３の供給量を調整する。
【００２２】
つまり、高温高圧環境下にも十分に耐え得るｐＨ計１０５ａ，１０５ｂを一次反応器１０６の内部に設けることにより、一次反応器１０６の内部の反応状況を直接的に把握できるようにすると共に、当該反応状況に応じて水酸化ナトリウム３を一次反応器１０６内に分配して供給できるようにしたのである。
【００２３】
このため、一次反応器１０６の内部の反応状況が分布を生じるように異なってしまったとしても、当該反応状況を均一にするように補正することが容易にできる。
【００２４】
したがって、本実施の形態によれば、一次反応器１０６内での反応状況を把握して運転制御を行うことが容易にできるので、水熱酸化分解の反応効率を向上させることができる。
【００２５】
また、一次反応器１０６内の局所的な高アルカリ化を防止することができるので、一次反応器１０６の応力腐食割れ等の材料劣化を大幅に抑制することができ、保守管理等の容易化を図ることができる。
【００２６】
［第二番目の実施の形態］
本発明による水熱酸化分解装置の第二番目の実施の形態を図２を用いて説明する。図２は、水熱酸化分解装置の概略構成図である。ただし、前述した第一番目の実施の形態の場合と同様な部分については、前述した第一番目の実施の形態の説明で用いた符号と同一の符号を用いることにより、前述した第一番目の実施の形態での説明と重複する説明を省略する。
【００２７】
図２に示すように、混合器１０３は、一次反応器１０６の下部に連結している。予熱器１０４の送出口は、前記混合器１０３のみに連結している。高圧酸素供給設備１０２ｅの送出口は、一次反応器１０６の周面の下方側及び上方側にそれぞれ連結している。高圧酸素供給設備１０２ｅの送出口と前記一次反応器１０６の周面の下方側及び上方側との間には、流量調整バルブ２０５ａ，２０５ｂがそれぞれ設けられている。
【００２８】
前記一次反応器１０６の内周面の下方側及び上方側には、高温高圧環境下にも十分に耐え得る電位計２１４ａ，２１４ｂが設けられており、当該電位計２１４ａ，２１４ｂは、前記酸素５の当該一次反応器１０６の内部への供給口近傍部分にそれぞれ配設されている。これら電位計２１４ａ，２１４ｂは、制御装置２１５の入力部に電気的に接続している。制御装置２１５の出力部は、前記流量調整バルブ２０５ａ，２０５ｂにそれぞれ電気的に接続している。
【００２９】
なお、本実施の形態では、前記流量調整バルブ２０５ａ，２０５ｂ、制御装置２１５等により制御手段を構成している。
【００３０】
このような構造をなす本実施の形態にかかる水熱酸化分解装置２００においては、前述した第一番目の実施の形態の場合と同様に、前記加圧ポンプ１０２ａ〜１０２ｄを作動して前記貯蔵タンク１０１ａ〜１０１ｄ内の油１、ＰＣＢ２、水酸化ナトリウム３、水４をそれぞれ加圧して送給すると共に、貯蔵タンク１０１ｅ内の酸素５を高圧酸素供給設備１０２ｅにより加圧して送給すると、水酸化ナトリウム３と水４との混合液が予熱器１０４で予熱（３００℃程度）された後、混合器１０３内に送給され、油１とＰＣＢ２との混合液とまんべんなく混合されてから一次反応器１０６の下部側から内部に加圧供給（約２７ＭＰａ）されると共に、酸素５が一次反応器１０６の周面の下方側及び上方側から内部に加圧供給（約２７ＭＰａ）され、一次反応器１０６の内部が３７０℃〜４００℃まで昇温する。以下、前述した第一番目の実施の形態の場合と同様にして水熱酸化分解反応を生じ、ＰＣＢ２が無害化処理される。
【００３１】
そして、何らかの原因により、例えば、一次反応器１０６内の下方側の電位度が所定値（０．４Ｖ　ｖ．ｓ．　Ｅｃ）を超えると、前記電位計２１４ａからの信号に基づいて、前記制御装置２１５が、一次反応器１０６内の下方側の電位度を所定値（０．４Ｖ　ｖ．ｓ．　Ｅｃ）以下とするように前記流量調整バルブ２０５ａを絞り込んで酸素５の供給量を調整すると同時に、当該流量調整バルブ２０５ａの絞り込みに伴って減少した酸素５の供給量分を一次反応器１０６の上方側からさらに加えて供給するように前記流量調整バルブ２０５ｂを開け拡げて酸素５の供給量を調整する。
【００３２】
他方、一次反応器１０６内の上方側の電位度が所定値（０．４Ｖ　ｖ．ｓ．　Ｅｃ）を超えると、前記電位計２１４ｂからの信号に基づいて、前記制御装置２１５が、一次反応器１０６内の上方側の電位度を所定値（０．４Ｖ　ｖ．ｓ．　Ｅｃ）以下とするように前記流量調整バルブ２０５ｂを絞り込んで酸素５の供給量を調整すると同時に、当該流量調整バルブ２０５ｂの絞り込みに伴って減少した酸素５の供給量分を一次反応器１０６の下方側からさらに加えて供給するように前記流量調整バルブ１０５ａを開け拡げて酸素５の供給量を調整する。
【００３３】
つまり、前述した第一番目の実施の形態では、高温高圧環境下にも十分に耐え得るｐＨ計１０５ａ，１０５ｂを一次反応器１０６の内部に設けることにより、一次反応器１０６の内部の反応状況を直接的に把握できるようにすると共に、当該反応状況に応じて水酸化ナトリウム３を一次反応器１０６内に分配して供給できるようにしたが、本実施の形態では、高温高圧環境下にも十分に耐え得る電位計２０５ａ，２０５ｂを一次反応器１０６の内部に設けることにより、一次反応器１０６の内部の反応状況を直接的に把握できるようにすると共に、当該反応状況に応じて酸素５を一次反応器１０６内に分配して供給できるようにしたのである。
【００３４】
このため、前述した第一番目の実施の形態の場合と同様に、一次反応器１０６の内部の反応状況が分布を生じるように異なってしまったとしても、当該反応状況を均一にするように補正することが容易にできる。
【００３５】
したがって、本実施の形態によれば、前述した第一番目の実施の形態の場合と同様な効果を得ることができる。
【００３６】
［他の実施の形態］
なお、前述した第一番目の実施の形態では、ｐＨ計１０５ａ，１０５ｂを一次反応器１０６の内部に設けて、一次反応器１０６の内部の反応状況を直接的に把握できるようにすると共に、当該反応状況に応じて水酸化ナトリウム３を一次反応器１０６内に分配して供給できるようにし、前述した第二番目の実施の形態では、電位計２０５ａ，２０５ｂを一次反応器１０６の内部に設けて、一次反応器１０６の内部の反応状況を直接的に把握できるようにすると共に、当該反応状況に応じて酸素５を一次反応器１０６内に分配して供給できるようにしたが、例えば、上記第一，二番目の実施の形態の場合を組み合わせて、ｐＨ計１０５ａ，１０５ｂ及び電位計２０５ａ，２０５ｂの両者共に一次反応器１０６の内部に設けて、一次反応器１０６の内部の反応状況をｐＨ及び電位度の両方で直接的に把握できるようにすると共に、当該反応状況に応じて水酸化ナトリウム３及び酸素５を一次反応器１０６内にそれぞれ分配して供給できるようにすることも可能である。
【００３７】
また、前述した第一，二番目の実施の形態では、一次反応器１０６の内部のｐＨや電位度を二箇所で測定すると共に、水酸化ナトリウム３や酸素５を一次反応器１０６の二箇所に分配して供給するようにしたが、一次反応器１０６の内部のｐＨや電位度を一箇所または三箇所以上で測定すると共に、水酸化ナトリウム３や酸素５を一次反応器１０６の一箇所または三箇所以上に分配して供給することも可能である。
【００３８】
また、本発明において水熱酸化分解処理可能な対象物としては、前述したＰＣＢやダイオキシン類等のようなハロゲン化有機化合物を始めとした各種の難分解性有機化合物が挙げられる。
【００３９】
【発明の効果】
第一番目の発明による水熱酸化分解装置は、アルカリ、酸素、難分解性有機化合物を反応器内に送給して水中で高温高圧処理することにより、難分解性有機化合物を分解処理する水熱酸化分解装置において、前記反応器の内部のｐＨを計測するｐＨ計と、前記ｐＨ計での計測結果に基づいて、前記アルカリの供給量を制御する制御手段とを備えたことから、反応器の内部の反応状況を直接的に把握して、運転制御を行うことが容易にできるので、水熱酸化分解の反応効率を向上させることができる。
【００４０】
第二番目の発明による水熱酸化分解装置は、アルカリ、酸素、難分解性有機化合物を反応器内に送給して水中で高温高圧処理することにより、難分解性有機化合物を分解処理する水熱酸化分解装置において、前記反応器の内部の電位度を計測する電位計と、前記電位計での計測結果に基づいて、前記酸素の供給量を制御する制御手段とを備えたことから、反応器の内部の反応状況を直接的に把握して、運転制御を行うことが容易にできるので、水熱酸化分解の反応効率を向上させることができる。
【００４１】
第三番目の発明による水熱酸化分解装置は、アルカリ、酸素、難分解性有機化合物を反応器内に送給して高温高圧処理することにより、難分解性有機化合物を分解処理する水熱酸化分解装置において、前記反応器の内部のｐＨを計測するｐＨ計と、前記反応器の内部の電位度を計測する電位計と、前記ｐＨ計での計測結果に基づいて、前記アルカリの供給量を制御すると共に、前記電位計での計測結果に基づいて、前記酸素の供給量を制御する制御手段とを設けたことから、反応器の内部の反応状況を直接的に把握して、運転制御を行うことが容易にできるので、水熱酸化分解の反応効率を向上させることができる。
【００４２】
第四番目の発明による水熱酸化分解装置は、第一番目または第三番目の発明において、前記反応器への前記アルカリの供給口が複数設けられると共に、前記ｐＨ計が複数設けられていることから、反応状況に応じてアルカリを反応器内に分配して供給することができるので、反応器の内部の反応状況が分布を生じるように異なってしまったとしても、当該反応状況を均一にするように補正することが容易にできる。
【００４３】
第五番目の発明による水熱酸化分解装置は、第二番目または第三番目の発明において、前記反応器への前記酸素の供給口が複数設けられると共に、前記電位計が複数設けられていることから、反応状況に応じて酸素を反応器内に分配して供給することができるので、反応器の内部の反応状況が分布を生じるように異なってしまったとしても、当該反応状況を均一にするように補正することが容易にできる。
【００４４】
第六番目の発明による水熱酸化分解装置は、第一番目から第五番目の発明のいずれかにおいて、前記難分解性有機化合物がハロゲン化有機化合物であるので、上述した効果を最も確実に発現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による水熱酸化分解装置の第一番目の実施の形態の概略構成図である。
【図２】本発明による水熱酸化分解装置の第二番目の実施の形態の概略構成図である。
【符号の説明】
１　油
２　ＰＣＢ
３　水酸化ナトリウム
４　水
５　酸素
６　排ガス
７　排液
１００　水熱酸化分解装置
１０１ａ〜１０１ｅ　貯蔵タンク
１０２ａ〜１０２ｄ　加圧ポンプ
１０３　混合器
１０４　予熱器
１０５ａ，１０５ｂ　流量調整バルブ
１０６　一次反応器
１０７　二次反応器
１０８　冷却器
１０９　減圧弁
１１０　気液分離器
１１１　活性炭槽
１１２　煙突
１１３　排液タンク
１１４ａ，１１４ｂ　ｐＨ計
１１５　制御装置
２００　水熱酸化分解装置
２０５ａ，２０５ｂ　流量調整バルブ
２１４ａ，２１４ｂ　電位計
２１５　制御装置
【図１】
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【図２】
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