(57)【要約】【課題】水熱反応処理中に生成した塩類等の固体によって、反応容器底部、反応容器の下流に設けられた配管等の閉塞を防止することのできる水熱反応装置を提供する。【解決手段】本発明の水熱反応装置は、供給される被処理物を水の超臨界または亜臨界状態で水熱酸化反応させる反応容器１３を備え、析出した塩類が上記反応容器１３の内側に付着する水熱反応装置である。反応容器内１３に、上記反応容器上蓋６４に付着した塩類等の固体の落下を防止する、固体落下防止手段６５を備える。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応容器１３と、
上記反応容器１３内に、上記反応容器上蓋６４に付着した塩類等の固体の落下を防止する、固体落下防止手段６５を備えることを特徴とする水熱反応装置。
【請求項２】
更に固体剥離防止手段を有する、請求項１に記載の水熱反応装置。
【請求項３】
塩類を供給する手段が設けられ、前記塩類は水熱反応条件下で高温下におかれた場合、固体として析出するものである、請求項１又は２に記載の水熱反応装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物分解、エネルギー生成または化学物質製造を目的とする水熱酸化反応を、反応容器内の水の超臨界状態または亜臨界状態で行わせる水熱反応装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
被処理物を処理して酸化分解や加水分解を行うことにより、廃棄物を分解したり、エネルギーを生成したり、または化学物質を製造することを目的とする水熱反応処理は、長年に亘って研究され、利用されてきている。
特に、近年、３７４℃以上、２２．１ＭＰａ（２２０気圧）以上の超臨界状態で、または、例えば３７４℃以上、２．５ＭＰａ（２５気圧）以上２２．１ＭＰａ未満、あるいは３７４℃未満、２２．１ＭＰａ以上、あるいは３７４℃未満、２２．１ＭＰａ未満であっても臨界点に近い高温高圧状態である亜臨界状態で、被処理物と、酸化剤を含んだ水とを反応させることにより、燃焼を含む水熱酸化反応を生じさせ、被処理物中の有機物を短時間でほぼ完全に分解する水熱反応処理が注目されている。
【０００３】
このように被処理物を水熱反応処理する場合、被処理物、水、場合によっては酸化剤等を加圧して反応容器内へ供給し、反応させる。そして、水熱反応処理の結果、有機物は酸化分解され、水や気体からなる高温高圧流体、乾燥またはスラリー状の灰分や塩類等の固体からなる反応生成物が得られる。
ほとんどの無機塩類は、水熱反応が行われる超臨界状態又は亜臨界状態では溶解度が減少するため、析出して反応容器に付着してしまう。
【０００４】
このように反応容器に塩が付着すると、反応領域を狭めるため、反応に悪影響を及ぼしたり、被処理物の供給管を閉塞することもあり、システムに重大な障害を与える可能性がある。このため、反応容器の内側に付着した塩類を機械的にスクレーパーで掻き落としたり、高圧空気を噴射することにより塩類を除去したり、内筒の外側から内側へ向けて塩類が溶解する程度に水を噴射することで塩水として除去することが行われている。なお、反応容器の下部に塩類が堆積した場合、反応容器内の下部にクエンチ水を導入する等の方法によりクエンチ水で塩類を溶解させて反応容器から排出させる。
【０００５】
また、特開平11-156186号公報には、縦長の反応容器内で逆流を伴う混合区画中で噴射混合して反応を行うための反応容器であって、固形物を除去するためのスクレーパー、底部に水等を供給する機構を有する反応容器が開示されている。該公報に開示された反応容器によれば、塩類が反応容器内で析出して反応容器内壁に付着した場合にはスクレーパーを用いて、付着した塩類を掻き落とし、反応容器の有効容積を確保するとともに、反応容器の閉塞を防止する。
反応容器の下部に落下した塩類は、クエンチ水供給孔から供給される水によって溶解したり、水等の流体の流れによって押し出す等の方法で反応容器の外に排出される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報に開示された反応容器においては、反応容器内で逆流を伴うため、水熱反応中に析出した塩類が反応容器の上蓋又は反応容器筒の天井付近に到達し、その一部が付着してしまう。上述したように、反応容器内に付着した塩類はスクレーパーなどで除去できるが、スクレーパーなどで除去することのできる塩類は反応容器の内周面に付着したもののみであり、上蓋の内側（内側表面）に付着した塩類を除去することはできなかった。
【０００７】
上蓋の内側に付着した塩類が多量になると堆積し、塩類同士が結合して大きな塊になり、その重さによって反応容器底部に落下する。反応容器底部に落下した塩類の塊が大きいと、反応容器底部を閉塞するという不具合が生じる。また、閉塞しないまでも、クエンチ水による溶解が追いつかず、塊のままで反応容器から押し出されることによって、反応容器出口、反応容器の下流の配管、弁、フィルターなどの閉塞の原因となる。
従って、反応容器底部の閉塞を防止し、反応容器出口、下流の配管等の閉塞を防止する必要がある。
【０００８】
本発明は、上記したような不都合を解消するためになされたもので、水熱反応処理中に生成した塩類等の固体によって、反応容器底部、反応容器の下流に設けられた配管等の閉塞を防止することのできる水熱反応装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の水熱反応装置は、反応容器と、上記反応容器内に、上記反応容器上蓋に付着した塩類等の固体の落下を防止する、固体落下防止手段を備えることを特徴とする。
上記水熱反応装置としては、供給される被処理物を水の超臨界又は亜臨界状態で水熱酸化反応させる反応容器を備え、析出した塩類が上記反応容器の内側に付着する水熱反応装置が例示される。
上記水熱反応装置によれば、反応容器上蓋に付着した塩類等が落下することを防止でき、反応容器の底部に、塩類の塊等の大きい固体が落下しないので塩類の塊等の固体によって、反応容器底部、反応容器の下流に設けられた配管等の閉塞を防止することができる。
【００１０】
本発明の水熱反応装置の備える反応容器における固体落下防止手段としては、上蓋の内側から所定の距離離れた位置に設けられた、反応流体と接する板状部材又は線状部材であってもよい。
上記の板状部材は、例えば平板状の板を用いることができるが、一方、例えば開口部が設けられた板でもよく、メッシュ状のものや格子状になっているものを用いることができる。
また、上記の線状部材は、例えば線状の部材を複数本並べたものや、線状の部材を交差させた形態で用いることができる。
上蓋に付着・堆積した塩の塊は、その下部で、上記板状部材、線状部材等の固体落下防止手段により支えられるため、上蓋から落下することが防止される。また、落下防止手段が、開口部が設けられたものや、メッシュ、格子状、線状部材等の隙間の形成された構造物である場合には、塩がその開口部や隙間を通過して剥離・落下したとしても、その落下物の大きさは開口部、隙間の大きさよりも小さくなる。従って、開口部、隙間の大きさを小さくしておくことにより、上述した反応容器底部の閉塞やクエンチ水による溶解が追いつかないことによる不具合を生じさせる大きな塩の塊の落下を防止することが可能である。
また、本発明の水熱反応装置の備える反応容器においては、その内周面に付着した塩類等の固体の剥離を防止する、固体剥離防止手段を更に備えていてもよい。
【００１１】
そのような固体剥離防止手段としては、例えば反応容器内周面に配置された円筒状部材が用いられる。この円筒状部材は、例えばメッシュ状になっていたり、格子状になっているもの、又は開口部が設けられているものを用いることができる。また、反応容器内周面に配置された線状部材を用いてもよく、この場合、複数本を並べたり、交差させた形態で用いることができる。
固体剥離防止手段である、円筒状部材は、反応容器内周面に接して配置されていてもよく、又は反応容器内周面と離れて配置されていてもよい。接して配置される場合は、上述したように、円筒状部材はメッシュ状又は格子状になっているか、又は開口部が設けられた形態になっているので、開口部または隙間に塩類が付着し、この塩類が剥離されることが防止される。線状部材の場合も、同様に線状部材に塩類が付着し、塩類の剥離が防止される。また、離れて配置される場合は、反応容器内周面と円筒状部材又は線状部材との間に塩類が蓄積し、その塩類の塊を円筒部材又は線状部材が押さえる形となり、塩類の剥離が防止される。
また、上記水熱反応装置は、塩類を供給する手段が設けられていてもよく、前記塩類は水熱条件下で高温下におかれた場合、固体として析出するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の水熱反応装置について、空気を酸化剤として用いる水熱酸化反応装置を例にして図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の水熱反応装置の概略構成を例示するブロック図である。
図１に示す水熱反応装置１０は、反応容器１３と、この反応容器１３に被処理物、反応助剤、水、空気等の酸化剤を供給する供給系統１４と、反応容器１３から排出される反応生成物を冷却し、気液分離する冷却気液分離系統１５とから主に構成されている。
【００１３】
反応容器１３の入り口には、被処理物である廃液（廃棄物）、反応助剤、水及び空気等の供給管１７が接続している。被処理物である廃液は高圧ポンプ１９ａによって例えば２．５ＭＰａ（２５気圧）以上の圧力に加圧され、廃液供給管１７ａ、供給管１７を通って反応容器１３へ供給される。反応助剤は高圧ポンプ１９ｂによって例えば２．５ＭＰａ（２５気圧）以上の圧力に加圧され、反応助剤供給管１７ｂ、供給管１７を通って反応容器１３へ供給される。水は高圧ポンプ１９ｃによって例えば２．５ＭＰａ（２５気圧）以上の圧力に加圧され、水供給管１７ｃ、供給管１７を通って反応容器１３へ供給される。高圧ポンプ１９ａ、１９ｂ、１９ｃは、往復動ポンプ等の高圧昇圧可能でかつ容量制御性のあるポンプであって、被処理物である廃液、反応助剤、水の反応容器１３への供給量を調節できるようになっている。
【００１４】
供給管１７には、エアコンプレッサ２１を備えた空気供給管１７ｄが接続している。酸化剤である空気はエアコンプレッサ２１に取り込まれて圧縮され、空気供給管１７ｄから供給管１７を通って反応容器１３に供給される。
【００１５】
反応容器１３の出口には、冷却器２３を備えた排出管２５が接続されている。排出管２５の先は気液分離器２７に接続されている。反応容器１３の出口から排出された反応生成物等は、排出管２５を通り冷却器２３でほぼ常温に冷却された後、気液分離器２７で排ガス（Ｎ2、ＣＯ2等）と排液とに分離される。
【００１６】
気液分離器２７の上端は、減圧弁３５を備えた排ガス管３３が接続されており、気液分離器２７から供給される排ガスは、減圧弁３５で大気圧近くの圧力にまで減圧されて排気される。気液分離器２７の底には、減圧弁３１を備えた排液管２９が接続されている。気液分離された廃液は、減圧弁３１で大気圧近くの圧力にまで減圧されて処理液タンク（図示せず）に送られる。
【００１７】
反応容器１３について、以下図面を参照しつつ詳細に説明する。
図２は、本発明の水熱反応装置１０の備える反応容器の第一の実施の形態の概略構成を示す断面図である。
図２に示すように、反応容器１３は、内部に円柱状をした反応用の空間部が形成されており、下端部分が漏斗状に中心へ向けて狭まっている円筒部５１と、可動軸５３と、この可動軸５３を回転可能に保持する軸保持機構（図示せず）と、可動軸５３を回転させる駆動機構（図示せず）と、可動軸５３に取り付けられた掻き取り手段としてのスクレーパー５５と、被処理物、反応助剤、水、空気等を反応容器１３内に供給するためのノズル５８とから構成されている。また、可動軸５３の上部にはクエンチ水供給孔６０が設けられており、円筒部５１の下部には、処理流体の排出孔６２が設けられている。
【００１８】
スクレーパー５５は、反応容器１３の内側に付着した塩類等を掻き取るために、反応容器１３の内面に下側から上側へ沿う形状に形成されている。このスクレーパー５５としては、可動軸５３の周囲に所定間隔、例えば６０度間隔で６本取り付けられている棒状のものであったり、円筒状で円筒面の複数個所に開口を設けて刃を形成したもの等を用いることができる。
【００１９】
そして、図２に示す反応容器１３においては、円筒部５１の上部に、反応容器上蓋６４の内側の下部に、固体落下防止手段である、プレート６５が配置されている。プレート６５の位置は、上蓋や反応流体の温度、塩の種類等によって移動することができるようになっていてもよい。
プレート６５は平板部と円錐部とからなっており、その平板部の中央部にノズル５８より大きな開口が設けられており、その平板部の開口はノズル５８の先端と円錐部を介して接している。これは円錐部を含むプレート６５の反応器側表面に塩が付着した場合にも、ノズル５８からの反応流体の吹き出しを阻害させにくくする効果がある。
なお、図２に示す反応容器１３においては、ノズル５８とプレート６５とは接触しているが、プレート６５の円錐部構造や反応容器上蓋６４に付着した塩がノズル５８からの吹き出しを阻害しないならば、ノズル５８とプレート６５とは接触していなくてもよい。
【００２０】
上述したように、反応容器筒と反応容器の上蓋との接合部のシールを冷却したり、逆流を伴う混合区画中で噴射混合して反応を行う反応容器においては、上蓋表面に塩類が付着し、反応容器上部の有効容積が減少するため、反応率の低下が生じる。また、塩類が多量に付着すると堆積し、大きくなると、その重さによって反応容器底部に落下することになるが、プレート６５を配置することにより、反応容器の上蓋６４の表面に付着した塩類が反応容器底部に落下することを防止することができる。塩類が反応容器上蓋６４の表面に付着する場合、その塩類の厚みは、５０ｍｍ程度の厚みになることもある。この塩類の落下を防止するには、反応容器上蓋６４から５０ｍｍ程度離れた位置に、落下防止手段であるプレート６５を配置すればよい。
【００２１】
プレート６５の位置は上蓋や反応流体の温度、塩の種類等によって異なるが一般に、反応容器上蓋６４の内側から１０ｍｍよりも近いと、塩類の付着防止効果があまり向上しない場合があり、一方、１００ｍｍよりも離れた位置に配置すると、塩類付着防止効果はあるが、必要以上に反応容器上部の有効容積が減少してしまい好ましくない。プレート６５の位置は、反応容器上蓋６４の内側から１０ｍｍ〜１００ｍｍ程度の位置に設けることが好ましい。
【００２２】
なお、固体落下防止手段であるプレート６５は、反応容器内の反応流体と接するので、プレート６５は反応容器内の温度まで加熱され、プレート６５の温度は上昇する。本発明者らは、ある種の塩類が高温下に置かれると、濃厚な水溶液状と推定される液体状態を経た後、固体として析出し、又は直接に固体として析出することを見出した。更に、塩類が固体として析出する温度領域では、塩の表面が濡れている、又はある程度の粘着性を有している状態にあり、塩類同士の衝突、又は塩類と反応容器壁などとの衝突により、塩類の表面の濡れ、又は表面の粘着性のために塩類同士又は塩類と反応容器壁とが付着し大きな塩の塊に成長すると推定した。その後、塩類が析出する温度よりも十分に高い温度にすると、水の高い分圧があるものの、超臨界水のガス的性質が増大し、塩類表面と水との相互作用が減少し、固体塩表面の濡れ、粘着性を失い、実質的になくなり、この温度下では上述のような濡れ、粘着性をベースとした塩類同士又は塩類と反応容器壁との付着が起こらなくなることを見出した。
【００２３】
図２に示す反応容器１３においては、固体落下防止手段であるプレート６５を備えており、このプレート６５の表面温度は水熱反応条件下で、上記塩類が固体として析出し、その固体塩表面の粘着性を失う温度よりも高い温度になっており、従って、塩類同士が付着して大きな塊になったり、塩類の反応容器上蓋６４への付着が抑制される。なお、このような現象を起こす塩としては、例えば、炭酸ナトリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸水素ナトリウム、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸水素ナトリウム、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、リン酸ナトリウム、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウム、リン酸水素ナトリウム、リン酸水素カルシウム、リン酸マグネシウム等が挙げられる。すなわち、上記塩を含む廃液、又は水熱反応中に上記塩を生成する廃液を水熱反応処理する時には、塩同士が付着して塩類の塊が大きくなったり、塩が反応容器上蓋６４に付着することが防止し得る。
【００２４】
図２に示す反応容器１３においては、プレート６５は円筒部５１と接触しているが、本発明の水熱反応装置に用いられる反応容器１３においては、プレート６５と円筒部５１とは離れていてもよい。プレート６５と円筒部５１とを離して配置する場合には、反応容器上蓋６４の表面６７に付着する塩類が落下することを防止できるような程度に離して配置する。すなわち、落下することにより、反応容器底部などを閉塞してしまう程度の大きさの塩が落下しない程度に、プレート６５と円筒部５１とを離して配置することは可能である。従って、図２に示す反応容器１３に配置されるプレート６５は円盤状であるが、上記理由から必ずしも円盤状である必要はない。また、プレート６５の中央部にノズル５８と接触する部分に開口が設けられているが、本発明においては、プレート６５は、網状、メッシュ状のものであったり、板状のプレートに複数の開口を設けたものであってもよい。
【００２５】
次に、水熱反応処理の一例について図１及び図２を参照しつつ説明する。
まず、高圧ポンプ１９ｂ、１９ｃ、エアーコンプレッサー２１を作動させ、反応助剤を反応容器１３内へノズル５８から供給して水熱酸化反応を起こさせ、反応容器１３の内部を所定の温度に上昇させる。
反応容器１３内を所定の温度に上昇させた後、高圧ポンプ１９ａを作動させ、廃液を反応容器１３内へノズル５８から供給し、水熱酸化反応させて処理する。
【００２６】
このようにして廃液を反応容器１３内で水熱酸化反応させたとき、反応容器の円筒部５１と上蓋６４との接合部６７のシールを冷却したり、または逆流を伴う反応を行う場合に、廃液中に、上述した塩類が含まれていたり、又は反応中に上述した塩類が生成する場合、プレート６５が配置されていないと、上蓋６４の表面に付着した塩類が落下し、その塩類が大きい塊であると、反応容器出口、反応容器の下流の配管、弁やフィルター等を閉塞する原因となる。図２に示す反応容器１３においては、反応容器上蓋６４から５０ｍｍ程度下の位置に、固体落下防止手段であるプレート６５が配置されており、上蓋６４の内側に付着した塩類が落下することを防止することができ、反応容器出口等を閉塞することが防止される。
【００２７】
特に、円筒部５１と上蓋６４との接合部６７のシールを冷却したりする場合等においては、上蓋６４の表面が、塩類の固体塩表面の粘着性を失う温度よりも低くなってしまう。また、上蓋６４から外部への放熱によっても上蓋６４の表面は冷却され、上蓋６４を通過する反応物、媒体（水、空気）等によっても上蓋６４の表面は冷却される。固体落下防止手段としての板状部材である、プレート６５を設けることにより、上蓋６４に付着した塩がその重み等のために上蓋６４から剥離した場合に、その剥離した塩が反応容器１３の下部に落下することを防止する、落下防止手段として機能する。また、プレート６５の表面の温度は、水熱反応処理温度とほぼ同じ温度になり、この温度は、塩類の固体塩表面の粘着性を失う温度よりも高い温度である。このため、プレート６５の下部表面に塩類が付着することを防止するという効果も得られる。
【００２８】
また、水熱酸化反応処理を継続すると、稼動時間の経過に伴って反応容器１３の内側への塩などの付着量が多くなって反応領域が狭くなってしまう。従って、稼動とともに駆動機構により可動軸５３を回転させ、可動軸５３に取り付けられたスクレーパー５５を回転させ、回転するスクレーパ５５で反応容器１３の内側に付着した塩などの固体が掻き落とされる。ただし、反応容器円筒部への塩の付着が実質上問題にならない場合は、必ずしもスクレーパ５５を設置したり、あるいは稼働しなくてもよい。
【００２９】
可動軸５３の上部に設けられたクエンチ水供給孔６０からはクエンチ水が供給され、スクレーパー５５により掻き落とされた塩類がクエンチ水によって溶解され、水熱酸化反応によって処理された流体とともに排出孔６２から排出される。排出孔６２から排出された処理流体及び塩類は、反応容器１３の出口に接続された排出管２５を通って冷却器２３でほぼ常温に冷却された後、気液分離器２７で排ガスと排液とに分離される。ただし、反応容器１３からの塩の移送が実質上問題にならない場合は、クエンチ水供給孔６０は設置されていなくてもよく、又は移動させなくてもよい。また、処理流体及び塩の性質あるいはそれらの熱、圧力等の利用を考える場合、排出管２５以降の装置の配置や構成を変えることもできる。
【００３０】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る水熱反応装置について図面を参照しつつ説明する。第２の実施の形態に係る水熱反応装置は、基本的な構成は第１の実施の形態に係る水熱反応装置とほぼ同様であり、反応容器のみが異なる。従って、全体の構成の概略図については記載を省略し、反応容器の上部のみを図３に示
す。
【００３１】
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る水熱反応装置１０の備える反応容器の概略構成を示す断面図である。
図３に示す反応容器１１３は、基本的な構成は図２に示す反応容器とほぼ同様である。図３に示す構成部品のうち、図２と同じものについては、その記載を省略した。
【００３２】
図３に示す反応容器１１３においては、プレート１６５は中央部に開口を有する平板であり、その開口部までノズル１５８がのびている。この点において、図２に示すものと異なっている。
また、図３に示す反応容器１１３においても、プレート１６５は円筒部１５１と接触しているが、プレート１６５と円筒部１５１とは離れていてもよく、この場合においても、反応容器上蓋１６４の表面１６７への塩の落下防止効果を妨げない程度に配置する。
【００３３】
また、図３に示す反応容器１１３に配置されるプレート１６５は円盤状であり、その中央部にノズル１５８と接触する部分に開口が設けられているが、本発明においては、プレート１６５は、網状、メッシュ状のものであったり、円盤状のプレートに複数の開口を設けたものであってもよい。
なお、図３に示す反応容器１１３においては、ノズル１５８とプレート１６５とは接触しているが、ノズル１５８とプレート１６５とは接触していなくてもよい。
【００３４】
次に、本発明の第３の実施の形態に係る水熱反応装置について図面を参照しつつ説明する。第３の実施の形態に係る水熱反応装置は、基本的な構成は第１の実施の形態に係る水熱反応装置とほぼ同様であり、反応容器のみが異なる。従って、全体の構成の概略図については記載を省略し、反応容器の上部のみを図４に示す。図４は、本発明の第３の実施の形態に係る水熱反応装置の備える反応容器の概略構成を示す断面図である。
図４に示す反応容器は、基本的な構成は図２に示す反応容器とほぼ同様である。図４に示す構成部品のうち、図２と同じものについては、その記載を省略した。
【００３５】
図４に示す反応容器２１３においては、プレート２６５は漏斗状の形態をしており、上端部分が漏斗状に中心へ向けて狭まっている。そして、上端部分の漏斗状の中心部がノズル２５８と接触している。なお、図４においては、ノズル２５８はプレート２６５と接触する部分までの長さになっているが、ノズル２５８はプレート２６５よりも下に延びる形態をとってもよい。
【００３６】
また、図４に示す反応容器２１３においても、プレート２６５は円筒部２５１と接触しているが、プレート２６５と円筒部２５１とは離れていてもよく、この場合においても、反応容器上蓋２６４の表面２６７に付着する塩類が落下することを防止する効果を妨げない程度に配置する。
また、図４に示す反応容器２１３の備えるプレートにおいても、網状、メッシュ状のものであったり、円盤状のプレートに複数の開口を設けたものであってもよい。
なお、図４に示す反応容器２１３においては、ノズル２５８とプレート２６５とは接触しているが、ノズル２５８とプレート２６５とは接触していなくてもよい。
【００３７】
次に、本発明の第４の実施の形態に係る水熱反応装置について図面を参照しつつ説明する。第４の実施の形態に係る水熱反応装置は、基本的な構成は第１の実施の形態に係る水熱反応装置とほぼ同様であり、反応容器のみが異なる。従って、全体の構成の概略図については記載を省略し、反応容器の上部のみを図５に示す。図５は、本発明の第４の実施の形態に係る水熱反応装置の備える反応容器の概略構成を示す断面図である。
【００３８】
図５に示す反応容器３１３においては、反応容器内周面に付着した塩類等の固体の剥離を防止する、固体剥離防止手段である、円筒状部材３７０が円筒部３５１に接して貼着されている。図５においては、円筒状部材３７０と円筒部３５１とは接して配置されているが、円筒状部材３７０と円筒部３５１とは離れて配置されていてもよい。円筒状部材３７０は、例えばメッシュ状であったり、格子状であるものが用いられる。塩類は、円筒状部材３７０のメッシュ状又は格子状の開口部に付着し、塩類はこの開口部に付着し、剥離が防止される。また、円筒状部材３７０と円筒部３５１とが離れて配置されている場合は、付着した塩類は円筒状部材３７０と円筒部３５１との間に挟まれ、剥離が防止される。
なお、図５に示した反応容器においては、スクレーパーは設けても設けていなくてもよい。スクレーパーを設けてある場合は、このスクレーパーにより、固体剥離防止手段である円筒状部材３７０の表面に付着した塩類を除去することができる。
また、図５に示す反応容器３１３においては、ノズル３５８とプレート３６５とは接触しているが、ノズル３５８とプレート３６５とは接触していなくてもよい。
【００３９】
図５に示す反応容器３１３の構成は、円筒状部材３７０を備える以外は、図３に示す第２の実施の形態に係る水熱反応装置の備える反応容器と同様である。すなわち、図５に示す反応容器３１３は、図３に示す反応容器１１３において、円筒状部材３７０を反応容器内周面（円筒部１５１）に接して配置したものである。本発明の水熱反応装置においては、例えば図２、図４に示す反応装置の反応容器内周面に円筒状部材を配置することもできる。
【００４０】
次に、本発明の第５の実施の形態に係る水熱反応装置について図面を参照しつつ説明する。第５の実施の形態に係る水熱反応装置は、基本的な構成は第２の実施の形態に係る水熱反応装置と同じであり、落下防止手段のみが異なる。従って、全体の構成の概略図については記載を省略し、反応容器の上部のみを図６に示す。図６は、本発明の第５の実施の形態に係る水熱反応装置の備える反応容器の概略構成を示す断面図である。
【００４１】
図６（ａ）は、本発明の第５の実施の形態に係る水熱反応装置１０の備える反応容器の概略構成を示す断面図であり、図６（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、落下防止手段４６５は、複数の線状部材からなり、この線状部材が平行に並んで落下防止手段４６５を構成している。
【００４２】
図６に示す反応容器４１３においては、落下防止手段４６５が線状部材で形成されている。線状部材４６５の間隔は、反応容器底部の閉塞やクエンチ水による溶解が追いつかないことによる不具合を生じない程度の間隔にされており、その間隔は自由に変更可能になっている。図６に示す反応容器４１３においても、落下防止手段４６５は円筒部４５１と接触しているが、落下防止手段４６５と円筒部４５１とは離れていてもよく、この場合においても、反応容器上蓋４６４の表面４６７に付着する塩類が落下することを防止する効果を妨げない程度に配置する。
【００４３】
また、図６に示す反応容器４１３に配置される落下防止手段４６５は線状部材が平行に複数本並べられた形状であるが、例えば線状部材を格子状に並べることにより落下防止手段４６５を形成してもよい。
なお、図６に示す反応容器４１３においては、ノズル４５８と落下防止手段４６５とは接触していないが、ノズル４５８と落下防止手段４６５とは接触していてもよい。
【００４４】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明する。なお、本発明の範囲は、かかる実施例に限定されないことはいうまでもない。
【００４５】
実施例１
図１に示す水熱反応装置（反応容器は図２に示すものを備える）を用いて、ナトリウム（３０００ｐｐｍ）、カリウム（１０００ｐｐｍ）、カルシウム（７０ｐｐｍ）、マグネシウム（４００ｐｐｍ）及び硫酸（２０００ｐｐｍ）の各イオンを含む酢酸水溶液（濃度：ＴＯＣ換算３００００ｐｐｍ）を廃液として水熱反応処理を行った。反応処理条件は以下の通りである。
反応圧力：約２３ＭＰａ
反応温度：６５０℃
処理液流量：６．５ｋｇ／ｍｉｎ
空気流量：１２ｋｇ／ｍｉｎ
補助燃料：反応温度を略６５０℃に調整するのに必要な量の灯油を添加した（約０．５ｋｇ／ｍｉｎ）
また、処理の間、スクレーパーを稼動させ、クエンチ水を供給した。
なお、比較試験として、反応容器としてプレートを有しないものを用いて同様の水熱反応処理を行った。
【００４６】
比較試験においては、４時間経過後に圧力制御が困難となった。これは、配管又は反応容器出口が閉塞されたためと推定される。反応容器を開缶し、上蓋を観察したところ、上蓋表面に、約５０ｍｍ厚の塩の塊が確認された。更に、反応容器の底部には、反応容器上部（上蓋表面）に付着した塩の塊が落下したことによると思われる塩塊が確認された。
【００４７】
本実施例においては、比較試験において圧力制御が困難となった時間である４時間と、他に５０時間反応処理を行った。
４時間反応処理を行った後では、反応性や装置の制御上の問題はなく、開缶した際に、反応容器上蓋とプレートとの空隙に反応容器上蓋に付着する形で塩が存在していた。一方、プレートの下面には、１ｍｍ程度の塩の付着があった。
５０時間反応処理を行った後においても、反応性や制御上の問題はなく、開缶した際に、反応容器上蓋とプレートとの空隙に反応容器上蓋に付着する形で塩が存在していた。プレートの下面には２〜３ｍｍ程度の塩が付着していた。
４時間、５０時間、いずれの時間経過後においても、反応容器の底部には、溶解されていない塩塊は観察されず、大きな塩塊の落下はなかったものと思われる。
【００４８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の水熱反応装置によれば、反応容器内に、反応容器上蓋に付着した塩類等の固体の落下を防止する、固体落下防止手段を備えるので、上蓋に付着した塩類が反応容器の底部に落下することが防止でき、反応容器底部、反応容器下流、弁等が閉塞されることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の水熱反応装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の水熱反応装置の備える反応容器の概略構成を示す断面図である。
【図３】本発明の水熱反応装置の備える反応容器の概略構成を示す断面図である。
【図４】本発明の水熱反応装置の備える反応容器の概略構成を示す断面図である。
【図５】本発明の水熱反応装置の備える反応容器の概略構成を示す断面図である。
【図６】本発明の水熱反応装置の備える反応容器の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１０  水熱反応装置                  １３  反応容器
１４  供給系統                      １５  冷却気液分離系統
１７  供給管                        １７ａ  廃液供給管
１７ｂ  反応助剤供給管              １７ｃ  水供給管
１７ｄ  空気供給管                  １９ａ  高圧ポンプ
１９ｂ  高圧ポンプ                  １９ｃ  高圧ポンプ
２１  エアコンプレッサ              ２３  冷却器
２５  排出管                        ２７  気液分離器
２９  排液管                        ３１  減圧弁
３３  排ガス管                      ３５  減圧弁
５１  円筒部                        ５３  可動軸
５５  スクレーパー                  ５８  ノズル
６０  クエンチ水供給孔              ６２  排出孔
６４  上蓋                          ６５  プレート
６７  接合部                        １１３  反応容器
１５８  ノズル                      １６５  プレート
１５１  円筒部                      １６４  上蓋
１６７  上蓋の表面                  ２１３  反応容器
２６５  プレート                    ２５８  ノズル
２５１  円筒部                      ２６４  上蓋
２６７  上蓋表面                    ３１３  反応容器
３６５  プレート                    ３６４  上蓋
３７０  円筒状部材                  ４１３  反応容器
４５８  ノズル                      ４６５  落下防止手段
４５１  円筒部                      ４６４  上蓋
４６７  上蓋の表面
【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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