(57)【要約】【課題】安定した超臨界水酸化反応を可能とする従来とは異なる構成の被処理液の供給システムを備えが超臨界水酸化装置を提供する。【解決手段】本超臨界水酸化装置５０は、補助燃料管２２を介して反応器１２に補助燃料を供給する流量可変型補助燃料ポンプ５２と、温度低下速度演算器５４と、被処理液ポンプを停止させる停止装置５６と、補助燃料ポンプ制御装置５８とを備える。補助燃料ポンプは、超臨界水酸化による発生エネルギー換算で、被処理液ポンプにより反応器に供給される所定流量の被処理液に相当する流量の補助燃料（以下、相当流量の補助燃料と言う）の１０％を供給する。演算器は、温度制御装置４０の温度計測値に基づいて、常時、反応器内の温度低下速度（ΔＴ／Δｔ）を算出し、それが所定値以上の時に異常信号を出力する。停止装置は異常信号に基づいて被処理液ポンプを停止する。補助燃料ポンプ制御装置は、異常信号を受信したとき補助燃料ポンプの補助燃料流量を１１０％に増量する。【選択図】        図１
2004174298.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理液ポンプにより反応器に送入された被処理液を反応器内の熱水の存在下で水熱反応により処理する水熱反応装置において、
補助燃料管を介して反応器に補助燃料を供給する流量可変型補助燃料ポンプと、
反応器に設けた温度計の温度計測値に基づいて、常時、反応器内の温度の温度低下速度（ΔＴ／Δｔ）を演算し、ΔＴ／Δｔが所定値以上のときに異常信号を出力する温度低下速度演算器と、
温度低下速度演算器からの異常信号に基づいて被処理液ポンプを停止させるポンプ停止装置と、
温度低下速度演算器からの異常信号に基づいて補助燃料ポンプの流量を増加させる補助燃料ポンプ制御装置と
を備え、
補助燃料ポンプは、ΔＴ／Δｔが所定値未満のときには、第１の流量で補助燃料を供給し、ΔＴ／Δｔが所定値以上のときには、補助燃料ポンプ制御装置の制御により、水熱反応による発生エネルギー換算で、被処理液ポンプにより反応器に供給される所定流量の被処理液に相当する流量の補助燃料（以下、相当流量の補助燃料と言う）に第１の流量を加えた第２の流量で補助燃料を反応器に供給することを特徴とする水熱反応装置。
【請求項２】
第１の流量が相当流量の１０％以上２０％以下に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の水熱反応装置。
【請求項３】
被処理液ポンプにより反応器に送入された被処理液を反応器内の熱水の存在下で水熱反応により処理する水熱反応装置において、
補助燃料を送給する補助燃料ポンプと、
第１の自動開閉弁及び圧力調節弁を有し、補助燃料ポンプにより補助燃料を循環させる補助燃料循環管と、
第２の自動開閉弁を有し、被処理液ポンプにより被処理液を反応器に流入させる被処理液管と、
逆止弁を介して、補助燃料ポンプと第１の自動開閉弁との間の補助燃料循環管を第２の自動開閉弁の下流の被処理液管に連結させる連結管と、
反応器に設けた温度計の温度計測値に基づいて、常時、反応器内の温度の温度低下速度（ΔＴ／Δｔ）を演算し、ΔＴ／Δｔが所定値以上のときに異常信号を出力する温度低下速度演算器と、
温度低下速度演算器からの異常信号に基づいて第１及び第２の自動開閉弁を閉止する弁閉止装置と
を備え、
補助燃料ポンプは、ΔＴ／Δｔが所定値未満のときには、逆止弁の上流側の圧力が逆止弁の下流側の圧力より所定圧力差だけ低くなるように圧力調節弁により圧力制御された補助燃料循環管内の圧力下で、水熱反応による発生エネルギー換算で、被処理液ポンプにより反応器に供給される所定流量の被処理液に相当する流量の補助燃料（以下、相当流量の補助燃料と言う）を補助燃料循環管により循環し、ΔＴ／Δｔが所定値以上のときには、第１の自動開閉弁の閉止により相当流量の補助燃料を連結管を介して反応器に供給することを特徴とする水熱反応装置。
【請求項４】
逆止弁の上流側と下流側との圧力差は、１ＭＰａ以上５ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項３に記載の水熱反応装置。
【請求項５】
ΔＴ／Δｔが１５℃／分以上２０℃／分以下の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の水熱反応装置。
【請求項６】
被処理液ポンプにより反応器に送入された被処理液を反応器内の熱水の存在下で水熱反応により処理する水熱反応装置の運転方法であって、
水熱反応装置の運転を開始し、次いで定常運転に移行した後、反応器に設けた温度計の温度計測値に基づいて、常時、反応器内の反応温度の温度低下速度（ΔＴ／Δｔ）を演算し、
ΔＴ／Δｔが所定値未満のときには、被処理液ポンプにより被処理液管を介して所定流量の被処理液を反応器に供給すると共に被処理液管に接続する補助燃料管を介して流量可変型補助燃料ポンプにより反応器に第１の流量で補助燃料を供給し続け、
ΔＴ／Δｔが所定値以上になったときには、被処理液ポンプを停止させると同時に、水熱反応による発生エネルギー換算で、被処理液ポンプにより反応器に供給される所定流量の被処理液に相当する流量の補助燃料（以下、相当流量の補助燃料と言う）に第１の流量を加えた第２の流量で補助燃料を反応器に供給することを特徴とする水熱反応装置の運転方法。
【請求項７】
第１の流量を相当流量の１０％以上２０％以下に設定することを特徴とする請求項６に記載の水熱反応装置の運転方法。
【請求項８】
被処理液ポンプにより反応器に送入された被処理液を反応器内の熱水の存在下で水熱反応により処理する水熱反応装置の運転方法であって、
水熱反応装置の運転を開始し、次いで定常運転に移行した後、反応器に設けた温度計の温度計測値に基づいて、常時、反応器内の反応温度の温度低下速度（ΔＴ／Δｔ）を演算し、
ΔＴ／Δｔが所定値未満のときには、被処理液管を経由して被処理液ポンプにより所定流量の被処理液を反応器に供給する共に、逆止弁を介して被処理液管に接続された補助燃料循環管の補助燃料の圧力が被処理液管の被処理液の圧力より所定圧力差だけ低くなるように、補助燃料循環管に設けた圧力調節弁により制御された圧力下で、水熱反応による発生エネルギー換算で、被処理液ポンプにより反応器に供給される所定流量の被処理液に相当する流量の補助燃料（以下、相当流量の補助燃料と言う）を補助燃料ポンプによって補助燃料循環管により循環させ、
ΔＴ／Δｔが所定値以上になったときには、被処理液管に設けた第２の自動開閉弁を閉止して被処理液の反応器への供給を停止すると同時に、補助燃料循環管に設けた第１の自動開閉弁を閉止して逆止弁を介して補助燃料循環管から被処理液管に、続いて反応器に相当流量の補助燃料を供給することを特徴とする水熱反応装置の運転方法。
【請求項９】
逆止弁の上流側と下流側との圧力差を１ＭＰａ以上２ＭＰａ以下に設定していることを特徴とする請求項８に記載の水熱反応装置の運転方法。
【請求項１０】
ΔＴ／Δｔを１５℃／分以上２０℃／分以下の範囲に設定していることを特徴とする請求項６から９のいずれか１項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、水熱反応装置及びその運転方法に関し、更に詳細には、水熱反応の反応温度の急激な低下を防止する構成を備えた水熱反応装置及びその運転方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
環境に対する認識の高まりと共に、有害な廃棄物を含む被処理液、特に有害な難分解性有機物等を含む被処理液は、有害物を完全に分解して排出することが求められている。
そこで、高温高圧水、例えば温度１８０℃以上、圧力１ＭＰａ以上の熱水を用いる水熱酸化反応、特に３７４．１℃以上の温度で、かつ２２．０４ＭＰａ以上の圧力下にある超臨界水を用いる超臨界水酸化反応を被処理液の処理に適用することが試みられている。
超臨界水酸化反応では、従来技術では分解することが難しかった有害な難分解性の有機物、例えば、ＰＣＢ（ポリ塩素化ビフェニル）、ダイオキシン、有機塩素系溶剤等を酸化分解して、二酸化炭素、窒素、水、無機塩などの無害な生成物に転化することができる。
【０００３】
ここで、超臨界水酸化装置の一つとして、図５を参照して、ＰＣＢ、ダイオキシン等の有機塩素化合物を含む被処理液を超臨界水酸化処理して分解する超臨界水酸化装置の基本的な構成を説明する。図５は従来の超臨界水酸化装置の基本的な構成を示すフローシートである。
超臨界水酸化装置１０は、有機塩素化合物を含む被処理液を超臨界水の存在下で超臨界水酸化反応により処理する装置であって、図５に示すように、超臨界水酸化反応を行う反応器として、縦型の耐圧密閉型反応器１２を備えている。
超臨界水酸化装置１０は、超臨界水酸化反応に供する反応物を反応器１２に供給する供給系統として、被処理液管１４を通して被処理液を反応器１２に送入する被処理液ポンプ１６と、空気供給管１８を通して酸化剤として空気を反応器１２に送入する空気圧縮機２０とを備えている。
また、被処理液の超臨界水酸化反応により生じる熱エネルギーが超臨界水酸化反応を維持するために必要なエネルギーに比べて少ない場合は、反応器１２に補助燃料を供給して反応器１２内の超臨界水酸化反応を維持する必要がある。そのために、補助燃料管２２を通して補助燃料を反応器１２に送入する補助燃料ポンプ２４を備えている。従来、補助燃料としてＩＰＡ（Ｉｓｏｐｒｏｐｙｌ  Ａｌｃｏｈｏｌ  ：イソプロピルアルコール）等を使用している。
空気供給管１８及び補助燃料管２２は被処理液管１４に接続され、被処理液、空気及び補助燃料は混合流体として反応器１２に送入される。
【０００４】
また、超臨界水酸化装置１０は、反応器１２から処理流体を流出させる処理流体系統として、反応器１２の処理流体出口に接続された処理流体管２６に、処理流体にアルカリ水溶液を注入して中和急冷する中和急冷器２８、処理流体を更に冷却する冷却器３０、反応器１２内の圧力を制御する圧力制御弁３２、及び、処理流体をガス成分と液成分とに気液分離する気液分離器３４を、順次、備えている。
気液分離器３４の上部には、分離したガス成分を流出させるガス流出管３６が接続され、下部には分離した液成分を流出させる液流出管３８が接続されている。
中和急冷器２８は、アルカリ水溶液を処理流体に注入して、反応器１２内で超臨界水酸化反応により被処理液中の有機塩素化合物から生成した塩酸等を中和すると共に処理流体を冷却する。
【０００５】
超臨界水酸化反応では、反応温度は被処理液の超臨界水酸化による発生熱量によって維持されている、つまり反応温度は被処理液ポンプ１６から供給される被処理液の流量の多寡によって制御されている。
そこで、超臨界水酸化装置１０では、反応器１２に設けた温度制御装置４０によって流量可変型の被処理液ポンプ１６の流量を調節し、これにより反応器１２内の反応温度を制御している。
【０００６】
上述の超臨界水酸化装置１０の運転では、超臨界水酸化装置１０の運転を開始し、次いで定常運転に移行した後、被処理液ポンプ１６によって所定流量の被処理液を反応器１２に供給すると共に、前述したように、被処理液の超臨界水酸化反応により生じる熱エネルギーが超臨界水酸化反応を維持するために必要なエネルギーに比べて少ない場合以外は、原則、補助燃料ポンプ２４を停止し、補助燃料を反応器１２に供給するようなことはしていない。
なお、超臨界水酸化装置の被処理液のポンピング・システムとして、特開２０００−２７９７９３号公報が超臨界水反応装置のポンプ・システムを開示しているものの、後述する本発明の課題と特に関連するものではない。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−２７９７９３号公報（図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
超臨界水酸化装置では、上述したように、被処理液の流量を調節することにより反応器内の反応温度を制御している。
そこで、被処理液の送入ポンプの故障などにより被処理液の流量が低下すれば、それに伴って反応温度が急低下する。また、被処理液の有機物濃度の調整不具合によって、被処理液中の有機物濃度が所定濃度より低下した場合にも同様に反応温度が急低下する。
反応器内の温度が低下して、被処理液中の有害な有機物の超臨界水酸化分解が不完全になる温度に達すると、処理流体中に有害な有機物が残存することになり、また有害な有機物の不完全分解により有害な二次物質が生成し、超臨界水酸化装置の反応器の後段の機器、配管を汚染する。
即ち、超臨界水酸化装置を安定して運転するためには、熱源となる被処理液の供給量を安定させ、反応器内の温度が急低下しないようにすることが必要である。
【０００９】
ところで、被処理液の供給等の重要なサービスのために使用されるポンプ、例えば被処理液ポンプは、通常、スタンドバイ・ポンプを備えていて、一台のポンプに不具合が生じたときには、直ちにスタンドバイ・ポンプに切り換えて被処理液を供給するようになっている。
しかし、スタンドバイ・ポンプに切り換えて、被処理液の吐出圧力及び吐出流量を瞬時的に定常条件に到達させることは、実際には、極めて難しい。
その結果、被処理液の吐出圧力及び吐出流量が定常条件に到達して、反応温度が所定温度に回復するまでは、被処理液中の有害な有機物の酸化分解が不完全になり、有害な二次物質の発生による汚染が進行する。
以上の説明では、超臨界水酸化反応及びそれを実施する超臨界水酸化装置を例に挙げて説明したが、これは有害な有機物を処理する水熱反応全般に該当する問題である。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、安定した水熱反応を可能とする従来とは異なる構成の被処理液の供給システムを備えた水熱反応装置及びその運転方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、商業的規模の超臨界水酸化装置の長期間にわたる運転実績及び超臨界水酸化実験装置による多数回の実験に基づいて、反応器内の反応温度が急激に低下するとき、つまり反応器内の温度の温度低下速度（単位時間当たりの反応器内の温度低下の大きさ、以下、ΔＴ／Δｔと言う）が大きいときには、具体的には、１分間に２０℃以上の速度で反応器内の温度が低下するときには、被処理液の流量低下、被処理液中の有機物の濃度低下等の被処理液の供給に異常が認められることが多いことを見い出した。
ここで、時刻ｔ１  のときの反応器内の温度をＴ１  、及びｔ１  よりΔｔだけ遅い時刻ｔ２  のときの反応器内の温度をＴ２  としたとき、ΔＴはΔＴ＝Ｔ２  −Ｔ１  であり、ΔＴ／Δｔは、ΔＴ／Δｔ＝（Ｔ２  −Ｔ１  ）／（ｔ２  −ｔ１  ）である。
【００１２】
一方、定常運転時に、反応器内の反応温度が緩やかに所定温度以下に低下することもあるが、これは被処理液の供給に異常があることに起因しているよりは、寧ろ他に原因があることが多い。しかも、反応器内の反応温度が緩やかに低下する場合には、対応する手段を講ずることが容易である。
つまり、超臨界水酸化装置の運転で、最も留意すべきことは、有害な二次物質の発生を防止するために、反応温度の急激な低下を防止することである。
【００１３】
そこで、本発明者は、ΔＴ／Δｔが所定値以上になるような反応温度の急激な低下があるときに、被処理液の供給に異常が生じていると認定し、被処理液に代えて、直ちに補助燃料を供給することを着想し、実験を経てこの着想が有効であることを確認し、本発明を発明するに到った。
【００１４】
上記目的を達成するために、上述の知見に基づいて、本発明に係る水熱反応装置（以下、第１の発明と言う）は、被処理液ポンプにより反応器に送入された被処理液を反応器内の熱水の存在下で水熱反応により処理する水熱反応装置において、
補助燃料管を介して反応器に補助燃料を供給する流量可変型補助燃料ポンプと、
反応器に設けた温度計の温度計測値に基づいて、常時、反応器内の温度の温度低下速度（ΔＴ／Δｔ）を演算し、ΔＴ／Δｔが所定値以上のときに異常信号を出力する温度低下速度演算器と、
温度低下速度演算器からの異常信号に基づいて被処理液ポンプを停止させるポンプ停止装置と、
温度低下速度演算器からの異常信号に基づいて補助燃料ポンプの流量を増加させる補助燃料ポンプ制御装置と
を備え、
補助燃料ポンプは、ΔＴ／Δｔが所定値未満のときには、第１の流量で補助燃料を供給し、ΔＴ／Δｔが所定値以上のときには、補助燃料ポンプ制御装置の制御により、水熱反応による発生エネルギー換算で、被処理液ポンプにより反応器に供給される所定流量の被処理液に相当する流量の補助燃料（以下、相当流量の補助燃料と言う）に第１の流量を加えた第２の流量で補助燃料を反応器に供給することを特徴としている。
【００１５】
第１の発明では、常時、補助燃料ポンプを運転状態に維持すると共に温度低下速度演算器により反応器の温度変化を監視し、反応器の温度が急低下した時には、温度低下速度演算器からの異常信号に基づいて直ちに補助燃料ポンプ制御装置により補助燃料ポンプの流量を増加させるようにしている。
つまり、第１の発明では、補助燃料ポンプが、常時、運転状態に維持されているので、補助燃料ポンプの起動に要する時間が不要になり、補助燃料ポンプ制御装置の指示に従って補助燃料ポンプは瞬時的に吐出流量を増量し、所要の補助燃料を反応器に供給することができる。
これにより、反応器内の反応温度が低下して有害な２次物質が発生するような事態の到来を防止して、安定して水熱反応装置を運転することができる。
【００１６】
ところで、単位体積当たりの補助燃料の水熱反応による発生熱量は、必ずしも単位体積当たり被処理液の水熱反応による発生熱量と同じではない。そこで、本発明では、水熱反応による発生エネルギー換算で、被処理液ポンプにより反応器に供給される所定流量の被処理液に相当する流量の補助燃料を相当流量の補助燃料と定義している。
第１の発明の好適な実施態様では、第１の流量が相当流量の１０％以上２０％以下に設定されている。
第１の流量が相当流量の１０％未満では、補助燃料ポンプの吐出流量の増量に時間を要し、相当流量の２０％を超えても、運転コストの増大の割りには、補助燃料ポンプの吐出流量の増量に要する時間を短縮する効果がそれほど増大しないからである。
【００１７】
本発明に係る別の水熱反応装置（以下、第２の発明と言う）は、被処理液ポンプにより反応器に送入された被処理液を反応器内の熱水の存在下で水熱反応により処理する水熱反応装置において、
補助燃料を送給する補助燃料ポンプと、
第１の自動開閉弁及び圧力調節弁を有し、補助燃料ポンプにより補助燃料を循環させる補助燃料循環管と、
第２の自動開閉弁を有し、被処理液ポンプにより被処理液を反応器に流入させる被処理液管と、
逆止弁を介して、補助燃料ポンプと第１の自動開閉弁との間の補助燃料循環管を第２の自動開閉弁の下流の被処理液管に連結させる連結管と、
反応器に設けた温度計の温度計測値に基づいて、常時、反応器内の温度の温度低下速度（ΔＴ／Δｔ）を演算し、ΔＴ／Δｔが所定値以上のときに異常信号を出力する温度低下速度演算器と、
温度低下速度演算器からの異常信号に基づいて第１及び第２の自動開閉弁を閉止する弁閉止装置と
を備え、
補助燃料ポンプは、ΔＴ／Δｔが所定値未満のときには、逆止弁の上流側の圧力が逆止弁の下流側の圧力より所定圧力差だけ低くなるように圧力調節弁により圧力制御された補助燃料循環管内の圧力下で、水熱反応による発生エネルギー換算で、被処理液ポンプにより反応器に供給される所定流量の被処理液に相当する流量の補助燃料（以下、相当流量の補助燃料と言う）を補助燃料循環管により循環し、ΔＴ／Δｔが所定値以上のときには、第１の自動開閉弁の閉止により相当流量の補助燃料を連結管を介して反応器に供給することを特徴としている。
【００１８】
第２の発明では、常時、相当流量の補助燃料を送給するように補助燃料ポンプを運転すると共に、温度低下速度演算器により反応器の温度変化を監視し、反応器の温度が急低下した時には、直ちに温度低下速度演算器からの異常信号に基づいて第１の自動開閉弁を閉止して、相当流量の補助燃料を連結管を介して反応器に供給することができる。
つまり、第２の発明では、補助燃料ポンプが、常時、相当流量の補助燃料を供給できる運転状態に維持されているので、補助燃料ポンプの起動に要する時間及び吐出流量の増加に要する時間が不要になり、温度低下速度演算器の指示に従って相当流量の補助燃料を瞬時的に反応器に供給することができる。
これにより、反応器内の反応温度が低下して有害な２次物質が発生するような事態の到来を防止して、安定して水熱反応装置を運転することができる。
【００１９】
第２の発明において、逆止弁の上流側と下流側との圧力差は、１ＭＰａ以上５ＭＰａ以下である。これは、実験装置及び実際の装置の実績に基づいていて、１ＭＰａ未満であれば、補助燃料が被処理液に混入するおそれが生じ、逆に５ＭＰａを超えると、逆止弁の動作が緩慢になり、補助燃料による代替が遅れる。
また、第１及び第２の発明では、ΔＴ／Δｔが１５℃／分以上２０℃／分以下の範囲に設定されている。これも、実験装置及び実際の装置の運転実績に基づいている。ΔＴ／Δｔの限界値を２０℃／分を超える値に設定すると、反応器の反応温度が低下し過ぎて対応が難しくなり、一方、１５℃／分未満であると、被処理液ポンプのトラブル以外の軽度のトラブルによることも多いからである。
【００２０】
本発明に係る水熱反応装置の運転方法（以下、第１の発明方法と言う）は、被処理液ポンプにより反応器に送入された被処理液を反応器内の熱水の存在下で水熱反応により処理する水熱反応装置の運転方法であって、
水熱反応装置の運転を開始し、次いで定常運転に移行した後、反応器に設けた温度計の温度計測値に基づいて、常時、反応器内の反応温度の温度低下速度（ΔＴ／Δｔ）を演算し、
ΔＴ／Δｔが所定値未満のときには、被処理液ポンプにより被処理液管を介して所定流量の被処理液を反応器に供給すると共に被処理液管に接続する補助燃料管を介して流量可変型補助燃料ポンプにより反応器に第１の流量で補助燃料を供給し続け、
ΔＴ／Δｔが所定値以上になったときには、被処理液ポンプを停止させると同時に、水熱反応による発生エネルギー換算で、被処理液ポンプにより反応器に供給される所定流量の被処理液に相当する流量の補助燃料（以下、相当流量の補助燃料と言う）に第１の流量を加えた第２の流量で補助燃料を反応器に供給することを特徴としている。
【００２１】
本発明に係る別の水熱反応装置の運転方法（以下、第２の発明方法と言う）は、被処理液ポンプにより反応器に送入された被処理液を反応器内の熱水の存在下で水熱反応により処理する水熱反応装置の運転方法であって、
水熱反応装置の運転を開始し、次いで定常運転に移行した後、反応器に設けた温度計の温度計測値に基づいて、常時、反応器内の反応温度の温度低下速度（ΔＴ／Δｔ）を演算し、
ΔＴ／Δｔが所定値未満のときには、被処理液管を経由して被処理液ポンプにより所定流量の被処理液を反応器に供給する共に、逆止弁を介して被処理液管に接続された補助燃料循環管の補助燃料の圧力が被処理液管の被処理液の圧力より所定圧力差だけ低くなるように、補助燃料循環管に設けた圧力調節弁により制御された圧力下で、水熱反応による発生エネルギー換算で、被処理液ポンプにより反応器に供給される所定流量の被処理液に相当する流量の補助燃料（以下、相当流量の補助燃料と言う）を補助燃料ポンプによって補助燃料循環管により循環させ、
ΔＴ／Δｔが所定値以上になったときには、被処理液管に設けた第２の自動開閉弁を閉止して被処理液の反応器への供給を停止すると同時に、補助燃料循環管に設けた第１の自動開閉弁を閉止して逆止弁を介して補助燃料循環管から被処理液管に、続いて反応器に相当流量の補助燃料を供給することを特徴としている。
【００２２】
第１及び第２の発明及び第１及び第２の発明方法で使用する温度低下速度演算器は、設定時間間隔の経過毎に、つまり第１の時刻のときの反応器に設けた温度計の温度計測値と、設定時間が経過した後の第２の時刻のときの温度計測値とから温度差を求め、温度低下速度として温度差／設定時間間隔を演算し、所定値と比較する演算を設定時間間隔の経過毎に行う演算器であって、既知の構成の演算器を使用することができる。
つまり、温度低下速度演算器は、ΔＴ／Δｔを演算する。第１の時刻ｔ１  のときの反応器内の温度をＴ１  、及び第１の時刻ｔ１  よりΔｔだけ遅い第２の時刻ｔ２  のときの反応器内の温度をＴ２  としたとき、ΔＴはΔＴ＝Ｔ２  −Ｔ１  であり、ΔＴ／Δｔは、ΔＴ／Δｔ＝（Ｔ２  −Ｔ１  ）／（ｔ２  −ｔ１  ）である。通常、Δｔは１分以上３分以下である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に、添付図面を参照して、実施形態例に基づいて本発明をより詳細に説明する。
水熱反応装置の実施形態例１
本実施形態例は第１の発明に係る水熱反応装置を超臨界水酸化装置に適用した実施形態の一例であって、図１は本実施形態例の超臨界水酸化装置の構成を示すフローシートである。図１に示す機器、配管のうち図５と同じものには同じ符号を付して原則その説明を省略している。図２から図４についても同様である。
本実施形態例の超臨界水酸化装置５０は、被処理液及び補助燃料の供給システムの構成が異なることを除いて、前述した従来の超臨界水酸化装置の構成と同じ構成を備えている。
本実施形態例の超臨界水酸化装置５０が備える被処理液及び補助燃料の供給システムは、図１に示すように、補助燃料管２２を介して補助燃料タンク（図示せず）から反応器１２に補助燃料を供給する流量可変型補助燃料ポンプ５２と、反応器１２の温度低下速度を演算する温度低下速度演算器５４と、被処理液ポンプ１６を停止させるポンプ停止装置５６と、補助燃料ポンプ制御装置５８とを備えている。
【００２４】
温度低下速度演算器５４は、反応器１２に設けた温度制御装置４０の温度計測値に基づいて、常時、反応器１２内の温度の温度低下速度（ΔＴ／Δｔ）を演算し、ΔＴ／Δｔが所定値以上のときに異常信号を出力する。本実施形態例では、Δｔは１分間であり、ΔＴは２０℃である。
補助燃料ポンプ５２は、回転数調節か又はストローク調節のいずれかによって吐出流量を変化させることができる吐出流量可変型ポンプであって、ΔＴ／Δｔが２０℃／分未満のときには、超臨界水酸化による発生エネルギー換算で、被処理液ポンプ１６により反応器に供給される所定流量の被処理液に相当する流量の補助燃料（以下、相当流量の補助燃料と言う）の１０％以上２０％以下の、例えば相当流量の補助燃料の１０％の第１の流量で補助燃料を供給する。
ポンプ停止装置５６は、温度低下速度演算器５４からの異常信号に基づいて被処理液ポンプ１６を停止させる装置である。
補助燃料ポンプ制御装置５８は、温度低下速度演算器５４から異常信号を受信したときに、補助燃料ポンプ５２の補助燃料流量を相当流量に第１の流量を加えた第２の流量、つまり相当流量の１１０％に増量する。
【００２５】
超臨界水酸化装置の運転方法の実施形態例１
本実施形態例は第１の発明方法に係る水熱反応装置の運転方法を上述の実施形態例１の超臨界水酸化装置５０の運転に適用した実施形態の一例である。
本実施形態例では、超臨界水酸化装置５０の運転を開始し、次いで定常運転に移行した後、反応器１２に設けた温度制御装置４０の温度計測値に基づいて、温度低下速度演算器５４により、常時、反応器１２内の反応温度の温度低下速度（ΔＴ／Δｔ）を演算する。
ΔＴ／Δｔが２０℃／分未満のときには、被処理液ポンプ１６により所定流量の被処理液を反応器１２に供給する。被処理液ポンプ１６による被処理液の供給と共に、補助燃料ポンプ５２を運転して補助燃料管２２を介して反応器１２に、超臨界水酸化による発生エネルギー換算で、被処理液ポンプ１６により反応器に供給される所定流量の被処理液に相当する補助燃料の流量（以下、相当流量と言う）の１０％の流量で補助燃料を供給し続ける。
【００２６】
温度低下速度演算器５４が、ΔＴ／Δｔが２０℃／分以上である旨の異常信号を出力した時には、温度低下速度演算器５４からの異常信号に基づいてポンプ停止装置５６により被処理液ポンプを停止させる。
同時に、補助燃料ポンプ制御装置５８により補助燃料ポンプ５２の補助燃料流量を相当流量の１１０％に増量する。
【００２７】
従来の超臨界水酸化装置１０のように、停止している補助燃料ポンプを起動させて、相当流量の１１０％の補助燃料を供給するのでは、補助燃料ポンプの起動及び補助燃料供給に時間を要するが、本実施形態例の超臨界水酸化装置及びその運転方法では、常時、補助燃料ポンプ５２を運転しているので、起動に要する比較的長い時間が不要になり、流量増加に要する時間のみを必要とするので、反応器１２内の反応温度の低下に対応して瞬間的に補助燃料を反応器１２に送給することができる。
従って、反応器１２内の反応温度が有害物質の不完全分解を招来する温度まで低下するようなことがないので、超臨界水酸化反応が安定して進行し、温度急低下による二次物質発生が生じない。
【００２８】
尚、実施形態例１の超臨界水酸化装置５０では、温度低下速度演算器５４の異常信号に基づいてポンプ停止装置５６により被処理液ポンプ１６を停止しているが、補助燃料管２２の上流の被処理液管１４に自動開閉弁を設け、温度低下速度演算器５４の異常信号に基づいて自動開閉弁を閉止するようにしても良い。
【００２９】
超臨界水酸化装置の実施形態例２
本実施形態例は第２の発明に係る水熱反応装置を超臨界水酸化装置に適用した実施形態の一例であって、図２は本実施形態例の超臨界水酸化装置に設けた被処理液供給システムの構成を示すフローシートである。
本実施形態例の超臨界水酸化装置６０は、被処理液及び補助燃料の供給システムの構成が異なることを除いて、前述した従来の超臨界水酸化装置１０の構成と同じ構成を備えている。
本実施形態例の超臨界水酸化装置６０が備える被処理液供給システムは、図２に示すように、第１の自動開閉弁６２及び圧力調節弁６４を有する補助燃料循環管６６により補助燃料タンク６８を経由して補助燃料を循環させる補助燃料ポンプ７０を備えている。
【００３０】
被処理液ポンプ１６により被処理液を反応器１２に流入させる被処理液管１４には、第２の自動開閉弁７２が設けてある。
補助燃料ポンプ７０と第１の自動開閉弁６２との間の補助燃料循環管６６は、逆止弁７４を備えた連結管７６により第２の自動開閉弁７２の下流の被処理液管１４に連結している。
連結管７６は、被処理液管１４の反応器１２の入口に近い位置に接続し、逆止弁７４は被処理液管１４との接続位置に出来るだけ近い位置に設けてある。
【００３１】
圧力調節弁６４は、逆止弁７４の上流側の圧力が逆止弁７４の下流側の圧力より所定圧力差だけ低くなるように補助燃料循環管６６の補助燃料の圧力を制御する。本実施形態例では、所定圧力差は１ＭＰａ以上５ＭＰａ以下の圧力差である。
逆止弁７４の下流側の位置で被処理液管１４の圧力は、補助燃料の補助燃料循環管６６の圧力（逆止弁７４の上流側の位置）より高いが、逆止弁７４の効果により被処理液は補助燃料循環管６６には流入しない。
補助燃料ポンプ７０は、超臨界水酸化による発生エネルギー換算で、被処理液ポンプ１６により反応器に供給される所定流量の被処理液に相当する流量の補助燃料（以下、相当流量の補助燃料と言う）を補助燃料循環管６６により循環し、後述するように、第１及び第２の自動開閉弁６２、７２の閉止により相当流量の補助燃料を連結管７６を介して反応器１２に供給する。
【００３２】
また、本実施形態例の超臨界水酸化装置６０は、温度低下速度演算器７８と、温度低下速度演算器７８に連動する弁閉止装置８０とを備えている。
温度低下速度演算器７８は、反応器１２に設けた温度制御装置４０の温度計測値に基づいて、常時、反応器１２内の温度の温度低下速度（ΔＴ／Δｔ）を演算し、ΔＴ／Δｔが所定値以上のときに、異常信号を出力する。本実施形態例では、Δｔは１分間であり、ΔＴは２０℃である。
弁閉止装置８０は、温度低下速度演算器７８からの異常信号に基づいて第１及び第２の自動開閉弁６２、７２を閉止する。
【００３３】
本実施形態例では、補助燃料循環管６６の第１の自動開閉弁６２の閉止と同時に、補助燃料循環管６６の逆止弁７４の上流側の圧力が上昇して、相当流量の補助燃料が逆止弁７４を通って被処理液管１４に流入し、続いて反応器１２に流入するので、反応器１２内の反応温度が上昇する。
一方、被処理液管１４の第２の自動開閉弁７２の閉止と同時に、被処理液の供給は停止する。
【００３４】
超臨界水酸化装置の運転方法の実施形態例２
本実施形態例は第２の発明方法に係る水熱反応装置の運転方法を上述の実施形態例２の超臨界水酸化装置６０の運転に適用した実施形態の一例である。図３及び図４は、それぞれ、本実施形態例の運転方法を実施する際の定常時及び異常時の自動開閉弁の開閉状態を示すフローシートである。
本実施形態例では、超臨界水酸化装置６０の運転を開始し、次いで第２の自動開閉弁７２が開放されている被処理液管１４を経由し、被処理液ポンプ１６により所定流量の被処理液を反応器１２に流入させる定常運転に移行する。
定常運転に移行した後、反応器１２に設けた温度制御装置４０の温度計測値に基づいて、温度低下速度演算器７８により、常時、反応器１２内の反応温度の温度低下速度（ΔＴ／Δｔ）を演算する。
【００３５】
ΔＴ／Δｔが２０℃／分未満のときには、図３に示すように、第２の自動開閉弁７２を開放にした状態に維持して、被処理液管１４を経由して被処理液ポンプ１６により所定流量の被処理液を反応器１２に流入させる。
同時に並行して、第１の自動開閉弁６２を開放し、圧力調節弁６４を動作させた状態で、補助燃料循環管６６により補助燃料タンク６８を経由して補助燃料ポンプ７０により補助燃料を次の循環条件で循環させる。即ち、補助燃料の循環流量は、超臨界水酸化による発生エネルギー換算で、被処理液ポンプ１６により反応器に供給される所定流量の被処理液に相当する補助燃料の流量（以下、相当流量と言う）であって、補助燃料循環管６６の補助燃料の圧力は、逆止弁７４の上流側で逆止弁７４の下流側の圧力より所定圧力差だけ低くなるように圧力調節弁６４により制御されている。
【００３６】
温度低下速度演算器７８が、ΔＴ／Δｔが２０℃／分以上である旨の異常信号を出力した時には、温度低下速度演算器７８からの異常信号に基づいて弁開閉装置８０により、図４に示すように、第１の自動開閉弁６２及び第２の自動開閉弁７２を閉止する。
これにより、被処理液の供給は停止し、同時に補助燃料ポンプ７０の吐出側の補助燃料循環管６６の圧力が上昇して、相当流量の補助燃料が逆止弁７４及び連結管７６を介して被処理液管１４に流入し、反応器１２に供給される。
【００３７】
本実施形態例によれば、補助燃料ポンプ６８の吐出圧は、第１の自動開閉弁６２を閉止すると、瞬時的に被処理液ポンプ１６の吐出圧以上に上昇し、相当流量の補助燃料が逆止弁７４及び連結管７６を介して被処理液管１４に流入し、続いて反応器１２に流入するので、被処理液ポンプ１４のトラブルによる反応器１２の反応温度の急低下を防止することができる。
よって、反応温度の急低下による有害な二次物質の発生がなく、被処理液の酸化分解が安定して進行する。
【００３８】
尚、実施形態例２の超臨界水酸化装置６０では、温度低下速度演算器７８の異常信号に基づいて弁閉止装置８０により第２の自動開閉弁７２を閉止しているが、温度低下速度演算器５４の異常信号に基づいて被処理液ポンプ１６を停止するようにしても良い。
【００３９】
【発明の効果】
第１の発明によれば、補助燃料ポンプが、常時、運転状態に維持されているので、補助燃料ポンプ制御装置の指示に従って補助燃料ポンプは瞬時的に吐出流量を増量させ、所要の補助燃料を反応器に供給することができる。
これにより、反応温度の急低下を防止することができるので、被処理液の水熱反応が安定して進行し、有害な二次物質が発生するようなことがない。
【００４０】
第２の発明によれば、補助燃料ポンプが、常時、相当流量の補助燃料を反応器に供給できる運転状態に維持されているので、温度低下速度演算器の指示に従って補助燃料を瞬時的に反応器に供給することができる。
【００４１】
第１及び第２の発明方法は第１及び第２の発明に係る水熱反応装置の好適な運転方法を実現している。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例１の超臨界水酸化装置の構成を示すフローシートである。
【図２】実施形態例の超臨界水酸化装置に設けた被処理液供給システムの構成を示すフローシートである。
【図３】実施形態例２の運転方法を実施する際の定常時の自動開閉弁の開閉状態を示すフローシートである。
【図４】実施形態例２の運転方法を実施する際の異常時の自動開閉弁の開閉状態を示すフローシートである。
【図５】従来の超臨界水酸化装置の基本的な構成を示すフローシートである。
【符号の説明】
１０  従来の超臨界水酸化装置
１２  縦型の耐圧密閉型反応器
１４  被処理液管
１６  被処理液ポンプ
１８  空気供給管
２０  空気圧縮機
２２  補助燃料管
２４  補助燃料ポンプ
２６  処理流体管
２８  中和急冷器
３０  冷却器
３２  圧力制御弁
３４  気液分離器
３６  ガス流出管
３８  液流出管
４０  温度制御装置
５０  実施形態例１の超臨界水酸化装置
５２  流量可変型補助燃料ポンプ
５４  温度低下速度演算器
５６  ポンプ停止装置
５８  補助燃料ポンプ制御装置
６０  実施形態例２の超臨界水酸化装置
６２  第１の自動開閉弁
６４  圧力調節弁
６６  補助燃料循環管
６８  補助燃料タンク
７０  補助燃料ポンプ
７２  第２の自動開閉弁
７４  逆止弁
７６  連結管
７８  温度低下速度演算器
８０  弁閉止装置
【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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