(57)【要約】【課題】ＰＣＢ混合液と金属Ｎａ混合液を均等に分配し、複数本のリアクタに安定供給できるようにする。【解決手段】有機塩素化合物と水素供与体とを混合した混合液、または更に溶媒を加えた混合液である液Ａと、金属Ｎａ粒子が溶媒中に分散した混合液である液Ｂとの合流部を有するリアクタを複数本設けて、有機塩素化合物の脱塩素化処理を行う方法において、液Ａと液Ｂの旋回流をそれぞれ環状の通路内で形成し、その後、それぞれ複数の流れに分配して複数本の前記リアクタに供給する。また、分配器は、環状の通路と、該環状の通路内で旋回流が形成されるように液を流入する液流入管と、該環状の通路内で旋回流を形成している前記液を複数の流れに分配して流出させる複数の液流出管とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機塩素化合物と少なくとも１種類の水素供与体とを混合した混合液、または前記混合液にさらに少なくとも１種類の溶媒を加えた混合液よりなる液Ａと、金属Ｎａ粒子が溶媒中に分散したＮａ分散体混合液よりなる液Ｂとが合流する合流流路を有するリアクタを複数本設けて、これらのリアクタに前記液Ａと液Ｂを分配供給して脱塩素化処理を行う方法において、
前記液Ａと液Ｂの旋回流をそれぞれ環状通路内で形成し、その後、それぞれ複数の流れに分配して複数本の前記リアクタに供給するようにしたことを特徴とする有機塩素化合物の脱塩素化処理方法。
【請求項２】
有機塩素化合物と少なくとも１種類の水素供与体とを混合した混合液、または前記混合液にさらに少なくとも１種類の溶媒を加えた混合液よりなる液Ａと、金属Ｎａ粒子が溶媒中に分散したＮａ分散体混合液よりなる液Ｂとが合流する合流流路を有するリアクタを複数本備え、該リアクタにて有機塩素化合物の脱塩素化処理が行われるようにした有機塩素化合物の脱塩素化処理装置において、
前記液Ａの分配器と前記液Ｂの分配器を備え、両者の分配器にはいずれも、環状の通路と、該環状の通路内で旋回流が形成されるように液を流入する液流入管と、該環状の通路内で旋回流を形成している前記液を複数の流れに分配して流出させる複数の液流出管とを具備したことを特徴とする有機塩素化合物の脱塩素化処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機塩素化合物、例えば環境汚染物質であるＰＣＢを金属ナトリウム分散体で脱塩素化する処理方法及び処理装置に関する。本発明は、特に複数本のリアクタを備えて脱塩素化を行うのに好適である。
【０００２】
【従来の技術】
有機塩素化合物を金属ナトリウム分散体にて脱塩素化する方法の一つに、マイクロリアクタを用いる方法がある。この方法では、処理量を多くするために、有機塩素化合物を含む液と金属ナトリウム分散体よりなる液とを合流させる合流部を有するリアクタが複数個用いられることが多い。したがって、有機塩素化合物を含む液を複数の流れに分配する分配器及び金属ナトリウム分散体よりなる液を複数の流れに分配する分配器がそれぞれ必要になる。
【０００３】
分配器の種類は多種多様である。一例としては、有底円筒状のヘッダの外周面に複数個の流出管を設けたものがある（例えば特許文献１，２参照）。また、一本の本管の端部を２つの流路に分岐したものがある（例えば特許文献３参照）。更に、円筒容器の接線方向に流入管を設けかつ容器内に旋回羽根を設けて旋回流を形成させるようにし、円筒容器底部の複数個の流出管から流出させるものがある（例えば特許文献４参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２７７１０７号公報（要約，特許請求の範囲）
【特許文献２】
特開２００２−３１８０３５号公報（要約，特許請求の範囲）
【特許文献３】
特開２００２−３０３３９１号公報（要約，特許請求の範囲）
【特許文献４】
特開昭５７−１３７２２３号公報（特許請求の範囲）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１〜３は、液体或いは気液二相の液体を対象としたものであり、粉体を含有した混合液を対象としていない。粉体を含有した混合液に対しては、粉体が仕切り板や流出口等に付着して堆積することが考えられる。特許文献４は、気力輸送粉粒体を対象としたものであり、本発明で対象とする混合液では旋回羽根に粉体が付着，堆積して容器内の圧力バランスがくずれ、各分岐管からの放出量が不均等になることが考えられる。
【０００６】
本発明の目的は、有機塩素化合物と金属ナトリウム分散体との合流流路を有するリアクタを複数本用いて、有機塩素化合物の脱塩素化を行う方法及び装置において、有機塩素化合物及び金属ナトリウム分散体が、複数の流れに均等に分配されるようにしたことにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の処理方法は、有機塩素化合物と少なくとも１種類の水素供与体とを混合した混合液、または前記混合液にさらに少なくとも１種類の溶媒を加えた混合液よりなる液Ａと、金属Ｎａ粒子が溶媒中に分散したＮａ分散体混合液よりなる液Ｂとが合流する合流流路を有するリアクタを複数本備え、これらのリアクタに前記液Ａと液Ｂを供給して脱塩素化処理を行う方法において、前記液Ａと液Ｂをそれぞれ管状通路内で旋回させて旋回流を形成し、その後、複数の流れに分配して前記リアクタに供給するようにしたことにある。
【０００８】
また、本発明の処理装置は、有機塩素化合物と少なくとも１種類の水素供与体とを混合した混合液、または前記混合液にさらに少なくとも１種類の溶媒を加えた混合液よりなる液Ａと、金属Ｎａ粒子が溶媒中に分散したＮａ分散体混合液よりなる液Ｂとが合流する合流流路を複数個有するリアクタを備え、該リアクタにて有機塩素化合物の脱塩素化処理が行われるようにした有機塩素化合物の脱塩素化処理装置において、前記液Ａの分配器と前記液Ｂの分配器を備え、両者の分配器にはいずれも、環状の通路と、該環状の通路内で旋回流が形成されるように液を流入する液流入管と、該環状の通路内で旋回流を形成している前記液を複数の流れに分配して流出させる複数の液流出管とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施例による処理装置の概略図である。図２は、図１のＡ−Ａ部分を詳細に示した概略図である。図３〜図１０は、本発明による旋回型分配器の正面の断面図或いは平面図である。図１１及び図１２は、本実施例による分配器の性能を示している。図１３及び図１４は、有機ハロゲン化合物脱塩素化処理システムのフロー図或いはハード構成を示している。
【００１０】
まず、図１３及び図１４を用いて、有機塩素化合物の脱塩素化処理について説明する。
【００１１】
金属Ｎａ分散体１である液Ａと、有機塩素化合物２である液Ｂ１，溶媒３である液Ｂ２，水素供与体４である液Ｂ３が予混合５の手段により十分に混合された混合液である液Ｂとが、それぞれリアクタ６に連続供給され、液Ａと液Ｂとが合流する合流流路を備えたリアクタ６内で化学反応し、有機塩素化合物に結合している塩素原子がＮａと反応して脱塩素化され、反応済液Ｃがリアクタ６から排出される。反応済液Ｃが、所望の脱塩素率（所望の有機塩素化合物濃度）になるように、液Ａと液Ｂの供給流量を制御し、リアクタでの所定の反応条件，反応時間（リアクタ内の滞留時間）を確保した流動とすればよい。
【００１２】
この処理システムにおいて、ＰＣＢ等の処理量を増加するには、リアクタ６を複数本設けて対処する必要がある。この場合、複数本のリアクタに均等に分配供給できる分配器３４，３６を設置することが望まれる。
【００１３】
ＰＣＢの脱塩素による無害化処理の場合、反応後の処理済油中のＰＣＢ濃度は０．５ｍｇ／ｋｇ（０．５ｐｐｍ）以下とすることが望ましい。反応済液Ｃは後処理７の工程で適切に処理され、後処理後の廃液８は産業廃棄物として処分される。
【００１４】
本発明の対象となる有機塩素化合物は、塩素原子が炭素と結合している化合物であり、例えばＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニル）やＰＣＢ混合油に代表される液体状のものなどである。
【００１５】
図１４において、Ｎａ分散体はＮａ分散体容器１３に収納され、該容器に設けた攪拌機１４でＮａ粒子が均一に分散される。本実施例では攪拌機を用いているが、超音波器などの分散装置であっても問題ない。金属Ｎａ分散体混合液はポンプ２０で分配器３４に供給されたのちリアクタ６に所定量が供給される。
【００１６】
Ｎａ分散体の場合、活性なＮａは鉱油などの溶媒中に分散しており、直接、空気と接触しないため空気中でも反応しないが、安全上、Ｎａ分散体容器１３は不活性ガスボンベ９と接続し、不活性ガス雰囲気下とすることが好ましい。不活性ガスとしては窒素，アルゴンなどが用いられる。Ｎａ分散体のＮａ濃度は高いほど溶媒の量が少なくて済むので反応済液Ｃの量が低減するが、高濃度の場合、ポンプでの供給が困難となることからＮａ濃度は１０〜２０重量％とするのが望ましい。
【００１７】
一方、有機塩素化合物であるＰＣＢ、溶媒である電気絶縁油（鉱油）、水素供与体である例えばアルコール、一例としてイソプロピルアルコール（以下ＩＰＡと記す）は、それぞれＰＣＢ容器１０，電気絶縁油容器１１，ＩＰＡ容器１２に収納され、予混合を行う混合槽１８に各ラインに設けたポンプ１５〜１７で所定量を供給する。
【００１８】
混合槽１８には攪拌機１９が設けてあり、ここで十分に各液体が混合される。十分に混合したＰＣＢ混合液はポンプ２１でリアクタ６に供給される。ポンプ２１からリアクタ６までの間には、金属Ｎａ供給系と同様に分配器３６が設けられている。混合が、攪拌機などを用いることなく配管内に設置したミキサなどで速やかに行われる場合には、攪拌機１９，混合槽１８，ポンプ２１を不要とすることもできる。
【００１９】
ここで、水素供与体であるＩＰＡは、ＰＣＢおよび有機塩素化合物の総塩素数を基準に必要な量を供給する。理論量は、塩素１モルに対してＯＨ基１モル分を供給すればよく、ＩＰＡの場合はＩＰＡ分子１モルでＯＨ基１モルが存在するため、塩素１モルに対してＩＰＡ１モル以上を添加すればよい。
【００２０】
ＰＣＢは１００％濃度のものでも、トリクロロベンゼンなどの有機塩素化合物，電気絶縁油などと混和したＰＣＢ混合液であっても良く、混合槽１８で所定のＰＣＢ，ＩＰＡ濃度とすればよい。リアクタ６に供給された両液はリアクタである管状の反応管内で合流（反応）してＰＣＢを脱塩素化処理し、リアクタ６から排出される。リアクタ６，供給ライン，ＰＣＢ容器，電気絶縁油容器及びＩＰＡ容器なども温度制御し、流体温度を一定に保つことで、外気温に影響されずに安定した反応が可能となり、信頼性の高い処理システムができるメリットもある。
【００２１】
排出された反応済液Ｃは攪拌機２３を備えた後処理槽２２に送られる。リアクタ６が１本の場合には、このまま後処理槽２２に供給する。しかし、リアクタ６が複数本の場合には、各リアクタ６から排出される反応済液Ｃの粘性が高いために、排出口に停滞することが考えられる。そこで、図２に示したように、集合管６１により各リアクタ６で反応した反応済液Ｃを自然と回収できる三角構造とし、かつ傾斜角度を設けて下部の後処理槽２２に連続的に供給できる構造とした。
【００２２】
後処理槽２２では余剰のＮａをクエンチ処理するために水タンク３０内の水の所定量をポンプ３１で注入し、活性なＮａをＮａＯＨとする。この際、Ｎａと水の反応熱により反応済液が高温となる場合は、後処理槽２２に冷却ジャケット等を設けて温度調整を行ってもよい。また、Ｎａと水の反応で水素が発生することから後処理槽２２には発生水素などを排気するための排気系が設置されている。排気系は主にブロア３３，活性炭３２で構成されており、後処理槽２２から排気する気体は活性炭３２を介して環境へ放出される。また、クエンチ処理後の処理液Ｄは油と水が混在しており、攪拌機２５を備えた油水分離槽２４で油，水を分離し、分離した廃油と廃液をそれぞれポンプ２６，２７を用いて廃油タンク２８，廃液タンク２９に移送する。分離には静置分離，遠心分離などが用いられる。廃油タンク２８，廃液タンク２９内の廃油，廃液は産業廃棄物としての処理基準を確認後、適切に処分される。
【００２３】
図中のリアクタ６は前述したように管状の反応管（チューブ）で構成されており、処理量の増大に対しては、反応管の数を増し、供給流量を増大したり、１日の運転時間を延長することで対応できる。
【００２４】
また、処理システムの起動あるいは停止時には、配管内のガスの排出，Ｎａ粒子の配管内の堆積を防止するため、各ラインに溶媒（電気絶縁油など）のみを供給できるように、ポンプ２０，２１の上流部には電気絶縁油容器１１からのラインが接続され切替バルブが設置されている。
【００２５】
次に、分配器について説明する。
【００２６】
金属ナトリウム分散体が流入する分配器３４には、図２に示すように流出管３５が複数個設けられており、図１に示すように分岐管９９Ａ〜Ｊへと接続されて、リアクタへとつながっている。一方、液Ｂが流入する分配器３６には流出管４２が複数個設けられ、分岐管９８Ａ〜Ｊへと接続されている。分岐管９９Ａ〜Ｊの長さと、分岐管９８Ａ〜Ｊの長さとは、同じにすることが望ましい。
【００２７】
リアクタ６は、分岐管９９Ａ〜Ｊの各管と分岐管９８Ａ〜Ｊの各管とが合流する合流管６４を有している。また、リアクタ６は、熱交換器６３に内蔵されている。熱交換器６３には、冷却媒体が矢印５８から流入し、矢印５９から排出される。図２において、符号５８ａは冷却用媒体入口を示し、５９ａは冷却用媒体出口を示している。複数本のリアクタは、集合管６１にて集合され、それ以後は一つの流れになり、出口管６２から反応済液Ｃが排出される。本実施例では、圧力計４７，４８，４９，５０及び５１、温度計５２，５３，５４及びそれらのデータ解析機構を内蔵した監視装置５７を有している。各圧力計及び各温度計からのそれぞれのデータは信号５５，５６にて監視装置５７に送られる。
【００２８】
監視装置５７における圧力計の指示値が上昇した場合には、反応で生成した物質が流路の内壁に付着して堆積し、流路が閉塞ぎみであることを示している。また、それぞれの圧力差（ΔＰ；Ｐ−（Ｐ１〜Ｐｎ）），ΔＰ０（Ｐ０−（Ｐ０１〜Ｐ０ｎ））や温度差（ΔＴ；（Ｔ１〜Ｔｎ）−（Ｔ０〜Ｔ０ｎ））の変動で、分岐管９９Ａ〜Ｊ，９８Ａ〜Ｊの流量の不均等性を把握することができる。
【００２９】
図３〜図５は、分配器３４の一例を示している。図３は正面から見た断面図、図４は図３のＡ−Ａの方向から見た平面図、図５は図３のＢ−Ｂの方向から見た平面断面図である。なお、分配器３６には、分配器３４と同じ構造のものを使用できる。分配器３４には、液Ａの流入管４１，旋回部３７，旋回流通部３８，流出管３５が設けられている。また、流入管４１には、テーパ部４３とノズル４４が設けられている。分配器の中心部には逆円錐形をしたスペーサ４５が設けられており、これにより、旋回流通部３８は環状の通路になっている。流入管４１は、液Ａの旋回流４６が形成されるように分配器の外壁に対して接線方向に１箇所設置されている。流出管３５は図４に示すように上向きに複数個設けられている。流出管３５Ａ〜Ｊを上向きにしたのは、水平や角度をつけると流れやすい流出管から順に流出するため、不均等になるからである。液の場合には分配器内に液が充満されないと均等に流出されない。
【００３０】
金属ナトリウム分散体である液Ａは、流入管４１を流通し流入流７６となって旋回部３７に入り旋回流となる。この旋回流は、旋回流通部３８内を流通して上方に向かって流れ上昇流３９となる。その後、流出流４０となって分配器から流出する。この旋回により、壁付近の圧力が高くなる。よって、旋回部３７の高圧部から流出管３５の低圧部に放出されるため、安定に流通するとともに流出量が均等になる。
【００３１】
このときに使用した分配器の性能を図１１，図１２に示す。分配器の分配のバラツキを、その度合いを示す標準偏差（σ＝（√Σ（Ｘ−Ｘ０）２／（ｎ・Ｘ０））で評価した結果、図１１に示すように評価の基準値以内にあるとともに、ある流量で最小値の最適値があることが分かった。上記式の記号は、Ｘ；各流出管の流出量、Ｘ０；各流出管からの流出量の平均値、ｎ；流出管本数である。
【００３２】
図１２は、標準偏差σの最小値における各流出管の流出量の平均値に対しての増減割合を比較したものである。リアクタの圧力の影響により、各流出管によって増減があるが、目標の±α内にあり適用できることが分かった。
【００３３】
分配器の他の実施例を図６から図１０に示す。図６は、逆円錐形のスペーサ４５の先端が旋回部３７の底面に接触している構造である。他の構造は、図３と同じである。
【００３４】
図７は、スペーサ４５を円柱形としたものである。この構造では、図７のＢ−Ｂから見た断面図は図８のようになる。
【００３５】
図９は、図３と類似の構造を有するが、流出管３５が円周方向に複数個設置されている。この構造の分配管を図９のＡ−Ａ方向からみた平面図は図１０のようになる。
【００３６】
このような分配器構造にしても、図３の分配器とほぼ同等の効果が得られる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、ＰＣＢ等を含有した混合液や金属ナトリウム分散体を含有した混合液を均等に分配して複数のリアクタに供給することができる。本発明による分配器を備えることにより、均等な流出量が得られ、金属ナトリウム粒子の付着あるいは堆積もなく安定な排出が達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の処理装置の一実施例を示す概略図。
【図２】図１のＡ−Ａ方向から見た概略図。
【図３】本発明の一実施例を示す旋回型分配器の正面断面図。
【図４】図３のＡ−Ａ方向から見た平面図。
【図５】図３のＢ−Ｂ方向から見た平面断面図。
【図６】本発明の他の実施例を示す分配器の正面断面図。
【図７】本発明の他の実施例を示す分配器の正面断面図。
【図８】図７のＢ−Ｂ方向から見た平面断面図。
【図９】本発明の他の実施例を示す分配器の正面断面図。
【図１０】図９のＡ−Ａ方向から見た平面図。
【図１１】本発明の分配器の性能を示す図。
【図１２】本発明の分配器の性能を示す図。
【図１３】有機塩素化合物の脱塩素化処理システムのフロー図。
【図１４】本発明の実施例による脱塩素化処理システムの概略図。
【符号の説明】
１…金属Ｎａ分散体、２…有機塩素化合物、３…溶媒、４…水素供与体、５…予混合、６…リアクタ、７…後処理、８…廃液、１０…ＰＣＢ容器、１１…電気絶縁油容器、１２…ＩＰＡ容器、１３…Ｎａ分散体容器、１８…混合槽、２２…後処理槽、３４，３６…分配器、３５，４２…流出管、３７…旋回部、３８…旋回流通部、４１…流入管、４３…テーパ部、４４…ノズル、４５…スペーサ、４６…旋回流、５７…監視装置、６１…集合管、６２…出口管、６３…熱交換器、６４…合流管、９８Ａ〜Ｊ，９９Ａ〜Ｊ…分岐管。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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