(57)【要約】【課題】反応器の耐食性向上とコストダウンを図ることができる超臨界水反応装置を提供すること。【解決手段】超臨界水を収容する反応器２を備え、該反応器２内に被処理液を導入してこれを酸化剤によって酸化分解する超臨界水反応装置において、前記反応器２を、その内部の温度分布に応じて異なる複数の材質で構成する。例えば、反応容器２１を高温域と遷移域及び低温域の３つの温度領域に縦方向に３分割し、それぞれの領域に対応する上部材４２、中間部材４３及び下部材４４を構成する各材質として各温度域に対して最適なもの（つまり、その温度域で高い耐食性を示すもの）を選定する。具体的には、上部材４２の材質をＴｉ、中間部材４３の材質をＩｒ、下部材４４の材質をＴａとする。【選択図】図２
2005137959.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超臨界水を収容する反応器を備え、該反応器内に被処理液を導入してこれを酸化剤によって酸化分解する超臨界水反応装置において、
前記反応器を、その内部の温度分布に応じて異なる複数の材質で構成したことを特徴とする超臨界水反応装置。
【請求項２】
前記反応器を、内筒と外筒とで二重筒構造を成し、内筒と外筒との間の空間に圧力バランス用ガスを供給して内筒内の圧力と前記空間の圧力をバランスさせる圧力バランス型反応器で構成するとともに、前記内筒を、その内部の温度分布に応じて異なる複数の材質で構成したことを特徴とする請求項１記載の超臨界水反応装置。
【請求項３】
前記反応器内に超臨界水域と亜臨界水を形成する２ゾーン方式を採用することを特徴とする請求項１又は２記載の超臨界水反応装置。
【請求項４】
前記反応器を、その内部の温度領域によって高温域と遷移域及び低温域に３分割し、各温度域に属する部材の材質として、その温度域に対して最適なものを選定することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の超臨界水反応装置。
【請求項５】
前記反応器の高温域に属する部材の材質をＴｉ又はＴｉとＩｒＯ２の積層とし、遷移域に属する部材の材質をＩｒ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ又はＴｉとＩｒＯ２積層とし、低温域に属する部材の材質をＴａとしたことを特徴とする請求項４記載の超臨界水反応装置。
【請求項６】
前記反応器を、その内部の温度領域によって高温域と（遷移域＋低温域）とに２分割し、各温度域に属する部材の材質として、その温度域に対して最適なものを選定することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の超臨界水反応装置。
【請求項７】
前記反応器の高温域に属する部材の材質をＴｉ又はＴｉとＩｒＯ２の積層とし、（遷移域＋低温域）に属する部材の材質をＴａ又はＩｒとするか、高温域に属する部材の材質をＴｉとし、（遷移域＋低温域）に属する部材の材質をＴｉとＩｒＯ２の積層としたことを特徴とする請求項６記載の超臨界水反応装置。
【請求項８】
前記反応器を、その内部の温度領域によって（高温域＋遷移域）と低温域とに２分割し、各温度域に属する部材の材質として、その温度域に対して最適なものを選定することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の超臨界水反応装置。
【請求項９】
前記反応器の（高温域＋遷移域）に属する部材の材質をＴｉ又はＴｉとＩｒＯ２の積層とし、低温域に属する部材の材質をＴａ又はＩｒとしたことを特徴とする請求項８記載の超臨界水反応装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機物を含む被処理液を超臨界水処理するための超臨界水反応装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機物を超臨界水中において酸化分解する方法は知られている。即ち、この方法は、超臨界水の反応媒体的性質を利用した超臨界水反応により、従来技術では分解することが困難であった難分解性の有害なＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニール）、ダイオキシン、有機塩素系溶剤等の有機物を分解して二酸化炭素、水、無機塩等の無害な生成物に転化する方法である。
【０００３】
ここで、超臨界水とは、超臨界状態、つまり水の臨界点を超えた状態にある水を言い、具体的には、水の臨界温度（３７４．１℃）以上の温度で、且つ、水の臨界圧力（２２．０４ＭＰａ）以上の圧力下にある状態の水を言う。
【０００４】
而して、超臨界水は、有機物を溶解する溶解能が高く、有機化合物に多い非極性物質をも完全に溶解することができる一方、金属、塩等の無機物に対する溶解能は著しく低い。又、超臨界水は、酸素や窒素等のガスと任意の割合で混合して単一層を構成することができる。
【０００５】
ところで、超臨界水処理を行う超臨界水反応装置は、超臨界水を収容する反応器を備え、該反応器内に被処理液を導入してこれを酸化剤によって酸化分解するが、反応器内での反応圧力は非常に高く、有機物中に塩素等のハロゲン原子が含まれている場合には、腐食性の高いハロゲン化水素が発生する。従って、反応器には、高い耐圧性のならず、高い耐食性が要求される。
【０００６】
特に、反応器内に超臨界水域と亜臨界水域とを形成する２ゾーン方式を採用する超臨界水反応装置にあっては、反応器内では高温域である超臨界水域と塩を溶解する低温域である亜臨界水域が共存するため、反応器は広範な温度分布を有する。このため、反応器の材質として広範な温度分布全域をカバーする耐食材を選定することは困難である。又、臨界温度付近は腐食性が強いため、耐食性の高い高価な材料が必要となるが、反応器全体を高価な材料で構成するとコストアップを招くという問題があった。
【０００７】
そこで、反応器壁の表層にイリジウム層を耐食層として設けたり（特許文献１参照）、反応器壁の表層を石英ガラス層で被覆したり（特許文献２参照）、反応器壁の表層をチタン又はチタン合金から成るチタン層と該チタン層上に積層した酸化イリジウム層との複合耐食層で被覆する（特許文献３参照）等の提案が本出願人によってなされている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−３００２９０号公報
【特許文献２】特開２００２−００１０８９号公報
【特許文献３】特開２００２−３６１０６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載された構成、つまり、反応器壁の表層にイリジウム層を耐食層として設ける構成では、高価で加工性に劣るイリジウムを使用するため、反応器のコストがアップするとともに、その製作が困難であるという問題がある。
【００１０】
又、特許文献２に記載された構成、つまり、反応器壁の表層を石英ガラス層で被覆する構成では、石英ガラスが高い耐食性を示すために良好な結果が得られる反面、石英ガラスは機械的衝撃に弱く、加工性に劣るため、反応器の耐久性に問題があるとともに、反応器の製造が困難であるという問題がある。
【００１１】
更に、特許文献３に記載された構成、つまり、反応器壁の表層をチタン又はチタン合金から成るチタン層と該チタン層上に積層した酸化イリジウム層との複合耐食層で被覆する構成では、コストメリットが得られる反面、層同士の接着強度やシール部分の構造に対する信頼性が確定していないという問題が残されている。
【００１２】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、反応器の耐食性向上とコストダウンを図ることができる超臨界水反応装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、超臨界水を収容する反応器を備え、該反応器内に被処理液を導入してこれを酸化剤によって酸化分解する超臨界水反応装置において、前記反応器を、その内部の温度分布に応じて異なる複数の材質で構成したことを特徴とする。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記反応器を、内筒と外筒とで二重筒構造を成し、内筒と外筒との間の空間に圧力バランス用ガスを供給して内筒内の圧力と前記空間の圧力をバランスさせる圧力バランス型反応器で構成するとともに、前記内筒を、その内部の温度分布に応じて異なる複数の材質で構成したことを特徴とする。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記反応器内に超臨界水域と亜臨界水を形成する２ゾーン方式を採用することを特徴とする。
【００１６】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記反応器を、その内部の温度領域によって高温域と遷移域及び低温域に３分割し、各温度域に属する部材の材質として、その温度域に対して最適なものを選定することを特徴とする。
【００１７】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記反応器の高温域に属する部材の材質をＴｉ又はＴｉとＩｒＯ２の積層とし、遷移域に属する部材の材質をＩｒ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ又はＴｉとＩｒＯ２の積層とし、低温域に属する部材の材質をＴａとしたことを特徴とする。
【００１８】
請求項６記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記反応器を、その内部の温度領域によって高温域と（遷移域＋低温域）とに２分割し、各温度域に属する部材の材質として、その温度域に対して最適なものを選定することを特徴とする。
【００１９】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明において、前記反応器の高温域に属する部材の材質をＴｉ又はＴｉとＩｒＯ２の積層とし、（遷移域＋低温域）に属する部材の材質をＴａ又はＩｒとするか、高温域に属する部材の材質をＴｉとし、（遷移域＋低温域）に属する部材の材質をＴｉとＩｒＯ２の積層としたことを特徴とする。
【００２０】
請求項８記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記反応器を、その内部の温度領域によって（高温域＋遷移域）と低温域とに２分割し、各温度域に属する部材の材質として、その温度域に対して最適なものを選定することを特徴とする。
【００２１】
請求項９記載の発明は、請求項８記載の発明において、前記反応器の（高温域＋遷移域）に属する部材の材質をＴｉ又はＴｉとＩｒＯ２の積層とし、低温域に属する部材の材質をＴａ又はＩｒとしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、反応器を、その内部の温度分布に応じて異なる複数の材質で構成したため、合理的な設計が可能となり、反応器に高い耐食性を確保しつつ、該反応器のコストダウンを図ることができる。例えば、反応器を高温域と遷移域及び低温域の３つの温度領域に縦方向に３分割し、それぞれの領域に対応する部材を構成する各材質として各温度域に対して最適なもの（つまり、その温度域で高い耐食性を示すもの）を選定すれば、常温〜６５０℃の温度範囲で高い耐食性を示す高価なＩｒ（イリジウム）等の貴金属で反応器全体を構成する場合に比して合理的な設計が可能となる。
【００２３】
又、反応器として圧力バランス型の反応器を採用すれば、該反応器の肉厚を薄くすることができ、これによっても反応器のコストダウンを図ることができる。
【００２４】
更に、反応器を各温度領域に応じて複数に分割し、複数の分割片を互いに連結して反応器を構成すれば、腐食の進行によって交換が必要になった分割片のみを新しいものと交換することができ、このことによっても反応器のコストダウンを図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２６】
先ず、本発明に係る超臨界水反応装置の基本構成及び作用を図１に示すフローシートに基づいて説明する。
【００２７】
図１に示す超臨界水反応装置１は、超臨界水を収容する耐圧密閉型の縦型反応器２を備え、該反応器２内に被処理液を導入してこれを酸化剤によって酸化分解する装置であって、反応器２内に超臨界水域と亜臨界水域を形成する２ゾーン方式を採用している。即ち、反応器２の上部には、超臨界水を滞留させている超臨界水域が形成され、この超臨界水域では超臨界条件が維持されている。そして、反応器２の下部には、亜臨界水域が仮想的界面を介して形成され、この亜臨界水域には水の臨界温度よりも低い温度の亜臨界水が滞留している。
【００２８】
又、本実施の形態に係る超臨界水反応装置１は、超臨界水反応に供する被処理液を前記反応器２に供給する供給系統として、インバータ制御又はストローク制御によって吐出量の調整が可能な被処理液ポンプ３と、酸化剤及び圧力バランス用ガスとしての空気を圧送するための空気圧縮機４とを備えている。
【００２９】
そして、前記被処理液ポンプ３の吐出側から導出する被処理液管５は、前記反応器２の上部に接続され、反応器２が後述する圧力バランス型反応器の場合は、前記空気圧縮機４の吐出側から導出する空気送入管６からは２本の空気送入枝管７，８がそれぞれ分岐されており、一方の空気送入枝管７は反応器２の上部に接続され、他方の空気送入枝管８は反応器２の下部に接続されている。尚、反応器２が圧力バランス型反応器でない場合は、空気送入枝管８は必要ない。
【００３０】
又、前記反応器２の底部には補給水管９が接続されており、必要に応じて補給水が補給水管９を経て反応器２内に補給される。尚、補給水を不図示の加熱器によって所望の温度に加熱するようにしても良い。
【００３１】
更に、本実施の形態に係る超臨界水反応装置１には、被処理液の反応器２への送入流量を調整することによって反応器２内の反応温度を所定値（例えば、５５０℃）に制御するための温度制御装置（ＴＣ）１０が設けられている。この温度制御装置１０は、温度計（ＴＩ）１１によって計測された反応器２内の温度に基づいて前記被処理液ポンプ３の吐出量を調整することによって、反応器２内の反応温度を所定の範囲（例えば、５５０℃〜６５０℃）の設定値に制御するものである。
【００３２】
而して、本実施の形態に係る超臨界水反応装置１においては、有機物を含む被処理液は、前記被処理液ポンプ３によって被処理液管５を経て前記反応器２に送入され、前記空気圧縮機４によって前記空気送入管６へと吐出される空気の一部は、酸化剤として前記空気送入枝管７を経て反応器２内の上部に送入され、残りの空気は、前記空気送入枝管８を経て反応器２内の底部に送入される。
【００３３】
酸化剤である空気と共に反応器２内に供給された被処理液は、後述するノズル３７（図２参照）を用いることにより空気によって下方に向けてアトマイジングされ、反応器２内の超臨界水域に噴霧される。そして、噴霧された処理液中の例えば有機塩素系化合物は、超臨界水域における超臨界水反応によって瞬時に酸化分解される。超臨界反応の結果、被処理液に含有された有機塩素系化合物は、主として無害な水と二酸化炭素に転化して処理流体と共に超臨界水域から処理流体管１２を通って反応器２外へと排出される。又、超臨界水域の超臨界水中に固形物として析出する塩は、反応器２内下部の亜臨界水域に沈降する。そして、塩が溶解している亜臨界水は、排水として亜臨界水域から排水管１３を通って反応器２外へと排出される。
【００３４】
ここで、前記処理流体管１２は反応器２の上部から導出し、その途中には中和急冷部１４が設けられており、この中和急冷部１４において注入管１５から処理流体にアルカリ水溶液が注入されることによって、処理流体が所定温度（４５０℃以下、好ましくは３５０℃以下）に中和冷却される。
【００３５】
ところで、処理流体管１２の前記中和冷却部１４の下流側には、中和冷却された処理流体を更に冷却する冷却器１６と、反応器２内の圧力を設定値（例えば、２３ＭＰａ）に制御する圧力制御弁１７と、処理流体をガスと液体とに分離するための気液分離器１８が順次設けられている。
【００３６】
ここで、上記圧力制御弁１７の開度は圧力制御装置（ＰＣ）１９によって制御されるが、該圧力制御装置１９は、圧力計（ＰＩ）２０によって計測された反応器２内の圧力（実際には、処理流体管１２を流れる処理流体の圧力）に基づいて前記圧力制御弁１７の開度を調整する。
【００３７】
次に、前記反応器２の構成の詳細を図２〜図５に基づいて説明する。
【００３８】
図２は反応器の縦断面図、図３は図２のＡ部（ノズル先端部）拡大詳細図、図４は図３のＢ−Ｂ線断面図、図５は図２のＣ部拡大詳細図である。
【００３９】
本実施の形態に係る反応器２は、圧力バランス型反応器であって、内筒である反応容器２１と外筒である耐圧容器２２とで２重筒構造を成し、反応容器２１と耐圧容器２２との間の環状空間Ｓに圧力バランス用ガスを供給することによって反応容器２１の内圧と環状空間Ｓの圧力をバランスさせるものである。尚、圧力バランス型反応器の詳細は特許第３３６８４１０号公報に記載されている。
【００４０】
円筒状の前記耐圧容器２２の上下端に一体に形成されたフランジ２２ａ，２２ｂには、蓋体２３，２４が間にシールリング（図示せず）をそれぞれ介在させて複数のボルト（図示せず）とこれに螺合するナット（図示せず）によって気密に取り付けられており、該耐圧容器２２は耐圧密閉型の縦型容器を構成している。
【００４１】
そして、耐圧容器２２の内部には、縦型密閉式の前記反応容器２１が同心状に収容されており、この反応容器２１内の上部には、超臨界水を滞留させている超臨界水域が形成され、下部には、亜臨界水域が仮想的界面を介して形成されている。
【００４２】
又、下方の前記蓋体２４には、前記空気送入枝管８、前記排水管１３及び前記補給水管９がそれぞれ貫設されており、空気送入枝管８は反応容器２１と耐圧容器２２の環状空間Ｓの下部に開口し、排水管１３と補給水管９は反応容器２１内に開口している。
【００４３】
更に、反応容器２１の上部には前記処理流体管１２が接続されている。
【００４４】
ところで、上方の前記蓋体２３の中央部にはガイド筒３２が挿通立設されており、このガイド筒３２の蓋体２３から上方へ延出する上端に取り付けられたフランジ３２ａには蓋体３３が複数のボルト（図示せず）とこれに螺合するナット（図示せず）によって気密に取り付けられている。
【００４５】
他方、前記反応容器２１の頂部には円孔状の開口部２１ａが形成されており、この開口部２１ａにはパイプ３６が接続され、このパイプ３６は、前記ガイド筒３２内を上方へと延び、その上端はガイド筒３２内の上部に開口している。従って、反応容器２１内と前記環状空間Ｓとは、パイプ３６及び開口部２１ａを介して互いに連通しており、これによって両者の圧力はバランスしている。
【００４６】
そして、前記蓋体３３にはノズル３７が貫通固定されており、このノズル３７は前記パイプ３６内を通って下方へと延び、反応容器２１の上部に開口する開口部２１ａから反応容器２１内へと挿入されており、その先端部（下端部）は反応容器２１内の中心上部に開口している。
【００４７】
ここで、図３及び図４に示すように、ノズル３７は３つのパイプ３７ａ，３７ｂ，３７ｃによって３重管構造を成しており、その内部には３つの通路３８，３９，４０が形成されている。そして、パイプ３７ａ内に形成される中心の通路３８には前記被処理液管５が接続され、その外側の環状の通路３９には補助燃料供給管４１（図２参照）が接続され、最外側の環状の通路４０には前記空気送入枝管７が接続されている。
【００４８】
而して、有機物を含む被処理液は、被処理液管５からノズル３７の通路３８へと供給され、酸化剤としての空気は、空気送入枝管７からノズル３７の通路４０へと供給される。尚、当該超臨界水反応装置１の起動初期には、前記補助燃料供給管４１からＩＰＡ（イソプロピルアルコール）等の補助燃料がノズル３７の通路３９へと供給される。
【００４９】
従って、反応器２の反応容器２１内には、ノズル３７の先端部から被処理液と空気及び起動初期には補助燃料が供給されるが、被処理液は、空気によって下方に向けてアトマイジングされ、反応容器２１内の超臨界水域に噴霧される。そして、前述のように、噴霧された処理液中の例えば有機塩素系化合物は、超臨界水域における超臨界水反応によって瞬時に酸化分解される。超臨界反応の結果、被処理液に含有された有機塩素系化合物は、主として無害な水と二酸化炭素に転化して処理流体と共に超臨界水域から処理流体管１２を通って反応容器２１外へと排出される。又、超臨界水域の超臨界水中に固形物として析出する塩Ｅは、反応容器２１内下部の亜臨界水域に沈降する。そして、塩Ｅが溶解している亜臨界水は、排水として亜臨界水域から排水管１３を通って反応容器２１外へと排出される。
【００５０】
ここで、本実施の形態では、表１に示すように、酸化剤として空気を使用し、温度４０℃の空気を５０ｋｇ／Ｈｒの流量で反応容器２１に供給した。
【００５１】
又、被処理液として、Ｃｌ濃度が１ｗｔ％の温度２０℃の廃液乳化液を１０ｋｇ／Ｈｒの流量で反応容器に供給するとともに、２ｗｔ％の温度２０℃のＮａＣｌ水溶液を５ｋｇ／Ｈｒの流量で反応容器２１に供給して超臨界水処理に供した。
【００５２】
【表１】
2005137959.tif 000003
而して、本実施の形態において、反応容器２１内の高さ方向の温度分布を測定した結果、表２に示すような結果が得られ、これを図示すると図６に示すようになった。
【００５３】
【表２】
2005137959.tif 000004
表２及び図６から明らかなように、反応容器２１内の温度は最大値６００℃、最小値２０４℃を示す高さ方向の分布を有しているが、その温度分布は超臨界水域を中心とする温度５００℃以上の高温域と、亜臨界水域を中心とする温度３００℃未満の低温域と、超臨界域から亜臨界域に遷移する温度３００℃〜５００℃の遷移域の３つの領域に区画することができる。
【００５４】
ところで、上述した高温域、遷移域及び低温域の温度範囲は１つの例であり、本発明における各域の温度範囲は以下のように定義される。
【００５５】
即ち、高温域は４００℃以上、好ましくは４５０℃以上を指し、低温域は３５０℃以下、好ましくは３００℃以下を指す。又、遷移域はこのように定義した高温域と低温域の温度範囲の間の温度範囲を指す。
【００５６】
而して、本実施の形態では、図２に示すように、反応容器２１を上記３つの温度領域、即ち、高温域と遷移域及び低温域に縦方向に３分割し、それぞれの領域に対応する部材を上部材４２、中間部材４３及び下部材４４として構成するとともに、これらの上部材４２、中間部材４３、下部材４４を構成する各材質として各温度域に対して最適なもの（つまり、その温度域で高い耐食性を示すもの）を選定した。
【００５７】
ところで、反応容器２１の内壁の腐食は、水の臨界温度（３７４．１℃）の近辺の温度域で最も激しいことは従来から知られている。従って、本実施の形態では、反応容器２１の遷移域に対応する中間部材４３の内壁を構成する材質として、常温〜６５０℃の温度範囲で高い耐食性を示すＩｒ（イリジウム）を選定した。具体的には、図５に示すように、中間部材４３を耐食材４３ａと支持材４３ｂの２層構造とし、耐食材４３ａを厚さ２ｍｍのＩｒで構成し、支持材４３ｂをＩｒよりも安価な厚さ４ｍｍのＴｉ（チタン）で構成した。
【００５８】
ところで、Ｔｉは４００℃以下の温度、特に３００℃では腐食速度が極めて高い反面、それ以上の高温領域では高い耐食性を示すため、本実施の形態では、反応容器２１の高温域に対応する上部材４２の材質としてＴｉ（ＡＳＴＭ  Ｇｒ７）を選定した。
【００５９】
逆に、Ｔａ（タンタル）は４００℃以上の高温領域では腐食速度が極めて高い反面、４００℃以下の温度領域では高い耐食性を示すため、本実施の形態では、反応容器２１の低温域に対応する下部材４４の材質としてＩｒよりも安価なＴａを選定した。
【００６０】
而して、３分割された上部材４２と中間部材４３及び下部材４４とは、それらの上下端に形成されたフランジ部に係合する各２枚の連結リングを複数のボルトとナットによって結合することによって互いに連結され、これによって１つの反応容器２１が構成される。例えば、図５に上部材４２と中間部材４３との接合構造を示すが、上部材４２と中間部材４３は、これらのフランジ部にそれぞれ係合する各連結リング４５，４６を複数のボルト４７とナット４８によって結合することによって互いに連結される。
【００６１】
尚、本実施の形態では、最も高価なＩｒを使用する中間部材４３を耐食材４３ａと支持材４３ｂの２層構造としたが、該中間部材４３の全体をＩｒで構成しても良い。又、上部材４２と下部材４４は、これら全体をそれぞれＴｉ、Ｔａの一体構造として構成したが、これらを中間部材４３と同様に耐食材と支持材とで構成し、耐食内をそれぞれＴｉ、Ｔａで構成するようにしても良い。
【００６２】
ところで、本実施の形態においては、反応器２１として圧力バランス型反応器を採用し、前述のように、反応器２に供給される圧力バランス用の空気によって反応容器２１の圧力と耐圧容器２２と反応容器２１との間の環状空間Ｓの圧力とはバランスしているため、反応容器２１は反応域を区画する耐食性の高い隔壁として機能し、これには高い耐圧強度が不要となり、該反応容器２１を薄肉に形成することができる。本実施の形態では、反応容器２１を構成する上部材４２と中間部材４３及び下部材４４の肉厚を６ｍｍとした。
【００６３】
これに対して、耐圧容器２２とこれの上下に被着された蓋体２３，２４には、超臨界水処理時の非常に高い圧力（例えば、２３ＭＰａ）が作用するため、これらの肉厚としては高圧に耐えるに足るものである必要があり、反応容器２１の肉厚に対して非常に厚くなる。尚、本実施の形態では、耐圧容器２２と蓋体２３，２４をＣｒ・Ｍｏ（クロム・モリブデン）鋼等の高張力鋼で構成した。
【００６４】
以上のように、本実施の形態では、反応容器２１を高温域と遷移域及び低温域の３つの温度領域に縦方向に３分割し、それぞれの領域に対応する上部材４２、中間部材４３及び下部材４４を構成する各材質として各温度域に対して最適なもの（つまり、その温度域で高い耐食性を示すもの）を選定したため、常温〜６５０℃の温度範囲で高い耐食性を示す高価なＩｒ（イリジウム）等の貴金属で反応容器２１全体を構成する場合に比して合理的な設計が可能となり、中間部材４３以外の上部材４２、下部材４４にはＩｒよりも安価な材料（Ｔｉ、Ｔａ）を用いることができ、この結果、反応容器２１に高い耐食性を確保しつつ、該反応容器２１のコストダウンを図ることができる。
【００６５】
又、本実施の形態では、反応器２として圧力バランス型反応器を採用したため、反応容器２１の肉厚を薄く（具体的には、６ｍｍ）することができ、これによっても反応器２のコストダウンを図ることができる。
【００６６】
更に、本実施の形態では、反応容器２１を３分割された上部材４２と中間部材４３及び下部材４４を互いに連結して構成したため、腐食の進行によって交換が必要になった部材のみを新しいものと交換することができ、このことによっても反応容器２１のコストダウンを図ることができる。
【００６７】
ところで、本実施の形態では、反応容器２１を構成する上部材４２、中間部材４３及び下部材４４の材質として、Ｔｉ（ＡＳＴＭ  Ｇｒ７）、Ｉｒ（Ｔｉ）、Ｔａを選定したが、これらの材質としては他に表３に示すような種々の組み合わせが考えられる。
【００６８】
尚、本発明におけるＴｉとは、Ｔｉの純品及びＴｉと微量のパラジウム等との合金も含む。表３に示したＡＳＴＭ  Ｇｒ７，Ｇｒ１２、ＪＩＳ  １２種はこのような微量の金属を含む合金である。又、表３に示したＩｒ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｔａにおいても、これらの金属と微量の他の金属との合金も含まれる。
【００６９】
【表３】
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即ち、高温域の部材の材質としてＴｉ（ＡＳＴＭ  Ｇｒ７）以外にＴｉ（ＡＳＴＭ  Ｇｒ１２）、Ｔｉ（ＪＩＳ  １２種）、ＴｉとＩｒＯ２（酸化イリジウム）の積層を選定した。尚、ＴｉとＩｒＯ２の積層とは、支持材としてのＴｉと耐食材としてのＩｒＯ２を公知のＣＶＤ法等で積層させたものであり、表３では「Ｔｉ＋ＩｒＯ２」として表示した。これらに対して遷移域の部材の材質としてＩｒ以外にＰｔ（白金）、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｒｈ（ロジウム）、ＴｉとＩｒＯ２の積層を組み合わせることができる。又、低温域の部材の材質はＴａに固定される。
【００７０】
又、反応容器２１を高温域と（遷移域＋低温域）とに２分割し、高温域の部材の材質としてＴｉ（ＡＳＴＭ  Ｇｒ７）、Ｔｉ（ＡＳＴＭ  Ｇｒ１２）、Ｔｉ（ＪＩＳ  １２種）又はＴｉとＩｒＯ２の積層を選定し、（遷移域＋低温域）の部材の材質としてＴａ又はＩｒ、或はＴｉとＩｒＯ２の積層を選定しても良い。
【００７１】
或は、反応容器２１を（高温域＋遷移域）と低温域とに２分割し、（高温域＋遷移域）の部材の材質としてＴｉ（ＡＳＴＭ  Ｇｒ７）、Ｔｉ（ＡＳＴＭ  Ｇｒ１２）、Ｔｉ（ＪＩＳ  １２種）又はＴｉとＩｒＯ２の積層を選定し、低温域の部材の材質としてＴａ又はＩｒを選定しても良い。
【００７２】
尚、本実施の形態では、反応（反応容器）内に超臨界水域と亜臨界水域を形成する２ゾーン方式を採用し、反応器として圧力バランス型反応器を用いた超臨界水反応装置について本発明を適用した場合について説明したが、本発明は他の任意の超臨界水反応装置に対しても同様に適用して前記と同様の効果を得ることができることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、有機物を含む被処理液を超臨界水処理するための超臨界水反応装置の反応器の合理的な設計を可能として、反応器に高い耐食性を確保しつつ、該反応器のコストダウンを図ることができ、圧力バランス型反応器の他、他の任意の反応器の設計に対して有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明に係る超臨界水反応装置の構成を示すフローシートである。
【図２】本発明に係る超臨界水反応装置の反応器の縦断面図である。
【図３】図２のＡ部（ノズル先端部）拡大詳細図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】図２のＣ部拡大詳細図である。
【図６】反応器の反応容器内の高さ方向の温度分布を示す図である。
【符号の説明】
【００７５】
１      超臨界水反応装置
２      反応器
３      被処理液ポンプ
４      空気圧縮機
５      被処理液管
６      空気送入管
７，８  空気送入枝管
９      補給水管
１０    温度制御装置（ＴＣ）
１１    温度計（ＴＩ）
１２    処理流体管
１３    排水管
１４    中和急冷部
１５    注入管
１６    冷却器
１７    圧力制御弁
１８    気液分離器
１９    圧力制御装置（ＰＣ）
２０    圧力計（ＰＩ）
２１    反応容器（内筒）
２２    耐圧容器（外筒）
３６    パイプ
３７    ノズル
４１    補助燃料供給管
４２    上部材
４３    中間部材
４４    下部材
Ｓ      環状空間
【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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