(57)【要約】 【課題】超臨界状態または亜臨界状態における水熱酸化反応に伴う腐食の程度を、年間の腐食量にして１ｍｍ以下に抑制することができる水熱反応処理装置用金属材料及び水熱反応処理装置を提供すること。【解決手段】超臨界状態または亜臨界状態での水熱反応で使用される水熱反応処理装置を構成する水熱反応処理装置用金属材料であって、Ｎｉを主成分として、Ｃｒの含有量が１４〜３０質量％であり、Ｍｏの含有量が２質量％以下であるか、またはＭｏを実質的に含有しないＮｉ基合金からなることを特徴とする水熱反応処理装置用金属材料、及び当該水熱反応処理装置用金属材料から構成されることを特徴とする水熱反応処理装置１。【選択図】図１
2005133156.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超臨界状態または亜臨界状態での水熱反応で使用される水熱反応処理装置を構成する水熱反応処理装置用金属材料であって、Ｎｉを主成分として、Ｃｒの含有量が１４〜３０質量％であり、Ｍｏの含有量が２．０質量％以下のＮｉ基合金からなることを特徴とする水熱反応処理装置用金属材料。
【請求項２】
超臨界状態または亜臨界状態での水熱反応で使用される水熱反応処理装置を構成する水熱反応処理装置用金属材料であって、Ｎｉを主成分として、Ｃｒの含有量が１４〜３０質量％であり、Ｍｏを実質的に含有しないＮｉ基合金からなることを特徴とする水熱反応処理装置用金属材料。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の水熱反応処理装置用金属材料を用いたことを特徴とする水熱反応処理装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水熱反応処理装置用金属材料、及び水熱反応処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、水の臨界点（温度  ３７４℃、圧力  約２２ＭＰａ）を超えた超臨界状態や、当該超臨界状態に隣接する亜臨界状態において、有害有機物質を含む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、被処理物中の有害有機物質を短時間でほぼ完全に分解する水熱反応処理（以下、「水熱酸化反応処理」ということもある）が注目されている。このようにして、反応容器内で被処理物を水の超臨界状態または亜臨界状態で水熱酸化反応させて処理すると、有害有機物質は酸化分解されて、水と二酸化炭素などからなる高温高圧の処理流体が得られることになり、かかる水熱反応処理は、ダイオキシン、ＰＣＢ（Poly Chlorinated Biphenyl：ポリ塩化ビフェニル)、フロン等の有害物質を酸化分解して無公害物質に変換する処理方法として注目されている。
【０００３】
この水熱反応処理の被処理物となる有害有機物質の分解においては、水熱反応処理における環境が強い酸化性の環境であること、更には被処理物中に含まれているＣｌ（塩素）、Ｓ（硫黄）、Ｐ（リン）などが酸を形成したり、また、アルカリ等の腐食性の強い物質を生成したりするため、かかる水熱反応処理を行う装置用の材料にとっては過酷な高腐食環境となっていた。
【０００４】
従来より、耐食性の装置材料としてはＮｉ基合金材料が代表的であり、水熱反応処理用の装置材料としても、耐食金属材料、特に耐高温腐食材料、耐酸化材料、耐すき間腐食材料として広く用いられていたインコネル６２５（例えば、Ｎｉ−２０Ｃｒ−１０Ｍｏ−Ｎｂ等）やハステロイＣ２７６(例えば、Ｎｉ−１６Ｃｒ−１６Ｍｏ等)といったＮｉ基合金材料が使用されていた。しかしながら、これらの材料では前記した高腐食環境では、年間にすると数１０ｍｍといったレベルで腐食してしまうため、超臨界状態や亜臨界状態において適用される装置用の材料としては耐食性に劣り、適当なものとはいえなかった。
【０００５】
加えて、被処理物に含まれる無機物の構成によっては、超臨界状態での水は塩の溶解度が低いため、反応時に無機塩が生成され、反応容器の内側（内面）に構成装置材料の表面に付着堆積することとなっていた。また、被処理物である有害有機物質に対してあらかじめ反応時に形成される酸やアルカリの程度を見越して、酸が形成される場合にはアルカリを被処理物に添加し、また、アルカリが形成される場合には酸を被処理物に添加しておき、反応時に中和させることもなされていた。この場合にあっては装置材料の腐食はある程度軽減されることとなるが、反応容器の中で無機物が中和塩として析出し、装置材料の表面に付着堆積することとなっていた。
【０００６】
このようにして、装置材料の表面に塩が付着した場合にあっては、かかる塩の存在ならびに、高温かつ強い酸化環境であることの相互作用により、依然として材料は強い腐食環境に曝されることになる。そして、このため、前述のＮｉ基金属材料において塩が存在する場合には年間１０ｍｍ前後の腐食量は必至であり、装置に使用する材料としては不充分なものであった。
【０００７】
一方、Ｎｉ基合金材料については、主成分であるＮｉに対して複数種の合金元素を添加させることにより所望の耐食性能を引き出すことができ、合金元素として、例えばＣｒ（クロム）を含有させたり、塩酸や塩化物水溶液に対する耐局部腐食性向上のためにＭｏ（モリブデン）を含有させたり、その他の成分としてＷ（タングステン）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｔａ（タンタル）、Ｔｉ（チタン）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｃｕ（銅）、Ｆｅ（鉄）、Ｓｉ（珪素）等の元素が合金元素として適宜添加されていた。この中でも、Ｃｒ成分とＭｏ成分は、Ｎｉ基耐食材料に含有される合金元素として代表的なものとなっているが、前記したように、従来のインコネル６２５やハステロイＣ２７６といったＮｉ基合金材料では耐食性としては不十分なものであり、更なる検討が望まれていた。
【０００８】
これに対して、ＣｒやＭｏを含有するＮｉ基合金材料を超臨界状態等における水熱酸化反応用の装置材料として適用した例としては、Ｃｒの含有量を３０質量％より多く５０質量％以下とし、Ｍｏの含有量を２０質量％以下とし、Ｎｉの含有量を４５質量％以上とした超臨界水・亜臨界水利用装置用材料が提供されている（例えば、特許文献１）。また、超臨界水を扱う機器を構成する超臨界水反応場用部材であって、母材と、該母材の超臨界水に接する表面を覆う腐食防止用の肉盛層とを有し、該肉盛層は、Ｃｒを２０〜４０重量％、Ｍｏを２．５〜１２重量％含み、残部がＮｉおよび不可逆不純物からなるＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ系盛金材から構成されていることを特徴とする超臨界水反応場用部材についての開示がある（例えば、特許文献２）。
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−３９７１号公報
【特許文献２】特開２０００−３３４５９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前記した文献に開示されている材料は、インコネル６２５やハステロイＣ２７６等のＮｉ基合金材料と比較すると、水熱酸化環境下における耐食性は向上が見られるものであった。一方、超臨界状態環境下においては年間の腐食量にして１ｍｍ程度という性能を有すれば実用上問題ないと判断され、かかる性能が要求されるが、実際には、超臨界状態における水熱酸化反応処理、特に無機塩が存在する高腐食環境下においては、前記した文献に開示されている材料であっても、年間数ｍｍ程度の腐食量が認められるものであり、前記したような要求を満足できなかった。
【００１１】
本発明の目的は、前記した従来の技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、Ｎｉ基合金材料における添加金属元素であるＣｒとＭｏの含有量を特定範囲とすることにより、超臨界状態または亜臨界状態における水熱酸化反応に伴う腐食の程度を、年間の腐食量にして１ｍｍ以下に抑制することができる水熱反応処理装置用金属材料及び水熱反応処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の請求項１の水熱反応処理装置用金属材料は、超臨界状態または亜臨界状態での水熱反応で使用される水熱反応処理装置を構成する水熱反応処理装置用金属材料であって、Ｎｉを主成分として、Ｃｒの含有量が１４〜３０質量％であり、Ｍｏの含有量が２．０質量％以下のＮｉ基合金からなることを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項２の水熱反応処理装置用金属材料は、超臨界状態または亜臨界状態での水熱反応で使用される水熱反応処理装置を構成する水熱反応処理装置用金属材料であって、Ｎｉを主成分として、Ｃｒの含有量が１４〜３０質量％であり、Ｍｏを実質的に含有しないＮｉ基合金からなることを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項３の水熱反応処理装置は、前記した請求項１または請求項２に記載の水熱反応処理装置用金属材料を用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の水熱反応処理装置用金属材料においては、Ｎｉ基合金材料におけるＣｒの含有量が１４〜３０質量％の範囲内であり、Ｍｏの含有量が２．０質量％以下の範囲内としているため、超臨界状態または亜臨界状態における水熱酸化反応処理において、従来の耐食材料と比較して耐食性に優れた水熱反応処理装置用金属材料を低コストで提供可能とする。具体的には、前記した水熱酸化反応処理に伴う腐食の程度を、年間の腐食量にして１ｍｍ以下に抑制することができる金属材料を提供することができる。
【００１６】
請求項２の水熱反応処理装置用金属材料においては、Ｎｉ基合金材料におけるＣｒの含有量が１４〜３０質量％の範囲内であり、Ｍｏを実質的に含有しないものとしているため、これも、超臨界状態または亜臨界状態における水熱酸化反応処理において、従来の耐食材料と比較して耐食性に優れた水熱反応処理装置用金属材料を低コストで提供可能とし、水熱酸化反応処理に伴う腐食の程度を、年間の腐食量にして１ｍｍ以下に抑制することができる金属材料を提供することができる。
【００１７】
請求項３の水熱反応処理装置においては、前記した請求項１または請求項２に記載された水熱反応処理装置用金属材料を用いているので、前記した作用・効果を享受し、超臨界状態や亜臨界状態で使用されても、耐食性に優れ信頼性の高い水熱反応処理装置を好適に提供することができる。また、前記した水熱反応処理装置用金属材料は、低コストでの提供を可能とするものであるから、水熱反応処理装置自体の低コスト化をも促進することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の水熱反応処理装置用金属材料（以下、単に「金属材料」とする場合もある）は、主成分をＮｉ（ニッケル）とするＮｉ基合金材料である。本発明の金属材料は、かかるＮｉを主成分とすることにより、金属材料の靭性が優れたものとなり、脆性が小さく耐応力腐食割れに対して抵抗性を有する金属材料とすることができる。
【００１９】
本発明の金属材料は、Ｎｉ基合金材料に対する添加金属元素としてＣｒ（クロム）を含有する。ここで、Ｎｉ基合金材料に対するＣｒの添加は、合金材料の表面に対して保護皮膜となるＣｒの酸化物層を形成せしめ、当該保護皮膜により腐食の進行を抑制することができる。更には、かかる保護皮膜は特に酸化雰囲気において安定であり、水熱酸化反応のような過酷な酸化環境で用いる金属材料への合金元素として好適なものとなる。
【００２０】
本発明にあっては、かかるＣｒの含有量を１４〜３０質量％の範囲内とすることを特徴とし、２０〜３０質量％の範囲内とすることが好ましい。Ｃｒの含有量をかかる範囲内とすることにより、前記したＣｒの酸化物層が好適に形成され、超臨界状態または亜臨界状態における水熱酸化反応処理においても優れた耐食性を示す金属材料となる。
【００２１】
その一方で、Ｃｒの含有量が１４質量％を下回る場合にあっては、合金材料中におけるＣｒの保護皮膜形成による耐食効果が得られない場合がある。Ｃｒの含有量が３０質量％を超えると、Ｃｒは脆性の元素であることから、その含有量が過剰になると主成分であるＮｉの相対的な含有量が少なくなってしまう。そのためＮｉの延性を阻害することとなり、金属材料全体として靭性が小さい脆性材料となってしまい、製造性や加工性の点で劣る材料となり、金属材料のコスト高にもつながるため好ましくない。
【００２２】
次に、添加金属元素としてのＭｏ（モリブデン）は、塩酸や塩化物水溶液に対する耐局部腐食性を向上させる効果があるため、一般的な腐食環境においては広く多用されている。その一方で、過剰な添加は金属材料の耐酸化性を弱める性質があり、特に、過酷な酸化性環境に曝される水熱酸化処理装置用の金属材料としては、合金中におけるＭｏの過剰な添加は合金そのものの耐酸化性を損なわせ、ひいては大きな腐食の発生に至る場合があるため、本発明にあっては、金属材料中にＭｏを実質的に含有させないか（含有量＝０）、添加させる場合であっても２．０質量％以下、好ましくは１．５質量％以下の含有量とする必要がある。
【００２３】
また、本発明の水熱反応処理装置用金属材料には、前記した合金成分を基本として他の合金成分、例えば、Ｗ（タングステン）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｔａ（タンタル）、Ｔｉ（チタン）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｃｕ（銅）、Ｆｅ（鉄）、Ｓｉ（珪素）等の成分を添加することができるが、耐酸化性を阻害しないようなＦｅ、Ａｌ、Ｓｉ等の元素であることが望ましい。また、その場合はＮｉ、Ｃｒ以外の合金元素の合計が１６質量％以下であることが好ましい。
【００２４】
なお、本発明の実施に際しては、前記した成分からなるＮｉ基合金をそのまま水熱反応処理装置用金属材料として用いることができるほか、所定の基材の表面に対して、前記した成分からなるＮｉ基合金を被覆したものを、水熱反応処理装置用金属材料として用いてもよい。
【００２５】
本発明の水熱反応処理装置用金属材料は、超臨界状態や亜臨界状態での水熱反応処理で使用される水熱反応処理装置を構成する材料として適用されることが好ましく、例えば、下記の実施形態に示す水熱反応処理装置１に適用することができる。
【００２６】
［水熱反応処理装置１の構成］
図１は、本発明の水熱反応処理装置用金属材料を構成材料とした水熱反応処理装置の一実施形態の概略構成を示す縦断面図である。図１において、１は水熱反応処理装置を示し、水熱反応処理容器１１と、この水熱反応処理装置１に被処理物を供給する供給管２と、可動軸４１と、この可動軸４１を水熱反応処理容器１１に、例えば回転可能に保持する軸保持機構５１と、可動軸４１を回転させる駆動機構６１と、可動軸４１と密着して水熱反応処理容器１１との間をシールするシール部材７１と、可動軸４１に取り付けられた掻き取り手段としてのスクレーパー８１と、流体供給孔２３，２４，２７を基本構成とする。なお、本構成は、水熱反応処理装置の一態様を示すものであるから、本発明はかかる構成に限定されないのはいうまでもない。
【００２７】
ここで、水熱反応処理容器１１は、内部に円柱状をした反応用の空間部が形成され、下
端部分が漏斗状に中心へ向けて狭まっている円筒部１２と、円筒部１２が載置される基台１５とで構成されている。そして、円筒部１２の下部には、円筒部１２のほぼ中心を上下方向へ貫通する円形の孔１３が設けられている。本装置１においては、前記円筒部１２内において水熱酸化反応処理が行われるため、当該円筒部１２の構成材料として、本発明の水熱反応処理装置用金属材料を適用する。
【００２８】
供給管２は、水熱反応処理容器１１内に被処理物を供給するものであり、前記した水熱反応処理容器１１の上部の中心または中心近傍に向けて配設されている。
【００２９】
可動軸４１は、本実施形態においては、前記した基台１５に対して、ブシュ５２，５３および可動軸４１の下面を支持するスラストワッシャ５４とで構成される軸保持機構５１により回転可能に支持されて形成される。可動軸４１の上側には、反応生成物を粉砕攪拌するとともに、可動軸４１の中心から外側へ向けて遠心力で反応生成物を押し出し、排出口２２への搬送を補助する粉砕・攪拌・搬送手段としてのフィン４３が放射状に設けられている。また、図示は省略されているが、可動軸４１の開口２９に対応する高さの位置には、歯車が設けられており、水熱反応処理容器１１の外に配置されたモータと、このモータと可動軸４１の歯車とに張架されたチェーン６２とで駆動機構６１が構成されている。なお、駆動機構６１はオーバートルク時に作動する安全機構を備えていることが好ましい。
【００３０】
また、可動軸４１にはノズル４４が設けられており、ノズル４４および可動軸４１の内部に設けられた連通孔４２を介して一端が流体供給孔２７に連通し、供給された流体を放射状に孔１３へ向けて噴出するようになされている。そして、本実施形態においては、連通孔４２はシール部材７１を介して流体供給孔２７に連通しているが、シール部材７１は、縦断面が縦長の矩形をした環状に、例えば金属環の外周にテフロン（登録商標）等をコーティングした構成とされている。
【００３１】
スクレーパー８１は、水熱反応処理容器１１内側の付着物を掻き取るように、当該容器１１の内面に下側から上側へ沿う形状に形成されている。かかるスクレーパー８１としては、例えば、可動軸４１の周囲に所定間隔、例えば６０°の間隔で６本取り付けられている棒状の形状としてもよく、また、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形状等を用いることができる。そして、本装置１においては、スクレーパー８１は、水熱酸化反応処理が行われる水熱反応処理容器１１の内部に設けられているので、当該スクレーパー８１の構成材料として、本発明の水熱反応処理装置用金属材料を適用してもよい。
【００３２】
なお、本実施形態においては、前記円筒部１２を載値する基台１５は、本実施形態の場合、３層の基台分割部分１６、１７、及び１８で構成された態様を示しており、いずれの基台分割部分１６、１７、及び１８にも孔１３と同心で孔１３に連通する孔２１が設けられており、孔２１内に可動軸４１が収容されている。
【００３３】
ここで、一番上の基台分割部分１６には、孔１３に連通する反応生成物の排出口２２および反応生成物の排出を補助する流体供給孔２３、および基台１５と可動軸４１との間に形成された空間に流体を供給する流体供給孔２４が設けられている。
【００３４】
また、基台分割部分１６には孔２１と同心の下面が開放した段部２５が周回方向に設けられ、段部２５と、後記する基台分割部分１７の上面とが一体となって可動軸４１の外側を周回する凹部を形成し、この凹部に流体供給孔２７に連通したシール部材７１が収容されている。
【００３５】
次に、二番目の基台分割部分１７には、孔２１に内側が開放して周回する凹部２８が形成され、この凹部２８にブシュ５２が収容されている。
【００３６】
そして、一番下の基台分割部分１８には、可動軸４１を駆動するチェーン６２等が挿入される開口２９と、孔２１に内側が開放して周回する凹部３０とが設けられ、凹部３０にブシュ５３が収容されている。
【００３７】
なお、前記した流体供給孔２３，２４，２７には、弁が配設された配管を介して流体、例えば水を加圧して送る図示しないポンプが接続されており、それぞれ流体供給手段が構成されている。なお、流体供給孔２３，２４，２７から供給される流体は、超臨界状態または亜臨界状態での反応が数１００℃になるので、その温度以下であれば冷却効果を発揮できるため、例えば常温の水であってもよい。また、各流体供給手段のポンプ、配管および弁は図示を省略したが、各流体として水を利用するので、各手段のポンプを１台にして共用したり、弁も１つにして共用する構成にしてもよい。
【００３８】
［水熱反応処理装置１の動作］
次に、水熱反応処理装置１の動作について説明する。前記のように構成され、超臨界状態となっている水熱反応処理装置１内へ供給管２から被処理物（例えば、有害有機物質）を供給すると、水熱反応処理装置１内で当該被処理物は酸化反応し、反応生成物が孔１３を通して排出口２２から排出されることになる。
【００３９】
一方、この運転を継続すると、水熱反応処理装置１の稼働時間の経過に伴って水熱反応処理容器１１内側への塩の付着量が多くなって反応領域が狭くなったり、下方に塩や反応生成物が堆積することになるため、水熱反応処理装置１の稼働とともに駆動機構６１を作動させる。具体的には、可動軸４１を低速（例えば、約１ｒｐｍ）で回転させると、回転するスクレーパー８１により水熱反応処理容器１１の内側に付着した塩が掻き落とされ、回転する可動軸４１のフィン４３によって反応生成物は排出し易いように粉砕ないし攪拌され、排出口２２へ向けて搬送されることになる。
【００４０】
また、流体供給孔２７へ水を供給すると、ノズル４４から孔１３へ向けて噴出される水は、堆積した反応生成物がブリッジを組むことを阻止し、排出口２２への搬送を補助して排出する。更には、流体供給孔２３へ水を供給すると、供給された水は反応生成物を排出口２２へと搬送して、より排出し易くする。このように流体供給孔２３，２７へ水を供給すると、堆積していた塩の一部が溶解したり、塩や反応生成物がスラリー化したり、溶解しないまでも粒体状、粉体状の塩や反応生成物が流動化する。
【００４１】
そして、流体供給孔２４へ水を供給すれば、基台１５の孔２１と可動軸４１との間に形成された、一端がシール部材７１で閉塞された空間を水が下側から上側へ上昇して排出口２２へと流出していくことになる。
【００４２】
以上の水熱反応処理装置１において、本実施形態においては水熱反応処理容器１１の構成材料として本発明の水熱反応処理装置用金属材料を用いているため、超臨界状態で水熱反応処理を実施した場合であっても、当該容器１１の腐食量は年間１ｍｍ程度となるため極めて耐食性に優れたものとなる。そして、耐食性に優れ信頼性の高い水熱反応処理装置１を好適に提供することができる。
【００４３】
なお、本発明は前記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成可能な範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
例えば、前記した図１に示した実施形態においては、本発明の水熱反応処理装置用金属材料を、水熱反応処理装置１における水熱反応処理容器１１の構成材料として適用した例を示したが、これには限定されず、図２に示すように所定の基材で形成された当該容器１１の内張材１４として適用した態様としてもよい。
【００４４】
図２は、図１の水熱反応処理装置において、本発明の水熱反応処理装置用金属材料を、所定の基材で形成された水熱反応処理容器１１の円筒部１２の内面に対して内張材１４として配設した態様を示した縦断面図である。
本実施形態においては、このようにして、所定の基材で形成された水熱反応処理容器１１の円筒部１２に対して、本発明の水熱反応処理装置用金属材料を内張材１４として適用
して水熱反応処理装置１を形成しているため、図１に示した水熱反応処理容器１１の全体を本発明の水熱反応処理装置用金属材料で構成される装置１で享受できる作用・効果に加えて、材料コストの削減をも図ることができる。
更に、供給管２の構成材料として、本発明の水熱反応処理装置用金属材料を適用してもよいし、水熱反応処理容器１１内部の温度を測定する熱電対（図示せず）を保護する保護管（図示せず）に、本発明の水熱反応処理装置用金属材料を適用しても構わない。
【００４５】
なお、前記した実施形態では、基台１５が３層の分割部分１６，１７，１８から構成され、当該基台１５に流体供給孔２３，２４，２７を設けた構成を示したが、基台１５の構成はこれに限定されず、一体で形成されるようにしても問題はない。また、流体供給孔２３，２４，２７についても、例えば、流体供給孔２７のみから流体を供給するようにしてもよい。更には、シール部材７１で一端側が閉塞され、他端側が水熱反応処理容器１１内に連通する空間へ流体供給孔２４から流体を供給し排出口２２へ排出させたが、空間に連通する排出口２２と別の排出口を基台１５に設け、この排出口から流体を排出させてもよい。
【００４６】
また、前記した実施形態では、基台１５を円筒部１２の下側に設けたが、基台１５を円筒部１２の上側に設けてもよく、この場合は、排出口２２や排出補助用の流体供給孔２３は別途下側に設ければよい。そして、可動軸４１は回転することで説明したが、可動軸４１を正逆方向に回動させたり、上下動させたり、可動軸４１を回転または回動させながら、例えばカム機構を利用して上下動させたり、またはバイブレータを利用して振動させてもよい。
【００４７】
更には、可動軸４１は、基台１５に対して、ブシュ５２，５３および可動軸４１の下面を支持するスラストワッシャ５４とで構成される軸保持機構５１により回転可能に支持されて形成される構成を示したが可動軸４１は、回転可能な状態であれば、その構成は前記した構成に特に限定されない。
【００４８】
そして、粉砕手段および攪拌手段および搬送手段としてフィン４３を可動軸４１に設けたが、同様に機能する他の構成を有する手段のいずれか１つ以上を設けてもよい。さらに、排出口２２にスクリューなどからなる移送手段を配設すると、塩や反応生成物をさらに効率よく排出口２２から排出することができる。なお、上記の反応生成物とは被反応物にもともと含まれる灰分等の無機固形物を含むものであることは勿論である。
【００４９】
その他、本発明を実施するための最良の構成などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、前記に開示した形状などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【実施例】
【００５０】
次に、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例等に何ら制約されるものではない。
【００５１】
［実施例１〜５、及び比較例１〜７］
試験片の作成：
表１に示した化学成分からなる、実施例１〜５及び比較例１〜７の処方の水熱反応処理装置用金属材料（Ｎｉ基合金材料）を、太さφ１．６ｍｍ、長さ１０ｃｍの線材とし、かかる線材の表面を＃１２００のエメリー紙で研磨して試験片を調製した。なお、その他の成分としては、Ｗ（タングステン）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｔａ（タンタル）、Ｔｉ（チタン）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｃｕ（銅）、Ｆｅ（鉄）、Ｓｉ（珪素）のいずれかとなる。
【００５２】
（ Ｎｉ基合金材料の成分）
【表１】
2005133156.tif 000003
【００５３】
［試験例１］
腐食試験（１）：
図３に、腐食試験に使用した試験装置１００の概略図を示す。本試験例は、図３に示す試験装置１００により、超臨界状態の水熱酸化反応系において無機塩としてＮａ２ＳＯ４（硫酸ナトリウム）を存在させた高腐食環境における前記表１の化学成分からなる試験片（水熱反応処理装置用金属材料）の腐食挙動を確認して、当該試験片の耐食性を比較・評価するものである。
【００５４】
図３に示す装置は、外容器１１１と内容器１１２からなる反応容器１１０と、反応容器１１０を加熱する反応炉１２０と、反応容器１１０に流体を送り込むための送液ポンプ１３０と、流体を加熱する予熱炉１４０を基本構成として備えるものである。また、反応容器１１０には、容器内の圧力を測定する圧力計１５０と、容器内の温度を測定する熱電対１１５，１１６が、それぞれ設けられている。そして、反応容器１１０内の圧力は、連接された圧力調整弁１６０により制御されている。また、反応容器１１０と圧力調整弁１６０との間には、冷却器１７０が設けられており、反応容器１１０から排出される後述する高温の水蒸気や酸素を冷却してから圧力調整弁１６０に送る。
なお、反応容器１１０のうち内容器１１２は耐食性に優れたＴｉ製の材料から、外容器１１１はＳＵＳ３１６製の材料からなり、また、反応容器１１０の容量は、約３７０ｍＬである。
【００５５】
以下、本試験例１の手順を説明する。本試験例においては、評価に使用する塩２００としてＮａ２ＳＯ４（硫酸ナトリウム）５ｇを、内容器１１２の下部に深さを内容器１１２の底部から５０ｍｍまで充填するとともに、腐食評価対象となる試験片Ａを、図３に示すように内容器１１２の底部に接するようにして当該Ｎａ２ＳＯ４の中に埋没させた。そして、試験片Ａを挿入した内容器１１２を外容器１１１の中へ装着して、反応容器１１０を形成するようにした。
【００５６】
次に、反応炉１２０を、その温度が６５０℃となるように加熱した。反応炉を６５０℃にすることによって、後記する圧力と併せ、反応容器１１０内を超臨界状態とすることができる。なお、反応炉１２０により加熱される反応容器１１０には、外容器１１１の上方と下方からそれぞれ熱電対１１５，１１６を１本ずつ挿入してあり、上方から挿入した熱電対１１５は、後記する送液ポンプ１３０より送り込まれた流体の温度を、下方から挿入した熱電対１１６は内容器１１２の底面に接触することにより、内容器１１２内の塩２００（Ｎａ２ＳＯ４）に試験片Ａを埋没させた箇所の温度を測定している。また、試験を実施するにあたり塩２００に試験片Ａを埋没させた箇所における温度が必要とされるため、反応炉１２０の温度制御は当該下方より挿入した熱電対１１６により行った。
【００５７】
反応炉１２０の温度が６５０℃に達したら、送液ポンプ１３０より水を反応容器１１０内に送り込んだ。水の送液量に関しては、上方より挿入した熱電対１１５により測定される温度を確認しながら、この位置での温度が水の臨界温度を下回らないように、例えば常に４００℃以上に保持するようにして、水を送り込むようにした。
【００５８】
このようにして送液ポンプ１３０により水を供給していくと、予熱炉１４０ならびに反応炉１２０の上方で水は水蒸気となり反応炉１２０内に供給されていき、水の供給量に応じて圧力が上昇していく。反応容器１１０に連接される圧力調整弁１６０は、圧力を水の臨界圧力である２５ＭＰａに制御できるように設定されている。かかる設定圧力に到達した時点で、この圧力調整弁１６０により反応炉１２０内は一定圧力に保持されることになり、また、この状態で反応容器１１０内は超臨界状態に達することになる。
【００５９】
反応容器１１０内が超臨界状態に達したら、送液ポンプ１３０で送る流体を水から希釈過酸化水素水（４５％濃度の過酸化水素水試薬を水で４倍に希釈）に切り換えた。ここで、過酸化水素水は酸化源として使用され、予熱炉１４０を通過して加熱されることにより、その大半は酸素と水に分かれ、反応容器１１０の中へ供給されることになる。本試験例では、反応容器１１０の中で腐食現象が生じる場合には酸素が消費されてしまうため、酸素は反応容器１１０の中へある一定量供給し続ける必要があり、また、反応容器１１０内の酸素の分圧を一定に保つ必要があるため、希釈過酸化水素水は１ｍＬ／分で供給することとした。
【００６０】
そして、希釈過酸化水素水を前記した超臨界状態を保持させ１００時間供給を続けた後、供給する流体を水に戻し、更に水の供給を停止して開放状態として圧力除去した後、反応容器１１０を冷却した。冷却後、反応容器１１０内から試験片Ａを取り出して、下記の測定方法に従い、試験片Ａの腐食量を算出して、比較・評価した。結果を表２に示す。
【００６１】
（ 腐食量の測定方法 ）
試験後の試験片Ａを、内容器１１２の底部より２５ｍｍに相当する位置で切断し、顕微鏡観察用としてエポキシ樹脂にて包埋した後、観察面を鏡面にまで研磨処理して観察試料とした。この観察試料を、Ｘ軸及びＹ軸方向にマイクロメ−タにて微少移動させることが可能なテ−ブル上にセットし、検鏡しながら試料の腐食されていない部分の残存半径について光学顕微鏡を用いて測定して、試験前の試験片Ａの半径との差を腐食量として評価した。
【００６２】
なお、腐食量の評価としては、装置材料として実用的であるとされている年間あたり１ｍｍの腐食量を基準値として用いた。そして、腐食が直線的に進行すると仮定すれば、かかる値（１ｍｍ／１年）は本試験例の試験時間である１００時間では１１．４μｍに相当するので、かかる１１．４μｍを本試験例における基準値として用いて評価した。
【００６３】
（ 結  果 ）
【表２】
2005133156.tif 000004
【００６４】
表２の結果から分かるように、実施例１〜５の水熱反応処理装置用金属材料は、１００時間あたりの腐食量は極わずかであり、基準値である１１．４μｍを大きく下回るレベルであった。一方、比較例１〜７の金属材料にあっては、全て当該基準値を大きく上回るものであり、耐食性に劣るものであった。
具体的には、Ｍｏ成分を添加しないもの（実施例１〜４、比較例１）にあっては、Ｃｒ成分の含有量の増加とともに耐食性が向上し、Ｃｒの含有量が１４質量％以上であれば、腐食量の基準値（１１．４μｍ）を下回るレベルとなり、耐食性が極めて優れたものとなることが確認できた。
【００６５】
また、Ｍｏ成分を添加したもの（実施例５、比較例２〜７）にあっては、Ｍｏ成分の含有量の増加ととともに、耐食性は悪くなるものであるが、Ｍｏの含有量が２．０質量％であれば、腐食量の基準値（１１．４μｍ）を下回るレベルとなり、耐食性が極めて優れたものとなることも確認できた。
以上の結果より、超臨界状態または亜臨界状態での水熱反応という高腐食環境で使用される水熱反応処理装置用金属材料にあっては、Ｎｉを主成分として、Ｃｒの含有量を１４〜３０質量％とし、Ｍｏの含有量を実質的に含有しない、あるいは２．０質量％以下とすることにより、当該高腐食環境における水熱反応に伴う腐食の程度を年間約１ｍｍ以下に抑制できる水熱反応処理装置用金属材料が提供可能となることが確認できた。
【００６６】
［試験例２］
腐食試験（２）：
前記した試験例１において、使用する塩を硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ４）から、同量のＮａ２ＣＯ３（炭酸ナトリウム）とした以外は試験例１と同様な方法を用いて、腐食試験を行い評価した。結果を表３に示す。
【００６７】
（ 結  果 ）
【表３】
2005133156.tif 000005
【００６８】
表３の結果からわかるように、塩を硫酸ナトリウムとした場合であっても、実施例１〜５の水熱反応処理装置用金属材料は、基準値である１１．４μｍを大きく下回るレベルであり、高腐食環境下における耐食性に優れる金属材料であることが確認できた。この結果からも、試験例１で述べたと同様に、超臨界状態等の水熱反応という高腐食環境で使用される水熱反応処理装置用金属材料にあっては、Ｎｉを主成分として、Ｃｒの含有量を１４〜３０質量％とし、Ｍｏの含有量を実質的に含有しない、あるいは２．０質量％以下とすることにより、当該高腐食環境における水熱反応に伴う腐食の程度を年間約１ｍｍ以下に抑制できる水熱反応処理装置用金属材料が提供可能となることが確認できた。
【００６９】
［試験例３］
腐食試験（３）：
前記した試験例１において、使用した塩を硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ４）から、Ｎａ２ＳＯ４（硫酸ナトリウム）とＮａ２ＣＯ３（炭酸ナトリウム）との混合塩（質量比１：１）５ｇとした以外は試験例１と同様な方法を用いて評価を行った。結果を表４に示す。
【００７０】
（ 結  果 ）
【表４】
2005133156.tif 000006
【００７１】
表４の結果からわかるように、塩を硫酸ナトリウムと炭酸ナトリウムの混合塩とした場合であっても、実施例１〜５の水熱反応処理装置用金属材料は、基準値である１１．４μｍを大きく下回るレベルであり、高腐食環境下における耐食性に優れる金属材料であることが確認できた。この結果からも、試験例１及び試験例２で述べたと同様に、超臨界状態等の水熱反応という高腐食環境で使用される水熱反応処理装置用金属材料にあっては、Ｎｉを主成分として、Ｃｒの含有量を１４〜３０質量％とし、Ｍｏの含有量を実質的に含有しない、あるいは２．０質量％以下とすることにより、当該高腐食環境における水熱反応に伴う腐食の程度を年間約１ｍｍ以下に抑制できる水熱反応処理装置用金属材料が提供可能となることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明の水熱反応処理装置用金属材料、及び水熱反応処理装置は、水の臨界点を超えた超臨界状態や亜臨界状態において行われる水熱反応処理、例えば、ダイオキシンやＰＣＢ、フロン等の有害廃棄物分解、エネルギー生成または化学物質製造の目的のために水熱反応処理を行う水熱処理システムで使用される水熱反応処理装置用金属材料、及び水熱反応処理装置として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の水熱反応処理装置の一実施形態の概略構成を示す縦断面図。
【図２】本発明の水熱反応処理装置の他の実施形態の概略構成を示す縦断面図。
【図３】試験例１〜試験例３で使用する試験装置を示す概略図。
【符号の説明】
【００７４】
１…水熱反応処理装置、１１…水熱反応処理容器、１２…円筒部、１４…内張材、１５…基台、２３，２４，２７…流体供給孔、４１…可動軸、４４…ノズル、８１…スクレーパー  
【図１】
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【図２】
2005133156.tif 000008
【図３】
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