(57)【要約】【課題】超臨界または亜臨界反応において、反応制御が可能な反応装置を提供する。【解決手段】超臨界または亜臨界反応を行う反応器と、該超臨界または亜臨界反応で発生する熱源を直接に除去する熱除去手段とを有する反応装置。【選択図】    図１
2007152323.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超臨界または亜臨界反応を行う反応器と、該超臨界または亜臨界反応で発生する熱源を直接に除去する熱除去手段とを有する反応装置。
【請求項２】
前記超臨界または亜臨界反応を行う反応器に投入する原料を予め加熱する手段を有する、請求項１に記載の反応装置。
【請求項３】
前記超臨界または亜臨界反応を行う反応器に投入する原料を予め加熱する手段は、予備加熱器と、該予備加熱器の内部を直接または間接に加熱する第１の加熱手段とを有する請求項２に記載の反応装置。
【請求項４】
前記熱除去手段から前記第１の加熱手段に熱を移動させる熱交換手段を有する、請求項３に記載の反応装置。
【請求項５】
さらに、前記予備加熱器を加熱する第２の加熱手段を有する、請求項３または４に記載の反応装置。
【請求項６】
前記超臨界または亜臨界反応を行う反応器の内部を間接に冷却する手段を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の反応装置。
【請求項７】
前記熱交換手段は、ヒートポンプである、請求項１〜６のいずれか１項に記載の反応装置。
【請求項８】
有機化合物を分解して、少なくとも炭酸ガスおよび水を得る分解反応を行う、請求項１〜７のいずれか１項に記載の反応装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超臨界または亜臨界反応を行う反応装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、超臨界または亜臨界状態で、種々の反応が行われている。特に、特許文献１や特許文献２に示されるように、超臨界または亜臨界状態で反応が行われることが多い。
しかしながら、従来の超臨界または亜臨界反応を行う反応装置は、反応の制御が難しく、例えば、有機産業廃棄物などを処理しようとすると炭化してしまうなどの問題が生じていた。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１５２８０６号公報
【特許文献２】特開２００５−１２６６６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記課題を解決することを目的としたものであって、超臨界または亜臨界反応において、反応制御が可能な反応装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる状況のもと、発明者が鋭意検討を行った結果、下記手段により上記課題を解決しうることを見出した。
（１）超臨界または亜臨界反応を行う反応器と、該超臨界または亜臨界反応で発生する熱源を直接に除去する熱除去手段とを有する反応装置。
（２）前記超臨界または亜臨界反応を行う反応器に投入する原料を予め加熱する手段を有する、（１）に記載の反応装置。
（３）前記超臨界または亜臨界反応を行う反応器に投入する原料を予め加熱する手段は、予備加熱器と、該予備加熱器の内部を直接または間接に加熱する第１の加熱手段とを有する（２）に記載の反応装置。
（４）前記熱除去手段から前記第１の加熱手段に熱を移動させる熱交換手段を有する、（３）に記載の反応装置。
（５）さらに、前記予備加熱器を加熱する第２の加熱手段を有する、（３）または（４）に記載の反応装置。
（６）前記超臨界または亜臨界反応を行う反応器の内部を間接に冷却する手段を有する、（１）〜（５）のいずれか１項に記載の反応装置。
（７）前記熱交換手段は、ヒートポンプである、（１）〜（６）のいずれか１項に記載の反応装置。
（８）有機化合物を分解して、少なくとも炭酸ガスおよび水を得る分解反応を行う、（１）〜（７）のいずれか１項に記載の反応装置。
【発明の効果】
【０００６】
本発明を採用することにより、超臨界または亜臨界反応において、反応制御が可能な反応装置を提供することが可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下において、本発明の内容について詳細に説明する。尚、本願明細書において「〜」とはその前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。
【０００８】
本明細書における、超臨界または亜臨界反応とは、超臨界状態または亜臨界状態の系で行われる反応をいう。
【０００９】
本明細書では、便宜上、第１の加熱手段、第２の加熱手段と呼んでいるが、本発明では、加熱手段を１つのみ含む反応装置であっても、該反応装置に含まれる加熱手段を第１の加熱手段という。従って、例えば、「第１の加熱手段を有する反応装置」と記すことによって、第２の加熱手段が存在する反応装置であることを示唆するものではない。
【００１０】
以下、図１を例に本発明の実施形態について詳細に説明する。尚、図１中、黒矢印は、本反応装置における熱源（負の熱源を含む）の流れを、白矢印は、超臨界または亜臨界反応において処理されるもの（原料、反応生成物等）の流れを示している。
【００１１】
本発明の反応装置は、少なくとも、超臨界または亜臨界反応を行う反応器１と、該超臨界または亜臨界反応で発生する熱源を直接に除去する熱除去手段２とを有する。
ここで、直接に除去するとは、例えば、超臨界または亜臨界反応を行う反応器１の外部から冷却装置等を用いて冷却するのではなく、熱源を反応系からそのまま直に除去することをいう。
このように、超臨界または亜臨界反応が行われる反応器１の内部の熱源を直接に除去することにより、超臨界または亜臨界反応がスムーズに進行する。一方、超臨界または亜臨界反応を行う反応器１の外部から冷却装置を用いて冷却しても、超臨界または亜臨界反応が反応はスムーズに進行しないばかりか、超臨界または亜臨界反応を行う反応器１自身や補機等に腐蝕等のダメージを与えた。すなわち、超臨界または亜臨界反応で発生する熱源を直接に除去することによってのみ、超臨界または亜臨界反応の制御が可能になる。
【００１２】
超臨界または亜臨界反応を行う反応器１は、原料が投入される入口と、反応生成物が排出される出口とを有する。好ましくは、超臨界または亜臨界反応を行う反応器１の上方に出口が、下方に入口が設けられる。さらに好ましくは、超臨界または亜臨界反応を行う反応器１は、該反応器の長手方向の両端に、入口と出口がそれぞれ設けられている。
本実施形態では、超臨界または亜臨界反応を行う反応器１は、１つのみ設けられているが、２つ以上を並列または直列に設けてもよい。
【００１３】
熱除去手段２は、超臨界または亜臨界反応を行う反応器１の出口に近い側、該反応器の長手方向の両端に、入口と出口がそれぞれ設けられている場合、長手方向の上半分に熱除去手段２が設けられていることが好ましい。このような構成を採用することにより、超臨界または亜臨界反応を行う反応器１の入口に近い側に設ける場合よりも、超臨界または亜臨界反応の制御がより容易になる。
また、熱除去手段２は、一の超臨界または亜臨界反応を行う反応器１に対し、１つでもよいし２つ以上を設けてもよい。
【００１４】
本発明の反応装置は、好ましくは、超臨界または亜臨界反応を行う反応器１に投入する原料を予め加熱する手段を有する。本発明では、超臨界または亜臨界反応で発生する熱源は除去しているにも関わらず、超臨界または亜臨界反応を行う反応器１に投入する原料を予め加熱しておくことにより、超臨界または亜臨界反応がよりスムーズに進行することを見出したものである。
超臨界または亜臨界反応を行う反応器１に投入する原料を予め加熱する手段としては、本実施形態では、予備加熱器３と、該予備加熱器３の内部を直接または間接に加熱する第１の加熱手段４とを有するものが挙げられる。予備加熱器３内部では、反応が進行していてもよいし、単なる原料温度の上昇であってもよい。また、予備加熱器３の内部を直接または間接に加熱するとは、予備加熱器３内部に含まれる原料にそのまま直に熱源を加えて加熱してもよいし、予備加熱器３外部から加熱する等何らかの手段を介してに原料を加熱してもよいことをいう。
超臨界または亜臨界反応を行う反応器１と予備加熱器３は、通常、連続している。連続の形態としては、反応器１と予備加熱器３が切り替え装置等を介して直接に繋がっていてもよいし、管等を介して間接的に繋がっていてもよい。
【００１５】
本発明の反応装置は、さらに好ましくは、熱除去手段２から第１の加熱手段４に熱を移動させる熱交換手段５を有する。熱交換手段５は、熱除去手段２および第１の加熱手段４を構成要素として含み、両者の熱源の移動を行う。
すなわち、超臨界または亜臨界反応を行う反応器１から熱源を除去し、該熱源を第１の加熱手段４の熱源として用いることにより、熱源のリサイクルが可能となる。このような熱交換手段５として、ヒートポンプが例示される。
【００１６】
熱交換手段５は、熱除去手段２と第１の加熱手段４の間に１〜１０5ＫＪ／ｓｅｃ程度の熱を移動させることができる熱交換手段５であることが好ましい。
ここで、熱交換手段５は、循環ポンプ６を有していることが好ましい。すなわち、主反応器１内の温度制御が目的であるため、必要以上に冷却されないよう、循環ポンプ６を用いて制御するものである。
【００１７】
さらに、上記第１の加熱手段４に加えて、予備加熱器３の内部を加熱する第２の加熱手段（図示せず）を設けることが好ましい。すなわち、第１の加熱手段４のみでは、予備加熱器３の予備反応が十分に進行しない場合に有用である。このように第２の加熱手段を必要とする構成は上記熱交換手段５を採用する場合に好ましい。このような手段を採用することにより、熱除去手段２において、より十分な熱源除去能力を持たせることができるからである。
第２の加熱手段は、公知の加熱装置を広く利用でき、例えば、予備加熱器３の外部から加熱する等のシステムが採用できる。
【００１８】
また、超臨界または亜臨界反応を行う反応器１には、熱除去手段２に加えて、超臨界または亜臨界反応を行う反応器１の内部を間接に冷却する手段（図示せず）を設けてもよい。ここで、間接にとは、超臨界または亜臨界反応を行う反応器１の外側から冷却する等の手段をいい、上記熱除去手段のように直接に熱源を除去するものとは異なる。
このような冷却する手段は、比較的時間をかけて上昇する温度の制御を行う手段として好ましく用いられる。冷却する手段は、公知の冷却装置を広く利用できる。
【００１９】
また、熱交換は、超臨界または亜臨界反応を行う反応器１を有する反応装置とは別の反応装置との間で行ってもよい。すなわち、２以上の反応装置の間で熱交換を行ってもよい。
【００２０】
また、本発明の反応装置は、上記以外の構成、例えば、他の反応器や他の冷却手段等を有していてもよい。本実施形態では、超臨界または亜臨界反応を行う反応器１における反応生成物を冷却するための生成物冷却手段７が設けられている。本実施形態では、復水器によって冷却水を流して冷却している。最終的には、炭酸ガスや水等に分解される。
さらに、本発明の反応装置では、予備加熱器３に投入された原料が超臨界または亜臨界反応を行う反応器１を経由して生成物冷却手段７に投入されるまでの工程で、反応物が、超臨界または亜臨界反応を行う反応器１に投入する原料を予め加熱したときの温度より低下しないことが好ましい。例えば、予備加熱器３、超臨界または亜臨界反応を行う反応器１、生成物冷却手段７が切り替え弁のみによって繋がっている構成である。このような手段を採用することにより、よりスムーズに超臨界または亜臨界反応を進行させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明の反応装置は、超臨界または亜臨界反応を行うことを目的とする反応装置として広く用いることができる。好ましくは、有機化合物（特に産業廃棄物）等を分解する反応に用いられる。この場合の分解生成物としては、通常、炭酸ガスおよび水等である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の反応装置の一例の概略図を示す。
【符号の説明】
【００２３】
１    超臨界または亜臨界反応を行う反応器
２    熱除去手段
３    予備加熱器
４    第１の加熱手段
５    熱交換手段
６    循環ポンプ
７    生成物冷却手段
【図１】
2007152323.tif 000003