(57)【要約】【課題】安定した高圧力、高温度を維持して所定の化学反応が期待できるようにする。【解決手段】被処理流体を受け入れて高圧高温状態で化学反応させる反応器２で反応した処理流体を大気圧中に排出する排出機構２０を、一対の開閉弁２５とそれらの開閉弁２５夫々に連通接続する流体圧シリンダ２１，２２とから成る排出装置３０を、少なくとも２組設け、流体圧シリンダ２１，２２に設けた摺動自在なピストン２６を押圧して、流体圧シリンダ２１，２２内の処理流体収容空間を加圧する加圧手段２７を設け、加圧手段２７による加圧力を、被処理流体供給高圧ポンプＰの加圧力よりは小さく、且つ、反応器２における所定温度での反応設定圧よりは大きく設定し、受入用開閉弁２３と排出用開閉弁２４とを背反的に開閉するように切り替え、且つ、複数組の排出装置３０における受入用開閉弁２３を選択的に開閉操作する処理流体排出制御機構３１を設けてある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理流体供給高圧ポンプを設け、
加熱手段を備えると共に、前記被処理流体供給高圧ポンプにより加圧供給された被処理流体を受け入れて高圧高温状態で化学反応させる反応器を設け、
前記反応器で反応した処理流体を大気圧中に排出する排出機構を設けてある高温高圧反応システムであって、
前記排出機構を構成するのに、
一対の開閉弁とそれらの開閉弁夫々に連通接続するピストン式の流体圧シリンダとから成る排出装置を、少なくとも２組設け、
前記排出装置夫々における前記一対の開閉弁の内の一方を、前記反応器に連通接続する処理流体の受入用開閉弁に形成すると共に、他方を、大気圧側に接続する排出用開閉弁に形成し、
前記流体圧シリンダに設けた摺動自在なピストンを押圧して、前記受入用開閉弁と前記排出用開閉弁とが連通する前記流体圧シリンダ内の処理流体収容空間を加圧する加圧手段を設け、
前記加圧手段による加圧力を、前記被処理流体供給高圧ポンプの加圧力よりは小さく、且つ、前記反応器における所定温度での反応設定圧よりは大きく設定し、
前記受入用開閉弁と前記排出用開閉弁とを背反的に開閉するように切り替え、且つ、複数組の前記排出装置における前記受入用開閉弁を選択的に開閉操作する処理流体排出制御機構を設けてある高温高圧反応システム。
【請求項２】
前記反応設定圧を飽和蒸気圧以上に設定してある請求項１に記載の高温高圧反応システム。
【請求項３】
前記反応器を、上流側から順に第１反応器、第２反応器、第３反応器から構成すべく複数設けてそれらを直列接続し、
前記第１反応器に対する前記加熱手段としての第１熱源供給部に、加熱媒体として蒸気を流通させ、
前記第２反応器に対する前記加熱手段としての第２熱源供給部に加熱媒体として熱媒油を流通させ、
前記第３反応器に対する前記加熱手段としての第３熱源供給部に電熱ヒーターを設けてある請求項１または２に記載の高温高圧反応システム。
【請求項４】
反応空間を内部に形成する前記反応器を、耐圧性の筒状体から形成し、
前記筒状体を伝熱性の周壁材で形成すると共に、前記筒状体の外側に前記加熱手段を設け、
前記筒状体の内側に回転羽根装置を設けてある請求項１〜３のいずれか１項に記載の高温高圧反応システム。
【請求項５】
加熱手段を備えると共に、被処理流体供給装置により加圧供給された被処理流体を受け入れて高圧高温状態で化学反応させる反応器を設け、
前記反応器で反応した処理流体を大気圧中に排出する排出装置を設けてある高温高圧反応システムであって、
前記被処理流体供給装置を非容積型ポンプにより構成すると共に、前記反応器の圧力を設定値に調整する調圧機構を設け、
前記排出装置を容積型ポンプにより構成してある高温高圧反応システム。
【請求項６】
前記調圧機構を、前記反応器の上端部に接続したリリーフ弁から構成してある請求項５に記載の高温高圧反応システム。
【請求項７】
加熱手段を備えると共に、被処理流体供給装置により加圧供給された被処理流体を受け入れて高圧高温状態で化学反応させる反応器を設け、
前記反応器で反応した処理流体を大気圧中に排出する排出装置を設けてある高温高圧反応システムであって、
前記被処理流体供給装置を非容積型ポンプにより構成すると共に、前記反応器と前記被処理流体供給装置とをバファタンクを介して連通接続し、
前記排出装置を容積型ポンプにより構成してある高温高圧反応システム。
【請求項８】
前記被処理流体供給装置をターボ型ポンプ又はチューブポンプから構成してある請求項５〜７のいずれか１項に記載の高温高圧反応システム。
【請求項９】
前記被処理流体が有機高分子化合物を含有するスラリー状の流体であり、
前記反応器における反応設定圧を被処理流体の飽和蒸気圧よりも高い亜臨界処理領域に設定してある請求項１〜８のいずれか１項に記載の高温高圧反応システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理流体供給高圧ポンプを設け、加熱手段を備えると共に、前記被処理流体供給高圧ポンプにより加圧供給された被処理流体を受け入れて高圧高温状態で化学反応させる反応器を設け、前記反応器で反応した処理流体を大気圧中に排出する排出機構を設けてある高温高圧反応システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の前記高温高圧反応システムにおいて、前記排出機構は、一対の開閉弁とそれらの開閉弁夫々に連通接続するピストン式の流体圧シリンダとから成る排出装置を、少なくとも２組設け、前記排出装置夫々における前記一対の開閉弁の内の一方を、前記反応器側に連通接続する処理流体の受入用開閉弁に形成すると共に、他方を、大気圧側に接続する排出用開閉弁に形成し、複数の排出装置において各流体圧シリンダに設けたピストンを夫々摺動操作して、高圧な処理流体の容積を制御することで減圧して、処理流体を大気側へ抜き出す容積制御型排出装置を設けることが提案されていた（例えば。特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３１２８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の高温高圧反応システムでは、反応器側から処理流体をピストンの摺動操作で強制的に抜き取って処理流体の容積を制御するために、処理流体の抜き取り時に、反応器内の圧力が低下しやすく、反応器において所定温度での反応設定圧を下回る虞があり、所定の化学反応が期待できなくなることがあった。
特に、反応器における反応設定圧を飽和蒸気圧に設定してある場合は、圧力の低下に伴って被処理流体の飽和蒸気圧以下になると、被処理流体からガスが発生して、特に被処理流体が有機高分子化合物を含むスラリーである場合や、無機化合物を含む流体である場合に、反応器内面に、有機高分子化合物の炭化物が生成して付着したり、無機化合物の結晶が析出して付着しやすくなる。
結局、反応器における反応環境を、高圧力、高温度で一定に維持されるように管理するのが困難で、所定の化学反応を期待できなくなる虞があった。
【０００５】
従って、本発明の目的は、上記問題点を解消し、安定した高圧力、高温度を維持して所定の化学反応が期待できるようにするところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の特徴構成は、被処理流体供給高圧ポンプを設け、加熱手段を備えると共に、前記被処理流体供給高圧ポンプにより加圧供給された被処理流体を受け入れて高圧高温状態で化学反応させる反応器を設け、前記反応器で反応した処理流体を大気圧中に排出する排出機構を設けてある高温高圧反応システムであって、前記排出機構を構成するのに、一対の開閉弁とそれらの開閉弁夫々に連通接続するピストン式の流体圧シリンダとから成る排出装置を、少なくとも２組設け、前記排出装置夫々における前記一対の開閉弁の内の一方を、前記反応器に連通接続する処理流体の受入用開閉弁に形成すると共に、他方を、大気圧側に接続する排出用開閉弁に形成し、前記流体圧シリンダに設けた摺動自在なピストンを押圧して、前記受入用開閉弁と前記排出用開閉弁とが連通する前記流体圧シリンダ内の処理流体収容空間を加圧する加圧手段を設け、前記加圧手段による加圧力を、前記被処理流体供給高圧ポンプの加圧力よりは小さく、且つ、前記反応器における所定温度での反応設定圧よりは大きく設定し、前記受入用開閉弁と前記排出用開閉弁とを背反的に開閉するように切り替え、且つ、複数組の前記排出装置における前記受入用開閉弁を選択的に開閉操作する処理流体排出制御機構を設けてあるところにある。
【０００７】
本発明の第１の特徴構成によれば、被処理流体供給高圧ポンプにより反応器に加圧供給された被処理流体は、反応器において高圧高温状態で化学反応して、排出機構により大気圧中に排出されるのであるが、排出機構では、処理流体排出制御機構により受入用開閉弁と排出用開閉弁とを背反的に開閉するように切り替えられるために、受入用開閉弁が開弁状態の時に排出用開閉弁が閉弁状態にあり、しかも、複数組の排出装置における受入用開閉弁を選択的に開閉操作されるために、一組の排出装置における受入用開閉弁が開弁状態の時に、被処理流体供給高圧ポンプにより被処理流体が反応器に圧入されるに伴って、反応器からの処理流体が、加圧手段による押圧力に抗してピストンを押し戻しながら受入用開閉弁を通して流体圧シリンダ内に流入する。尚、処理流体が流体圧シリンダ内に流入する時、加圧手段による加圧力を、被処理流体供給高圧ポンプの加圧力よりは小さく、且つ、反応器における所定温度での反応設定圧よりも大きく設定してあるために、反応器における被処理流体の高温高圧反応は良好に維持される。
流体圧シリンダ内に処理流体が充満した後に処理流体排出制御機構により開弁していた受入用開閉弁が閉弁操作されると同時に、他の排出装置における受入用開閉弁が開弁状態に切り換えられ、前述と同様に反応器からの処理流体が開弁状態の受入用開閉弁を通して流体圧シリンダ内に流入する。
一方、閉弁状態に切り換えられた受入用開閉弁を備えた排出装置では、排出用開閉弁が開弁状態にされるために、加圧手段により押圧されるピストンが排出用開閉弁を通して流体圧シリンダ内の処理流体を大気圧側に押し出す。
このようにして、反応器における化学反応を安定的に維持しながら処理流体を得ることができる。
【０００８】
本発明の第２の特徴構成は、前記反応設定圧を飽和蒸気圧以上に設定してあるところにある。
【０００９】
本発明の第２の特徴構成によれば、反応器における化学反応は、飽和蒸気圧、又は、飽和蒸気圧よりも高い亜臨界反応または超臨界反応が行われる。
例えば、従来装置のように、圧力の低下に伴って被処理流体の飽和蒸気圧よりも低くなると、被処理流体からガスが発生して、特に被処理流体が有機高分子化合物を含むスラリーである場合や、無機化合物を含む流体である場合に、反応器内面に、有機高分子化合物の炭化物が生成して付着したり、無機化合物の結晶が析出して付着しやすくなる、という心配が減少し、反応器における加熱手段との熱交換が良好に維持され、反応効率が向上する。
【００１０】
本発明の第３の特徴構成は、前記反応器を、上流側から順に第１反応器、第２反応器、第３反応器から構成すべく複数設けてそれらを直列接続し、前記第１反応器に対する前記加熱手段としての第１熱源供給部に、加熱媒体として蒸気を流通させ、前記第２反応器に対する前記加熱手段としての第２熱源供給部に加熱媒体として熱媒油を流通させ、前記第３反応器に対する前記加熱手段としての第３熱源供給部に電熱ヒーターを設けてあるところにある。
【００１１】
本発明の第３の特徴構成によれば、前記反応器を、上流側から順に第１反応器、第２反応器、第３反応器から構成すべく複数設けてそれらを直列接続し、前記第１反応器に対する前記加熱手段としての第１熱源供給部に、加熱媒体として蒸気を流通させ、前記第２反応器に対する前記加熱手段としての第２熱源供給部に、加熱媒体として熱媒油を流通させ、前記第３反応器に対する前記加熱手段としての第３熱源供給部に電熱ヒーターを設けてあることによって、低温域の第１反応器では、蒸気による加熱により、潜熱として備えた多くの熱量を被処理流体に効率よく供給できる。さらに、より高温域での加熱には、第２反応器において蒸気よりも熱媒油により、熱媒体の圧力を上げずに安全に被処理流体を昇温できる。また、第３反応器では昇温した被処理流体を、電熱ヒーターにより安定した温度で保温しながら、前記化学反応を継続できる。
従って、より安定した確実な加圧加熱反応を実現することが可能となる。
【００１２】
本発明の第４の特徴構成は、反応空間を内部に形成する前記反応器を、耐圧性の筒状体から形成し、前記筒状体を伝熱性の周壁材で形成すると共に、前記筒状体の外側に前記加熱手段を設け、前記筒状体の内側に回転羽根装置を設けてあるところにある。
【００１３】
本発明の第４の特徴構成によれば、被処理流体は、筒状体からなる反応器の反応空間に、被処理流体流入部から流入すると、前記筒状体を形成する伝熱性の周壁材を介して加熱手段から熱エネルギーを受け取り、反応空間内において加圧状態で化学反応する。その際に、例えば被処理流体がスラリー状物であった場合、高粘性となるために筒状体内部の流動が層流となった結果、伝熱効率が低くなるが、回転羽根装置によって内部が攪拌されることによって、伝熱壁面と中心部の温度差が解消され、伝熱効率が向上する。また、加熱により炭化物が生成して前記筒状体内面に付着したり、被処理物中に含有する無機化合物の結晶析出物が前記筒状体内面に付着する場合があったとしても、回転羽根装置によって付着物を掻き取ることができるために、筒状体の内面が常に被処理流体と接触して加熱手段からの熱エネルギーを受け取り、加熱加圧状態での化学反応を安定して継続できるようになる。
従って、伝熱効率を向上させ効率的に反応させることができる。
【００１４】
本発明の第５の特徴構成は、加熱手段を備えると共に、被処理流体供給装置により加圧供給された被処理流体を受け入れて高圧高温状態で化学反応させる反応器を設け、前記反応器で反応した処理流体を大気圧中に排出する排出装置を設けてある高温高圧反応システムであって、前記被処理流体供給装置を非容積型ポンプにより構成すると共に、前記反応器の圧力を設定値に調整する調圧機構を設け、前記排出装置を容積型ポンプにより構成してあるところにある。
【００１５】
本発明の第５の特徴構成によれば、反応器に被処理流体を加圧供給する被処理流体供給装置を、容積型ポンプに比べて摩耗の原因になるゴミや固形物の噛み込が少なくて故障が少なく、しかも、部品点数が少なくて安価な非容積型ポンプにより構成し、且つ、反応器の圧力を設定値に調整する調圧機構を設けることにより、安価なシステムで安価な汚泥等の被処理流体を安定して合理的に加水分解処理できる。
しかも、反応器での加水分解処理によって、被処理流体中に含有する有機高分子化合物でもより小さな分子構造の物質に変化した処理流体が、排出装置に使用される容積型ポンプにより、反応器から取り出されることで、安定した圧力を維持しながら処理流体を排出できる。
その上、容積型ポンプを反応器の上手側に使用するよりも下手側に使用することで、高価で摩耗しやすいというその弱点を軽減できる。
【００１６】
本発明の第６の特徴構成は、前記調圧機構を、前記反応器の上端部に接続したリリーフ弁から構成してあるところにある。
【００１７】
本発明の第６の特徴構成によれば、調圧機構としてリリーフ弁を使用することにより、安価で簡単な構造の装置により反応器の圧力変動を少なくして安定な反応を確保できる。
【００１８】
本発明の第７の特徴構成は、加熱手段を備えると共に、被処理流体供給装置により加圧供給された被処理流体を受け入れて高圧高温状態で化学反応させる反応器を設け、前記反応器で反応した処理流体を大気圧中に排出する排出装置を設けてある高温高圧反応システムであって、前記被処理流体供給装置を非容積型ポンプにより構成すると共に、前記反応器と前記被処理流体供給装置とをバファタンクを介して連通接続し、前記排出装置を容積型ポンプにより構成してあるところにある。
【００１９】
本発明の第７の特徴構成によれば、反応器に被処理流体を加圧供給する被処理流体供給装置を、容積型ポンプに比べて摩耗の原因になるゴミや固形物の噛み込が少なくて故障が少なく、しかも、部品点数が少なくて安価な非容積型ポンプにより構成し、且つ、反応器と被処理流体供給装置とをバファタンクを介して連通接続することにより、安価なシステムで安価な汚泥等の被処理流体を、安定して合理的に加水分解処理できる。
しかも、反応器での加水分解処理によって、被処理流体中に含有する有機高分子化合物でもより小さな分子構造の物質に変化した処理流体が、排出装置に使用される容積型ポンプにより、反応器から取り出されることで、安定した圧力を維持しながら処理流体を排出できる。
その上、容積型ポンプを反応器の上手側に使用するよりも下手側に使用することで、高価で摩耗しやすいというその弱点を軽減できる。
【００２０】
本発明の第８の特徴構成は、前記被処理流体供給装置をターボ型ポンプ又はチューブポンプから構成してあるところにある。
【００２１】
本発明の第８の特徴構成によれば、ターボ型ポンプ又はチューブポンプによって、被処理流体中に固形物の混入するスラリーであっても、高圧で反応器に供給できる。
【００２２】
本発明の第９の特徴構成は、前記被処理流体が有機高分子化合物を含有するスラリー状の流体であり、前記反応器における反応設定圧を被処理流体の飽和蒸気圧よりも高い亜臨界処理領域に設定してあるところにある。
【００２３】
本発明の第９の特徴構成によれば、スラリー状態の流体に含有する有機高分子化合物は、飽和蒸気圧よりも高い亜臨界処理領域に設定してある反応器で、容易に加水分解処理でき、後続の処理効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】高温高圧反応システムのフロー図である。
【図２】（ａ）反応器の要部縦断面図、（ｂ）反応器の要部右側面図である。
【図３】（ａ）回転羽根装置の正面図、（ｂ）回転羽根の平面図、（ｃ）回転羽根装置の側面図である。
【図４】加圧手段の別実施形態を示す原理図である。
【図５】加圧手段の別実施形態を示す原理図である。
【図６】熱交換形式の違いによる総括伝熱係数の比較表である。
【図７】回転羽根装置の別実施形態の側面図である。
【図８】別実施形態の高温高圧反応システムのフロー図である。
【図９】別実施形態の高温高圧反応システムのフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（第１実施形態）
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、例えば、攪拌装置３３を付設したスラリー貯留タンク３２から、汚泥などの有機高分子化合物を含有するスラリー状の被処理流体を、被処理流体供給高圧ポンプＰにより取り出して加圧供給し、高温高圧（例えば３００℃以下、１０ＭＰａ以下）雰囲気でより小さな分子量の有機物にすべく加水分解して、水に可溶化させる高温高圧反応システムを構成するもので、被処理流体を加熱する加熱手段１を設け、その加熱手段１により加熱される被処理流体を加圧状態で化学反応させる反応器２を設けてある。
尚、高温高圧反応システムにより加水分解した処理流体は、例えば、メタン菌によるメタン醗酵処理を行ってエネルギーとして利用可能なメタンガスの取り出し等に利用される。
【００２６】
前記反応器２は、図１、図２に示すように、反応空間を内部に形成する耐圧性の筒状体３から形成され、筒状体３の一端部に被処理流体流入部４を設けると共に、他端部に処理流体流出部５を設け、筒状体３を伝熱性の周壁材で形成すると共に、筒状体３の外側には、筒状体３を囲繞する外筒６を設け、その外筒６と筒状体３との間の空間に熱源供給部７を設けて加熱手段１を構成し、筒状体３の内側に回転羽根装置９を、反応器２の気密性を維持した状態で、設けてある。つまり、その回転羽根装置９で筒状体３の内面に付着する固形分を速やかに除去して、粘性の高いバイオマススラリー(汚泥)の粘性の低下と、筒状体３内面とスラリーとの効率の良い接触を維持して、加熱手段１による間接加熱により高温高圧雰囲気での加水分解反応を良好にできるように構成してある。
【００２７】
尚、前記回転羽根装置９を内装した反応器２による総括伝熱係数を、他の方式（二重管式、又は、シェル＆チューブ式）の熱交換形式のものと比較して、図６で示した。つまり、本発明の熱交換形式の方が、伝熱効率が優れ、回転羽根１２による攪拌結果が表れるものと考えられる。その結果、加水分解反応も効率良く行われるものと考えられる。
【００２８】
前記回転羽根装置９は、図２、図３に示すように、モーターＭ（図２（ｂ））により駆動回転するパイプ状の回転軸１０を設け、回転軸１０の周部４箇所に立設させた羽根取付用ピン１１に、平板形状の回転羽根１２を一体に固定してある（図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。
【００２９】
上記回転羽根装置９による筒状体３断面に沿った中心部に向けての撹拌流の発生により、混合力を高め、筒状体３内面付近と中心部との摩擦抵抗差を小さくすることができ、そのために、反応器２内部が攪拌されながら、スラリー状の被処理流体がプラグ流のように移送される。それによって、伝熱壁面と中心部の温度差が解消され、伝熱効率が向上する。
その上同時に、加熱により炭化物が生成して筒状体３内面に付着したり、被処理物中に含有する無機化合物の結晶析出物が筒状体３内面に付着する場合があったとしても、回転羽根装置９の回転羽根１２によって付着物を掻き取ることができるために、移送される被処理流体は、常に筒状体の内面と接触して加熱手段からの熱エネルギーを受け取り、加熱加圧状態での化学反応を安定して継続できるようになる。
【００３０】
尚、回転軸１０は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、筒状体３の両端部で軸受１５により支持され、一方の端部がメカニカルシール１６を介して筒状体３の端部から外に、反応器２の気密性を維持した状態で延出してあり、駆動装置としてのモーターＭに連動させてある。
【００３１】
前記反応器２を、図１に示すように、上流側から順に第１反応器２Ａ、第２反応器２Ｂ、第３反応器２Ｃから構成すべく複数設けてそれらを直列接続し、第１反応器２Ａに対する第１熱源供給部７Ａに加熱媒体として蒸気を流通させる蒸気供給装置１７を設け、第２反応器２Ｂに対する第２熱源供給部７Ｂに加熱媒体として熱媒油を流通させる熱媒油供給装置１８を設け、第３反応器２Ｃに対する第３熱源供給部７Ｃに電熱ヒーターＨを設けてある。つまり、第１反応器２Ａでは、蒸気により常温から約１００〜１４０℃にまで加熱され、第２反応器２Ｂでは、熱媒油により１４０℃〜２５０℃に加熱され、第３反応器２Ｃでは、電熱ヒーターＨにより反応を維持すべく保温されるように構成してある。
【００３２】
図１に示すように、第３反応器２Ｃの処理流体流出部５には、冷却器１９が接続され、その冷却器１９の下流には、処理液の圧力調整機能を備えた排出機構２０が接続されて反応器２での圧力を維持しながら粘性の高いスラリーを排出できるように構成してある。
【００３３】
前記排出機構２０を構成するのに、一対の電磁操作式の開閉弁２５とそれらの開閉弁２５夫々に連通接続するピストン式の流体圧シリンダ２１，２２とから成る排出装置３０を、少なくとも２組設け、排出装置３０夫々における一対の開閉弁２５の内の一方を、反応器２に連通接続する処理流体の受入用開閉弁２３に形成すると共に、他方を、大気圧側に接続する排出用開閉弁２４に形成し、流体圧シリンダ２１，２２に設けた摺動自在なピストン２６を押圧して、受入用開閉弁２３と排出用開閉弁２４とが連通する流体圧シリンダ２１，２２内の処理流体収容空間を加圧する油圧ユニットからなる加圧手段２７を設け、加圧手段２７による加圧力（Ｐ２）を、被処理流体供給高圧ポンプＰの加圧力（Ｐ１）よりは小さく、且つ、反応器２における所定温度での反応設定圧（ＰＴ）よりは大きく設定し（Ｐ１＞Ｐ２＞ＰＴ）、受入用開閉弁２３と排出用開閉弁２４とを背反的に開閉するように切り替え、且つ、複数組の排出装置３０における受入用開閉弁２３を選択的に開閉操作する処理流体排出制御機構３１を設けてある。
【００３４】
尚、反応器２における反応設定圧は、被処理流体の飽和蒸気圧に設定して亜臨界処理ができるようにしてある。そのために、反応器２内では、被処理流体からのガスの発生が抑えられ、筒体内壁に固形分が析出して付着するのを防止できるようになり、亜臨界反応による加水分解反応が良好に行われるようにしてある。
【００３５】
（第２実施形態）
前記第１実施形態においては、被処理流体供給高圧ポンプＰとして、回転式のギヤポンプ、ねじポンプ、ベーンポンプ、往復運動式のピストンポンプ、プランジャーポンプ、ダイヤフラムポンプ等、容積型のポンプを使用することが考えられているが、これに代えて、第２実施形態においては、図８に示すように、被処理流体供給装置Ｐ２として部品点数が少なくて故障の少ないより安価な非容積型のポンプを使用し、高温高圧蒸気を圧入する加熱手段３５を備えると共に、被処理流体供給装置Ｐ２により飽和蒸気圧よりも高い設定圧に加圧供給された汚泥等のスラリー状の被処理流体を受け入れて、高圧高温状態で化学反応させる反応器２を設け、反応器２で反応した処理流体を大気圧中に排出する排出装置３０を設けて高温高圧反応システムを構成してある。
そして、亜臨界状態等の高温高圧状態を安定維持するために、所定の圧力以上になると、内部流体を排出して反応器２の圧力を設定値に調整して安定させるリリーフ弁等の調圧機構３６を反応器２の上端部に接続し、排出装置３０を容積型ポンプによって構成して反応器２の圧力を維持しながら処理流体を排出できるように構成してある。
尚、非容積型のポンプとしては、ターボ型ポンプ又はチューブポンプが使用できる。
【００３６】
（第３実施形態）
第３実施形態として図９に示すように、高温高圧蒸気を供給する加熱手段３５、又は、間接加熱により外側から加熱する加熱手段を備えると共に、被処理流体供給装置Ｐ２により飽和蒸気圧よりも高い設定圧に加圧供給された汚泥等のスラリー状の被処理流体を受け入れて、高圧高温状態で化学反応させる反応器２を設け、反応器２で反応した処理流体を大気圧中に排出する排出装置３０を設け、被処理流体供給装置Ｐ２を非容積型ポンプにより構成すると共に、反応器２と被処理流体供給装置Ｐ２とをバファタンク３７を介して連通接続し、容積型ポンプからなる排出装置３０を設けて高温高圧反応システムを構成してある。
尚、バファタンク３７内には、予め被処理流体供給装置Ｐ２による供給圧と供給温度では液化しない空気や窒素ガスなどを、一部充填しておき、且つ、液面計３８を設けて気液界面の位置を確認できるように構成してある。
つまり、部品点数が少なくて安価な非容積型ポンプによる被処理流体の変動供給圧を、バファタンク３７による緩衝作用によって安定化し、排出装置３０には容積型ポンプを採用して、反応器２における亜臨界反応を良好に維持できるように構成してある。
そして、前記非容積型のポンプとしては、ターボ型ポンプ又はチューブポンプが使用できる。
【００３７】
〔別実施形態〕
以下に他の実施の形態を説明する。
【００３８】
〈１〉  前記回転羽根装置９を構成する回転羽根１２の形状は、平板形状以外に、先端部が屈曲した形状であっても良く、また取り付け角度も変更可能にしてあっても良い。また、回転軸１０の軸心方向に複数に分割して取り付けてあっても良い。
〈２〉  回転軸10に取り付けた羽根取付用ピン１１に対し、回転羽根１２を上下揺動自在に係止させてあってもよい。つまりこの場合には、回転軸１０の回転停止時には、筒状体３内面と回転羽根１２先端との間に隙間を形成し、回転軸１０の駆動回転に伴って、回転羽根１２の先端が回転軸１０の回転に基づく遠心力、又は、被処理流体から受ける流動抵抗により筒状体３内壁面に近接する方向に揺動して筒状体３の内面に摺接するように構成し、付着する固形分の掻き取り除去ができるようになる。
〈３〉  回転羽根１２を、回転軸10に取り付けた羽根取付用ピン１１に対し、上下揺動自在に係止させ、その上、図７に示すように、その突出方向に伸縮機構４０により伸縮自在に形成してあってもよい。この場合、回転羽根１２を収縮させた状態では、ピン１１に対する回転羽根１２の角度は大きくなり、伸長させたときには、小さくなり、筒状体３内面に対する角度を調整して、撹拌流の発生の程度を変更できるように構成してある。
〈４〉  前記反応器２は、複数の反応器２を直列接続する物以外に、前記第１反応器２Ａ、第２反応器２Ｂ、第３反応器２Ｃを一体にした一本の筒状体３で形成してあってもよい。
〈５〉  前記反応器２を構成する筒状体３は、横方向に沿った姿勢で設置するものに代えて、縦方向に沿った姿勢で設置してあるものでも良い。
〈６〉  前記冷却器１９を構成するのに、処理流体を流通させるパイプの外側に、冷媒供給装置２８からの冷媒を供給する冷媒供給部２９を設けたもので構成するが、前記パイプ内に、前述と同様の回転羽根装置９を設けて、撹拌と同時にパイプ内面に付着する固形物を除去する機構を、備えてあってもよい。
〈７〉  前記被処理流体は、スラリー以外の液体のみの流体であっても、本発明の高温高圧反応システムを使用できる。
〈８〉  本発明の高温高圧反応システムにおける反応器２における圧力と反応温度は、反応の目的に応じて各種変更されるもので、取り出される処理流体の成分によっては、後処理の一例としてのメタン醗酵処理以外に、他の処理に利用される物であっても良い。
〈９〉  また、反応器２における所定温度での反応設定圧は、亜臨界反応を生じさせる状態の飽和蒸気圧よりも高い設定圧以外に、飽和蒸気圧よりは低いが高温高圧処理を行わせるような設定圧にしてあったり、超臨界反応が可能な圧力に設定してあっても良い。
〈１０〉  加圧手段２７は、本実施形態では油圧ポンプにより加圧する油圧ユニットを採用したが、図４に示すバネ１３により加圧する機構や、図５に示すダッシュポット１４とバネ１３とから成るフォークト模型を使った押圧装置を採用してもよく、この場合、反応器２の内部圧力の急激な変動を緩和して、ピストン２６を押圧できる。
【００３９】
尚、上述のように、図面との対照を便利にするために符号を記したが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００４０】
１      加熱手段
２      反応器
２Ａ    第１反応器
２Ｂ    第２反応器
２Ｃ    第３反応器
３      筒状体
７Ａ    第１熱源供給部
７Ｂ    第２熱源供給部
７Ｃ    第３熱源供給部
９      回転羽根装置
２０    排出機構
２１    流体圧シリンダ
２２    流体圧シリンダ
２３    受入用開閉弁
２４    排出用開閉弁
２５    開閉弁
２６    ピストン
２７    加圧手段
３０    排出装置
３１    処理流体排出制御機構
Ｐ      被処理流体供給高圧ポンプ
Ｈ      電熱ヒーター
【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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