(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
予熱器を用いて被処理物を予熱する予熱工程と、
前記予熱器に接続された第１の分離器を用いることにより前記予熱器で予熱された被処理物から無機分を除去する除去工程と
前記第１の分離器に接続された超臨界・水熱反応処理手段を用いることにより無機分が除去された後の被処理物を超臨界雰囲気で水熱反応させる反応工程と、
前記超臨界・水熱反応処理手段に接続された第２の分離器を用いることにより前記超臨界・水熱反応処理手段で生成された反応処理物を無機分と液分とに分離する分離工程と、
前記第１、第２分離器にそれぞれ接続された排出手段を用いることにより第１、第２分離器で分離した無機分の排出を間欠的に行なう排出工程と
を備えることを特徴とする有機物の超臨界・水熱反応処理方法。
【請求項２】
第２の超臨界・水熱反応処理手段を用いることにより分離工程後の反応処理物について反応工程を繰り返すことを特徴とする請求項１記載の有機物の超臨界・水熱反応処理方法。
【請求項３】
被処理物を予熱する予熱器と、
該予熱器に接続され、当該予熱器よって予熱された被処理物から無機分を除去する第１の分離器と、
該第１の分離器に接続され、当該第１の分離器から出力された被処理物を超臨界雰囲気で水熱反応させる超臨界・水熱反応処理手段と、
該超臨界・水熱反応処理手段に接続され、当該超臨界・水熱反応処理手段で生成された反応処理物を無機分と液分とに分離する第２の分離器と、
前記第１，第２の分離器にそれぞれ接続され、当該第１，第２の分離器で分離された無機分を間欠的に排出する排出手段と
を具備することを特徴とする有機物の超臨界・水熱反応処理プラント。
【請求項４】
第２の分離器は、無機分を除いた状態の被処理物を供給して超臨界・水熱反応処理を繰り返すために、超臨界・水熱反応処理手段の間に設けられることを特徴とする請求項３記載の有機物の超臨界・水熱反応処理プラント。
【請求項５】
第１，第２の分離器に排出手段を間欠的に接続する制御弁が設けられることを特徴とする請求項３または４記載の有機物の超臨界・水熱反応処理プラント。
【請求項６】
排出手段は、無機分を受け入れる懸濁物処理手段と、無機分から分離したガス分を受け入れるガス処理手段とを有することを特徴とする請求項５記載の有機物の超臨界・水熱反応処理プラント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機物の超臨界・水熱反応処理方法及びその処理プラントに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
超臨界条件下の水により人畜に有害な有機物を分解して、無害化状態にする技術として、技術例１：特開平０７−２７５８７０号公報「有害有機物の超臨界水酸化処理装置および処理方法」や、技術例２：特開平０７−２７５８７１号公報「有害物質の超臨界水酸化処理方法及び処理装置」が提案されている。
【０００３】
前記技術例１は、水の超臨界条件下に、有害有機物の分解処理をする反応器と、分解生成物の気液分離をする気液分離器とを備えるとともに、被処理物とは別個に、反応器に対して水を加圧送給する第１加圧送給手段と、気液分離器の分離液体を第１加圧送給手段に還流する戻し手段とを備える構成を採用としており、そして、前記技術例２は、予熱器，反応器および冷却器並びに気液分離器を備えるとともに、水の超臨界条件下に、有害物質の分解処理を行なった後に、分解生成物の気液分離を行ない、水溶液を予熱器に送給して予熱し、予熱水溶液と有害物質とを反応器の入口において混合する技術を採用している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、超臨界・水熱反応時の生成物に含まれる無機分や、超臨界・水熱反応処理される原料に含まれる無機分中には、堆積し易い無機物等が多く含まれるために、超臨界・水熱反応処理を実施する場合に、原料や反応処理物中の無機分（無機懸濁物等）が分離堆積して、配管やバルブ類を閉塞する現象の対策を考慮しておく必要がある。
【０００５】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、以下の目的を達成するものである。
▲１▼原料や反応処理物中の無機分が存在する場合における超臨界・水熱反応処理への影響を低減すること。
▲２▼超臨界・水熱反応を実質的に停止することなく円滑に継続処理すること。
▲３▼無機分を水熱反応処理プラントから切り離して系外に排出撤去すること。
▲４▼無機分中の有用物と不要物とを分離回収すること。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
有機物を含有する液状化した被処理物を、超臨界・水熱反応処理手段に送り込んで、超臨界雰囲気で水熱反応させ、該超臨界・水熱反応処理手段において生成された反応処理物を、分離器に送って超臨界・水熱反応処理手段と切り離した状態で、無機分と液分とに分離するとともに、該分離器に、排出手段を接続して分離した無機分の取り出しを間欠的に行なう技術が採用される。
被処理物を予熱する予熱器と、該予熱器に接続されて予熱時に分離した無機分を除去する分離器とを有し、無機分を除去した状態の被処理物を超臨界・水熱反応処理手段に供給して超臨界・水熱反応処理することが行なわれる。
超臨界・水熱反応処理手段の間には、分離器が介在状態に配され無機分を除いた状態の被処理物を、再度、超臨界・水熱反応処理手段に送り込んで処理することが、必要に応じて繰り返される。
分離器と排出手段との間には、制御弁が配されて間欠的な接続の制御が行なわれる。
排出手段には、無機分を受け入れる懸濁物処理手段と、分離したガス分を受け入れるガス処理手段とが接続状態に配され、必要に応じてこれらの処理が行なわれる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る有機物の超臨界・水熱反応処理方法及びその処理プラントの第１実施形態について、図面を参照して説明する。
図１及び図２は、液状有機物の超臨界・水熱反応処理プラントの全体構成を示している。
【０００８】
超臨界・水熱反応処理プラントＸは、図１及び図２に示すように、被処理液状有機物ａを超臨界・水熱反応処理時に必要な圧力：例えば２０ＭＰａまで加圧した状態にして供給するための原液供給手段１と、該原液供給手段１に接続され予め予熱を行なうための予熱器２と、該予熱器２に接続され被処理液状有機物ａを超臨界条件雰囲気として水熱反応を行なうための超臨界・水熱反応処理手段３Ａ，３Ｂと、予熱器２及び超臨界・水熱反応処理手段３Ａ，３Ｂに接続され超臨界・水熱反応処理物を無機分（無機懸濁物）と液分とに分離するための分離器４Ａ，４Ｂ，４Ｃと、該分離器４Ａ，４Ｂ，４Ｃに接続され無機分（無機懸濁物）を減圧状態に戻して排出するための排出手段５と、該排出手段５に接続され無機分を引き取って処理するための懸濁物処理手段６と、最下流位置の分離器４Ｃに接続され液分を引き取って処理するための処理水処理手段７とを具備しており、排出手段５には冷却水供給手段８Ａ，冷却水処理手段８Ｂ及びガス処理手段９が接続される。
【０００９】
前記被処理液状有機物ａは、例えば技術例１，２に記載されているフロン，ＰＣＢ等の有害有機物や、汚泥，パルプスラッジ等の有機廃棄物に、超臨界・水熱反応処理時に必要な適量の水を添加調整してなるものである。
【００１０】
前記原液供給手段１は、図１に示すように、被処理液状有機物ａを例えば大気圧あるいは比較的低圧で貯留しておく原液槽１１と、該原液槽１１から被処理液状有機物ａを吸引して例えば前述の２０ＭＰａ程度の圧力まで加圧して供給するための供給ポンプ１２とを有している。
【００１１】
前記予熱器２は、図１に示すように、原液供給手段１と超臨界・水熱反応処理手段３Ａとの間に介在して、被処理液状有機物ａを例えば２００℃程度まで予熱した状態にして、通常の場合に超臨界・水熱反応処理手段３Ａに送り出し、無機分が多い場合に被処理液状有機物ａを、下流の分離器４Ａに送り出すものである。
【００１２】
前記超臨界・水熱反応処理手段３Ａ，３Ｂは、予熱器２の下流に直列状態に配される第１の反応槽３１Ａ及び第２の反応槽３１Ｂと、該第１の反応槽３１Ａ及び第２の反応槽３１Ｂを例えば３５０℃程度の温度まで加熱することによりその内部の被処理液状有機物ａを超臨界条件雰囲気として水熱反応を生じさせるための加熱炉３２とを有している。
【００１３】
前記分離器４Ａは、図１に示すように、予熱器２の下流と第１の反応槽３１Ａの上流とに対して接続され、分離器４Ｂは、第１の反応槽３１Ａの下流と第２の反応槽３１Ｂの上流とに対して接続され、分離器４Ｃは、第２の反応槽３１Ｂの下流に対して接続されている。
【００１４】
前記排出手段５は、図１に示すように、各分離器４Ａ，４Ｂ，４Ｃの下流に接続状態に配され、無機分（無機懸濁物）を間欠的に大気圧程度まで減圧状態に戻して排出する機能を有している。
【００１５】
排出手段５の詳細について、図２を参照して説明する。
排出手段５は、分離器４Ａ，４Ｂ，４Ｃに接続して超臨界及び高圧（例えば２０ＭＰａ程度の圧力）状態の無機分（無機懸濁物）が被処理物入口５ａを介して投入される排出槽５１と、該排出槽５１を囲んだ状態のジャケット５２と、排出槽５１とジャケット５２との間に介在状態に形成される熱交換室５３と、排出槽５１の下部に配され無機分を懸濁物処理手段６に落とし込む懸濁物排出口５ｂと、冷却水供給手段８Ａに接続され冷却水を受け入れる冷却水入口５ｃと、熱交換後の冷却水を冷却水処理手段８Ｂに送り出すための冷却水出口５ｄと、排出槽５１の内部で分離したガス成分をガス処理手段９に送り出すためのガス排出口５ｅとを有している。
【００１６】
前記懸濁物処理手段６は、各排出手段５の懸濁物排出口５ｂに接続されているとともに、排出槽５１の内部が大気圧等の減圧状態である場合に、無機分を引き取って処理する機能を有するものが適用される。
【００１７】
前記処理水処理手段７は、図１に示すように、最下流位置となっている分離器４Ｃに接続状態に配され、分離器４Ｃで分離することにより生じた処理水等の液分を吸引するポンプ機能を具備するものが適用されるとともに、引き取った液分を貯留する機能を有するものが適用される。
【００１８】
前記冷却水供給手段８Ａ及び冷却水処理手段８Ｂは、図２に示すように、冷却水入口５ｃ及び冷却水出口５ｄに接続され、排出手段５における熱交換室５３に冷却水を供給して、排出槽５１を冷却することにより、その内部に貯留された無機分を例えば常温程度まで温度低下させるとともに、熱交換後の冷却水を回収するものである。
【００１９】
前記ガス処理手段９は、排出手段５のガス排出口５ｅに接続され、排出槽５１の内部のガス分を吸引して回収する機能や、回収したガスを貯留あるいは必要な処理する機能を有するものが適用される。
【００２０】
なお、図１及び図２において、ｂは切替弁、ｃは制御弁、ｄは背圧弁を示している。
【００２１】
このような水熱反応処理プラントＸでは、原液供給手段１を作動させて、２０ＭＰａ程度の所望圧力とした被処理液状有機物ａを予熱器２に供給し、例えば超臨界・状態となる前の温度（例えば２００℃程度）まで加熱（予熱）してから、超臨界・水熱反応処理手段３Ａに送り込んで、目的とする超臨界・水熱反応を発生させる。
【００２２】
この際に、被処理液状有機物ａから無機物が分離または析出した場合、あるいは無機分の分離量が多い場合には、切替弁ｂの切り替えにより、分離器４Ａに予熱された被処理液状有機物ａを送り込んで、無機分を沈降させるとともに、液状部分のみを超臨界・水熱反応処理手段３Ａに送り込む工程が採用される。
無機分の分離が少ない場合や全くない場合には、分離器４Ａに送り込むことなく、予熱された被処理液状有機物ａを直接的に超臨界・水熱反応処理手段３Ａに送り込む工程が採用される。
【００２３】
超臨界・水熱反応処理手段３Ａに送り込まれた予熱状態の被処理液状有機物ａは、加熱炉３２の作動により、超臨界・水熱反応の発生適温（例えば前述の２０ＭＰａの条件下で３５０℃程度の温度）まで加熱される。
これらの高温高圧条件と、被処理液状有機物ａに水が介在している（混入されている）条件とが重畳すると、超臨界環境で水熱反応が発生し、有機物が組成的に分解して水に溶解する現象が促進される。
この際に、有機物（前述したフロン，ＰＣＢ，汚泥，パルプスラッジ等の炭素化合物）と水との混合体は、超臨界環境において、水に対してほぼ均一に溶け込んだ状態となる。
【００２４】
１段目の超臨界・水熱反応処理手段３Ａにおいて、十分な温度が得られず、臨界状態に達しない場合や、無機物の分解析出が多い場合には、超臨界・水熱反応処理手段３Ａの下流の切替弁ｂを切り替えて、分離器４Ｂから次段の超臨界・水熱反応処理手段３Ｂに液分を送り込むようにして、超臨界・水熱反応処理を行なう。
したがって、超臨界・水熱反応処理手段３Ａ，３Ｂは、３段以上とすることができる。
【００２５】
超臨界・水熱反応によって生成された生成物は、分離器４Ｂ，４Ｃに送り込まれることにより、減圧された状態となり、超臨界水中の無機物（シリカ分や塩分等）が析出して、分離器４Ｂ，４Ｃの底部に堆積する。
この際に分離した上澄水は、次段の分離器４Ｃまたは処理水処理手段７に送り込まれて処理される。
【００２６】
分離器４Ａ，４Ｂ，４Ｃで分離析出または堆積した無機物は、分離器４Ａ，４Ｂ，４Ｃの上流の切替弁ｂを閉塞して、高圧環境と切り離した状態で、排出手段５との間の制御弁ｃを開放することにより、排出手段５に移送される。
該排出手段５にあっては、分離器４Ａ，４Ｂ，４Ｃとの間の制御弁ｃを閉塞して切り離した後、例えば大気圧程度の低圧環境に戻すとともに、冷却水供給手段８Ａ及び冷却水処理手段８Ｂの作動により、排出槽５１の貯留物を冷却する。
【００２７】
その後、排出手段５におけるガス排出口５ｅの下流の制御弁ｃを開放して、ＣＯ2 ，メタンガス，水蒸気等をガス処理手段９に送り込んで回収するとともに、排出槽５１の下流の制御弁ｃを開放して、無機物を懸濁物処理手段６に送り込んで回収する。
なお、排出槽５１の内部温度を調整することにより、無機物中の有用物（もしくは不要物）を再溶解させて、有用物と不要物とを分離して回収することも可能である。
【００２８】
【発明の効果】
本発明に係る有機物の超臨界・水熱反応処理方法及びその処理プラントによれば、以下の効果を奏する。
（１）  被処理物の超臨界・水熱反応処理によって生成された反応処理物を、超臨界・水熱反応処理手段と切り離した状態で、無機分と液分とに分離することにより、原料や反応処理物中の無機分が存在する場合にあっても、その影響を低減した状態で超臨界・水熱反応処理を行なって、有機物の分解作業を確実に実施することができる。
（２）  分離器に、排出手段を接続して無機分の取り出しを間欠的に行なう技術の採用により、超臨界・水熱反応を実質的に停止することなく円滑に継続処理することができる。
（３）  被処理物を予熱するとともに、その際に無機分と液分とに分離してから、超臨界・水熱反応処理を実施することにより、超臨界・水熱反応処理手段の負担を少なくし、かつ無機分の堆積や目詰まりを防止して、プラントの稼働性を高めることができる。
（４）  無機分を除いた状態の被処理物を、繰り返し超臨界・水熱反応処理することにより、有機物の分解を確実なものとし、フロン，ＰＣＢ等の有害有機物の無害化に寄与することができる。
（５）  分離器と排出手段との間に制御弁を配して、接続及び非接続制御を行なうことにより、プラントと系外との接続や切り離しを容易にし、無機物の排出撤去を確実にすることができる。
（６）  無機分について、ガス分との分離を行なうことにより、有用物と不要物との分離回収性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る有機物の超臨界・水熱反応処理方法及びその処理プラントの第１実施形態を示す結線図である。
【図２】  図１の排出手段を示すブロック図を併記した正断面図である。
【符号の説明】
Ｘ  超臨界・水熱反応処理プラント
ａ  被処理物（被処理液状有機物）
１  原液供給手段
２  予熱器
３Ａ，３Ｂ  超臨界・水熱反応処理手段
４Ａ，４Ｂ，４Ｃ  分離器
５  排出手段
６  懸濁物処理手段
７  処理水処理手段
８Ａ  冷却水供給手段
８Ｂ  冷却水処理手段
９  ガス処理手段
１１  原液槽
１２  供給ポンプ
３１Ａ  第１の反応槽
３１Ｂ  第２の反応槽
３２  加熱炉
５１  排出槽
５２  ジャケット
５３  熱交換室
ｂ  切替弁
ｃ  制御弁
ｄ  背圧弁
【図１】
0003887941.tif 000002
【図２】
0003887941.tif 000003