(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を超臨界水酸化法により分解するために、20MPa 以上の圧力と300 〜600 ℃の温度に維持し、水を超臨界状態としている反応容器の内部に、質量％で、SiO2:40 〜60％、Al2O3:10〜30％、CaO:10〜30％、Fe2O3:10〜30％の組成を持つ無機物の粉粒体を送り込んで、200 〜500 ℃で反応させることにより、反応容器の壁面に無機酸化物のコーティング層を形成することを特徴とする超臨界装置の腐食防止方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＰＣＢ、ダイオキシン等の難分解性化合物や有害物質を含む廃棄物を、超臨界状態の水を用いて酸化分解する超臨界装置の腐食防止方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記のような難分解性化合物や有害物質を含む廃棄物の新しい処理法として、超臨界水酸化法（ＳＣＷＯ）が注目されている。この方法は、廃棄物を臨界点を越えた超臨界状態の水中に投入して酸化分解する方法である。水は超臨界状態においては誘電率、イオン解離定数ともに急激に減少し、非極性の高密度気体のような挙動を示す。この超臨界水の内部に廃棄物を投入すると、有機化合物は完全酸化により水とCO2 に分解され、ＮやＳ等のヘテロ原子を含む有機化合物はNOX やSOX の発生を抑えながらヘテロ原子を酸、塩、酸化物等に変換される。一方、無機化合物は超臨界水にはほとんど溶解しないので、この超臨界水酸化法は有機性廃棄物の酸化分解法として適したものである。
【０００３】
このために用いられる超臨界装置は、圧力を20MPa 以上、温度を300 〜600 ℃に維持することができる反応容器を備えており、廃棄物は高圧ポンプにより反応容器内に送りこまれて酸化分解される。ところが、この反応容器の内壁面は常に高温高圧に晒されるために腐食され易い。そこで反応容器をステンレス製としたうえチタン製の内張りを施す等の対策が講じられているものの、イニシャルコストが嵩み、しかも徐々に腐食が進行することは避けられない。また、反応容器の出口付近では磨耗も急速に進行するため、チタンの内張りを施してもなお耐久性が不足する。このため定期的に反応容器を解体して内張りを交換しなければならず、ランニングコストも高くなるという問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記した従来の問題点を解決し、内張りに頼ることなく反応容器の内壁面の腐食を経済的に防止できる超臨界装置の腐食防止方法を提供するためになされたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明の超臨界装置の腐食防止方法は、廃棄物を超臨界水酸化法により分解するために、20MPa 以上の圧力と300 〜600 ℃の温度に維持し、水を超臨界状態としている反応容器の内部に、質量％で、SiO2:40 〜60％、Al2O3:10〜30％、CaO:10〜30％、Fe2O3:10〜30％の組成を持つ無機物の粉粒体を送り込んで、200 〜500 ℃で反応させることにより、反応容器の壁面に無機酸化物のコーティング層を形成することを特徴とするものである。
【０００６】
本発明によれば、反応容器の内部に送り込んだ無機物の粉粒体を反応させることにより、反応容器の壁面に耐腐食性に優れた無機酸化物のコーティング層を形成するようにしたため、反応容器の壁面の腐食や磨耗を防止することができる。この反応を適宜のタイミングで行わせることにより、常に反応容器の壁面を補修することができ、半永久的な腐食防止が可能となる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照しつつ、本発明の実施形態を示す。
図１は超臨界装置の要部を概念的に示す図であり、１は酸化剤である水と酸素が充填された反応容器、２は有機性廃棄物を含むスラリーを反応容器１内に供給する高圧ポンプ、３は反応容器１から排出された分解物の分離装置である。反応容器１は例えばSUS 304 、SUS 316 等のステンレス製であり、その内部は図示しない加熱手段及び加圧手段により、20MPa 以上の圧力と300 〜600 ℃の温度に維持され、水を超臨界状態としている。有機性廃棄物は超臨界水との接触により酸化分解され、分解物は分離装置３で酸化剤と分離されて塩として取り出される。
【０００８】
以上の構成は従来の装置と同様であるが、本発明では無機物の粉粒体を収納するタンク４と、このタンク４内に収納された無機物の粉粒体を反応容器１の内部に供給するポンプ５とが別に設置されている。無機物の粉粒体はSiO2、Al2O3 、CaO 、Fe2O3 を含むものであり、その組成は重量比でSiO2:40 〜60％、Al2O3:10〜30％、CaO:10〜30％、Fe2O3:10〜30％であることが好ましい。この無機物の粉粒体は反応容器１の内部が空の状態においてポンプ５により反応容器１の内部に送り込まれて反応し、反応容器１の内壁面にFe3O4 を含むガラス質のコーティング層６を形成する。このコーティング層６は溶解性の低い無機酸化物からなるものであり、優れた耐腐食性を発揮する。
【０００９】
なお、この反応を行わせるためには反応容器１の内部壁面を200 〜500 ℃にコントロールすることが好ましい。温度がこの範囲よりも低いと無機酸化物が形成されず、逆に温度がこの範囲よりも高いと無機酸化物が分解するためである。このため、反応容器１の壁面温度をコントロールすることによって特定部分に集中的に無機酸化物のコーティング層６を形成させることも可能であり、特に腐食や磨耗の進行し易い反応容器１の出口付近の壁面を集中的にコーティングすることができる。
【００１０】
また、無機物の粉粒体の組成を前記した数値範囲内とすることにより、好ましい無機酸化物のコーティング層６を形成することができる。その理由は下記の通りである。
SiO2を40〜60％としたのは、付着性を確保するためのバインダーとなるガラス質を形成するためであり、この範囲未満ではガラス質となりにくく、この範囲を越えるとガラスの融点が高まるために200 〜500 ℃では付着性が得られない。
Al2O3 を10〜30％とし、CaO を10〜30％としたのは、低融点でしかも化学的に耐久性のあるガラス質を形成するためであり、この範囲未満ではガラス質が腐食され易くなって安定したコーティング層６を形成できず、この範囲を越えると付着性が損なわれる。
Fe2O3 を10〜30％としたのは、有効成分であるFe3O4 を効果的に生成させるためであり、この範囲未満ではFe3O4 の生成量が不足して十分な耐腐食性が得られず、この範囲を越えるとバインダーとなるガラス質中に均一に分散させることが困難となる。
【００１１】
上記のようにして形成された無機酸化物のコーティング層６は、超臨界水に溶解しにくく、また超臨界水による腐食に対して優れた耐久性を示す。しかも反応容器１を分解することなく任意のタイミングでコーティング層６を形成することができるので、廃棄物を超臨界水酸化法により分解する運転の間に無機物の粉粒体を送り込むことにより、容易に反応容器１の腐食防止を図ることが可能である。なお、反応しなかった余分の無機物の粉粒体は分離装置３で回収されるため、その後の廃棄物の超臨界水酸化に悪影響を及ぼすことはない。
以下に本発明の実施例を示す。
【００１２】
【実施例】
反応温度を500 ℃とした超臨界装置に濃縮下水汚泥を40時間にわたり連続供給し、その間の反応容器の内壁面の磨耗量を測定したところ、材質がSUS 304 であるときには50μm 、材質がインコネルであるときには3 μm であった。
次に、本発明によりSiO2 40 ％、Al2O3 30％、CaO 20％、Fe2O3 10％の組成を持つ粉粒体を10％スラリーとして別ラインから反応容器内に供給し、同時に酸素源として40％のH2O2を供給して無機酸化物のコーティング層を形成した。その結果、反応容器の材質がSUS 304 である場合にも、上記と同じ条件下における内壁面の磨耗量は2 μm にまで減少した。また、粉粒体の組成をSiO2 50 ％、Al2O3 10％、CaO 10％、Fe2O3 30％として同様に無機酸化物のコーティング層を形成した場合にも、上記と同じ条件下における内壁面の磨耗量は2 μm であることが確認された。
【００１３】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば反応容器を分解することなくその内部に無機物の粉粒体を送り込んで壁面に無機酸化物のコーティング層を形成することができ、反応容器の腐食防止を図ることができる。本発明の方法は従来のチタンの内張りを行う方法に比較してイニシャルコストが掛からず、また使用する無機物の粉粒体も安価なものであるから、ランニングコストも極めて安価で済む。よって本発明は廃棄物を超臨界水酸化法により分解する反応容器の腐食防止を、経済的に達成することができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す概念図である。
【符号の説明】
１  反応容器、２  高圧ポンプ、３  分離装置、４  無機物の粉粒体を収納するタンク、５  ポンプ、６  無機酸化物のコーティング層
【図１】
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