(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応媒体中での有機物の水熱酸化処理のための反応器（２０）であって、
長手軸線上に延在して、低温境界フランジ（２２）を両端部のうち第１端部に備える本体（２１）であって、前記フランジ（２２）との間に密封手段が配設される本体（２１）と、
前記本体（２１）に沿って環状ゾーン（３１）を形成するように前記本体の内側に設置される内管（２３）であって、前記低温フランジ（２２）と密封状態で接触する低温の第１端部と、高温の第２端部とを含む内管（２３）であり、内管の前記高温端部に配設される少なくとも一つの細孔（３６）を通して前記環状ゾーン（３１）との流体連通状態にある反応内部ゾーン（３０）を画定する内管と、
前記内管（２３）の前記反応内部ゾーン（３０）に設けられる反応混合物を攪拌するための攪拌手段であって、前記長手軸線を中心に回転可能に取り付けられる攪拌手段と、
前記本体の出口（２９）を通って反応器から吐出される前に前記内管の前記反応内部ゾーンに設けられる排出物を冷却するための冷却化手段と、
前記本体（２１）の前記低温第１端部の側に設けられる水・酸化体混合物のための入口（２７）であって、前記水・酸化体混合物が、前記内管の前記反応内部ゾーン（３０）を貫流する前に前記内管（２３）の前記低温第１端部から前記高温第２端部まで前記環状ゾーン（３１）を流れる、入口と、
前記本体（２１）の前記低温第１端部に設けられる排出物出口（２９）と、
前記内管で処理される前記有機物を注入するための注入手段と、
を含み、
前記長手軸線を中心に回転駆動されるように前記内管が前記低温フランジに回転可能に取り付けられることと、
前記内管（２３）の内側に設置されるスリーブ（４２）を前記注入手段が含み、前記スリーブが、前記低温フランジ（２２）に密封状態で装着される第１端部と、前記内管（２３）の前記高温端部の近傍に設けられる第２端部とを有し、前記スリーブ（４２）がさらに、前記スリーブの前記第１端部から前記第２端部までの処理対象の前記有機物の通路を画定するボア（４５）を有することと、
前記攪拌手段が、前記内管（２３）の内壁に装着されて前記内管の長手方向において互いに離間している複数のブレード（２４）であって前記内管の回転により回転駆動されるブレードと、前記スリーブ（４２）の外壁に装着されて前記スリーブの長手方向において互いに離間している複数の対向ブレード（２６）とを含むことと、
を特徴とする反応器。
【請求項２】
前記攪拌手段がさらに、前記内管の前記反応内部ゾーンに配設されるとともに前記低温フランジ（２２）を貫通する回転シャフト（３５）を含み、前記回転シャフトが前記注入手段の前記スリーブ（４２）の前記ボア（４５）に収容される、請求項１に記載の反応器。
【請求項３】
前記攪拌手段がさらに、前記スリーブの前記ボアと同軸であるとともに前記回転シャフト（３５）のための通路を画定するボアを備える環形状部品（４０）を含み、前記部品（４０）を前記スリーブ（４２）の前記第２端部に接続する固定対向ブレード（４１）を含む、請求項１または請求項２に記載の反応器。
【請求項４】
前記攪拌手段がさらに、前記内管（２３）の外壁に装着されて前記内管の前記長手方向において互いに離間している複数のブレード（２５）を含む、請求項１から３のいずれかに記載の反応器。
【請求項５】
前記スリーブ（４２）がさらに、少なくとも一つの径方向突出ディスク（４３）を外壁に含む、請求項１から４のいずれかに記載の反応器。
【請求項６】
低温ループ放熱器（３２）を形成する熱交換器を前記冷却化手段が含み、前記熱交換器が、前記低温フランジ（２２）の近傍に、好ましくは接触状態で前記環状ゾーン（３１）に配設される、請求項１から５のいずれかに記載の反応器。
【請求項７】
前記環状ゾーン（３１）に配設されて前記低温フランジ（２２）を貫通する複数のグローブフィンガ（３７）をさらに含む、請求項１から６のいずれかに記載の反応器。
【請求項８】
低温ループ放熱器（３２）を形成する前記熱交換器が、前記内管（２３）と同軸であるとともにチャネルを備える環状要素であり、各チャネルがグローブフィンガ（３７）のための通路を画定する、請求項６および７に記載の反応器。
【請求項９】
前記本体（２１）の外壁との接触状態で冷却剤を循環させることにより得られる高温ループ放熱器（３３）を形成する熱交換器をさらに含む、請求項１から８のいずれかに記載の反応器。
【請求項１０】
３００ｍｂａｒ以下の圧力に維持されるとともに前記低温フランジ（２２）との接触状態で前記本体（２１）の周りに配設される二重ジャケット（３４）をさらに含む、請求項１から９のいずれかに記載の反応器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の分野は、有機物の水熱または湿式酸化処理の分野である。
【０００２】
本発明は、特に、例えばハロゲン溶媒、有害な有機排出物、医薬品、生物または汚染排出物のような液体の有害産業廃棄物、および／または、固体の有害産業廃棄物（例えばイオン交換樹脂（ＩＥＲ））などの有機物の分解に用途が見られる。
【背景技術】
【０００３】
水熱酸化（ＨＴＯ）および湿式酸化（ＷＯ）は、加圧高温水によって、そして酸化体の存在下で、有機物（例えば、低位発熱量（ＬＨＶ）が高いか高くないハロゲンまたは非ハロゲン有機排出物など）が完全または部分的に分解されることを可能にする。酸化体は、空気、気体または液体状の純酸素、さらには例えば酸素飽和水（過酸化水素水）でありうる。
【０００４】
有機物を可溶化する酸化体と水との混合物は、ＨＴＯのためには４００と５５０℃の間の温度に維持されることで単相の均質混合物を形成する反応器（オートクレーブとも呼ばれる）で生成される。有機物が酸化されるのはこれらの条件においてである。ＷＯのケースでは、概して１５０と３２５℃の間である水臨界温度（３７４℃）より低い温度と、２０と１７５バールの間の圧力に反応器が維持される。
【０００５】
超臨界媒体酸化技術は、最初、単純な管形状を有する反応器で実施された。この形状は反応の観点からは効率的であることが判明しているが、壁で発生する腐食現象とともに栓の形成を引き起こす無機化合物の沈殿のため、ハロゲン化合物を処理する時にかなりの制約を受ける。
【０００６】
これらの腐食および塩類蓄積の課題を解決するため、図１に図示されている攪拌による連続二重ジャケット反応器を使用することが提案されている（特許文献１、特許文献２、特許文献３）。
【０００７】
反応器１３は、能動冷却により低温に保たれる密封フランジ２で密閉される、動作圧力および温度に耐える管形状で行き止まりの本体１を含む。反応器の本体１は、二つの非常に異なるゾーン、すなわち、独立加熱手段により動作温度に維持されるゾーン１１と、独立冷却手段により低温に維持されるゾーン１２とを有する。
【０００８】
内管３が本体１の内側に設けられ、低温フランジ２で密封状態に維持されている。この内管３は、内管の内側に設けられる反応ゾーン９と、内管の外弧と本体１の内壁との間に含まれる環状ゾーン１０との境界を成す。内管３は、高温ゾーン（動作温度）の側で、少なくとも一つの細孔１４を通して反応ゾーン９を環状ゾーン１０と流体連通させる。
【０００９】
内管３は、圧力の機械的応力を受けず、ＨＴＯまたはＷＯ反応を反応ゾーン９に封じ込める。この封じ込めは、反応ゾーン９のためのスクリーンを形成する内管３の存在のため静的に、また反応器を作動させる際の流体循環のため動的に行われる。この内管３は反応により誘発される化学的侵襲に耐えるように設計され、低温フランジ２への結合部を取り外すことにより容易に交換されうる。この内管は、予熱される反応物（酸化体＋水）と反応ゾーンからの高温流体との間で逆流熱交換機能も行う。ゆえに、ＨＴＯまたはＷＯ反応に必要な反応物（酸化体＋水）は、低温フランジ２を介して動作流量で供給され、反応器の高温端部まで環状ゾーン１０で循環してから、反応ゾーン９を貫流する。この場所で、反応物（酸化体＋水）は、反応器の高温端部に設けられる単純な管形の供給点７において動作流量で注入される有機物と遭遇する。処理される有機物は、出口８を通って反応ゾーンから出る。
【００１０】
ブレードを備えるシャフトを含む、タービン４と同義の攪拌手段が、内管に設けられる。シャフトは外部電気モータ５により回転される。攪拌手段は反応混合物が均質化されることを可能にし、反応ゾーン９と内管３の壁との間での熱伝達を促進する。タービン４は、内管３のように、反応により誘発される化学的侵襲と反応器での軸方向温度勾配とに耐える材料で製作される。この攪拌手段は、低温フランジ２を取り外すことにより容易に交換されうる。
【００１１】
−発熱抵抗体（例えば発熱環）または氷水循環二重ジャケットを通して、大気圧にある反応器の本体１の外側（文献１および２）に、
−環状ゾーンに内含されて反応ゾーンに充分に近接しているが内管３による侵襲から保護されている抵抗体または冷却剤回路を通して、動作圧にある反応器の本体１の内側（文献３）に、加熱手段および冷却手段も設けられる。
【００１２】
しかしながらこれらの先行技術による反応器はさらに改良されうる。これらの反応器は特に以下の制約を有する。
【００１３】
内管３の使用は、反応ゾーン９とのほぼ均衡圧力下にある環状ゾーンの存在を要する。この構成により、ＨＴＯまたはＷＯ反応による誘発される化学的侵襲から保護される空間が画定されうる。水と酸化体とで構成される流体（「プロセス流体」とも呼ばれる）がこの空間を流れ、一方では（内管の内弧での）反応による流体との熱交換により、また他方では独立した発熱手段（反応器の本体１の壁の外側の発熱環）により、この流体が温められる。文献１，２，３では、プロセス流体は冷却剤として使用され、こうして内管の外弧から、環状ゾーンに内含される熱交換器への、または反応器本体の壁の表面への熱伝達を許容する。
【００１４】
このプロセス流体の流動は、ＨＴＯまたはＷＯ反応の必要性により求められる供給流量で行われ、その結果、非常に低乱流の流動となる。他方で、水の超臨界温度条件では、この流体とおそらくは空気や二酸素などの気体酸化体とは均質な混合物を形成し、反応器の低温ゾーンで遭遇する未臨界温度条件では同じことが当てはまらない。それゆえ、低温の環状ゾーンでは液相と気相との分離が発生し、その結果として流動層化が起きて液相は下部に、気相は上部に置かれることが避けられない。こうして、反応により必要とされる供給流量とは無関係に環状ゾーンでの流動様式を工夫できることが望ましいだろう。
【００１５】
そのほかに、分解される有機物（低温廃棄物）を反応器に供給するのに使用される回路は、動作圧力および温度条件において、反応器の始動および停止段階中の温度サイクルに加えて機械的応力を受ける。ゆえに、継続的に適切な密封を行うことが望ましい場合には、この回路を定期的に変化させることが必要である。
【００１６】
さらに、低温廃棄物供給流量は他の反応器流入物および流出物に対して比較的低いので、この供給は概して非常に小径の管類を用いて行われる。しかし、概してこの管類に酸化体は存在しないので、廃棄物熱分解による閉塞を被る。
【００１７】
連続攪拌式二重ジャケット反応器の概念は、様々な連続的または半連続的なＷＯおよびＨＴＯ用途に広く使用されている。Ｓ，Ｐ，Ｃｌなどのヘテロ原子を含む化合物を必要とする幾つかの用途において、長期間の動作条件では、内管３および攪拌手段４に、そして特にいわゆる超臨界／未臨界移行ゾーンに設けられる攪拌手段のシャフトに設けられる領域に重大な損害をもたらす。攪拌手段が受ける曲げ力は、この特定領域ではさらに重大である。ゆえにシャフトのこの領域は、従来の一般的な腐食および析出腐食の現象に加えて、機械、熱水、または熱電気作用の組み合わせの対象となる。この組み合わせは装置の弱点を誘発し、その結果、幾つかの動作条件ではより頻繁な保守が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】国際公開第０２／３０８３６号
【特許文献２】国際公開第２００７／０３６５２６号
【特許文献３】国際公開第２０１４／１１１５８１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明は、特に、水（反応媒体）および低温酸化体（空気、純酸素．．．）の供給流量とは無関係に反応器コアでの流動様式の制御を可能にすることにより、先行技術の連続攪拌式二重ジャケット反応器を改良することを目指す。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
この目的のため、本発明は特に、反応媒体の攪拌と反応ゾーンへの廃棄物の導入とを工夫することにより熱伝達（加熱および冷却）の効率を改良することを目指す。
【００２１】
ゆえに、本発明は、
長手軸線上に延在して両端部のうち第１端部に低温境界フランジを備え、フランジとの間に密封手段が配設される本体と、
本体に環状ゾーンを形成するように本体の内側に設置される内管であって、低温フランジと密封状態で接触する低温第１端部と高温第２端部とを含む内管であり、内管の高温端部に配設される少なくとも一つの細孔を通して環状ゾーンとの流体連通状態にある反応内部ゾーンを画定する内管と、
内管の反応内部ゾーンに設けられる反応混合物を攪拌するための攪拌手段であって、長手軸線を中心として回転可能に取り付けられる攪拌手段と、
本体の出口を通して反応器から吐出される前に内管の反応内部ゾーンに設けられる（処理済み有機物を含有する）排出物を冷却するための冷却化手段と、
本体の低温第１端部の側に設けられる水・酸化体混合物のための入口であって、水・酸化体混合物が内管の反応内部ゾーンを貫流する前に内管の低温第１端部から高温第２端部まで環状ゾーンを流れる、入口と、
本体の低温第１端部に設けられる排出物出口と、
処理対象の有機物を内管へ注入するための注入手段と、
を含む、（超臨界媒体でありうる）反応媒体中での有機物の水熱酸化処理のための反応器であって、
長手軸線を中心に回転駆動されるように内管が低温フランジに回転可能に取り付けられることと、
内管の内側に設置されるスリーブを注入手段が含み、スリーブが、低温フランジに密封状態で装着される第１端部と、内管の高温端部の近傍に設けられる第２端部とを有し、スリーブがさらに、スリーブの第１端部から第２端部まで処理対象の有機物の通路を画定するボアを有することと、
攪拌手段が、内管の内壁に装着されて内管の長手方向において互いに離間する複数のブレードであって、内管の回転により回転駆動される複数のブレードと、スリーブの外壁に装着されてスリーブの長手方向において互いに離間する複数の対向ブレードとを含むことと、
を特徴とする反応器に関する。
【００２２】
内管が低温フランジに密封状態で取り付けられるが回転も可能であるべきなので、内管の低温第１端部と低温フランジとの間の接点が内管の密封と回転の両方を可能にする接点であることに言及しておく。
【００２３】
攪拌手段のブレードおよび対向ブレードは、反応ゾーンに収容される攪拌済み流体のせん断の改良を可能にする。
【００２４】
この反応器の好適だが非限定的な幾つかの態様は、以下のものである。
【００２５】
攪拌手段がさらに、内管の反応内部ゾーンに配設されて低温フランジを貫通する回転シャフトを含み、回転シャフトが注入手段のスリーブのボアに収容されると有利である。ボアの内径と回転シャフトの外径とは、言うまでもなく処理対象の有機物がスリーブの第１端部から第２端部まで通過するように選択される。本発明のこの好適な構成では、反応ゾーンおよび環状ゾーンの攪拌とスリーブのボアでの有機物の通過とが同時に行われる。
【００２６】
本発明によれば、内管は本体の長手軸線を中心に回転可能に取り付けられ、回転手段に属する。回転手段がさらに回転シャフトを含む時には、異なる構成が可能である。内管の回転と回転シャフトとの回転とは独立しており、各々が独自のモータにより長手軸線を中心として回転駆動される。単一モータは、内管と回転シャフトのいずれかに接続することにより、そして回転シャフトを内管と一体化することにより、内管と回転シャフトの両方を回転駆動するのにも使用されうる。
【００２７】
攪拌手段はさらに、内管の外壁に装着されて内管の長手方向において互いに離間する複数のブレードを含みうる。これは、ＨＴＯまたはＷＯ反応に必要な供給流量とは無関係に環状ゾーンの流動様式を工夫することを可能にする。
【００２８】
スリーブは、少なくとも一つの径方向突出ディスクを外壁に含みうる。これは、完璧に攪拌される少なくとも二つの基本的な反応器の連続体に反応空間を分割することを可能にし、これらの平均的な流動はピストン状の流動になる傾向がある。
【００２９】
冷却化手段は、低温ループ放熱器を形成する熱交換器を含み、この熱交換器は、低温フランジの近傍に、好ましくはこれと接触して環状ゾーンに配設される。これは、反応ゾーンの排出物と低温ループとの間の熱伝達に対する抵抗を制限することにより、この排出物が冷却されることを可能にする。
【００３０】
反応器はさらに、環状ゾーンに配設されて低温フランジを貫通する複数のグローブフィンガを含みうる。これらのグローブフィンガは、この反応ゾーンとこれらのグローブフィンガとの間での最大の熱伝達を保証することにより、できる限り反応ゾーンの近くまで接近することを可能にする。ＨＴＯまたはＷＯ反応の実行（局所化熱出力の提供または抽出）および監視（局所化温度追跡手段）に役立つ異なる装置が、これらのグローブフィンガにさらに挿入されうる。両方のケースで、「局所化」により、反応ゾーンの軸線上での長手方向の局所化を意味し、この軸線上では熱出力交換要件と温度測定精度とが異なっている。ゆえにグローブフィンガは、熱出力が反応ゾーンの長さの規定部分へ注入されることを可能にする発熱カートリッジを備えうるか、一つ以上の温度点が反応ゾーンの正確な位置で測定されることを可能にする測定装置をさらに備えうる。
【００３１】
低温ループ放熱器を形成する熱交換器は、内管と同軸の環状要素でありうる。この環状要素はチャネルを備え、各チャネルはグローブフィンガのための通路を画定する。この構成は、小型である一方で、低温フランジに接続されるグローブフィンガの端部が低温に維持されることを可能にする（そして熱橋が制限されて低温フランジが保護されることを可能にする）という利点を有する。
【００３２】
反応器はさらに、本体の外壁との接触状態で冷却剤を循環させることにより得られる高温ループ放熱器を形成する熱交換器を含みうる。高温ループ放熱器を形成するこの熱交換器は、例えば、本体の外壁に設けられて冷却剤が循環する少なくとも一つの溝部により形成されうる。これは、冷却剤が循環する蛇状管であってもよい。好ましくは、溝部または蛇状管は、冷却化手段と同一平面で本体の高温第２端部から少なくとも延在する反応器の本体の外壁の表面に延在する。溝部または蛇状管は例えば、本体の長手軸線を中心に螺旋状に延在するか、あるいは本体の長手軸線について長手方向に延在して連続的な丸い経路を成す。
【００３３】
攪拌手段はさらに、スリーブのボアと同軸であって、回転シャフトのための通路を画定するボアを備える環形状部品とともに、部品をスリーブの第２端部に接続する固定対向ブレードを含みうる。部品は好ましくは、スリップ間隙においてスリーブのものと同一の外径を有し、この部品は回転支持ベアリングの役割を果たす。
【００３４】
反応器はさらに、３００ｍｂａｒ以下の圧力に維持される（ゆえに二重ジャケットは一次真空状態または強度の低気圧状態に維持される）とともに、（高温になる）本体の周りにおいて低温フランジとの接触状態で配設される二重ジャケットを含む。この二重ジャケットは断熱材の役割を果たす。これは、流体供給吐出回路が低温フランジに接合されているという事実により可能になる。この二重ジャケットは、本体の高温ゾーンの周りでの熱橋破壊を可能にし、この高温ゾーンの熱絶縁も行う。
【００３５】
内管は、内管の高温端部に配設される複数の細孔を含みうる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明は多くの利点を有する。提供される改良は特に、
所与の反応空間で低ＬＨＶから高ＬＨＶ有機物の連続処理能力を著しく高めることと、
有機物の酸化反応から効率的に熱出力を抽出してこれを二次回路へ送って評価することと、
反応のできる限り近くでの計測可能性を向上させることと、
プロセス流体供給条件に無関係なＨＴＯ熱制御と、
ＨＴＯ反応生成物の連続的かつ効率的な冷却を保証することと、
保守に必要な時間を短縮することにより機器の有用性を高めること（特に内管および攪拌手段に必要な交換はそれほど頻繁ではない）と、
を可能にする。
【００３７】
本発明のさらなる態様、目的、長所、特徴は、非限定的な例として挙げられた好適な実施形態についての、添付図面を参照して行われる以下の説明を読むと、より明らかになるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】既に説明した先行技術による連続攪拌式二重ジャケット反応器の断面図を示す。
【図２】本発明による反応器の一実施形態の断面図を示す。
【図３】図２のＡ−Ａ線における断面図を示す。
【図４】図２の詳細を断面図で示し、冷却ピン４７によって高温ゾーンの熱出力抽出を行うのに適した構成でグローブフィンガ３７が表示されている。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
図２には、本発明の好適な一実施形態による反応器の概略図が示されている。
【００４０】
反応器２０は、
両端部のうち第１端部に低温境界フランジ２２を備える長手本体２１であって、フランジ２２との間に密封手段（不図示）が配設される長手本体２１と、
本体に沿って環状ゾーン３１を形成するように本体２１の内側に設置される内管２３であって、低温フランジ２２と密封状態で接触する低温第１端部と高温第２端部とを含む内管２３であり、内管２３の高温端部に配設される少なくとも一つの細孔３６を通して環状ゾーン３１との流体連通状態にある反応内部ゾーン３０を画定する内管２３と、
内管２３の反応内部ゾーン３０に設けられる反応媒体を攪拌するための攪拌手段であって、内管２３の反応内部ゾーン３０に配設されて低温フランジ２２を貫通し、アクチュエータ４４により回転される回転シャフト３５を通して回転駆動される攪拌手段と、
低温フランジ２２との接触状態で環状ゾーン３１に設けられ、反応ゾーン３０に存在する排出物が出口２９を通って反応器から吐出される前に冷却されることを可能にする冷却化手段３２と、
低温フランジ２２の、本体２１の低温第１端部の側に設けられる水・酸化体混合物のための入口２７であって、前記水・酸化体混合物が、少なくとも一つの細孔３６を通って内管の反応内部ゾーン３０を貫流する前に内管２３の低温第１端部から高温第２端部まで環状ゾーン３１を流れる、入口２７と、
本体２１の低温第１端部で低温フランジ２２に設けられる排出物出口２９と、
低温フランジ２２に設けられる廃棄物供給口２８から、内管で処理される物質を注入するための注入手段と、
を含む。
【００４１】
本発明によれば、管２３は回転管である。図２に図示されている実施形態において、管はシャフト３５と一体的であり、シャフト３５の回転により回転駆動される。図示されていない別の実施形態によれば、シャフトと一体的な管が外部アクチュエータにより回転されてシャフトを回転駆動する。
【００４２】
反応器２０はさらに、シャフト３５が収容されるボアを備える固定スリーブ４２を含む。
【００４３】
本発明によれば、水・酸化体・廃棄物の混合物である反応混合物が、廃棄物注入点から環状ゾーン３１に設けられる冷却化手段３２と同一平面まで反応ゾーン３０で攪拌されることを可能にする攪拌は、先行技術のように、タービン４を内管３に対して回転させることによってではなく、一方では本体２１の内壁の表面に対して、他方では内管２３の内側に設けられるスリーブ４２の外面に対して内管２３自体を回転させることにより得られる。回転する内管の外弧にブレード２５が存在することはさらに、水・酸化体混合物の攪拌が環状ゾーン３１で達成されることを可能にし、この攪拌は先行技術では保証されていなかった。
【００４４】
回転内管２３は、静的応力、座屈、曲げ、捩じりに対して適切な抵抗を有するべきである。処理対象の有機物の化学組成により誘発される腐食損傷とともに、ＨＴＯまたはＷＯ反応に応じて選択される所定の抵抗を有する適当な材料で製作される。内管は概してチタンで製作される。さらに、内管は大径を有する（特にブレード２４および対向ブレード２６，４１が管の内側へ挿入されることを可能にする）。
【００４５】
この回転管２３は、低温境界フランジ２２に密封状態で取り付けられる。低温フランジ２２への管２３の回転可能な密封を行うため、グレイン１５と呼ばれる表面である回転スリップを含む二つの平面が例えば使用される。グレイン密封は例えば、図２には示されていないばねによって調節可能な圧縮力により行われうる。回転管２３により環状ゾーン３１は、反応器２０の高温部（動作温度ゾーン３８）で反応ゾーン３０との流体連通が可能である（ＨＴＯまたはＷＯ反応の動的封じ込め）。この流体連通は本願では、管の高温端部に設けられる幾つかの細孔３６によって行われ、その機能は、反応ゾーンへ注入される水／暖気混合物の旋回ジェットを幾つか発生させることである。旋回ジェットは水／空気／溶剤反応物の混合物を補助する機能を有し、こうしてＨＴＯまたはＷＯ反応が開始および完了されうる。
【００４６】
図２には、反応器の本体２１の高温端部において内管２３と一体的であるシャフト３５を回転させることにより回転管２３が回転駆動される構成が示されている。低温フランジ２２では、例えば、外部電気モータ（外部アクチュエータ４４）により動かされる磁気ドライブを使用することにより、動作圧力に耐えうる機械的装置により、この回転シャフト３５が回転される。内管２３の内外の空間は、反応器の動作温度ゾーン３８で流体連通しているため、ほぼ均衡の取れた圧力下にあり、実施対象の流体は例えば、粘度の低い超臨界水での溶質混合物である。ゆえにグレインでは、圧力勾配は小さいが、大気圧から水臨界圧よりはるかに高い圧力までの範囲でありうる静水動作圧について、密封が行われる。
【００４７】
回転管２３は、内弧（内壁）に溶接されて管の全長に配置されるブレード２４（例えばフィン）を備える。対向ブレード２６（例えばフィン）が、固定の廃棄物注入スリーブ４２の外弧（外壁）に溶接される。ブレード２４と対向ブレード２６とは、例えば、交互配置方式で配設される。（内管２３を回転させることにより動かされる）ブレード２４による、また固定の対向ブレード２６の存在による攪拌の実施は、反応ゾーンに収容される攪拌後の流体のせん断を向上させることができる。
【００４８】
図２において、固定スリーブ４２は、モータシャフト３５の貫通を可能にするボア４５（ポート）を有する円筒形バーである。固定スリーブ４２の一端部は低温フランジ２２と密封状態で一体的である。図２の拡大図つまり図３に図示されているように、固定スリーブ４２のボアの直径とモータシャフト３５の直径との間の間隙は、この時に低温フランジ２２に設置される低温廃棄物供給入口２８で低温廃棄物が注入される注入空間４６を形成する。この注入空間４６は、モータシャフト３５の表面と固定スリーブ４２の内面との間の相対的変位により、廃棄物供給流量とは無関係に連続的に動かされる。低温フランジ２２でのシャフトの基部で廃棄物が供給されるので、廃棄物は、反応器の低温端部から高温端部まで注入空間４５を流れ、反応ゾーン３０からの反応後の高温流体との熱交換により徐々に予熱される。さらに、固定スリーブ４２と回転シャフト３５との間にせん断力が永続的に存在するため、この注入空間４５で廃棄物は攪拌状態に維持される。こうしてこの導入モードは起こりうる廃棄物熱分解とともに、注入される廃棄物に懸濁される固体粒子の存在に対する耐性を備え、ゆえに注入を妨害する傾向のあるこの沈殿物ゾーンの発生を制限する。
【００４９】
スリーブ４２は、その高温端部が反応器２０の動作温度ゾーン３８になるような寸法であるが、この端部は内管２３の高温端部から多かれ少なかれ、かなりの距離にある。固定スリーブ４２の両端部の間の撓曲を制限するため、スリーブ４２の高温端部は攪拌機能と関連するシステムにより支持される。本願において、この支持システムは、固定スリーブ４２のボア４５と同軸であるボアを備える円筒形部品４０を含み、部品４０は好ましくはスリーブ４２のものと同一の外径を有する。支持システムはさらに、スリーブ４２と部品４０の両方と一体的である固定対向ブレード４１を含む。
【００５０】
回転ブレード２４と固定対向ブレード２６，４１とのこの連動は、図１に図示された先行技術の構成に対する反応空間での攪拌および径方向混合条件の改良を可能にする。
【００５１】
固定スリーブ４２は、スリーブの長手軸線に沿って（保持される構成に従って）均一に分配されるかされない一つ以上のディスク４３（図２には単一のディスクが図示）も備える。この（これらの）ディスクは、軸方向物質伝達の制限を可能にする。こうして反応空間は完全に攪拌される基本的反応器の連続体を形成し、その平均流量はピストン状の流動となる傾向がある。
【００５２】
図２に示されているように、回転内管２３がさらに、全長で溶接されるブレード２５（例えばフィン）を外弧（外壁）に備えてブレード２５が長手方向に互いに離間していると有利である。ブレード２５は、ブレード２４のように、内管２３を回転させることにより動かされる。ブレード２４，２５と対向ブレード２６，４１との径方向寸法は、利用可能スペースに応じて適応化されることに言及しておく。ブレード２５は、要素（グローブフィンガ３７（図２には一つが図示）に、そして幾つかは低温交換器３２）に面しており、これらは固定障害物となる。それゆえ、ブレード２４よりも径方向寸法が小さい。
【００５３】
図３に図示された実施形態によれば、反応器は、（内管２３の内弧に装着される）３組のブレード２４と、（内管２３の外弧に装着される）３組のブレード２５と、（スリーブ４２の外弧に装着されるが図３では不図示の）３組の対向ブレード２６とを含む。
【００５４】
ブレード２４，２５と対向ブレード２６，４１とは、
環状ゾーン３１と反応ゾーン３０における流動流体力学に影響を与えることによる熱伝達の改良と、
二次的交換表面を作り出すことによる反応媒体と環状ゾーン３１との間の熱交換エリアの増大と、
を促進する。
【００５５】
最後に、処理対象の有機物のための改良導入手段と連動する改良攪拌手段は、廃棄物が反応媒体に急速に分散されることを可能にし、その結果として熱伝達（加熱および冷却）の効率向上が得られる。より詳しく記すと、改良攪拌手段は、一方では反応ゾーン全体での反応物の混合を向上させることでデッドゾーンを確実に無くすことを可能にし、他方では、反応ゾーンと環状ゾーンとの間とともに環状ゾーンとグローブフィンガとの間での熱交換を向上させ、これは媒体の反応性と局所的動作条件（例えば局所的加熱の制限）との良好な制御を許容する。
【００５６】
さらに、先行技術の構成と異なり、もはや反応器高温端部ではなくその低温端部で、そして低温フランジ２２を通って廃棄物導入が行われる。反応器２０の低温フランジ２２に一体的に密封されて反応ゾーン３０に直接開口する固定注入スリーブ４２を通して、反応器２０の内部への廃棄物供給２８が実施される。同様に、下記で明らかになるように、反応器２０の温度測定と冷却と加熱とはグローブフィンガ３７を通して行われる。ゆえに、本発明の好適な実施形態によれば、ＨＴＯ反応ゾーンの近傍に配置された反応器の圧力下で、または温度下での密封を保証する接続部すべてが、注入または流体抽出または測定（温度、圧力）に関連しているかどうかに関係なく、除去されている。これらの接続部での密封不良のリスクがこうして回避され、これらの接続部の機械的応力に対する抵抗が動作条件下で改良される。
【００５７】
図２には、単一のグローブフィンガ３７が示されている。グローブフィンガ３７は当業者には周知の要素である。これは行き止まりのスリーブであり、例えば加熱システム、温度測定システム、または熱出力を抽出するためのシステムでありうるシステムを受容するための保護ハウジングを形成する。グローブフィンガ３７の機能は、動作圧力および温度での反応器２０の密封を保持するとともに、それが収容しているシステムを大気圧のままにすることである。
【００５８】
本発明において、グローブフィンガ３７は収容内管２３と平行に反応器２０の環状ゾーン３１に配設され、反応器の低温フランジ２２に設けられる細孔へ挿入される。
【００５９】
予熱および温度追跡のためのグローブフィンガ３７の使用が設定可能である。ゆえに、例として挙げると、幾つかのグローブフィンガを加熱専用にすること、反応ゾーン３０と同一平面に設けられる特定箇所に加熱ゾーンを配置すること、反応器２０に沿った温度追跡を多かれ少なかれ微調整すること、そして冷却ピン４７の中に熱出力抽出手段（下記で明らかになるように低温交換器）を追加することを可能にする。
【００６０】
本発明の好適な実施形態によれば、反応器２０のグローブフィンガ３７のうち少なくとも一つは、発熱カートリッジタイプの発熱システム、例えば高発熱量の発熱カートリッジを装備する。こうして反応ゾーン３０のすぐ近傍で発熱力の注入が達成される。収容管２３の外側に（ゆえに反応ゾーン３０の外に）発熱システムが挿入されるので、ＨＴＯ反応による侵襲に露出されない。
【００６１】
グローブフィンガ３７に挿入される発熱カートリッジは、
急速加熱と低温反応器からのＨＴＯ反応の開始と、
設定された動作条件が、ＷＯ反応の自発的開始の安定的達成を可能にしないケースで、反応ゾーン３０でのＨＴＯ反応の混合および開始の前に水／酸化体流体を加熱することによる、異なる条件（低ＬＨＶ溶剤）下でのＨＴＯ反応の開始と、
反応ゾーンで予想されるＷＯまたはＨＴＯ反応を発現させるのに必要とされる最低温度動作条件のこの反応ゾーン全体における維持と、
を可能にする。
【００６２】
しかしながら、環状ゾーン３１で実施される強制的攪拌では特に、グローブフィンガ３７と環状ゾーン３１に収容されるプロセス流体との間での熱交換の効率に発熱効率が左右されることに言及しておく。
【００６３】
発熱カートリッジ技術は、熱出力発生が反応器２０の幾つかの特定長の位置に決められることと、適応温度の読み取りと固有の調整とがこれと関連付けられることとを可能にする。これらの技術では、発熱ペンシルまたはシールド円筒形抵抗器とも呼ばれる発熱カートリッジが、異なる直径と非常に多様な長さの管形でありうる。カートリッジは、その全長の全部または一部で比較的高い出力密度を散逸させる。例えば、これらの出力は、８００℃程度の最高温度では６０Ｗ．ｃｍ−２に達しうる。
【００６４】
例えば、高温の反応器の長さにわたって均質に分配される熱出力を低温交換器３２（除外）から反応ゾーン３０の廃棄物／水／酸化体混合ゾーンと同一の平面まで送達するため、６個のグローブフィンガ３７を反応器に装備することと、可能である６個のグローブフィンガのうち３個に３個の発熱カートリッジを挿入することとが可能である。各カートリッジはその調整のための熱電対を備え、独立した熱電対は、それが設置されるグローブフィンガが過熱しないように制御することを可能にする。グローブフィンガは特に、構成のため選択される材料に応じた限界温度に留意し、その機械的特性を保証すべきである。例えば、水熱酸化で広く使用される材料であるＩｎｃｏｎｅｌ（商標）６２５のケースでは、この限界温度は７００℃である。
【００６５】
グローブフィンガは、攪拌のため反応ゾーン３０で発生する温度場をよく表すゾーン３１で発生する温度を測定するためのシステムも収容しうる。
【００６６】
代替的実施形態によれば、６個のグローブフィンガの一つは、グローブフィンガに沿った温度の測定を可能にする束として設置される一連の熱電対を設置するための専用のものである。発熱カートリッジのためばかりではなく、グローブフィンガへの温度測定システムの挿入は、グローブフィンガが収容する測定システムの機能（本願では遠隔温度測定）と、このシステムを圧力状態に保持するという機能とを解離させることを可能にする。ゆえに熱電対は低温フランジ２２に圧着されない。
【００６７】
熱電対束の使用は、反応器長さにわたって分配される多数の温度測定点が簡単かつ非常に設定可能に得られることを可能にする（温度読み取りの位置を決めるための選択が容易である）。これらの測定点は、
ＨＴＯまたはＷＯ反応の推進に寄与し、
反応器の温度動作領域の監視を可能にする
ことができる。
【００６８】
温度測定の感度は本質的に、グローブフィンガ３７と環状ゾーン３１に収容されるプロセス流体との間での熱交換の質および運動学、特に環状ゾーンで実施される強制的攪拌に応じたものである。
【００６９】
高い溶剤供給流量でのＨＴＯ反応からの出力を管理するため、過酷な条件（高ＬＨＶ溶剤）で機器のこれらの部品を作動させるための自由度を一つ得ることを可能にする機器の効率的な熱管理部品を利用することが好ましい。この目的のため、発明者らは、ＨＴＯ反応からの出力を制御するための手段を改良することを選択した。
【００７０】
高温ループ放熱器を形成する熱交換器（「高温交換器」とも呼ばれる）が使用され、これはＨＴＯ反応から外部回路への過剰な熱パワー（熱）出力を回収するという目的を有し、反応ゾーン３０で温度が均質化されることと、加圧反応器２０が露出される温度が制限されることとを可能にする。
【００７１】
図２に示されているように、均質性と温度制限とは以下の二つの方法で保証される。
−低温交換器３２の低温端部から高温端部まで、高温交換器タイプの熱交換器３３が反応器２０の本体２１の外壁へ挿入される。この熱交換器３３は例えば、反応器の本体２１の外壁で行われる溝加工により設けられ、反応器の全表面に反応器の長手軸線に沿って連続的な円形経路を形成し（図３）こうして設けられた溝部で冷却剤が循環する。
−グローブフィンガ３７によって可能な限り反応の近くで反応器へ挿入される、図４に示されたピン４７の形の高温交換器タイプの熱交換器。ピンの流体入口４９から冷却剤が導入される。この流体はグローブフィンガ３７で循環し、流体出口４８から出る。一つ以上のグローブフィンガ３７の反応ゾーンと同一平面に設置されるピン４７の形のこの熱交換器は、ＨＴＯ反応の熱制御の改良に寄与する。
【００７２】
これらの熱交換器での冷却剤の循環は、熱出力が効率的に抽出されることを可能にする。使用される冷却剤は、例えば、超臨界ＣＯ２または超臨界水でもある。この循環は、熱分解形成を制限して極端な温度に露出される可能性のある材料を保護することによりＨＴＯまたはＷＯ反応の動態を促進するために、機器の反応器部品の温度と反応容積との制御を可能にする。
【００７３】
冷却剤循環流量は、反応器の本体２１の内壁で取得されて測定グローブフィンガ３７で読み取られる最高温度により制御されうる。この代替案については詳述しない。
【００７４】
どのような高温タイプの熱交換器が使用されるのであれ、可能な限り反応の近くで行われる温度測定により制御される連続流量で冷却剤が供給されうる。冷却剤は、熱交換器において大気圧で蒸発するか加圧される。
【００７５】
低温ループ放熱器を形成する熱交換器（「低温交換器」とも呼ばれる）がさらに使用され、これは、大気圧で冷却化される水の外部回路の補足的な使用により燃焼反応生成物が連続的に冷却されることを可能にする。図２に図示されているように、この冷却機能は、小型であって反応器の低温端部の環状ゾーン３１で反応器２０に挿入されるとともに、反応器に冷却ゾーン３９が設けられることを可能にする低温交換器タイプの熱交換器３２により保証される。こうして低温交換器３２は、収容管２３によるＨＴＯまたはＷＯ反応の侵襲から保護される。環状スペース３１で循環する流体のコアへの低温交換器３２の挿入は、熱交換器の効率が著しく上昇してその体積が減少することを可能にし、こうして反応容積の最大化を可能にする。しかしながら冷却効率は、この低温交換器３２と環状ゾーン３１に収容されるプロセス流体との間での熱交換効率に、そして特に環状ゾーンで実施される強制的攪拌に左右される。
【００７６】
低温交換器３２の主な機能は、大気圧の回路を使用して、動作圧力での反応生成物の連続的冷却を保証することである。ゆえにこのコンポーネントは、動作圧力と等しい外部圧力と、これより低い内部圧力とで機能する。ゆえに反応器の本体へのこの低温交換器３２の挿入は、引張り応力ではなく機械的な圧縮応力に対する壁の抵抗を意味し、標準的な材料と薄い壁厚で製作されることを可能にし、こうして熱伝達を容易にする。
【００７７】
図２に図示されている構成において、低温交換器３２は環形状を有し、低温フランジ２２で反応器の本体２１の内壁に押圧される。これはさらに、グローブフィンガ３７の通過を可能にするチャネルを含む。こうして熱交換器３２は、グローブフィンガ３７が内含される高温反応ゾーン３０からこれが密封状態で接続される低温フランジ２２まで、これを貫通するグローブフィンガ３７に熱伝導を制限することも可能にする。
【００７８】
一方ではすべての加圧接続部を反応器の低温側に埋設し、他方では加熱手段を内在化する選択を行うことにより、反応器の高温端部のスペースが開放されている。反応器の実質的な全長は、反応器温度管理に完全に特化したものでありうる。反応器温度管理は特に、反応器の本体の外面に配設されて熱出力抽出の機能を持つ上述の熱交換器３３により保証される。
【００７９】
先行の形ですでに使用されている外部断熱による熱絶縁が利用されうることが理解される。しかしながら、この絶縁タイプは、封じ込めスペースと廃棄物管理での扱いにくさを引き起こしうる。
【００８０】
この断熱の目的は四つである。
−ＨＴＯまたはＷＯ反応の温度条件が反応ゾーンで達成されることを可能にするため熱損失を制限すること。
−特に封じ込めスペースでの動作時に反応器の周囲での空気加熱を制限するため熱損失を制限すること。
−反応器の本体の外壁の温度を幾つかの制約的動作条件下で許容可能な温度に制限すること
−ＨＴＯまたはＷＯ反応により解放される過剰な燃焼エネルギーの値を最大化できる専用の冷却剤回路による出力抽出に集中させるため、熱損失を制限すること。
【００８１】
図２に図示されているように、好ましくは行き止まりスリーブの形であって、低温フランジ２２と一体的な、反応器の本体を収容するための空洞を画定する二重ジャケット３４の存在により、反応器の断熱がさらに向上する。二重ジャケット３４は可能な限り低い圧力に、または高い真空状態にも維持され、空気伝導および対流による伝達を反応器の周囲に制限する。好ましくは、このジャケット３４の外弧と反応器の本体２１の外弧とは、例えば放射伝達を制限するクロムめっきにより処理される。二重ジャケット３４は、設置されて減圧されると、デュワー瓶と同じように絶縁体を形成する。
【００８２】
この二重ジャケット３４の外壁の温度が高過ぎるか反応器の周りの周囲温度を保つのに熱損失が有害過ぎるケースでは、この二重ジャケット３４は外部冷却（図２では不図示）により補助されうる。後者のケースで、真空状態のジャケットは重大な熱橋破壊を保証し、ジャケットの外側に装着される単純な金属蛇状管は、動作条件の制約により必要とされる基準が維持されることを可能にする。
【符号の説明】
【００８３】
１５  グレイン
２０  反応器
２１  本体
２２  低温フランジ
２３  内管
２４，２５  ブレード
２６  対向ブレード
２７  入口
２８  廃棄物供給口
２９  出口
３０  反応ゾーン
３１  環状ゾーン
３２  冷却化手段
３３  高温ループ放熱器
３４  二重ジャケット
３５  回転シャフト
３６  細孔
３７  グローブフィンガ
３８  動作温度ゾーン
３９  冷却ゾーン
４０  環形状部品
４１  対向ブレード
４２  スリーブ
４３  ディスク
４４  アクチュエータ
４５  ボア
４６  注入空間
４７  冷却ピン
４８  流体出口
４９  流体入口
【図１】
0006986082.tif 000002
【図２】
0006986082.tif 000003
【図３】
0006986082.tif 000004
【図４】
0006986082.tif 000005