(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物（ａ）を超臨界・水熱反応させる工程と、
生成された反応処理物を分離器（４Ｂ，４Ｃ）の内部において、一段目を下方向にして上下交互に向きを変えて多段に設定されたディフューザ（４４Ａ〜４４Ｃ）によって噴出を行う工程と、
噴出時の横断面積の増大に基づく減圧により反応処理物中の無機分を析出させて無機分と液分とに分離する工程と、
を有す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】
被処理物（ａ）を超臨界・水熱反応させる超臨界・水熱反応処理手段（３Ａ，３Ｂ）と、該超臨界・水熱反応処理手段に接続され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器（４Ｂ，４Ｃ）とを具備し、
該分離器が、１段目（４４Ａ）が下方向に設定され、その回り及び先端に、上方向に反応処理物を移送する２段目（４４Ｂ）が配されると共に、反応処理物を分離器の内部に噴出させかつ噴出時の横断面積の増大に基づく減圧により反応処理物中の無機分を析出させるディフューザ（４４Ａ，４４Ｂ）を有してい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３】
ディフューザ（４４Ａ〜４４Ｃ）が、上下交互に向きを変えて、３段以上配されることを特徴とする請求項２記載の有機物の超臨界・水熱反応処理プラント。
【請求項４】
最終段目のディフューザ（４４Ｃ）の噴出口に、反応処理物の流れを分離器（４Ｂ，４Ｃ）の内部の中心に寄せるための絞り部（４６）が配さ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。
【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・水熱反応処理を行なう被処理物（被処理液状有機物）は、性状の不均一な雑液体であることが多いために、反応処理後に無機分（無機懸濁物）が分離堆積して、配管やバルブ類を閉塞する現象や、流路を狭めてしまう現象の対策が必要になる。
【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▼  超臨界・水熱反応処理後の反応処理物を減圧して、無機分や塩化物を析出させ、液分から無機分の粒子を効率良く分離すること。
▲２▼  反応処理物の分離を段階的に実施し、分離性を高めること。
▲３▼  分離処理時における無機分の舞い上がり現象を抑制して、無機分の下流への流出を低減すること。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
有機物の超臨界・水熱反応処理方法は、被処理物（ａ）を超臨界・水熱反応させる工程と、生成された反応処理物を分離器（４Ｂ，４Ｃ）の内部において、一段目を下方向にして上下交互に向きを変えて多段に設定されたディフューザ（４４Ａ〜４４Ｃ）によって噴出を行う工程と、噴出時の横断面積の増大に基づく減圧により反応処理物中の無機分を析出させて無機分と液分とに分離する工程と、を有するようにした。
有機物の超臨界・水熱反応処理プラントは、被処理物（ａ）を超臨界・水熱反応させる超臨界・水熱反応処理手段（３Ａ，３Ｂ）と、該超臨界・水熱反応処理手段に接続され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器（４Ｂ，４Ｃ）とを具備し、該分離器が、１段目（４４Ａ）が下方向に設定され、その回り及び先端に、上方向に反応処理物を移送する２段目（４４Ｂ）が配されると共に、反応処理物を分離器の内部に噴出させかつ噴出時の横断面積の増大に基づく減圧により反応処理物中の無機分を析出させるディフューザ（４４Ａ，４４Ｂ）を有するようにした。
また、ディフューザ（４４Ａ〜４４Ｃ）が、上下交互に向きを変えて、３段以上配される。
また、最終段目のディフューザ（４４Ｃ）の噴出口に、反応処理物の流れを分離器（４Ｂ，４Ｃ）の内部の中心に寄せるための絞り部（４６）が配される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る超臨界・水熱反応処理プラントの第１実施形態について、図１ないし図を参照して説明する。
図１は、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・水熱反応処理物を固形分（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に接続され懸濁物（固形分）を減圧状態に戻して排出するための排出手段５とを具備しており、最下流の分離器４Ｃには、液分を引き取って処理するための処理水処理手段６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】
分離器４Ａ，４Ｂ，４Ｃの詳細について、図２及び図３を参照して説明する。分離器４Ａ，４Ｂ，４Ｃは、図２に示すように、予熱器２及び第１，第２の超臨界・水熱反応処理手段３Ａ，３Ｂに直接的に接続されて高圧状態の流体を受け入れる耐圧容器４１と、該耐圧容器４１を囲む外壁部４２と、耐圧容器４１及び外壁部４２の間に介在させられる保温材４３と、耐圧容器４１の内部に挿入状態に配される１段目，２段目，３段目のディフューザ４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃと、耐圧容器４１の内底部と２段目のディフューザ４４Ｂの基部との間に介在状態に配され２段目のディフューザ４４Ｂを支持してその位置を設定するための支持部材４５と、３段目のディフューザ４４Ｃの先端に配され先端の噴出口を狭めた状態の絞り部４６とを有するものが適用される。
【００１５】
耐圧容器４１には、反応処理物を受け入れて１段目のディフューザ４４Ａに送り込むための取入口４ａと、無機分を取り出すための無機分を取り出すための排出口４ｂと、３段目のディフューザ４４Ｃを経由した反応処理物（液分）を次の超臨界・水熱反応処理手段３Ａ，３Ｂまたは処理水処理手段６に送り出すための流出路４ｃ及び排液口４ｄとが配される。
【００１６】
前記１段目のディフューザ４４Ａは、先端の噴出口が下向きに設定され、その回り及び先端には、反応処理物を上方向に移送した後に上向きに噴出させるために底蓋（底板）を有する２段目のディフューザ４４Ｂが配されているとともに、さらに、２段目のディフューザ４４Ｂの回り及び先端には、反応処理物の流れを耐圧容器４１の天井部で反転させて下向きに移送した後に下向きに噴出させる３段目のディフューザ４４Ｃが配されている。
これらのディフューザ４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃは、同心円状に配されるとともに、反応処理物を上下方向に相互に向きを変えて噴出させるようにしている。
そして、各ディフューザ４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃの噴出口の横断面積は、次第に大きくなるように設定されている。
【００１７】
前記支持部材４５は、少なくとも耐圧容器４１の内底部近傍に、無機物等を排出口４ｂに送り出すための連通孔４５ａを有しているものが採用される。
【００１８】
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て、超臨界及び高圧（例えば２０ＭＰａ程度の圧力）状態の無機分（固形分）を受け入れる被処理物入口５ａと、無機分（無機懸濁物）を間欠的に大気圧程度の減圧状態に戻して下流の懸濁物処理手段に払い出す懸濁物排出口５ｂと、内部で分離したガス成分を適宜のガス処理手段に送り出すためのガス排出口５ｃとを有している。
【００１９】
前記処理水処理手段６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。
【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から無機分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、予熱された被処理液状有機物ａを分離器４Ａに送り込んで、被処理液状有機物ａから無機分を分離させる工程が採用される。
なお、予熱器２では、超臨界状態となるまでの高温に至らないものとしているので、分離器４Ａの内部では、圧力低下が小さくなるように、例えば接続流路４ｂ，噴出スリーブ４４，流出路４ｃの内径を大きくして、多量の被処理液状有機物ａが緩やかに挿通するように設定される。
【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、無機分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】
予熱器２及び超臨界・水熱反応処理手段３Ａ，３Ｂにおいて、加熱あるいは超臨界・水熱反応処理によって生成された反応処理物は、分離器４Ａ，４Ｂ，４Ｃにおける耐圧容器４１の内部に移送され、１段目のディフューザ４４Ａの噴出口から、図３に矢印で示すように、下向きに噴出させられるとともに、減圧状態となる。
この際に、２段目のディフューザ４４Ｂにあっては、その底部がほぼ閉塞された状態となっているため、反応処理物の流れの向きが変更されて、図３に矢印で示すように、上向きに導かれる。図２例では、１段目のディフューザ４４Ａの外周面がテーパ状の形状であるために、２段目のディフューザ４４Ｂの内部でも反応処理物の減圧が行なわれる。
２段目のディフューザ４４Ｂの先端には、耐圧容器４１の天井部分及び３段目のディフューザ４４Ｃの基部が配されているために、上方まで導かれた反応処理物は、流れの向きが変更されて、図３に矢印で示すように、再び下向きに導かれる。
３段目のディフューザ４４Ｃの内部においても、横断面積が徐々に大きくなるような設定がなされているために、反応処理物の減圧が行なわれる。
【００２６】
このように、反応処理物の減圧が複数段繰り返されることにより超臨界状態が消失し、反応処理物中の無機分（シリカ分や塩分等）が析出して徐々に沈降して、耐圧容器４１の内底部に堆積すると考えられる。
無機分を分離した液分（反応処理物の大部分）は、排液口４ｄから下流に送り出される。
【００２７】
一方、各段目のディフューザ４４Ａ〜４４Ｃで、噴出方向を変えるとともに、その都度横断面積を大きくする設定となっているために、無機分の析出に基づく分離が繰返されるため、２段目のディフューザ４４Ｂの基部（下底部）に、反応処理物の誘導を損なうことなく、沈降した無機分を落下させて除去するスリット等を配しておくことも有効である。
【００２８】
反応処理物が超臨界・水熱反応処理手段３Ａ，３Ｂを経ている場合には、超臨界・水熱反応によって生成された無機分が主として析出沈降して分離した状態となる。
反応処理物が、予熱器２から送り出されたものである場合には、超臨界・水熱反応過程を経由しないことに基づいて、被処理物に混入している無機分が必ずしも析出して分離するとは限らないものの、固形分や、超臨界・水熱反応を経ることなく析出した（または分離した）一部の無機分がある場合には、これらが沈降する。
これらの無機分等は、耐圧容器４１の排出口４ｂから、制御弁ｃの開放によりさらに下流に移送される。
加えて、最終段目となっている３段目のディフューザ４４Ｃの先端部（噴出口）には、絞り部４６が配されているために、反応処理物の流れが、絞り部４６により分離器４Ａ，４Ｂ，４Ｃの内部の中心に寄せられて、排液口４ｄから下流に送り出される液分と干渉することが回避されるものとなり、析出した無機分の舞い上がり現象の発生を抑制することができる。
【００２９】
分離器４Ａ，４Ｂ，４Ｃで分離析出または堆積した無機分は、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等により、無機分の必要な処理を行なう。
なお、排出手段５において、圧力低下によって発生したＣＯ2 ，水蒸気等のガス分は、前述例のガス処理手段等により処理されることになる。
【００３０】
図４及び図５は、分離器４Ａ，４Ｂ，４Ｃの部分の第２実施形態を示している。
該第２実施形態では、１段目のディフューザ４４Ａ，２段目のディフューザ４４Ｂ及び３段目のディフューザ４４Ｃが、テーパ形状に代えて直円筒形状に形成されている。
この図４例にあっても、各ディフューザ４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃの噴出口が、次段に行くにしたがって、横断面積が徐々に大きくなるように設定されている（例えば３段目のディフューザ４４Ｃの噴出口よりも耐圧容器４１の内径が大きい）ことにより、図５に矢印で示すように、反応処理物の流れが広がって、減圧に基づき無機分の析出に基づく分離が繰返されるものとなる。
【００３１】
図６及び図７は、分離器４Ａ，４Ｂ，４Ｃの部分の第３実施形態を示している。
該第３実施形態では、図６に示すように、１段目のディフューザ４４Ａのみが使用されているが、分離器４Ａ，４Ｂ，４Ｃを直列に接続し、かつその段数を多くできる場合等において、図７に矢印で示すように、流体を広げて減速に基づく減圧を行ない、無機分の析出を行なうようにしている。
【００３２】
【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）  超臨界・水熱反応処理後の反応処理物を、分流器のディフューザから噴出させて減圧を行なうことにより、無機分や塩化物を析出させ、反応処理物から無機分等を効率良く分離することができる。
（２）  反応処理物の分離を段階的に多段に行なうことにより、分離性を高め、無機分の堆積等による反応処理物移送時の目詰まり現象の発生を抑制することができる。
（３）  ディフューザを同心円状に配するとともに、反応処理物を中心部から外側に導くことにより、ディフューザの長さ寸法の増大を抑制し、全体の小型化を図ることができる。
（４）  上記に際して、反応処理物を上下相互に噴出させることにより、ディフューザの噴出の横断面積を次第に大きくなる設定することが容易になり、かつ一つの分離器の内部で無機分の析出を繰り返すことができる。
（５）  ディフューザの噴出口に絞り部を配して、反応処理物の流れを中心に寄せることにより、析出した無機分の舞い上がり現象を抑制し、無機分の下流への送り込みを減少することができる。
【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の分離器の詳細構造を示す正断面図である。
【図３】  図２の分離器による減圧状況を模式的に示す正断面図である。
【図４】  分離器の部分の第２実施形態を示す正断面図である。
【図５】  図４の分離器による減圧状況を模式的に示す正断面図である。
【図６】  分離器の部分の第３実施形態を示す正断面図である。
【図７】  図６の分離器による減圧状況を模式的に示す正断面図である。
【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
４ａ  取入口
４ｂ  排出口
４ｃ  流出路
４ｄ  排液口
５  排出手段
５ａ  被処理物入口
５ｂ  懸濁物排出口
５ｃ  ガス排出口
６  処理水処理手段
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
４１  耐圧容器
４２  外壁部
４３  保温材
４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ  ディフューザ
４５  支持部材
４５ａ  連通孔
４６  絞り部
ｂ  切替弁
ｃ  制御弁
ｄ  背圧弁
【図１】
0003812135.tif 000002
【図２】
0003812135.tif 000003
【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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