JP4308474B2 - Hydrothermal reactor - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水熱反応装置に関し、更に詳細には、水熱反応装置を運転停止する際に、反応器内が被処理液により汚染されないようにした構成の水熱反応装置に関するものであって、特にPCBを処理する超臨界水酸化装置として最適な装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
環境に対する認識の高まりと共に、有害な廃棄物を含む被処理液、特に有害な難分解性有機物等を含む被処理液は、有害物を完全に分解して排出することが求められている。
そこで、高温高圧水、例えば温度180℃以上、圧力1MPa以上の熱水を用いる水熱酸化反応を被処理液の処理に適用することが試みられている。
【0003】
水熱酸化反応のなかでも、特に、超臨界水の高い反応性を利用した、有機物の酸化分解能力の高い超臨界水酸化反応が注目されている。
超臨界水酸化反応では、従来技術では分解することが難しかった有害な難分解性の有機物、例えば、PCB(ポリ塩素化ビフェニル)、ダイオキシン、有機塩素系溶剤等を酸化分解して、二酸化炭素、窒素、水、無機塩などの無害な生成物に転化することができる。
【0004】
超臨界水酸化反応は、超臨界水の高い反応性を利用して有機物を分解する反応であって、例えば、難分解性の有害な有機物を酸化分解して無害な二酸化炭素と水に転化したり、難分解性の高分子化合物を分解して有用な低分子化合物に転化したりするために、現在、その実用化が盛んに研究されている。
超臨界水とは、超臨界状態にある水、即ち、水の臨界点を越えた状態にある水を言い、詳しくは、374.1℃以上の温度で、かつ22.04MPa以上の圧力下にある状態の水を言う。超臨界水は、有機物を溶解する溶解能が高く、有機化合物に多い非極性物質をも完全に溶解することができる一方、逆に、金属、塩等の無機物に対する溶解能は著しく低い。また、超臨界水は、酸素や窒素などの気体と任意の割合で混合して単一相を構成することができる。
【0005】
ここで、水熱酸化反応装置の一つとして、図7を参照して、PCB、ダイオキシン等の有機塩素化合物を含む被処理液を超臨界水酸化処理して分解する超臨界水酸化装置の基本的な構成を説明する。図7は従来の超臨界水酸化装置の構成を示すフローシートである。
超臨界水酸化装置10は、有機塩素化合物を含む被処理液を超臨界水の存在下で超臨界水酸化反応により処理する装置であって、図7に示すように、超臨界水酸化反応を行う反応器として、縦型の耐圧密閉型反応器12を備えている。
【0006】
超臨界水酸化装置10は、超臨界水酸化反応に供する反応物を反応器12に供給する供給系統として、被処理液管14を通して被処理液を反応器12に送入する被処理液ポンプ16と、空気供給管18を通して酸化剤として空気を反応器12に送入する空気圧縮機20とを備えている。図7中、15は被処理液管14の元弁として被処理液ポンプ16の吐出側の直ぐ下流に設けられた開閉弁である。なお、開閉弁15は逆止弁の場合もある。
また、被処理液の超臨界水酸化反応により生じる熱エネルギーが超臨界水酸化反応を維持するために必要なエネルギーに比べて少ない場合は、反応器12に補助燃料を供給して反応器12内の超臨界水酸化反応を維持する必要がある。そのために、補助燃料供給管22を通して補助燃料を反応器12に送入する補助燃料ポンプ24を備えている。
更には、反応器12に補給水等を供給する補給水管(図示せず)が被処理液管14に接続されていることもある。
【0007】
また、超臨界水酸化装置10は、反応器12から処理流体を流出させる処理流体系統として、反応器12の処理流体出口に接続された処理流体管26に、処理流体にアルカリ水溶液を注入して中和急冷する中和急冷器28、処理流体を更に冷却する冷却器30、反応器12内の圧力を制御する圧力制御弁32、及び、処理流体をガス成分と液成分とに気液分離する気液分離器34を、順次、備えている。
気液分離器34の上部には、分離したガス成分を流出させるガス流出管36が接続され、下部には分離した液成分を流出させる液流出管38が接続されている。
中和急冷器28は、アルカリ水溶液を処理流体に注入して、反応器12内で超臨界水酸化反応により被処理液中の有機塩素化合物から生成した塩酸等を中和すると共に処理流体を冷却する。
更には、図7に示すように、被処理液管14を洗浄するために補助燃料を被処理液管14に注入する開閉弁41付き洗浄液供給管40を設けている。
【0008】
被処理液管14、空気供給管18、及び補助燃料供給管22は、3流体ノズル42を介して反応器12に連通している。
3流体ノズル42は、図8に示すように、内管44と、内管44の外側に設けられた中管48と、中管48の外側に設けられた外管54との3重管体として構成されている。そして、3流体ノズル42は、内管44の先端に設けられた内側ノズル46と、内管44と中管48との間に形成されている第1環状部50の開口として中管48の先端に設けられた中間ノズル52と、中管48と外管54との間に形成されている第2環状部56の開口として外管54の先端に設けられた外側ノズル58とを備えている。
内側ノズル46、中間ノズル52、及び外側ノズル58の先端は、それぞれ、円形開口になっている。
【0009】
内管44には被処理液管14が接続され、被処理液管14から流入した被処理液は内側ノズル46から反応器12内に流出する。第1環状部50には補助燃料供給管22が接続され、補助燃料供給管22から流入した補助燃料は中間ノズル52から反応器12内に流出する。第2環状部56には空気供給管18が接続され、空気供給管18から流入した空気は外側ノズル58から反応器12内に高速で流出する。
外側ノズル58から高速で流出した空気は、内側ノズル46から流出した被処理液及び中間ノズル52から流出した補助燃料をアトマイジングして相互に一様に混合、分散させて噴霧状で反応器12内に流入させる。
【0010】
また、後述するように、3流体ノズルに代えて、被処理液と補助燃料との混合流体を流入させる内側ノズルと、被処理液と補助燃料との混合流体をアトマイジングする空気を噴出させる外側ノズルとからなる2流体ノズルを設けたものもある。
更には、図9に示すように、被処理液管14に空気供給管18及び補助燃料供給管22を接続して、被処理液、空気及び補助燃料を混合流体として反応器12に送入する形式の超臨界水酸化装置11もある。
尚、超臨界水酸化装置11では、補助燃料を被処理液管14の洗浄液として使用するために、補助燃料供給管22は被処理液管14の元弁である開閉弁15の直ぐ下流で被処理液管14に接続されている。
【0011】
図7に示した従来の超臨界水酸化装置において、上述の超臨界水酸化装置10を用い、補助燃料としてIPA(Isopropyl Alcohol:イソプロピルアルコール)を使ってPCB−水・エマルションを処理する場合、PCBの不完全分解を防止するために、以下の手順で操作を行って、被処理液管のIPA洗浄を行い、超臨界水酸化装置10を運転停止している。
(1)被処理液管14の開閉弁15を徐々に閉止してPCB−水・エマルション(以下、簡単にPCBと言う)の流量を緩やかに低下させる一方、補助燃料であるIPAの流量を増加して、IPAにより反応器12の温度を変化させないようにして超臨界水酸化反応を維持する。尚、開閉弁15を使った操作に代えて、被処理液ポンプ16の吐出流量自体を低下させても良い。また、IPAの流量は、補助燃料ポンプ24の回転数を上げたり、或いは補助燃料供給管22の元弁(図示せず)の開閉弁の開口度を更に大きくすることにより、増加することができる。
【0012】
(2)被処理液ポンプ16を停止した後、開閉弁15を完全に閉止して、PCBの供給を停止する。なお、開閉弁15が逆止弁の場合は、逆止効果としての作用を有するので、特に弁の閉止操作を行わない(以下同様)。
(3)IPAのみを反応器12に送っている状態を所定時間、例えば1から240分間維持する。なお、工程(3)では、開閉弁41を開放して、洗浄液供給管40からIPAを注入し、被処理液管14内の被処理液をIPAで置換しつつIPAを反応器12に送入する。
(4)補助燃料ポンプ24を停止して、IPAの反応器送入を停止する。
(5)補助燃料ポンプ24の停止により反応器12の温度を低下させると共に反応器12の圧力を降圧する。
【0013】
また、上述の超臨界水酸化装置10を用い、補助燃料としてIPAを使ってPCBを処理するに当たり、超臨界水酸化装置10を起動する際には、PCBの不完全分解を防止するために、以下の手順で操作を行っている。
(1)空気圧縮機20を起動して、空気を反応器12に送り反応器12の圧力を昇圧する。
(2)高温の補給水を反応器12に送って反応器12の温度を400℃程度まで昇温する。
(3)補助燃料ポンプ24を起動してIPAを反応器12に送入し、反応器12を反応温度に昇温する。
(4)被処理液ポンプ16を起動し、開閉弁15を開放して(開閉弁15が逆止弁の場合は本操作は不必要となる(以下同様))、被処理液を反応器12に送るとともに、IPAの流量を減少させて、反応器12の温度を変えないようにして、IPAを被処理液に切り換える。
尚、開閉弁15を使った操作に代えて、被処理液ポンプ16の吐出流量自体を増加させても良い。
(5)補助燃料ポンプ24を停止して、超臨界水酸化装置10を定常運転に切り換える。
従来の別の超臨界水酸化装置11の運転開始、運転停止もほぼ同様である。
【0014】
超臨界水酸化装置10、11は、被処理液中の有機塩素化合物をほぼ完全に酸化分解して、処理液中の有機塩素化合物の濃度を基準値以下にすることができる。
例えば、超臨界水酸化装置10、11は、PCBやダイオキシンを処理する場合、処理液のPCB濃度を基準の3μg/リットル以下に、また処理液のダイオキシン濃度を基準の10pgTEQ/リットル以下にすることができる。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来、運転停止時には、工程(3)でPCBをIPAにより押し流し、洗浄し、置換しているものの、置換されたIPA中に微量のPCBが残留することも考えられる。その結果、工程(3)に続く工程(4)以降で、被処理液管、更には、反応器内の3流体ノズル内の汚染されたIPAが、温度の低下した反応器内に流入ないし滴下し、PCBの不完全分解により有害な有機塩素化合物が生成する可能性がある。
以上の説明では、PCB−水・エマルションの超臨界水酸化処理を例に挙げて有害な被処理液を処理する際の有害な未分解物発生の懸念を説明したが、これは、PCBの処理に限らず、有害な被処理液を処理する水熱反応装置、及び水熱反応装置の運転方法に全般的に該当する問題である。
【0016】
そこで、本明細書では、運転停止に際し、有害な被処理液の未分解が生じないようにした参考の水熱反応装置、及びその運転方法について記載する。
【0017】
参考の水熱反応装置
上記目的を達成するために、参考の水熱反応装置は、反応器と、反応器に接続された被処理液管を通して反応器に被処理液を送入する被処理液ポンプとを備え、被処理液ポンプにより被処理液を反応器に送って、反応器内で水熱反応により被処理液を処理する水熱反応装置において、
被処理液ポンプの下流の被処理液管にフラッシング用気体を送入する気体送入手段を備え、水熱反応装置の運転停止に際し、被処理液ポンプを停止して、又は被処理液ポンプ下流の被処理液管の元弁を閉止して被処理液の反応器への供給を停止した後、気体送入手段を起動して、被処理液管を経てフラッシング用気体を反応器に送入するようにしたことを特徴としている。
【0018】
好適には、被処理液ポンプの直ぐ下流、又は被処理液ポンプ下流の被処理液管に設けられた元弁の直ぐ下流の被処理液管に気体送入手段を接続してフラッシング用気体を送入し、出来るだけ広い範囲の被処理液管をフラッシングするようにする。
参考の水熱反応装置では、水熱反応装置の運転停止に際し、被処理液ポンプを停止して、又は被処理液ポンプの下流の被処理液管に設けられた元弁を閉止して被処理液の反応器への供給を停止した後、補助燃料を注入する工程によって反応器の反応温度及び反応圧力が定常運転条件から低下する前に、気体送入手段により被処理液管を経てフラッシング用気体を反応器に送入し、被処理液管をフラッシングすることにより、被処理液管内の被処理液、或いは被処理液を置換した流体を反応器に流し込むことができる。
これにより、被処理液管内に残留した被処理液、或いは被処理液を置換した流体に溶解した被処理液が、結果的に反応器に流入し、被処理液が未分解の状態で処理流体と共に流出したり、或いは被処理液の超臨界水酸化反応の進行が中途で停止して有害な中間体に転化し、処理流体と共に流出する、従来の水熱反応装置で生じる可能性を防止することができる。
【0019】
第1の参考の運転方法
第1の参考の運転方法は、被処理液を反応器に送入して、反応器内で水熱反応により被処理液を処理する水熱反応装置を運転する方法であって、水熱反応装置の運転停止に際し、
被処理液を反応器に送入する被処理液ポンプを停止して、又は被処理液を反応器に送入する被処理液管に設けられた元弁を閉止して、被処理液の反応器への供給を停止するステップと、
被処理液管にフラッシング用気体を送入する気体送入手段により被処理液管を経てフラッシング用気体を反応器に送入するステップと
を有することを特徴としている。
【0020】
第2の参考の運転方法
第2の参考の運転方法は、被処理液と補助燃料とを反応器に送入して、反応器内で水熱反応により被処理液を処理する水熱反応装置を運転する方法であって、水熱反応装置の運転停止に際し、
反応器の反応温度及び反応圧力が定常運転条件から逸脱しないように補助燃料の流量を増加させつつ、被処理液ポンプを停止して、又は被処理液を反応器に送入する被処理液管に設けられた元弁を閉止して、被処理液の反応器への供給を停止するステップと、
反応器の反応温度及び反応圧力が定常運転条件から逸脱しないように補助燃料の総流量を調整しつつ、被処理液管に洗浄液として補助燃料を送入して被処理液管内の被処理液を補助燃料で置換し、かつ被処理液管を補助燃料で洗浄するステップと、
反応器の反応温度及び反応圧力が定常運転条件から低下する前に、被処理液管にフラッシング用気体を送入する気体送入手段を起動して、被処理液管を経てフラッシング用気体を反応器に送入するステップと、
補助燃料の送入を停止し、反応器の温度を低下させるステップと
を有することを特徴としている。
【0021】
第1及び第2の参考の運転方法では、好適には、被処理液ポンプの直ぐ下流、又は被処理液ポンプ下流の被処理液管に設けられた元弁の直ぐ下流の被処理液管に気体送入手段を接続してフラッシング用気体を送入し、出来るだけ広い範囲の被処理液管をフラッシングするようにする。
また、第2の参考の運転方法により被処理液管内の被処理液を補助燃料で置換し、被処理液管を洗浄する場合には、洗浄用補助燃料の注入点は、被処理液ポンプの直ぐ下流、又は被処理液ポンプ下流の被処理液管に設けられた元弁の直ぐ下流の被処理液管とし、出来るだけ広い範囲の被処理液管を置換、洗浄するようにする。但し、フラッシング用気体の注入点は、注入した補助燃料をフラッシングして、補助燃料に溶解した被処理液を除去するために、補助燃料の注入点の上流にすることが重要である。
【0022】
第1及び第2の参考の運転方法は、被処理液管をフラッシングすることにより、或いは補助燃料で被処理液を置換し、更にフラッシングすることにより、反応器の温度及び圧力が定常運転条件から低下する前に、被処理液管内の被処理液、或いは被処理液を置換した流体を反応器に流し込むことができる。
これにより、被処理液管内に残留した被処理液、或いは被処理液を置換した流体に溶解した被処理液が、結果的に、反応器に流入し、被処理液が未分解の状態で処理流体と共に流出したり、或いは被処理液の分解反応の進行が中途で停止して有害な中間体に転化し、処理流体と共に流出する、従来の水熱反応装置で生じていたようなことを防止することができる。
【0023】
参考の水熱反応装置、並びに第1及び第2の参考の運転方法は、2流体ノズル或いは3流体ノズルを設けた反応器を有する水熱反応装置に限らず、被処理液管に空気供給管或いは補助燃料供給管を接続し、しかも流体ノズルを設けることなく、被処理液と空気、更には補助燃料を混合した混合流体を反応器に流入させる水熱反応装置にも適用できる。また、2流体ノズル或いは3流体ノズルを介さず、被処理液管、補助燃料管、及び空気供給管を個別に反応器に接続した水熱反応装置にも適用できる。
特に、参考の水熱反応装置並びに第1及び第2の参考の運転方法は、水熱反応装置が超臨界水酸化装置であり、被処理液がPCB−水・エマルション、補助燃料がIPA(Isopropyl Alchohol、イソプロピルアルコール)、及びフラッシング用気体が超臨界水酸化反応の酸化剤として送入される空気であるときに、好適に適用できる。
【0024】
本発明
ところで、反応器から有害な物質の流出の可能性を零にするためには、被処理液の反応器への流入口を確実に閉止する手段も採用できる。
【0025】
そこで、本発明は、下記1、2の水熱反応装置を提供する。
1.反応器と、反応器に被処理液を供給する被処理液管と、反応器に補助燃料を供給する補助燃料供給管と、反応器に空気を供給する空気供給管とを備え、被処理液管、補助燃料供給管及び空気供給管は、各管とそれぞれ接続された流路を有する3流体ノズルを介して反応器に連通している水熱反応装置であって、
被処理液管の反応器内開口を自在に開閉できる開閉弁を反応器内開口近傍に備えていることを特徴とする水熱反応装置。
2.反応器と、反応器に被処理液と補助燃料との混合流体を供給する被処理液管と、反応器に空気を供給する空気供給管とを備え、被処理液管及び空気供給管は、各管とそれぞれ接続された流路を有する2流体ノズルを介して反応器に連通している水熱反応装置であって、
被処理液管の反応器内開口を自在に開閉できる開閉弁を反応器内開口近傍に備えていることを特徴とする水熱反応装置。
【0026】
本発明では、被処理液管の反応器内開口に開閉弁を備えることにより、被処理液の流入を自在に制御することができる。
よって、運転開始時、反応器が定常運転状態に達する前に、被処理液が流入して、被処理液が未分解のまま反応器から処理流体と共に流出するようなことを防止することができる。
また、運転停止時にも、反応器の反応温度及び反応圧力が定常運転条件から低下した反応器内に、被処理液管内に残留した被処理液、或いは被処理液を置換した流体に溶解した被処理液が流入し、被処理液が未分解の状態で処理流体と共に流出したり、或いは被処理液の分解反応の進行が中途で停止して有害な中間体に転化し、処理流体と共に流出する、従来の水熱反応装置で生じていたようなことを防止することができる。
【0027】
開閉弁の仕様は、被処理液管の反応器内開口を開閉できる限り制約はないものの、本発明の好適な実施態様では、開閉弁が、被処理液管の反応器内開口を自在に開閉する弁体と、反応器内開口を常時開放又は閉止するように弁体を付勢する付勢手段と、付勢手段に抗して弁体を反応器内開口に対して上方又は下方に移動させて反応器内開口を開放又は閉止するように弁体を駆動する駆動装置とを備えている。尚、開閉弁は常時閉止の形式のものが好ましい。
更に、好適な具体例では、反応器内開口がノズル状に形成され、開閉弁がノズル先端開口を開閉するニードル弁であり、付勢手段がコイルばねであり、駆動装置が空気圧シリンダである。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下に、添付図面を参照して、実施形態例に基づいて本発明をより詳細に説明する。
水熱反応装置の参考例
本参考例は、参考の水熱反応装置を超臨界水酸化装置に適用した一例であって、図1は本参考例の超臨界水酸化装置の構成を示すフローシートである。
本参考例の超臨界水酸化装置60は、以下のことを除いて、従来の超臨界水酸化装置と同じ構成を備えている。
即ち、本参考例の超臨界水酸化装置60には、図1に示すように、従来の超臨界水酸化装置10の構成に加えて、被処理液管14及び反応器入口の3流体ノズル42にフラッシング用の空気を供給するために、フラッシング用空気供給管62が空気供給管18から分岐され、開閉弁15(開閉弁は逆止弁の場合もある)の直後で、かつ洗浄液供給管40の合流点の上流で被処理液管14に合流するように設けられている。
尚、本超臨界水酸化装置60では、従来の超臨界水酸化装置10で説明したように、洗浄液供給管40が補助燃料供給管22から分岐し、開閉弁15の下流の被処理液管14に接続されている。また、洗浄液供給管40及びフラッシング用空気供給管62には、それぞれ、第1及び第2の開閉弁41、64が設けられている。
本参考例では、反応器12の温度が所定の温度に維持されているときに、被処理液管14内のPCBをIPAで置換し、次いでIPAを空気で置換しつつフラッシングすることにより、被処理液管14等に付着して残留した微量のPCB、被処理液管14等に付着したIPA等に含まれたPCB等を完全に反応器12内に送入し、かつ3流体ノズル42をフラッシングして、3流体ノズルにおける被処理液を噴出する部分を乾燥状態にする。
これにより、従来のように、微量のPCBが、運転停止状態の反応器12に混入するようなことが生じない。従って、反応器12から流出する処理流体がPCBで汚染されるようなことが生じない。
【0029】
水熱反応装置の参考の運転方法
本運転方法は、水熱反応装置の第2の参考の運転方法を上述の参考例の超臨界水酸化装置に適用した例である。
上述の図1に示した超臨界水酸化装置60を用い、補助燃料としてIPAを使ってPCB−水・エマルションを処理する場合、本例の超臨界水酸化装置の運転方法では、以下の手順で、超臨界水酸化装置60の停止操作を行う。
【0030】
(1)被処理液管14の元弁である開閉弁15を徐々に閉止して、あるいは被処理液ポンプ16の回転数を下げてPCBの流量を低下させつつ、IPAの流量を増加して、補助燃料IPAの超臨界水酸化反応により反応器の温度を所定の温度に維持する。補助燃料IPAの流量は、補助燃料ポンプ24の回転数を上げたり、或いは補助燃料供給管の元弁の開閉弁(図示せず)の開口度を更に大きくすることにより、増加することができる。
(2)被処理液ポンプ16を停止した後、開閉弁15を完全に閉止して、PCBの供給を停止する。
(3)第1の開閉弁41を開放して、洗浄用IPAを被処理液管14に供給し、所定時間、この状態を維持する。洗浄用IPAを供給する一方、補助燃料供給管22から反応器12に供給する補助燃料IPAの流量を減少させて、反応器12に流入するIPAの総流量を一定にして反応器12の温度が変化しないようにする。
【0031】
(4)第1の開閉弁41を閉止して、被処理液管14における洗浄用IPAの供給を停止し、次いで第2の開閉弁64を開放してフラッシング空気を被処理液管14に供給し、被処理液管14をフラッシングする。洗浄用IPAを停止する際には、補助燃料IPAの流量を増大させて、反応器12に流入するIPAの総流量を一定にして反応器の温度が変化しないようにする。
(5)工程(4)を所定時間維持した後、補助燃料ポンプ24を停止して、IPAの供給を停止する。
(6)超臨界水酸化装置60の温度及び圧力を低下させる。
【0032】
本例では、反応器12の温度が所定の温度に維持されているときに、被処理液管14内のPCBをIPAで置換し、次いでIPAを空気で置換しつつフラッシングすることにより、被処理液管14等に付着して残留した微量のPCB、被処理液管14等に付着したIPA等に含まれたPCB等を完全に反応器12内に送入し、かつ3流体ノズル42をフラッシングして、3流体ノズルにおける被処理液を噴出する部分を乾燥状態にする。
これにより、従来のように、微量のPCBが、運転停止状態の反応器12に混入するようなことが生じない。従って、反応器12から流出する処理流体がPCBで汚染されるようなことが生じない。
【0033】
水熱反応装置の実施形態例
本実施形態例は、本発明に係る水熱反応装置を超臨界水酸化装置に適用した実施形態の一例であって、図2は 本実施形態例の超臨界水酸化装置の構成を示すフローシート、図3は本実施形態例の超臨界水酸化装置の反応器に入口ノズルとして設けた3流体ノズルの構成を示す縦断面図、及び図4は図3の線II−IIの横断面図である。
本実施形態例の超臨界水酸化装置70は、反応器12に設けた3流体ノズル71の構成が異なることを除いて、従来の超臨界水酸化装置10と同じ構成を備えている。
反応器12の入口ノズルとして設けられた3流体ノズル71は、図3及び図4に示すように、内管44の先端に設けられた内側ノズル46を開閉するニードル弁72とニードル弁72を駆動する駆動装置73とを備えていることを除いて、基本的には、従来の超臨界水酸化装置10の反応器12に設けた3流体ノズル42と同じ構成を備えている。
【0034】
ニードル弁72は、弁管74と、内側ノズル46に当接して閉止できる三角錘状の弁体76を下端部に有し、駆動装置73により駆動されて弁管74内を上下する弁棒78と、弁管74に固定され、弁管74内の弁棒78の上下運動を摺動自在に案内する案内リング80とを備えている。
駆動装置73は、弁棒78の下端に設けられ、弁棒78を上下運動させる空気圧シリンダ82と、ピストン板86とバネ支持板96との間に設けられ、弁棒78を下降させるように付勢するコイルばね84とを備えている。
【0035】
空気圧シリンダ82は、弁管74の一部として構成され、弁棒78の下端に固定され、弁管74に摺動して弁棒78と共に上下するピストン板86と、弁管74に固定されているバネ支持板96とを備えている。
空気圧シリンダ82は、シリンダ82内に空気を流入させることによりシリンダ82内の圧力を上げてピストン板86を押し上げ、また、シリンダ82から空気を流出させることによりシリンダ82内の圧力を下げ、コイルばね84によりピストン板86を押し下げる。
コイルばね84は、上端がバネ支持板96に、下端がピストン板86にそれぞれ固定されており、伸長する力を常時ピストン板86に伝えるものである。
【0036】
以上の構成により、ニードル弁72は、弁体76が、常時、コイルばね84の付勢により内側ノズル46のノズル開口の上方に位置して、内側ノズル46のノズル開口を閉止している。
空気圧シリンダ82内の空気を流出させると、ニードル弁72は、案内リング80により案内させつつ弁棒78を下降させて、弁体76を内側ノズル46のノズル開口に線接触又は面接触させることにより、内側ノズル46を閉止することができる。
駆動装置として、空気圧シリンダに代えて、例えば油圧シリンダ、水圧シリンダ等の流体圧シリンダ、或いはソレノイドを使用することもできる。
【0037】
3流体ノズル71は、従来の3流体ノズル42と同様に被処理液管14等に接続されている。
つまり、内管44には被処理液管14が接続され、被処理液管14から流入した被処理液は内側ノズル46から反応器12内に流出する。第1環状部50には補助燃料供給管22が接続され、補助燃料供給管22から流入した補助燃料は中間ノズル52から反応器12内に流出する。第2環状部56には空気供給管18が接続され、空気供給管18から流入した空気は外側ノズル58から反応器12内に高速で流出する。
外側ノズル58から高速で流出した空気は、内側ノズル46から流出した被処理液及び中間ノズル52から流出した補助燃料をアトマイジングして相互に一様に混合、分散させて噴霧状で反応器12内に流入させる。
【0038】
図2を参照して、本実施形態例の3流体ノズルを備えた超臨界水酸化装置を用い、補助燃料としてIPAを使ってPCB−水・エマルションを処理する場合に、本実施形態例の超臨界水酸化装置を停止する際の操作手順を説明する。
(1)被処理液管14の元弁である開閉弁15を徐々に閉止してPCBの流量を低下させつつ、IPAの流量を増加して、補助燃料IPAの超臨界水酸化反応により反応器の温度を所定の温度に維持する。補助燃料IPAの流量は、補助燃料ポンプ24の回転数を上げたり、或いは補助燃料供給管の元弁の開閉弁(図示せず)の開口度を更に大きくすることにより、増加することができる。
【0039】
(2)被処理液ポンプ16を停止した後、開閉弁15を完全に閉止して、被処理液の供給を停止する。
(3)ニードル弁72を閉止する。
(4)補助燃料ポンプ24を停止して、IPAの被処理液管14への供給を停止する。
(5)超臨界水酸化装置70の温度及び圧力を低下させる。
【0040】
また、超臨界水酸化装置70を運転開始する際、以下の手順で操作する。
(1)空気圧縮機20を起動して、空気を反応器12に送り反応器12の圧力を昇圧する。
(2)高温の補給水を反応器に送って反応器を400℃程度まで昇温する。
(3)補助燃料ポンプ24を起動してIPAを反応器12に送入し、反応器12を所定の反応温度に昇温する。
(4)ニードル弁72を開放して、定常運転に切り換える。
(5)開閉弁15を開放し、次いで被処理液ポンプ16を起動して、被処理液を反応器12に送るとともに、IPAの流量を減少させて、反応器12の温度を変えないようにして、IPAを被処理液に切り換える。
【0041】
本実施形態例では、超臨界水酸化装置70の運転停止に際し、IPAで反応器12の温度を所定の温度に維持している間に、PCBの供給を停止し、次いでニードル弁72により3流体ノズル71の内側ノズル46を閉止して、反応器12と被処理液管14とを完全に遮断する。これにより、従来のように、微量のPCBが、運転停止状態の反応器に混入するようなことが生じない。従って、反応器から流出する流体がPCBで汚染されるようなことが生じない。また、超臨界水酸化装置70の運転開始に際し、ニードル弁72により3流体ノズル71の内側ノズル46を閉止して、反応器12と被処理液管14とを完全に遮断した状態で、IPAを反応器12に供給し、IPAにより反応器12の温度が所定の温度に達した後、PCBを供給する。これにより、従来のように、微量のPCBが、運転停止状態の反応器に混入するようなことが生じない。従って、反応器から流出する流体がPCBで汚染されるようなことが生じない。
【0043】
実施形態例の変形例1
本変形例の3流体ノズル94では、図5に示すように、コイルばね84が空気圧シリンダ82の下部に設けてある。
弁棒78を下降させるように付勢するコイルばね84は、圧縮ばねであって、上端がピストン板86に固定され、下端が案内リング80に取り付けられている。ピストン板86には弁棒78の上端が固定され、空気圧シリンダ82内圧力の高低により弁棒78と共に昇降する。
空気圧シリンダ82のシリンダ圧力が上昇すると、ニードル弁72の弁体76はコイルばね84の伸長力に抗して下降し、内側ノズル46は閉止される。逆に、空気圧シリンダ82の圧力が低下すると、ニードル弁72の弁体76はコイルばね84の伸長力により上昇し、内側ノズル46を開口する。
【0044】
実施形態例の変形例2
本変形例の3流体ノズル98は、図6に示すように、ニードル弁72が、逆三角錐状の弁体100を弁棒78の下端に有し、空気圧シリンダ82を昇圧して弁棒78を上方に移動させて内側ノズル46のノズル開口に弁体100を線接触又は面接触させることにより、内側ノズル46を閉止することができる。
コイルばね84は、弁棒78を下降させるように付勢する圧縮ばねであって、図6(a)に示すように、上端がばね支持板96に固定され、下端が空気圧シリンダ82のピストン板86に取り付けられている。ピストン板86には弁棒78の上端が固定され、空気圧シリンダ82内圧力の高低により弁棒78と共に昇降する。
【0045】
ピストン板86は、空気圧シリンダ82のシリンダ圧力が低下すると、弁棒78はコイルばね84の押圧力により下降し、弁体100が内側ノズル46から離れて、内側ノズル46のノズル開口を開放する。逆に、空気圧シリンダ82のシリンダ圧力が上昇すると、弁棒78はコイルばね84の押圧力に抗して上昇し、弁体100が内側ノズル46に当接してノズル開口を閉止する。
コイルばね84と空気圧シリンダ82との上下順序は、図6(b)に示すように、3流体ノズル98と逆にしても良い。
【0046】
実施形態例では、3流体ノズルの内側ノズルに設けたニードル弁を2流体ノズルの内側ノズルに設けても、同じ効果を奏することができる。
【0048】
本発明によれば、被処理液管の反応器内開口に開閉弁を備えることにより、被処理液の流入を自在に制御することができるので、運転開始時及び運転停止時、反応器の温度及び圧力が定常運転条件より低い状態で、被処理液が流入して、被処理液が未分解の状態で処理流体と共に流出したり、或いは被処理液の超臨界水酸化反応の進行が中途で停止して有害な中間体に転化して処理流体と共に流出したりする、従来の水熱反応装置で生じていたようなことを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 参考例の超臨界水酸化装置の構成を示すフローシートである。
【図2】 実施形態例の超臨界水酸化装置の構成を示すフローシートである。
【図3】 実施形態例の超臨界水酸化装置の反応器の入口ノズルとして設けた3流体ノズルの構成を示す縦断面図である。
【図4】 図3の線II−IIの3流体ノズルの横断面図である。
【図5】 実施形態例の変形例1の3流体ノズルの構成を示す断面図である。
【図6】 図6(a)及び(b)は、それぞれ、実施形態例の変形例2の3流体ノズルの構成を示す断面図である。
【図7】 従来の超臨界水酸化装置の構成を示すフローシートである。
【図8】 従来の超臨界水酸化装置の反応器に設けた3流体ノズルの構成を示す断面図である。
【図9】 従来の別の超臨界水酸化装置の構成を示すフローシートである。
【符号の説明】
10 従来の超臨界水酸化装置
11 従来の別の超臨界水酸化装置
12 縦型の耐圧密閉型反応器
14 被処理液管
15 開閉弁
16 被処理液ポンプ
18 空気供給管
20 空気圧縮機
22 補助燃料供給管
24 補助燃料ポンプ
26 処理流体管
28 中和急冷器
30 冷却器
32 圧力制御弁
34 気液分離器
36 ガス流出管
38 液流出管
40 洗浄液供給管
41 開閉弁
42 3流体ノズル
44 内管
46 内側ノズル
48 中管
50 第1環状部
52 中間ノズル
54 外管
56 第2環状部
58 外側ノズル
60 実施形態例1の超臨界水酸化装置
62 フラッシング用空気供給管
64 第2の開閉弁
70 実施形態例2の超臨界水酸化装置
71 3流体ノズル
72 ニードル弁
73 駆動装置
74 弁管
76 弁体
78 弁棒
80 案内リング
82 空気圧シリンダ
84 コイルばね
86 ピストン板
88 固定板
94 変形例1の3流体ノズル
96 ばね支持板
98 変形例2の3流体ノズル
100 逆三角錐状の弁体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention provides a hydrothermal reactor.In placeIn more detail, the hydrothermal reaction device is configured so that the reactor is not contaminated by the liquid to be treated when the hydrothermal reaction device is shut down.In placeEspecially suitable for supercritical water oxidation equipment for PCBsIn placeIt is related.
[0002]
[Prior art]
With increasing awareness of the environment, liquids to be treated containing harmful wastes, particularly liquids to be treated containing harmful and hardly decomposable organic substances, are required to be completely decomposed and discharged.
Therefore, high-temperature high-pressure water, for example, temperature 180℃As described above, attempts have been made to apply the hydrothermal oxidation reaction using hot water having a pressure of 1 MPa or more to the treatment of the liquid to be treated.
[0003]
Among hydrothermal oxidation reactions, a supercritical water oxidation reaction that has a high ability to oxidatively decompose organic substances using the high reactivity of supercritical water has attracted attention.
In the supercritical water oxidation reaction, harmful and hardly decomposable organic substances that were difficult to be decomposed by the prior art, such as PCB (polychlorinated biphenyl), dioxin, organochlorine solvents, etc. are oxidized and decomposed to produce carbon dioxide, It can be converted into harmless products such as nitrogen, water and inorganic salts.
[0004]
The supercritical water oxidation reaction is a reaction that decomposes organic substances using the high reactivity of supercritical water. For example, oxidative decomposition of difficult-to-decompose harmful organic substances is converted into harmless carbon dioxide and water. In order to decompose difficult-to-decompose high-molecular compounds and convert them into useful low-molecular compounds, their practical application is currently being actively studied.
Supercritical water refers to water in a supercritical state, that is, water in a state exceeding the critical point of water, and more specifically, at a temperature of 374.1 ° C. or higher and a pressure of 22.04 MPa or higher. Says water in a certain state. Supercritical water has a high ability to dissolve organic substances, and can completely dissolve non-polar substances that are abundant in organic compounds. Conversely, the ability to dissolve inorganic substances such as metals and salts is extremely low. Supercritical water can be mixed with a gas such as oxygen or nitrogen at an arbitrary ratio to form a single phase.
[0005]
Here, as one of the hydrothermal oxidation reactors,7The basic configuration of a supercritical water oxidation apparatus that decomposes a liquid to be treated containing an organic chlorine compound such as PCB or dioxin by supercritical water oxidation will be described. Figure7Is a flow sheet showing the configuration of a conventional supercritical water oxidation apparatus.
The supercritical water oxidation apparatus 10 is an apparatus for treating a liquid to be treated containing an organic chlorine compound by supercritical water oxidation in the presence of supercritical water.7As shown in FIG. 2, a vertical pressure-resistant sealed
[0006]
The supercritical water oxidation apparatus 10 serves as a supply system for supplying a reaction liquid to the
In addition, when the heat energy generated by the supercritical water oxidation reaction of the liquid to be treated is less than the energy necessary for maintaining the supercritical water oxidation reaction, auxiliary fuel is supplied to the
Furthermore, a replenishment water pipe (not shown) for supplying make-up water or the like to the
[0007]
In addition, the supercritical water oxidation apparatus 10 is a processing fluid system for flowing a processing fluid from the
A
The
Furthermore, the figure7As shown in FIG. 2, a cleaning
[0008]
The
The three-
The front ends of the
[0009]
The liquid to be processed 14 is connected to the
The air flowing out from the
[0010]
Further, as will be described later, instead of the three-fluid nozzle, an inner nozzle that allows the mixed fluid of the liquid to be processed and the auxiliary fuel to flow in, and an outer side that ejects the air that atomizes the mixed fluid of the liquid to be processed and the auxiliary fuel Some are provided with a two-fluid nozzle composed of a nozzle.
Furthermore, the figure9As shown in FIG. 2, supercritical water of a type in which an
In the supercritical water oxidation apparatus 11, since the auxiliary fuel is used as the cleaning liquid for the
[0011]
Figure7When the PCB-water / emulsion is processed using IPA (Isopropyl Alcohol: isopropyl alcohol) as an auxiliary fuel using the above-mentioned supercritical water oxidation device 10 as shown in FIG. In order to prevent complete decomposition, the following procedure is used to perform IPA cleaning of the liquid pipe to be treated, and the supercritical water oxidation apparatus 10 is shut down.
(1) Gradually close the on-off
[0012]
(2) After stopping the
(3) The state where only IPA is being sent to the
(4) Stop the
(5) The temperature of the
[0013]
In addition, the supercritical water oxidation apparatus 10 described above.TheWhen the PCB is processed using IPA as an auxiliary fuel, when the supercritical water oxidation apparatus 10 is started, the following procedure is performed to prevent incomplete decomposition of the PCB.
(1) The
(2) The hot makeup water is sent to the
(3) The
(4) The
Instead of the operation using the on-off
(5) The
The operation start and operation stop of another conventional supercritical water oxidation apparatus 11 are substantially the same.
[0014]
The supercritical water oxidation apparatuses 10 and 11 can oxidize and decompose the organochlorine compound in the liquid to be treated almost completely to bring the concentration of the organochlorine compound in the treatment liquid to a reference value or less.
For example, when the PCBs and dioxins are processed, the supercritical water oxidation apparatuses 10 and 11 should set the PCB concentration of the processing solution to 3 μg / liter or less of the standard, and the dioxin concentration of the processing solution to 10 pgTEQ / liter or less of the standard. Can do.
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
Conventionally, when the operation is stopped, PCB is washed away by IPA in step (3), washed, and replaced, but a small amount of PCB may remain in the replaced IPA. As a result, in step (4) and subsequent steps following step (3), contaminated IPA in the liquid pipe to be treated and further in the three-fluid nozzle in the reactor flows into or drops into the reactor whose temperature has dropped. In addition, harmful organochlorine compounds may be generated due to incomplete decomposition of PCB.
In the above description, the concern about the generation of harmful undegraded products when processing a harmful liquid to be treated was explained by taking the supercritical water oxidation treatment of PCB-water / emulsion as an example. However, the present invention is not limited to the above, and is a problem generally applicable to a hydrothermal reaction apparatus that processes a harmful liquid to be treated and a method of operating the hydrothermal reaction apparatus.
[0016]
So bookIn the statementIn the case of shutdown, no undecomposed of harmful liquid to be treatedFor referenceHydrothermal reactor and operation method thereofIs described.
[0017]
Reference hydrothermal reactor
To achieve the above objective,For referenceHydrothermal reactorIsA reaction liquid pump that feeds the liquid to be treated into the reactor through the liquid pipe to be treated connected to the reactor, and sends the liquid to the reactor by the liquid pump to react. In the hydrothermal reactor that treats the liquid to be treated by hydrothermal reaction in the vessel
Provided with gas feeding means for feeding a flushing gas into a liquid pipe downstream of the liquid pump to be processed, when the operation of the hydrothermal reactor is stopped, the liquid pump is stopped or downstream of the liquid pump After closing the main valve of the liquid pipe to be treated and stopping the supply of the liquid to be treated to the reactor, the gas feeding means is started and the flushing gas is fed to the reactor through the liquid pipe to be treated. It is characterized by doing so.
[0018]
Preferably, the gas for flushing is supplied by connecting a gas feeding means to the liquid pipe to be processed immediately downstream of the liquid pump to be processed or immediately downstream of the main valve provided in the liquid pipe to be processed downstream of the liquid pump to be processed. Introduce and flush the liquid pipes to be treated as wide as possible.
Reference hydrothermal reactorThen, when the operation of the hydrothermal reactor is stopped, the liquid pump to be processed is stopped or the main valve provided in the liquid pipe to be processed downstream of the liquid pump to be processed is closed to supply the liquid to the reactor to be processed. After the supply is stopped, before the reaction temperature and reaction pressure of the reactor are reduced from the steady operating conditions by the process of injecting auxiliary fuel, the gas for flushing is sent to the reactor through the liquid tube to be treated by the gas feeding means. Then, by flushing the liquid tube to be processed, the liquid to be processed in the liquid tube to be processed or the fluid in which the liquid to be processed is replaced can be poured into the reactor.
As a result, the liquid to be processed remaining in the liquid pipe to be processed or the liquid to be processed dissolved in the fluid replacing the liquid to be processed flows into the reactor as a result, and the liquid to be processed is in an undecomposed state. To prevent the possibility that it will occur in conventional hydrothermal reactors that flow out together with the process fluid or stop in the middle of the supercritical hydroxylation reaction and are converted into harmful intermediates and flow out with the processing fluid. be able to.
[0019]
First reference driving method
First reference driving methodIs a method of operating a hydrothermal reactor that feeds the liquid to be treated into the reactor and treats the liquid to be treated by a hydrothermal reaction in the reactor, and when the hydrothermal reactor is shut down,
Reaction of the liquid to be treated is stopped by stopping the liquid pump to be treated for feeding the liquid to be treated or by closing the main valve provided in the liquid pipe for liquid to be fed to the reactor. Stopping the supply to the vessel;
A step of feeding the flushing gas into the reactor through the liquid tube to be treated by gas feeding means for feeding the flushing gas into the liquid tube to be treated;
It is characterized by having.
[0020]
Second reference driving method
Second reference driving methodIs a method of operating a hydrothermal reactor in which a liquid to be treated and auxiliary fuel are fed into a reactor, and the liquid to be treated is treated by a hydrothermal reaction in the reactor. When stopping,
The liquid pipe to be processed which stops the liquid pump to be processed or sends the liquid to be processed to the reactor while increasing the flow rate of the auxiliary fuel so that the reaction temperature and reaction pressure of the reactor do not deviate from the steady operation conditions. Closing the main valve provided in the step, and stopping the supply of the liquid to be treated to the reactor;
While adjusting the total flow rate of the auxiliary fuel so that the reaction temperature and reaction pressure of the reactor do not deviate from the steady operating conditions, the auxiliary fuel is fed into the liquid tube to be processed as a cleaning liquid, and the liquid to be processed in the liquid tube to be processed is Substituting with auxiliary fuel and washing the liquid pipe to be treated with auxiliary fuel;
Before the reaction temperature and reaction pressure of the reactor drop from the steady operating conditions, the gas feeding means for feeding the flushing gas into the liquid tube to be treated is activated to react the flushing gas through the liquid tube to be treated. The step of sending it to the vessel,
Stopping the auxiliary fuel delivery and lowering the reactor temperature;
It is characterized by having.
[0021]
First and secondReference drivingPreferably, in the method, flushing is performed by connecting a gas feeding means to the liquid pipe to be processed immediately downstream of the liquid pump to be processed or immediately downstream of the main valve provided in the liquid pipe to be processed downstream of the liquid pump to be processed. The working gas is introduced and the liquid pipes to be treated are flushed as wide as possible.
Also the secondReference drivingWhen the liquid to be treated in the liquid pipe to be treated is replaced with auxiliary fuel by the method, and the liquid pipe to be treated is cleaned, the injection point of the auxiliary fuel for cleaning is immediately downstream of the liquid pump to be treated or the liquid pump to be treated. The liquid pipe to be processed is located immediately downstream of the original valve provided in the liquid pipe to be processed at the downstream, and the liquid pipe to be processed in a wide range as much as possible is replaced and cleaned. However, it is important that the flushing gas injection point is upstream of the auxiliary fuel injection point in order to flush the injected auxiliary fuel and remove the liquid to be treated dissolved in the auxiliary fuel.
[0022]
First and secondReference drivingThe method involves flushing the liquid tube to be treated, or substituting the liquid to be treated with auxiliary fuel, and further flushing, before the reactor temperature and pressure drop from the steady operating conditions. The liquid to be treated or the fluid in which the liquid to be treated is replaced can be poured into the reactor.
As a result, the liquid to be processed remaining in the liquid pipe to be processed or the liquid to be processed dissolved in the fluid that has replaced the liquid to be processed flows into the reactor as a result, and the liquid to be processed is processed in an undecomposed state. Prevents the occurrence of a conventional hydrothermal reactor that flows out together with the fluid, or that stops the progress of the decomposition reaction of the liquid to be treated and turns into a harmful intermediate and flows out along with the processing fluid. can do.
[0023]
Reference hydrothermal reactor, And the first and secondReference drivingThe method is not limited to a hydrothermal reactor having a reactor provided with a two-fluid nozzle or a three-fluid nozzle, and an air supply pipe or an auxiliary fuel supply pipe is connected to a liquid pipe to be treated, and a fluid nozzle is not provided. The present invention can also be applied to a hydrothermal reaction apparatus in which a mixed fluid obtained by mixing a liquid to be treated and air, and further auxiliary fuel flows into the reactor. Further, the present invention can also be applied to a hydrothermal reactor in which a liquid pipe to be processed, an auxiliary fuel pipe, and an air supply pipe are individually connected to a reactor without using a two-fluid nozzle or a three-fluid nozzle.
In particular,Reference hydrothermal reactorAnd the first and secondReference drivingIn the method, the hydrothermal reactor is a supercritical water oxidation device, the liquid to be treated is PCB-water / emulsion, the auxiliary fuel is IPA (Isopropyl Alchohol, isopropyl alcohol), and the flushing gas is an oxidation of the supercritical water oxidation reaction. The present invention can be suitably applied when the air is supplied as an agent.
[0024]
The present invention
By the way, in order to eliminate the possibility of harmful substances flowing out from the reactor, it is possible to employ means for reliably closing the inlet of the liquid to be treated to the reactor.
[0025]
Therefore, the present inventionProvides the following
1. A liquid to be treated; a liquid pipe for supplying a liquid to be processed to the reactor; an auxiliary fuel supply pipe for supplying auxiliary fuel to the reactor; and an air supply pipe for supplying air to the reactor. The pipe, the auxiliary fuel supply pipe, and the air supply pipe are hydrothermal reactors that communicate with the reactor via a three-fluid nozzle having a flow path connected to each pipe,
A hydrothermal reactor characterized in that an on-off valve capable of freely opening and closing the opening in the reactor of the liquid pipe to be treated is provided in the vicinity of the opening in the reactor.
2. A reactor, a liquid tube to be processed for supplying a mixed fluid of the liquid to be processed and auxiliary fuel to the reactor, and an air supply pipe for supplying air to the reactor; A hydrothermal reactor communicating with the reactor via a two-fluid nozzle having a flow path connected to each pipe;
A hydrothermal reactor characterized in that an on-off valve capable of freely opening and closing the opening in the reactor of the liquid pipe to be treated is provided in the vicinity of the opening in the reactor.
[0026]
BookIn the invention, the on-off valve is provided at the opening in the reactor of the liquid tube to be processed, so that the inflow of the liquid to be processed can be freely controlled.
Therefore, at the start of operation, before the reactor reaches the steady operation state, it is possible to prevent the liquid to be processed from flowing in and the liquid to be processed from flowing out of the reactor together with the processing fluid without being decomposed. .
In addition, even when the operation is stopped, the reaction temperature and reaction pressure of the reactor are reduced from the steady operation conditions, and the liquid to be processed remaining in the liquid tube to be processed or the liquid to which the liquid to be processed is replaced is replaced. The processing liquid flows in and flows out with the processing fluid in a state where the processing liquid is not decomposed, or the progress of the decomposition reaction of the processing liquid stops halfway and is converted into a harmful intermediate, and flows out with the processing fluid. Thus, it is possible to prevent such a situation that has occurred in a conventional hydrothermal reactor.
[0027]
Although the specification of the on-off valve is not limited as long as the opening in the reactor of the liquid pipe to be processed can be opened and closed, in the preferred embodiment of the present invention, the on-off valve freely opens and closes the opening in the reactor of the liquid pipe to be processed. Always open or close the valve body and reactor openingLikeAn urging means for urging the valve body, and moving the valve body upward or downward relative to the urging means to open or close the opening in the reactor. And a driving device for driving. The on-off valve is preferably of a normally closed type.
Further, in a preferred embodiment, the opening in the reactor is formed in a nozzle shape, the on-off valve is a needle valve that opens and closes the nozzle tip opening, the urging means is a coil spring, and the drive device is a pneumatic cylinder.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings.
Reference example of hydrothermal reactor
BookreferenceAn example isFor referenceApplying hydrothermal reactor to supercritical water oxidation systemTaichiAn example is shown in FIG.referenceIt is a flow sheet which shows the composition of an example supercritical water oxidation apparatus.
BookreferenceThe example supercritical water oxidation apparatus 60 has the same configuration as the conventional supercritical water oxidation apparatus except for the following.
That is, bookreferenceAs shown in FIG. 1, in addition to the configuration of the conventional supercritical water oxidation apparatus 10, the supercritical water oxidation apparatus 60 of the example includes a
In the supercritical water oxidation apparatus 60, as described in the conventional supercritical water oxidation apparatus 10, the cleaning
BookreferenceIn the example, when the temperature of the
As a result, a trace amount of PCB is not mixed into the
[0029]
Reference operation method of hydrothermal reactor
Bookhow to driveIswaterThermal reactorSecond referenceThe driving method described abovereferenceApplied to the supercritical waterTheIt is an example.
When the PCB-water / emulsion is processed using the supercritical water oxidation apparatus 60 shown in FIG. 1 and IPA as an auxiliary fuel, the operation method of the supercritical water oxidation apparatus of the present example is as follows. Then, the supercritical water oxidation apparatus 60 is stopped.
[0030]
(1) Gradually close the on-off
(2) After stopping the
(3) The first on-off
[0031]
(4) The first on-off
(5) After maintaining the step (4) for a predetermined time, the
(6) The temperature and pressure of the supercritical water oxidation apparatus 60 are reduced.
[0032]
This exampleThen, when the temperature of the
As a result, a trace amount of PCB is not mixed into the
[0033]
Embodiment of hydrothermal reactor
In this embodiment,BookFIG. 2 is an example of an embodiment in which the hydrothermal reaction apparatus according to the invention is applied to a supercritical water oxidation apparatus, FIG. 2 is a flow sheet showing the configuration of the supercritical water oxidation apparatus of this embodiment, and FIG. 3 is this embodiment. FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a three-fluid nozzle provided as an inlet nozzle in a reactor of an example supercritical water oxidation apparatus, and FIG. 4 is a transverse sectional view taken along line II-II in FIG.
The supercritical water oxidation apparatus 70 of the present embodiment has the same configuration as the conventional supercritical water oxidation apparatus 10 except that the configuration of the three-
The three-
[0034]
The
The driving
[0035]
The
The
The
[0036]
With the above configuration, in the
When the air in the
As the drive device, for example, a hydraulic cylinder such as a hydraulic cylinder or a hydraulic cylinder, or a solenoid can be used instead of the pneumatic cylinder.
[0037]
The three-
That is, the to-be-processed
The air flowing out from the
[0038]
Referring to FIG. 2, when the PCB-water / emulsion is processed using IPA as an auxiliary fuel using the supercritical water oxidation apparatus having the three-fluid nozzle of this embodiment, the super The operation procedure when stopping the critical water oxidation apparatus will be described.
(1) The on / off
[0039]
(2) After stopping the
(3) The
(4) Stop the
(5) The temperature and pressure of the supercritical water oxidation apparatus 70 are reduced.
[0040]
Further, when the supercritical water oxidation apparatus 70 is started to operate, it is operated according to the following procedure.
(1) The
(2) High temperature makeup water is sent to the reactor to raise the temperature of the reactor to about 400 ° C.
(3) The
(4) NeedleValve 7Open 2 and switch to steady operation.
(5) Open the on-off
[0041]
In this embodiment, when the operation of the supercritical water oxidation apparatus 70 is stopped, the supply of PCB is stopped while the temperature of the
[0043]
In the three-
The
When the cylinder pressure of the
[0044]
Modification 2 of the embodiment
The three-
The
[0045]
When the cylinder pressure of the
The vertical order of the
[0046]
EmbodimentExampleThen, even if the needle valve provided on the inner nozzle of the three-fluid nozzle is provided on the inner nozzle of the two-fluid nozzle, the same effect can be obtained.
[0048]
BookAccording to the invention, since the inflow of the liquid to be treated can be freely controlled by providing an opening / closing valve at the opening in the reactor of the liquid pipe to be treated, the temperature of the reactor and the When the pressure is lower than the steady-state operating condition, the liquid to be processed flows in, and the liquid to be processed flows out together with the processing fluid in an undecomposed state, or the progress of the supercritical water oxidation reaction of the liquid to be processed stops halfway. Into harmful intermediates and with the processing fluidLeakedThus, it is possible to prevent the occurrence of a problem that has occurred in a conventional hydrothermal reactor.
[Brief description of the drawings]
[Figure 1]Reference exampleIt is a flow sheet which shows the structure of this supercritical water oxidation apparatus.
FIG. 2 is a flow sheet showing a configuration of a supercritical water oxidation apparatus according to an embodiment.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a three-fluid nozzle provided as an inlet nozzle of a reactor of a supercritical water oxidation apparatus according to an embodiment.
4 is a cross-sectional view of the three-fluid nozzle taken along line II-II in FIG.
FIG. 5ExampleModified example1It is sectional drawing which shows the structure of these 3 fluid nozzles.
[Figure66 (a) and 6 (b) respectively show the embodiment.ExampleModified example2It is sectional drawing which shows the structure of these 3 fluid nozzles.
[Figure7A flow sheet showing the configuration of a conventional supercritical water oxidation apparatus.
[Figure8It is a sectional view showing the structure of a three-fluid nozzle provided in a reactor of a conventional supercritical water oxidation apparatus.
[Figure9A flow sheet showing the configuration of another conventional supercritical water oxidation apparatus.
[Explanation of symbols]
10 Conventional supercritical water oxidation equipment
11 Another conventional supercritical water oxidation system
12 Vertical pressure-resistant sealed reactor
14 Liquid pipe to be treated
15 On-off valve
16 Liquid pump to be treated
18 Air supply pipe
20 Air compressor
22 Auxiliary fuel supply pipe
24 Auxiliary fuel pump
26 Processing fluid pipe
28 Neutralization quencher
30 Cooler
32 Pressure control valve
34 Gas-liquid separator
36 Gas outflow pipe
38 Liquid outflow pipe
40 Cleaning liquid supply pipe
41 On-off valve
42 Three-fluid nozzle
44 Inner pipe
46 Inner nozzle
48 Middle pipe
50 1st ring part
52 Intermediate nozzle
54 Outer pipe
56 Second annular part
58 Outer nozzle
60 Supercritical water oxidation apparatus of
62 Air supply pipe for flushing
64 Second on-off valve
70 Supercritical water oxidation apparatus of Embodiment 2
71 3-fluid nozzle
72 Needle valve
73 Drive unit
74 Valve pipe
76 Disc
78 Valve stem
80 Guide ring
82 Pneumatic cylinder
84 Coil spring
86 Piston plate
88 fixedBoard
94 Modifications13 fluid nozzle
96 Spring support plate
98 variations23 fluid nozzle
100 Valve body with inverted triangular pyramid shape
Claims (4)
被処理液管の反応器内開口を自在に開閉できる開閉弁を反応器内開口近傍に備えていることを特徴とする水熱反応装置。 A hydrothermal reactor characterized in that an on-off valve capable of freely opening and closing the opening in the reactor of the liquid pipe to be treated is provided in the vicinity of the opening in the reactor.
被処理液管の反応器内開口を自在に開閉できる開閉弁を反応器内開口近傍に備えていることを特徴とする水熱反応装置。 A hydrothermal reactor characterized in that an on-off valve capable of freely opening and closing the opening in the reactor of the liquid pipe to be treated is provided in the vicinity of the opening in the reactor.
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