JP5016795B2 - High temperature and high pressure reactor and method for treating organic matter using the high temperature and pressure reactor - Google Patents
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Description
本発明は、無酸素状態で熱水の作用により高温高圧水中の有機物を変性または分解させる水熱反応と、酸化剤を供給して水熱反応後の有機物を酸化する湿式酸化反応との2つの反応を行うために用いられる高温高圧型反応装置およびその高温高圧型反応装置を用いた有機物の処理方法に関する。 The present invention includes two hydrothermal reactions, which are to denature or decompose organic substances in high-temperature and high-pressure water by the action of hot water in the absence of oxygen, and wet oxidation reactions that oxidize organic substances after the hydrothermal reaction by supplying an oxidizing agent. The present invention relates to a high-temperature and high-pressure reactor used for carrying out a reaction, and a method for treating organic matter using the high-temperature and high-pressure reactor.
高温高圧条件の下、有機物を含む水溶液を超臨界状態に保ち、その中に空気を吹き込むことで、超臨界酸化分解を行うという超臨界水酸化反応を用いた有機廃棄物の処理方法が既に本発明者らにより提案されている(特許文献1)。 There is already a method for treating organic waste using a supercritical water oxidation reaction in which an aqueous solution containing organic substances is maintained in a supercritical state under high temperature and high pressure conditions, and air is blown into the aqueous solution to perform supercritical oxidation decomposition. It has been proposed by the inventors (Patent Document 1).
さらに、水中の有機物を分解または変性させる場合、水熱反応を行ってから湿式酸化反応を行う2段階反応を行うことで、湿式酸化反応をより穏やかな条件とすることができ、かつ、目的の生成物を効率的に回収できることも、本発明者らにより報告されている(特許文献2)。この方法によると、有機物は200〜350℃、5〜30MPaの熱水中で水熱分解(水熱反応)されると、主としてヒドロキシメチルフルフラール(5−HMF)とフルフラール(2−FA)が生成することが解明された。さらに、5−HMFと2−FAの水溶液を200〜350℃、5〜30MPaの熱水中で酸素を供給しながら、酸化反応(水熱酸化反応)させると、酢酸およびギ酸が生成することが解明された。5−HMFおよび2−FAは、酢酸やギ酸に変換されやすい中間生成物であると考えられる。 Furthermore, when decomposing or modifying organic substances in water, the wet oxidation reaction can be made more gentle by performing a two-stage reaction in which a wet oxidation reaction is performed after a hydrothermal reaction, and the target It has also been reported by the present inventors that the product can be efficiently recovered (Patent Document 2). According to this method, when an organic substance is hydrothermally decomposed (hydrothermal reaction) in hot water at 200 to 350 ° C. and 5 to 30 MPa, mainly hydroxymethylfurfural (5-HMF) and furfural (2-FA) are produced. It was elucidated to do. Furthermore, when an aqueous solution of 5-HMF and 2-FA is subjected to an oxidation reaction (hydrothermal oxidation reaction) while supplying oxygen in hot water at 200 to 350 ° C. and 5 to 30 MPa, acetic acid and formic acid may be generated. It was elucidated. 5-HMF and 2-FA are considered to be intermediate products that are easily converted into acetic acid and formic acid.
このような方法により、セルロースから得られる酢酸収率は、単純に、有機物を水熱酸化反応させて得られる酢酸の収率より高く、セルロースの全炭素の20%に達している。
上記のように水熱反応と湿式酸化反応との2段階反応を行うことにより有機物を処理する場合、水熱反応を行うための水熱反応器と湿式酸化反応を行うための湿式酸化反応器との2つの反応器を用意してそれぞれ別々の反応器で水熱反応と湿式酸化反応を行っていた。 When the organic substance is treated by performing the two-stage reaction of the hydrothermal reaction and the wet oxidation reaction as described above, a hydrothermal reactor for performing the hydrothermal reaction and a wet oxidation reactor for performing the wet oxidation reaction; These two reactors were prepared, and hydrothermal reaction and wet oxidation reaction were performed in separate reactors.
このように2つの反応器を用いる必要があるので、設備コストが高くなる上、1セットの反応器を用意してしまうと、反応時間がそれぞれの反応器の容量によって一意に決まり、有機物の種類等に応じて反応時間を自由に設定することが困難であった。 Since it is necessary to use two reactors in this way, the equipment cost increases, and if one set of reactors is prepared, the reaction time is uniquely determined by the capacity of each reactor, and the kind of organic matter It was difficult to set the reaction time freely according to the above.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、単一の反応器を用いて水熱反応および湿式酸化反応の双方を行うことにより設備コストを低減することができ、反応時間を自由に設定することができる高温高圧型反応装置およびその高温高圧型反応装置を用いた有機物の処理方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to reduce the equipment cost by performing both the hydrothermal reaction and the wet oxidation reaction using a single reactor, and the reaction time can be freely set. It is an object of the present invention to provide a high-temperature and high-pressure reactor that can be set and a method for treating organic substances using the high-temperature and high-pressure reactor.
本発明者らは、単一の反応器を用い、酸化剤供給手段によりこの反応器の所定位置に酸化剤を供給するようにすれば、単一の反応器で水熱反応と湿式酸化反応との2つの反応を行うことができることを見出し、本発明を完成するに至った。 When the present inventors use a single reactor and supply the oxidant to a predetermined position of the reactor by the oxidant supply means, the hydrothermal reaction and the wet oxidation reaction can be performed in a single reactor. The present inventors have found that the following two reactions can be performed, and have completed the present invention.
すなわち、本発明の高温高圧型反応装置は、高温高圧水の導入口および排出口を両端にそれぞれ有し、導入口側から排出口側に向かって連続して有機物を含む高温高圧水が流れるようになっている、単一の高温高圧型の反応器と、該反応器の内部の所定位置に酸化剤を供給する、少なくとも一つの酸化剤供給手段とを備え、該反応器の内部が高温高圧水流れの該所定位置から上流域にて無酸素状態で熱水の作用により高温高圧水中の有機物を変性または分解させる水熱反応部と高温高圧水流れの該所定位置から下流域にて水熱反応後の有機物を酸化する湿式酸化部とで構成されていることを特徴とするものである。
That is, the high-temperature and high-pressure reactor of the present invention has high-temperature and high-pressure water inlets and outlets at both ends so that high-temperature and high-pressure water containing organic matter flows continuously from the inlet side toward the outlet side. A single high-temperature high-pressure reactor, and at least one oxidant supply means for supplying an oxidant to a predetermined position inside the reactor, wherein the inside of the reactor is high-temperature high-pressure Hydrothermal reaction part that denatures or decomposes organic matter in high-temperature and high-pressure water by the action of hot water in the upstream region from the predetermined position of the water flow and hydrothermal heat from the predetermined position downstream of the high-temperature and high-pressure water flow It is comprised with the wet oxidation part which oxidizes the organic substance after reaction .
上記本発明の高温高圧型反応装置において、前記導入口は前記反応器の下端に、前記搬出口は前記反応器の上端に、それぞれ設けられていることが好ましい。
前記少なくとも一つの酸化剤供給手段は、前記水熱反応部と湿式酸化反応部の割合を調整可能に配設されていることが好ましい。
In the high-temperature and high-pressure reactor of the present invention, it is preferable that the inlet is provided at the lower end of the reactor and the carry-out port is provided at the upper end of the reactor.
It is preferable that the at least one oxidant supply means is arranged so that the ratio of the hydrothermal reaction part and the wet oxidation reaction part can be adjusted.
上記本発明の高温高圧型反応装置において、前記少なくとも一つの酸化剤供給手段は、前記反応器の導入口側または排出口側のいずれかから反応器内部に挿入された単一の酸化剤供給ノズルであり、該酸化剤供給ノズルは、前記反応器内部への挿入長さが調整されるようになっていることが好ましい。 In the high-temperature and high-pressure reactor of the present invention, the at least one oxidant supply means is a single oxidant supply nozzle inserted into the reactor from either the inlet side or the outlet side of the reactor. The insertion length of the oxidant supply nozzle into the reactor is preferably adjusted.
上記本発明の高温高圧型反応装置において、前記少なくとも一つの酸化剤供給手段は、前記反応器の導入口側または排出口側のいずれかから反応器内部に挿入された複数の酸化剤供給ノズルであり、各酸化剤供給ノズルは、前記反応器内部への挿入長さがそれぞれ異なっていることが好ましい。 In the high-temperature and high-pressure reactor of the present invention, the at least one oxidant supply means is a plurality of oxidant supply nozzles inserted into the reactor from either the inlet side or the outlet side of the reactor. In addition, it is preferable that each oxidant supply nozzle has a different insertion length into the reactor.
上記本発明の高温高圧型反応装置において、前記少なくとも一つの酸化剤供給手段は、前記反応器の導入口側または排出口側のいずれかから反応器内部に挿入された単一の酸化剤供給ノズルであり、該酸化剤供給ノズルは、酸化剤の噴出口を複数箇所に有していることが好ましい。 In the high-temperature and high-pressure reactor of the present invention, the at least one oxidant supply means is a single oxidant supply nozzle inserted into the reactor from either the inlet side or the outlet side of the reactor. It is preferable that the oxidant supply nozzle has a plurality of oxidant outlets.
また、本発明の有機物の処理方法は、上記いずれか1つに記載の高温高圧型反応装置を用いる有機物の処理方法であって、該高温高圧型反応装置の反応器の導入口側から排出口に向かって連続して有機物を含む高温高圧水を流し、酸化剤供給手段によって該反応器の内部の所定位置に酸化剤を供給して、該反応器の導入口から該所定位置までの高温高圧水流れの上流域にて無酸素状態で熱水の作用により高温高圧水中の有機物を変性または分解させる水熱反応を行わせ、該所定位置から排出口までの高温高圧水流れの下流域にて水熱反応後の有機物を酸化する湿式酸化反応を行わせることを特徴とするものである。 The organic matter treatment method of the present invention is an organic matter treatment method using the high-temperature and high-pressure reactor described in any one of the above, wherein the high-temperature and high-pressure reactor is connected to the outlet from the inlet side of the reactor. A high-temperature and high-pressure water containing organic substances is continuously flowed toward the reactor, and an oxidant is supplied to a predetermined position inside the reactor by an oxidant supply means, so that a high-temperature and high-pressure from the inlet of the reactor to the predetermined position is supplied. In the upstream region of the water flow, hydrothermal reaction is performed to denature or decompose organic matter in the high temperature and high pressure water by the action of hot water in the absence of oxygen, and in the downstream region of the high temperature and high pressure water flow from the predetermined position to the discharge port It is characterized in that a wet oxidation reaction for oxidizing the organic substance after the hydrothermal reaction is performed.
本発明は、高温高圧型反応装置の反応器の導入口側から排出口に向かって連続して有機物を含む高温高圧水を流し、酸化剤供給手段によって反応器の内部の所定位置に酸化剤を供給して、反応器の導入口から該所定位置までの高温高圧水流れの上流域にて無酸素状態で熱水の作用により高温高圧水中の有機物を変性または分解させる水熱反応を行わせ、該所定位置から排出口までの高温高圧水流れの下流域にて水熱反応後の有機物を酸化する湿式酸化反応を行わせるようにしたので、水熱反応および湿式酸化反応の双方を単一の反応器で行うことができ、従来2つの反応器を用意する必要があったことに比較して設備コストを低減することができる。 In the present invention, high-temperature and high-pressure water containing organic substances is continuously flowed from the inlet side to the outlet of the reactor of the high-temperature and high-pressure reactor, and the oxidizing agent is supplied to a predetermined position inside the reactor by the oxidizing agent supply means. Supplying, and causing a hydrothermal reaction to denature or decompose the organic matter in the high-temperature high-pressure water by the action of hot water in the oxygen-free state in the upstream region of the high-temperature high-pressure water flow from the inlet of the reactor to the predetermined position, Since the wet oxidation reaction for oxidizing the organic substance after the hydrothermal reaction is performed in the downstream region of the high-temperature high-pressure water flow from the predetermined position to the discharge port, both the hydrothermal reaction and the wet oxidation reaction are performed in a single manner. This can be carried out in a reactor, and the equipment cost can be reduced as compared with the conventional necessity of preparing two reactors.
また、反応器内部に挿入される酸化剤供給手段の反応器内部の挿入長さを適宜調整することが可能であるので、反応器内部の水熱反応部と湿式酸化反応部との割合を容易に調整することができ、各反応に要する時間を自由に設定することができる。 Further, since the insertion length inside the reactor of the oxidant supply means inserted into the reactor can be adjusted as appropriate, the ratio between the hydrothermal reaction section and the wet oxidation reaction section inside the reactor can be easily set. The time required for each reaction can be freely set.
以下、図面を参照しながら、本発明の高温高圧型反応装置およびその高温高圧型反応装置を用いた有機物の処理方法について詳細に説明する。 Hereinafter, with reference to the drawings, a high-temperature and high-pressure reactor of the present invention and a method for treating organic substances using the high-temperature and high-pressure reactor will be described in detail.
(実施の形態1)
図1は、本実施の形態1の高温高圧型反応装置を示す概略図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a high-temperature and high-pressure reactor according to the first embodiment.
本実施の形態1の高温高圧型反応装置は、水熱反応および湿式酸化反応の各反応場を提供する反応器(1)を有している。この反応器(1)は、水熱反応および湿式酸化反応が行えるような耐熱性能および耐圧性能を有していることが必要であり、例えば、耐熱温度400℃、耐圧40MPaの性能のものが用いられる。また、その形状等についても特に限定はないが、例えば、管状のものが用いられる。
The high-temperature and high-pressure reactor of
反応器(1)の各端部には、フランジ(2a、2b)が設けられており、これにより内部の圧力が高圧に維持されるように封止される。 At each end of the reactor (1), flanges (2a, 2b) are provided, which are sealed so that the internal pressure is maintained at a high pressure.
各フランジ(2a、2b)には、反応器(1)内部に高温高圧水を導入および排出するための導入口および排出口が形成されている。 Each flange (2a, 2b) has an inlet and an outlet for introducing and discharging high-temperature and high-pressure water into the reactor (1).
また、フランジ(2a、2b)のいずれか一方には、孔部が形成されており、この孔部を介して、酸化剤供給ノズル(3)が挿入されている。酸化剤供給ノズル(3)は、その先端部が酸化剤を噴出する筒状に形成されたものである。酸化剤供給ノズル(3)から供給される酸化剤は任意でよいが、例えば、液体状の過酸化水素水、ガス状の空気、酸素等が挙げられる。 In addition, a hole is formed in one of the flanges (2a, 2b), and the oxidant supply nozzle (3) is inserted through the hole. The tip of the oxidant supply nozzle (3) is formed in a cylindrical shape that ejects oxidant. The oxidizing agent supplied from the oxidizing agent supply nozzle (3) may be arbitrary, and examples thereof include liquid hydrogen peroxide solution, gaseous air, and oxygen.
図1に示す高温高圧型反応装置では、管状の反応器(1)をその長手方向が鉛直方向に沿うように設置され、下端部のフランジ(2b)には高温高圧水の導入口を形成し、上端部のフランジ(2a)には高温高圧水の排出口を形成した。このように反応器(1)の内部を下方から上方に高温高圧水が流れるようにすることにより、酸化剤供給ノズル(3)から噴出されたガス状または液体状の酸化剤、特に、ガス状の酸化剤の浮力による上方への移動方向と高温高圧水の流れ方向とが一致するので、酸化剤の高温高圧水流れに対する逆流を防止することができ、酸化剤供給ノズル(3)から酸化剤が供給される所定位置を基準に、この所定位置から高温高圧水流れの上流側(図1において(A)の領域)を水熱反応部に、この所定位置から高温高圧水流れの下流側(図1において(B)の領域)を湿式酸化反応部に規定することができる。 In the high-temperature high-pressure reactor shown in FIG. 1, a tubular reactor (1) is installed such that its longitudinal direction is along the vertical direction, and an inlet for high-temperature high-pressure water is formed in the flange (2b) at the lower end. A high-temperature and high-pressure water outlet was formed in the flange (2a) at the upper end. In this way, by allowing the high-temperature and high-pressure water to flow from the lower side to the upper side in the reactor (1), the gaseous or liquid oxidant ejected from the oxidant supply nozzle (3), particularly the gaseous state The direction of upward movement due to the buoyancy of the oxidant coincides with the flow direction of the high-temperature and high-pressure water, so that the backflow of the oxidant to the high-temperature and high-pressure water flow can be prevented. , The upstream side of the high-temperature and high-pressure water flow (region (A) in FIG. 1) from the predetermined position to the hydrothermal reaction section, and the downstream side of the high-temperature and high-pressure water flow from this predetermined position (region A). In FIG. 1, (B) region) can be defined as the wet oxidation reaction part.
酸化剤供給ノズル(3)は、反応器(1)内部への挿入長さを適宜調整することができ、これにより、反応器(1)内部の水熱反応部と湿式酸化部の割合を調整することが可能であり、基礎試験や調整運転の結果に応じて、各反応に要する時間を容易に調整することができる。また、図1に示すように、上端側から酸化剤供給ノズル(3)が挿入され、酸化剤が酸化剤供給ノズル(3)の下端の噴出口に到達される前に、発熱した高温高圧水流れ中を通過するため、ノズル周囲の高温高圧水との熱交換により予熱を行う効果が期待できる。 The oxidant supply nozzle (3) can appropriately adjust the insertion length into the reactor (1), thereby adjusting the ratio of the hydrothermal reaction section and the wet oxidation section in the reactor (1). The time required for each reaction can be easily adjusted according to the results of the basic test and the adjustment operation. Further, as shown in FIG. 1, the oxidant supply nozzle (3) is inserted from the upper end side, and the high-temperature high-pressure water generated before the oxidant reaches the jet port at the lower end of the oxidant supply nozzle (3). Since it passes through the flow, the effect of preheating can be expected by heat exchange with high-temperature and high-pressure water around the nozzle.
また、図1に示す高温高圧型反応装置では、酸化剤供給ノズル(3)を上端のフランジ(2a)から挿入するような構成になっているが、反応器(1)内部に酸化剤を供給することができれば、いずれのフランジから挿入されてもよい。図2は、本実施の形態1の他の高温高圧型反応装置を示しており、この装置では、下端のフランジ(2b)から酸化剤供給ノズル(3)が挿入されて構成されている。なお、図2の高温高圧型反応装置は、酸化剤供給ノズル(3)の挿入位置以外は、図1のものと全く同一であるので、同一の構成については図1と同じ参照符号を付すこととして詳しい説明は省略する。 In the high-temperature and high-pressure reactor shown in FIG. 1, the oxidant supply nozzle (3) is configured to be inserted from the upper end flange (2a), but the oxidant is supplied into the reactor (1). If it can, it may be inserted from any flange. FIG. 2 shows another high-temperature and high-pressure reactor of the first embodiment, which is configured by inserting an oxidant supply nozzle (3) from a flange (2b) at the lower end. 2 is exactly the same as that in FIG. 1 except for the insertion position of the oxidant supply nozzle (3), and therefore, the same reference numerals as those in FIG. Detailed description will be omitted.
反応器(1)の周囲全面には、複数箇所に分けて反応器(1)を各位置において加熱する加熱ヒータ(4)が設けられている。加熱ヒータ(4)が複数箇所に分けて設けられているのは、反応器(1)のそれぞれの位置で、必要な熱量が異なる場合もあるで、それぞれの場所に応じて温度状態を制御することを目的としている。 A heater (4) for heating the reactor (1) at each position is provided in a plurality of locations on the entire surface around the reactor (1). The heater (4) is provided in a plurality of locations, because the required amount of heat may be different at each position of the reactor (1), and the temperature state is controlled according to each location. The purpose is that.
反応器(1)の高温高圧水の導入口に導入される、有機物である原料スラリーを含む水は、高圧定量ポンプ(5)により高圧状態にされる。また、酸素等の酸化剤は、高圧定量ポンプ(6)により加圧され、これにより、酸化剤供給ノズル(3)から所定圧にて供給される。 The water containing the raw material slurry, which is an organic substance, introduced into the introduction port of the high-temperature high-pressure water of the reactor (1) is brought into a high-pressure state by the high-pressure metering pump (5). Further, the oxidizing agent such as oxygen is pressurized by the high-pressure metering pump (6), and is thereby supplied at a predetermined pressure from the oxidizing agent supply nozzle (3).
上記構成の高温高圧型反応装置を用いて、この装置の反応器(1)の導入口側から排出口に向かって連続して原料スラリー等の有機物を含む高温高圧水を流し、酸化剤供給ノズル(3)から酸素等の酸化剤を供給するようにすれば、反応器(1)の下端側から酸化剤供給ノズル(3)の酸化剤噴出口に至るまでの領域(図1において(A)で示す)では、無酸素状態で熱水の作用により水熱反応を行うことができ、高温高圧水中の有機物が変性または分解される。また、この領域Aで水熱反応された有機物は、高温高圧水の流れによって、酸化剤供給ノズル(3)の酸化剤噴出口から上端に至る領域(図1で(B)で示す)に達し、この領域Bでは、酸化剤の作用により水熱反応後の有機物が酸化される。水熱反応および湿式酸化反応後の有機物および未反応の酸化剤および発生したガスは、排出口から排出される。 Using the high-temperature and high-pressure reactor of the above configuration, high-temperature and high-pressure water containing organic substances such as raw material slurry is continuously flowed from the inlet side to the outlet of the reactor (1) of this apparatus, and an oxidant supply nozzle If an oxidizing agent such as oxygen is supplied from (3), the region from the lower end side of the reactor (1) to the oxidizing agent outlet of the oxidizing agent supply nozzle (3) ((A) in FIG. 1) In this case, a hydrothermal reaction can be performed by the action of hot water in an oxygen-free state, and the organic matter in the high-temperature and high-pressure water is denatured or decomposed. In addition, the organic substance hydrothermally reacted in the region A reaches a region (shown by (B) in FIG. 1) from the oxidant outlet of the oxidant supply nozzle (3) to the upper end by the flow of high-temperature and high-pressure water. In this region B, the organic matter after the hydrothermal reaction is oxidized by the action of the oxidizing agent. The organic matter after the hydrothermal reaction and wet oxidation reaction, the unreacted oxidant and the generated gas are discharged from the outlet.
このような水熱反応と湿式酸化反応とを順次行うことにより、例えば、具体的に、反応器内部の温度を200〜450℃とし、導入口から導入される水溶液として、水酸化ナトリウム等のアルカリ触媒、セルロース等の有機物を含む水溶液を用い、これを圧力を5〜40MPaとし、導入口から導入することにより、高収率で酢酸、ギ酸等の低級モノカルボン酸を得ることができる。 By sequentially performing such a hydrothermal reaction and a wet oxidation reaction, for example, specifically, the temperature inside the reactor is set to 200 to 450 ° C., and an aqueous solution introduced from the inlet is used as an alkali such as sodium hydroxide. A lower monocarboxylic acid such as acetic acid and formic acid can be obtained in a high yield by using an aqueous solution containing an organic substance such as a catalyst and cellulose at a pressure of 5 to 40 MPa and introducing from an inlet.
(実施の形態2)
図3は、本実施の形態2の高温高圧型反応装置を示す概略図であり、(a)は、上端から酸化剤供給ノズルが挿入されたもの、(b)は、下端から酸化剤供給ノズルが挿入されたものを示している。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a schematic diagram showing the high-temperature and high-pressure reactor according to the second embodiment, in which (a) shows an oxidant supply nozzle inserted from the upper end, and (b) shows an oxidant supply nozzle from the lower end. Indicates the inserted one.
この高温高圧型反応装置は、酸化剤を供給するための酸化剤供給ノズル(11)が、ネジ止め等により数ブロックに脱着可能になっていて、適宜、反応器(1)内部の酸化剤供給ノズル(11)の挿入長さが調整できるようになっている。これにより、反応器(1)内部の水熱反応部と湿式酸化部の割合を調整することが可能であり、基礎試験や調整運転の結果に応じて、各反応に要する時間を容易に調整することができる。他の構成については、実施の形態1の高温高圧型反応装置と同一であるので、そのような構成については図1と同一の参照符号を付すこととして詳しい説明は省略する。なお、図3においては、図面を見やすくするため、反応器周囲を加熱するヒータを省略している。 In this high-temperature and high-pressure reactor, an oxidant supply nozzle (11) for supplying an oxidant is detachable into several blocks by screwing or the like. The insertion length of the nozzle (11) can be adjusted. Thereby, it is possible to adjust the ratio of the hydrothermal reaction part and the wet oxidation part in the reactor (1), and easily adjust the time required for each reaction according to the results of the basic test and the adjustment operation. be able to. Since the other configuration is the same as that of the high-temperature and high-pressure reactor of the first embodiment, detailed description thereof will be omitted assuming that the same reference numerals as those in FIG. In FIG. 3, a heater for heating the periphery of the reactor is omitted in order to make the drawing easy to see.
(実施の形態3)
図4は、本実施の形態3の高温高圧型反応装置を示す概略図であり、(a)は、上端から酸化剤供給ノズルが挿入されたもの、(b)は、下端から酸化剤供給ノズルが挿入されたものを示している。
(Embodiment 3)
4A and 4B are schematic views showing the high-temperature and high-pressure reactor according to the third embodiment. FIG. 4A is a diagram in which an oxidant supply nozzle is inserted from the upper end, and FIG. 4B is an oxidant supply nozzle from the lower end. Indicates the inserted one.
この高温高圧型反応装置は、酸化剤を供給するための酸化剤供給ノズル(21)を、複数本有しており、各酸化剤供給ノズル(21)は、互いに異なる長さを有している。各酸化剤供給ノズル(21)は、反応器外にて切り替えバルブ(22)に連結しており、切り替えバルブ(22)の切り替えによって、酸化剤の供給がそれぞれ別々に開閉される。この酸化剤供給ノズル(22)の切り替え選択により、反応器(1)内部の水熱反応部と湿式酸化部の割合を調整することが可能であり、基礎試験や調整運転の結果に応じて、各反応に要する時間を容易に調整することができる。また、挿入長さがそれぞれ異なる酸化剤供給ノズル(21)から同時に酸化剤を供給することにより、流れの下流にいくほど段階的に供給される酸化剤の量が増量する段階的な酸化を行うことも可能である。他の構成については、実施の形態1の高温高圧型反応装置と同一であるので、そのような構成については図1と同一の参照符号を付すこととして詳しい説明は省略する。なお、図4においては、図面を見やすくするため、反応器周囲を加熱するヒータを省略している。 This high-temperature and high-pressure reactor has a plurality of oxidant supply nozzles (21) for supplying an oxidant, and the oxidant supply nozzles (21) have different lengths. . Each oxidant supply nozzle (21) is connected to the switching valve (22) outside the reactor, and the supply of the oxidant is opened and closed separately by switching the switching valve (22). By switching selection of this oxidant supply nozzle (22), it is possible to adjust the ratio of the hydrothermal reaction part and the wet oxidation part inside the reactor (1), and depending on the results of the basic test and adjustment operation, The time required for each reaction can be easily adjusted. Further, by supplying oxidant simultaneously from the oxidant supply nozzles (21) having different insertion lengths, stepwise oxidation is performed in which the amount of oxidant supplied in stages increases toward the downstream of the flow. It is also possible. Since the other configuration is the same as that of the high-temperature and high-pressure reactor of the first embodiment, detailed description thereof will be omitted assuming that the same reference numerals as those in FIG. In FIG. 4, a heater for heating the periphery of the reactor is omitted to make the drawing easier to see.
(実施の形態4)
図5は、本実施の形態4の高温高圧型反応装置を示す概略図であり(a)は、上端から酸化剤供給ノズルが挿入されたもの、(b)は、下端から酸化剤供給ノズルが挿入されたものを示している。
(Embodiment 4)
FIG. 5 is a schematic diagram showing the high-temperature and high-pressure reactor according to the fourth embodiment. FIG. 5A is a diagram in which an oxidant supply nozzle is inserted from the upper end, and FIG. Shows what was inserted.
この高温高圧型反応装置では、酸化剤供給ノズル(31)が複数箇所に酸化剤を供給する噴出口(32)を有している。これにより、反応器(1)内部の水熱反応部と湿式酸化部の割合を調整することが可能であり、基礎試験や調整運転の結果に応じて、各反応に要する時間を容易に調整することができる。また、複数箇所に酸化剤噴出口(32)を有するので、水熱反応での脱水重合防止剤として、水熱反応部にも少量の酸化剤を供給するようにすることができる。また、複数箇所にて段階的に酸化剤を供給することにより、急激な酸化反応を防止することができる。他の構成については、実施の形態1の高温高圧型反応装置と同一であるので、そのような構成については図1と同一の参照符号を付すこととして詳しい説明は省略する。なお、図5においては、図面を見やすくするため、反応器周囲を加熱するヒータを省略している。 In this high-temperature and high-pressure reactor, the oxidant supply nozzle (31) has a jet port (32) for supplying an oxidant to a plurality of locations. Thereby, it is possible to adjust the ratio of the hydrothermal reaction part and the wet oxidation part in the reactor (1), and easily adjust the time required for each reaction according to the results of the basic test and the adjustment operation. be able to. In addition, since the oxidant jets (32) are provided at a plurality of locations, a small amount of oxidant can be supplied to the hydrothermal reaction section as a dehydration polymerization inhibitor in the hydrothermal reaction. Moreover, a rapid oxidation reaction can be prevented by supplying an oxidizing agent in steps at a plurality of locations. Since the other configuration is the same as that of the high-temperature and high-pressure reactor of the first embodiment, detailed description thereof will be omitted assuming that the same reference numerals as those in FIG. In FIG. 5, a heater for heating the periphery of the reactor is omitted in order to make the drawing easy to see.
本発明は、無酸素状態で熱水の作用により高温高圧水中の有機物を変性または分解させる水熱反応と、酸化剤を供給して水熱反応後の有機物を酸化する湿式酸化反応との2つの反応を行うために用いられる高温高圧型反応装置およびその高温高圧型反応装置を用いた有機物の処理方法に関し、単一の反応器を用いて水熱反応および湿式酸化反応の双方を行うことにより設備コストを低減することができ、反応時間を自由に設定することができる高温高圧型反応装置およびその高温高圧型反応装置を用いた有機物の処理方法を提供することができる。 The present invention includes two hydrothermal reactions, which are to denature or decompose organic substances in high-temperature and high-pressure water by the action of hot water in the absence of oxygen, and wet oxidation reactions that oxidize organic substances after the hydrothermal reaction by supplying an oxidizing agent. High temperature and high pressure reactor used for reaction and processing method of organic substance using the high temperature and high pressure reactor, equipment by performing both hydrothermal reaction and wet oxidation reaction using a single reactor It is possible to provide a high-temperature high-pressure reactor capable of reducing costs and freely setting the reaction time, and a method for treating organic substances using the high-temperature high-pressure reactor.
1 反応器
2a フランジ
2b フランジ
3 酸化剤供給ノズル
4 加熱ヒータ
5 高圧定量ポンプ
6 高圧定量ポンプ
1
Claims (7)
該反応器の内部の所定位置に酸化剤を供給する、少なくとも一つの酸化剤供給手段と
を備え、
該反応器の内部が高温高圧水流れの該所定位置から上流域にて無酸素状態で熱水の作用により高温高圧水中の有機物を変性または分解させる水熱反応部と高温高圧水流れの該所定位置から下流域にて水熱反応後の有機物を酸化する湿式酸化部とで構成されていることを特徴とする高温高圧型反応装置。 A single high-temperature high-pressure type that has high-temperature and high-pressure water inlets and outlets at both ends, and allows high-temperature and high-pressure water containing organic substances to flow continuously from the inlet side to the outlet side. A reactor,
At least one oxidant supply means for supplying an oxidant to a predetermined position inside the reactor ;
A hydrothermal reaction section in which the inside of the reactor denatures or decomposes organic matter in high-temperature high-pressure water by the action of hot water in an oxygen-free state upstream from the predetermined position of the high-temperature high-pressure water flow, and the predetermined high-temperature high-pressure water flow. A high-temperature and high-pressure reactor comprising a wet oxidation unit that oxidizes an organic substance after a hydrothermal reaction in a downstream region from a position .
該高温高圧型反応装置の反応器の導入口側から排出口に向かって連続して有機物を含む高温高圧水を流し、酸化剤供給手段によって該反応器の内部の所定位置に酸化剤を供給して、該反応器の導入口から該所定位置までの高温高圧水流れの上流域にて無酸素状態で熱水の作用により高温高圧水中の有機物を変性または分解させる水熱反応を行わせ、該所定位置から排出口までの高温高圧水流れの下流域にて水熱反応後の有機物を酸化する湿式酸化反応を行わせることを特徴とする有機物の処理方法。 It is a processing method of the organic substance using the high temperature / high pressure type reactor according to any one of claims 1 to 6 ,
High-temperature high-pressure water containing organic substances is continuously flowed from the inlet side to the outlet of the reactor of the high-temperature and high-pressure reactor, and the oxidizing agent is supplied to a predetermined position inside the reactor by the oxidizing agent supply means. A hydrothermal reaction in which the organic matter in the high-temperature and high-pressure water is denatured or decomposed by the action of hot water in the absence of oxygen in the upstream region of the high-temperature and high-pressure water flow from the inlet of the reactor to the predetermined position, A method for treating organic matter, characterized by causing a wet oxidation reaction to oxidize organic matter after hydrothermal reaction in a downstream region of a high-temperature and high-pressure water flow from a predetermined position to a discharge port.
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