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HYDROTHERMAL OXIDATIVE DECOMPOSITION TREATMENT APPARATUS AND FERTILIZER MANUFACTURING METHOD

Patent code P110004794
Posted date Aug 18, 2011
Application number P2007-048194
Publication number P2008-207136A
Patent number P4951760
Date of filing Feb 27, 2007
Date of publication of application Sep 11, 2008
Date of registration Mar 23, 2012
Inventor
  • (In Japanese)佐古 猛
  • (In Japanese)岡島 いづみ
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人静岡大学
Title HYDROTHERMAL OXIDATIVE DECOMPOSITION TREATMENT APPARATUS AND FERTILIZER MANUFACTURING METHOD
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hydrothermal oxidative decomposition treatment apparatus capable of oxidatively decomposing a material to be treated containing a nitrogen component under a condition of a temperature of below 600°C and a pressure of below the critical pressure (22 MPa) of water and efficiently decomposing the nitrogen component contained in the material to be treated, and to provide a fertilizer manufacturing method.
SOLUTION: The hydrothermal oxidative decomposition treatment includes a first reactor 20 for oxidizing the material to be treated containing the nitrogen component under a 450°C/15 MPa condition and a second reactor 60 for oxidizing the nitrogen component contained in the reaction gas, which discharged from the first reactor 20 under a 400°C/15 MPa condition. The first and second reactors 20 and 60 are connected by exhaust pipes 51 and 52 and common piping 53. An electric heating coil 54 is provided so as to be wound around the outer peripheral surface of the common piping 53. The electric heating coil 54 is controlled in operation on the basis of the detection signal from the temperature sensor 61 provided in the second reactor 60 to set the temperature of the reaction gas guided into the common piping 53 to 400°C.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

従来から、窒素や窒素化合物などの窒素分を含む有機性廃棄物、例えば、食品加工残渣、下水汚泥または家畜排泄物などの被処理物を超臨界水を用いて無害な物質に分解処理する水熱酸化分解処理装置が知られている。超臨界水は、水を臨界温度(374℃)以上に加熱するとともに、臨界圧力(22MPa)以上に加圧した状態の流体である。窒素分は分解が極めて困難な物質であるため、窒素分を含む被処理物を酸化分解する水熱酸化分解処理装置においては、窒素分が分解可能な温度および圧力の超臨界水、具体的には600℃以上の温度および25MPa以上の圧力の超臨界水を用いて酸化分解している。

しかし、600℃以上の温度および25MPa以上の圧力は極めて高温・高圧であるため、超臨界水を充填して被処理物を酸化分解するための反応器の耐久性が問題となる。そこで、例えば、下記特許文献1~5に示すように、400~450℃の比較的低い温度の超臨界水中で被処理物を酸化分解する第1の工程と、第1の工程で排出される排出物に含まれる窒素分を酸化分解する第2の工程とによって同被処理物を二酸化炭素、水、無機塩などの無害な物質に転化する水熱酸化分解処理装置がそれぞれ提案されている。
【特許文献1】
特開2000-70896号公報
【特許文献2】
特開2000-167598号公報
【特許文献3】
特開2000-229274号公報
【特許文献4】
特開2001-179074号公報
【特許文献5】
特開2002-273494号公報

しかしながら、このような水熱酸化分解処理装置においては、被処理物を酸化分解する第1の工程での処理圧力が25MPa以上と高いため反応器の耐久性が依然として問題となる。すなわち、第1の工程で用いる反応器の製作・運用・メンテナンス等が困難かつ煩雑であるという問題がある。一方、本発明者らの実験によれば、窒素分を含む被処理物を水の臨界圧力(22MPa)未満である17MPaで酸化分解処理とすると、アンモニアなどの窒素化合物への転化率が処理圧力を25MPaにした場合に比して約1.5倍に上昇することが確認された。すなわち、第1の工程での処理圧力を水の臨界圧力(22MPa)未満とした場合、第1の工程から排出される窒素分の効率的な分解処理が問題となる。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、窒素分を含む被処理物を高温・高圧の条件下で酸化分解処理する水熱酸化分解処理装置および肥料の製造方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
加熱および加圧した水に酸化剤を加えた流体中で、窒素分を含む被処理物を酸化分解処理する水熱酸化分解処理装置において、
水の臨界温度(374℃)以上の温度、かつ水の臨界圧力(22MPa)未満の圧力の前記流体中で、前記被処理物を酸化分解する第1反応器と、
前記第1反応器内の温度未満の温度、かつ同第1反応器内の圧力以下の圧力で、前記第1反応器から排出される排出流体に含まれる窒素分を触媒を用いて酸化分解する第2反応器と、
前記第1反応器から排出され前記第2反応器に導かれる前記排出流体の温度を、同第2反応器内の温度に対して±20℃の範囲内の温度であってかつ同第2反応器内の圧力を飽和水蒸気圧とする温度以上に維持にする第1の温度調節手段とを備えたことを特徴とする水熱酸化分解処理装置。

【請求項2】
 
請求項1に記載した水熱酸化分解処理装置において、
前記第1反応器内における前記流体の温度が水の臨界温度(374℃)以上600℃未満、圧力が5MPa以上水の臨界圧力(22MPa)未満であり、
前記第2反応器内における前記排出流体の温度が200℃以上450℃以下、圧力が5MPa以上水の臨界圧力(22MPa)未満である水熱酸化分解処理装置。

【請求項3】
 
請求項1または請求項2に記載した水熱酸化分解処理装置において、
前記排出流体の温度が水の臨界温度(374℃)以上の場合、
前記第1の温度調節手段は、前記排出流体の温度を水の臨界温度(374℃)以上に維持する水熱酸化分解処理装置。

【請求項4】
 
請求項1ないし請求項3のうちのいずれか1つに記載した水熱酸化分解処理装置において、
前記第1の温度調節手段は、所定の材料および形状によって形成されることにより、前記第1反応器から排出された前記排出流体の温度を前記第2反応器内の温度に近づけながら同第2反応器に導く排出流体用配管である水熱酸化分解処理装置。

【請求項5】
 
請求項1ないし請求項3のうちのいずれか1つに記載した水熱酸化分解処理装置において、
前記第1の温度調節手段は、前記第1反応器から排出された前記排出流体を前記第2反応器に導くための配管の全部または一部に設けられ、前記排出流体を冷却するための放熱器または冷却器を含む水熱酸化分解処理装置。

【請求項6】
 
請求項1ないし請求項3のうちのいずれか1つに記載した水熱酸化分解処理装置において、
前記第1の温度調節手段は、前記第1反応器から排出された前記排出流体を前記第2反応器に導くための配管の全部または一部に設けられ、前記排出流体を保温するための保温部材を含む水熱酸化分解処理装置。

【請求項7】
 
請求項1ないし請求項3のうちのいずれか1つに記載した水熱酸化分解処理装置において、
前記第1の温度調節手段は、前記第1反応器から排出された前記排出流体を前記第2反応器に導くための配管の全部または一部に設けられ、前記排出流体を加熱するための加熱器を含む水熱酸化分解処理装置。

【請求項8】
 
請求項7に記載した水熱酸化分解処理装置において、
前記第1の温度調節手段は、
前記配管内を導かれる前記排出流体の温度を表す信号を出力する温度検出手段と、
前記温度検出手段から出力された前記排出流体の温度を表す信号に基づいて、前記加熱器の作動を制御する加熱器制御手段とを備えた水熱酸化分解処理装置。

【請求項9】
 
請求項1ないし請求項8のうちのいずれか1つに記載した水熱酸化分解処理装置において、さらに、
前記第2反応器は、2つ以上存在するとともに、これらの第2反応器が連結配管を介して互いに直列に接続されており、
前記2つ以上存在する第2反応器のうち各前段の第2反応器から排出され前記連結配管を介して各後段の第2反応器に導かれる前記排出流体の温度を、同各後段の第2反応器内の温度に対して±20℃の範囲の温度に調節する第2の温度調節手段を備えた水熱酸化分解処理装置。

【請求項10】
 
請求項1ないし請求項9のうちのいずれか1つに記載した水熱酸化分解処理装置において、
前記第1反応器は、前記被処理物の酸化分解によって生じる固体状の物質を排出するための排出口を備える水熱酸化分解処理装置。

【請求項11】
 
加熱および加圧した水に酸化剤を加えた流体中で、窒素分を含む被処理物を酸化分解処理することによって肥料を生成する肥料の製造方法において、
水の臨界温度(374℃)以上の温度、かつ水の臨界圧力(22MPa)未満の圧力の前記流体中で、前記被処理物を酸化分解する第1反応工程と、
前記第1反応工程の温度未満の温度、かつ同第1反応工程の圧力以下の圧力で、前記第1反応工程によって排出される排出流体に含まれる窒素分を触媒を用いて酸化分解する第2反応工程と、
前記第1反応工程によって排出され前記第2反応工程に導かれる前記排出流体の温度を、同第2反応器工程の温度に対して±20℃の範囲内の温度であってかつ同第2反応器工程の圧力を飽和水蒸気圧とする温度以上に維持にする温度調工程とを含むことを特徴とする肥料の製造方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2007048194thum.jpg
State of application right Registered
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