JP2000247606A - 過酸化水素水から水と酸素との混合物を安全に製造する方法及びそれを組込んだ超臨界水酸化処理方法 - Google Patents
過酸化水素水から水と酸素との混合物を安全に製造する方法及びそれを組込んだ超臨界水酸化処理方法Info
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Abstract
ら安全に熱分解して水と酸素との混合物を製造する方法
及びそれを組込んだ超臨界水酸化処理方法を提供する。 【解決手段】 過酸化水素水を熱分解し、300℃より
高い温度の水を酸素との混合物を製造する方法であっ
て、(i)該過酸化水素水を200〜350℃の温度に
加熱する工程、(ii)該加熱された過酸化水素水を20
0〜350℃の温度で熱分解を開始させ、さらに完全熱
分解させて水と酸素との混合物を生成させる工程及び必
要に応じての(iii)該水と酸素との混合物を所定温度に
加熱昇温させる工程からなることを特徴とする過酸化水
素水から水と酸素との混合物を製造する方法。被処理物
を超臨界水中で酸化剤と接触させて処理する方法におい
て、該酸化剤として、前記の方法で得られた水と酸素と
の混合物を用いることを特徴とする超臨界水酸化処理方
法。
Description
水と酸素との混合物を安全に製造する方法及びそれを組
込んだ超臨界水酸化処理方法に関するものである。
としては、空気、純酸素、過酸化水素などさまざまなも
のが用いられている。その中で、過酸化水素水は室温で
液相である特徴をもつ、取扱い性の優れたものである。
過酸化水素水を酸化剤として用いる場合、高濃度のもの
を使用する方がエネルギー的に見て有利である。しか
し、過酸化水素水の加熱分解は発熱反応であり、高濃度
のものを反応装置内で急激に分解すると温度が急上昇す
る危険性がある。計算によれば、35%濃度の過酸化水
素水を急激に分解した場合、250℃以上温度が上昇す
ることとなる。
水を急激な温度上昇を回避しながら安全に熱分解して水
と酸素との混合物を製造する方法及びそれを組込んだ超
臨界水酸化処理方法を提供することをその課題とする。
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成する
に至った。即ち、本発明によれば、過酸化水素水を熱分
解し、300℃より高い温度の水を酸素との混合物を製
造する方法であって、(i)該過酸化水素水を200〜
350℃の温度に加熱する工程、(ii)該加熱された過
酸化水素水を200〜350℃の温度で熱分解を開始さ
せ、さらに完全熱分解させて水と酸素との混合物を生成
させる工程及び必要に応じての(iii)該水と酸素との混
合物を所定温度に加熱昇温させる工程からなることを特
徴とする過酸化水素水から水と酸素との混合物を製造す
る方法が提供される。また、本発明によれば、被処理物
を超臨界水中で酸化剤と接触させて処理する方法におい
て、該酸化剤として、前記の方法で得られた水と酸素と
の混合物を用いることを特徴とする超臨界水酸化処理方
法が提供される。
いて、その過酸化水素(H2O2)濃度は特に制限されな
いが、通常1〜60重量%、好ましくは5〜40重量%
である。過酸化水素水を1つの反応装置内において加熱
分解させた場合、その熱分解反応が発熱反応であること
から、得られる熱分解生成物(水と酸素との混合物)は
熱分解前の過酸化水素水温度に比べて大幅に温度上昇し
たものとなる。例えば、濃度5〜35重量%の過酸化水
素水を24MPaに加圧した状態で熱分解する場合、そ
の熱分解前の過酸化水素水温度とその完全熱分解後の生
成物の温度との関係を示すと、次表のようになる。
全熱分解したときの上昇温度をその熱分解前の過酸化水
素水温度との関係で示すと、次表の通りになる。
とには、200〜350℃の温度を有する過酸化水素水
を熱分解するときには、その温度上昇は、H2O2濃度が
30〜35重量%と高い過酸化水素水でも、200℃よ
り低いことがわかる。従って、熱分解前温度を200〜
350℃に保持した過酸化水素水は、比較的安全に熱分
解し得ることがわかる。また、H2O2濃度を30重量%
より低い濃度、好ましくは15〜20重量%に保持した
過酸化水素水はより一層安全に熱分解し得ることがわか
る。
急激な分解反応を引き起こす。過酸化水素の分解反応を
(1)式のように1次反応と仮定する。 −d[H2O2]/dt=k[H2O2] (1) ここで、 [H2O2]:過酸化水素濃度 k :反応速度定数 である。圧力24MPaにおける、過酸化水素の分解速
度定数と加熱温度の関係を示すと、次表のようになる。
温度200℃以上で急激な過酸化水素の分解反応が生じ
ており、250℃で1分、300℃で30秒、350℃
で15秒程度加熱すれば、90%以上の過酸化水素が分
解する。また、この温度領域での熱分解は、表2の結果
を参照して分かるように、急激な温度上昇を回避し得る
ことがわかる。したがって、加熱温度200〜350℃
で、分解反応の90%程度が終了するように一定時間保
持すれば、その後の急激な温度上昇を回避することがで
きる。
水と酸素とに分解してしまうと、得られるH2O/O2混
合物は、これをさらに高温に加熱しても熱分解するH2
O2が既に存在しないことから、その加熱量に応じて徐
々に昇温するだけで、急激な温度上昇を生じるようなこ
とはない。
加熱装置(電気炉)の模式図を示す。図1において、1
〜3はそれぞれが独立して温度制御できる帯域を示し、
1は第1温度制御帯域、2は第2温度制御帯域、3は第
3温度制御帯域を示す。4は、加熱コイル、5及び6は
配管を示す。10は加熱装置を示す。
水を300℃より高い温度に加熱するには、配管5から
過酸化水素水を加熱コイル4内に導入し、第1温度制御
帯域1において加熱する。この第1温度制御帯域1での
加熱により、過酸化水素水の温度は200〜350℃に
到達する。次に、この第1温度制御帯域1を通過した温
度200〜350℃の過酸化水素水は、第2温度制御帯
域2に導入される。この第2温度制御帯域2は、200
〜350℃の過酸化水素水を200〜350℃に保持
し、その熱分解を開始させ、さらに、完全熱分解して水
と酸素との混合物を生成させる帯域である。従って、こ
の帯域2は、第1温度制御帯域1で200〜350℃に
加熱された過酸化水素水を、その温度に保持して、過酸
化水素水が熱分解するのに必要な滞留時間を与える帯域
であり、過酸化水素水を200〜350℃の範囲に保持
するように弱く加熱するか、場合によっては加熱は必要
とされない。この第2温度制御帯域において、過酸化水
素は完全熱分解され、H2O/O2混合物となって第3温
度制御帯域3に導入される。
全熱分解生成物であるH2O/O2混合物を所要温度にま
で加熱する帯域である。第2温度制御帯域2では、過酸
化水素水の完全熱分解に際しての発熱により、生成され
るH2O/O2混合物は、通常、300℃より高い温度に
なっている。第3温度制御帯域3における加熱は、その
所要温度に応じて採用され、第2温度制御帯域からのH
2O/O2混合物の温度が、既にその所要温度に達してい
るときには、第3温度制御帯域3での加熱は必要とされ
ない。また、第3温度制御帯域3での加熱は、過酸化水
素水の完全熱分解生成物であるH2O/O2混合物を加熱
することから、発熱は生じず、安全に行うことができ
る。この第3温度制御帯域3から排出されるH2O/O2
混合物の温度は、前記したように、必要とされる温度に
対応して決まるが、その上限値は、通常、650℃程度
である。
に示したような製造の電気炉である必要はない。例え
ば、第1温度制御帯域1は、別の加熱装置を用いて行う
ことができ、この場合には加熱装置10は2つの温度制
御帯域を有するものが用いられる。
を、従来の超臨界水酸化処理方法に結合させることによ
り、安全性の著しく高められた超臨界水酸化処理方法を
得ることができる。この場合のフローシートを図2に示
す。図2において、10は過酸化水素水熱分解装置、1
1は超臨界水酸化処理装置、12は被処理物タンク、1
3は助燃剤タンク、17は過酸化水素水タンクを示す。
(例えば廃液)を超臨界水酸化処理するには、被処理物
タンク12からポンプ14によりライン22を通して被
処理物を抜出し、これをライン25及びライン26を通
して超臨界水酸化処理装置11に導入するとともに、助
燃剤タンク13からポンプ15によりライン24を通し
て助燃剤を抜出し、ライン25及びライン26を通して
被処理物とともに装置11に導入する。さらに、過酸化
水素水タンク17からポンプ16によりライン29を通
して過酸化水素水を抜出し、これを加熱装置10に導入
して、ここで過酸化水素水を完全熱分解した後、得られ
たH2O/O2混合物をライン27及びライン26を通っ
て装置11に導入する。
物は、超臨界水中で酸素(O2)による酸化処理を受け
る。酸化処理生成物は、ライン28を通して装置11か
ら排出される。なお、21は被処理物補給ライン、23
は助燃剤補給ライン、30は過酸化水素水補給ラインを
各示す。
件を示すと、その反応温度は、374〜650℃、好ま
しくは400〜600℃、その反応圧力は22〜40M
Pa、好ましくは22〜30MPaである。
イオキシン類、環境ホルモン等)や、プラスチック、各
種の有機廃棄物等が包含される。その形態は、通常、水
性スラリー液、水性溶液等である。助燃剤は、超臨界水
酸化処理装置内の温度を維持することを目的として使用
されるもので、このようなものには、イソプロピルアル
コール、エタノール、メタノール等が包含される。
する。
素水を完全熱分解した。即ち、配管5を通して35wt
%過酸化水素水を、0.2リットル/分の割合で電気炉
10の加熱コイル4に導入し、第1温度制御帯域1でそ
の過酸化水素水を250℃に加熱した。次に、この25
0℃の過酸化水素水を第2温度制御帯域2において、温
度320℃に保持して完全熱分解した。この場合の過酸
化水素水の滞留時間は、過酸化水素水が完全熱分解に必
要な時間であり、約1分間であった。次に、過酸化水素
水の完全熱分解により生じた温度約320℃のH2O/
O2混合物を第3温度制御帯域3において600℃に加
熱した。以上のようにして35wt%過酸化水素水を加
熱することにより、温度600℃のH2O/O2混合物を
得た。なお、前記第2温度制御帯域2では過酸化水素水
の熱分解による温度上昇が見られたが、この場合の上昇
温度は約70℃程度であることから、特に危険を伴うも
のではなかった。
酸化処理した。この場合、被処理物としては、ジクロロ
ベンゼンを1wt%の割合で含む水溶液を用いた。ま
た、助燃剤としてはイソプロピルアルコールを用い、さ
らに過酸化水素水としては、濃度30wt%のものを用
いた。超臨界水酸化処理装置11に対して、前記被処理
物、助燃剤及び過酸化水素水の熱分解により生じたH2
O/O2混合物(温度600℃)を圧入して処理した。
この場合の反応温度は630℃、反応圧力は24Mpa
であった。前記の処理により、被処理物を効率よく酸化
処理することができた。
熱分解し、300℃より高い温度のH 2O/O2混合物を
得ることができる。また、本発明によれば、従来の超臨
界水酸化処理方法に本発明による過酸化水素水の熱分解
法を組込むことにより、安全性の著しく高められた超臨
界水酸化処理方法を得ることができる。
装置の模式図を示す。
を実施する場合のフローシートを示す。
Claims (3)
- 【請求項1】 過酸化水素水を熱分解し、300℃より
高い温度の水と酸素との混合物を製造する方法であっ
て、(i)該過酸化水素水を200〜350℃の温度に
加熱する工程、(ii)該加熱された過酸化水素水を20
0〜350℃の温度で熱分解を開始させ、さらに完全熱
分解させて水と酸素との混合物を生成させる工程及び必
要に応じての(iii)該水と酸素との混合物を所定温度に
加熱昇温させる工程からなることを特徴とする過酸化水
素水から水と酸素との混合物を製造する方法。 - 【請求項2】 該過酸化水素水中の過酸化水素濃度が1
〜60重量%である請求項1の方法。 - 【請求項3】 被処理物を超臨界水中で酸化剤と接触さ
せて処理する方法において、該酸化剤として、請求項1
又は2の方法で得られた水と酸素との混合物を用いるこ
とを特徴とする超臨界水酸化処理方法。
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JP05061599A JP4200513B2 (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | 過酸化水素水から水と酸素との混合物を安全に製造する方法及びそれを組込んだ超臨界水酸化処理方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR20180073882A (ko) * | 2016-12-23 | 2018-07-03 | 주식회사 포스코 | 코크스오븐 상승관 에너지 회수 방법 및 장치 |
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KR20180073882A (ko) * | 2016-12-23 | 2018-07-03 | 주식회사 포스코 | 코크스오븐 상승관 에너지 회수 방법 및 장치 |
KR101879095B1 (ko) * | 2016-12-23 | 2018-07-16 | 주식회사 포스코 | 코크스오븐 상승관 에너지 회수 방법 및 장치 |
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