JP3677459B2

JP3677459B2 - Supercritical reactor

Info

Publication number: JP3677459B2
Application number: JP2001080906A
Authority: JP
Inventors: 憲豪山本
Original assignee: 株式会社帝国電機製作所
Priority date: 2001-03-21
Filing date: 2001-03-21
Publication date: 2005-08-03
Anticipated expiration: 2021-03-21
Also published as: JP2002273196A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超臨界反応装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境対策として、例えばイオン交換樹脂などの産業廃棄物やゴミの焼却灰などの廃棄物の無害化処理に、臨界温度および臨界圧力を超えた状態の超臨界水や超臨界二酸化炭素に代表される超臨界流体を溶媒として利用することが進められている。
【０００３】
このような処理では、例えば、図４に示すように、タンク１内で産業廃棄物などのスラリーと水などの流体を攪拌混合して所定濃度のスラリー流体とし、このタンク１内のスラリー流体を送液用ポンプ２で定量ポンプ３へ送液するとともにこの定量ポンプ３により微量で定量的かつ高圧に昇圧して超臨界反応器４へ送液し、超臨界反応器４内でスラリー流体を臨界温度および臨界圧力を超えた超臨界流体の状態として無害化処理している。
【０００４】
定量ポンプ３は、吸込口および吐出口を有し、これら吸込口および吐出口には、図５に示すようなバルブ５を接続している。このバルブ５は、バルブシート６、バルブガイド７、およびこれらバルブシート６とバルブガイド７との間でスラリー流体の流れる方向に応じて動くとともにバルブシート６との接触で閉止するボール８を備えており、スラリー流体の吸込時に吸込口を開放するとともに吐出口を閉止し、スラリー流体の吐出時に吸込口を閉止するとともに吐出口を開放している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、定量ポンプ３でスラリー流体を送液する場合、スラリー流体の濃度が高いとバルブ５で詰まりが発生しやすくなり、吐出量などの条件によっては濃度１０％以上のスラリー流体を微量で定量的かつ高圧に昇圧して送液することができない問題がある。
【０００６】
また、スラリー流体を取り扱うことで、バルブ５の寿命が短くなり、短時間での分解整備が必要になる問題がある。
【０００７】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、スラリー流体の濃度などに影響なくスラリー流体を超臨界反応器に広範囲の流量域で定量的に送液できるとともに定量ポンプなどの寿命を長くできる超臨界反応装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の超臨界反応装置は、液を臨界圧力に加圧する定量ポンプと、この定量ポンプの吐出液と被処理物体であるスラリーおよび流体とを攪拌混合する攪拌機を備えた攪拌槽とを具備し、この攪拌槽で加圧攪拌混合されたスラリー流体を超臨界反応器へ送液するものである。
【０００９】
そして、攪拌槽内で定量ポンプの吐出液とスラリーおよび流体とを攪拌混合するとともに、定量ポンプの吐出液の量と同じ量のスラリー流体を攪拌槽から超臨界反応器へ送液する。定量ポンプが確実に動作してスラリー流体を広範囲の流量域で定量的に送液可能となるとともに、スラリーを定量ポンプで直接取り扱わないので定量ポンプの寿命が長くなる。
【００１０】
請求項２記載の超臨界反応装置は、請求項１記載の超臨界反応装置において、攪拌機はキャンドモータ攪拌機であり、定量ポンプは前記キャンドモータ攪拌機の内部を通じて攪拌槽内へ送液するものである。
【００１１】
そして、キャンドモータ攪拌機で攪拌槽内のスラリーおよび流体を攪拌し、定量ポンプで液をキャンドモータ攪拌機の内部を通じて攪拌槽内へ送液することにより、キャンドモータ攪拌機の摺動部潤滑および熱除去を図るとともに、定量ポンプの吐出液の量と同じ量のスラリー流体を攪拌槽から超臨界反応器へ送液する。定量ポンプが確実に動作してスラリー流体を広範囲の流量域で定量的に送出可能となるとともに、スラリーが定量ポンプおよびキャンドモータ攪拌機の内部に入らないことでこれらの寿命が長くなる。
【００１２】
請求項３記載の超臨界反応装置は、請求項１記載の超臨界反応装置において、攪拌機はマグネットカップリング攪拌機であり、定量ポンプは前記マグネットカップリング攪拌機の内部を通じて攪拌槽内へ送液するものである。
【００１３】
そして、マグネットカップリング攪拌機で攪拌槽内のスラリーおよび流体を攪拌し、定量ポンプで液をマグネットカップリング攪拌機の内部を通じて攪拌槽内へ送液することにより、マグネットカップリング攪拌機の摺動部潤滑および熱除去を図るとともに、定量ポンプの吐出液の量と同じ量のスラリー流体を攪拌槽から超臨界反応器へ送液する。定量ポンプが確実に動作してスラリー流体を広範囲の流量域で定量的に送出可能となるとともに、スラリーが定量ポンプおよびマグネットカップリング攪拌機の内部に入らないことでこれらの寿命が長くなる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図１および図２を参照して説明する。
【００１５】
図１に超臨界反応装置の構成図を示す。
【００１６】
この超臨界反応装置11は、例えばイオン交換樹脂などの産業廃棄物やゴミの焼却灰などのスラリーを、臨界温度および臨界圧力を超えた状態の超臨界水や超臨界二酸化炭素に代表される超臨界流体を溶媒として超臨界反応器12へ送出つまり送液し、無害化処理するプロセスに適用される。
【００１７】
超臨界反応装置11は、攪拌槽13およびこの攪拌槽13と一体に結合されて構成される攪拌機としてのキャンドモータ攪拌機14を有し、これら攪拌槽13およびキャンドモータ攪拌機14が同じ基台15上に設置されている。この攪拌槽13にはスラリーおよび水などの流体を供給する供給手段としての注入タンク16が接続され、キャンドモータ攪拌機14には水などの液を臨界圧力に加圧してキャンドモータ攪拌機14の内部を通じて攪拌槽13内へ送液する定量ポンプ17が配管18にて接続されている。
【００１８】
攪拌槽13は、上部でキャンドモータ攪拌機14に寄った位置に設けられる入口部19aおよびキャンドモータ攪拌機14と反対の端面中央に設けられる出口部19bを有し、入口部19aに注入タンク16が接続され、出口部19bが超臨界反応器12に接続されている。攪拌槽13の入口部19aにはバルブ20などが配設され、攪拌槽13の上部にはエア抜きバルブ21が配設され、攪拌槽13の下部にはドレンバルブ22が配設されている。
【００１９】
キャンドモータ攪拌機14は、攪拌槽13内と反対側の端部に定量ポンプ17からの配管18が接続され、定量ポンプ17から送液される液が内部を流通して攪拌槽13へ送られる。キャンドモータ攪拌機14の外側には、キャンドモータ攪拌機14のモータ部分の外側に冷却水を流通させて冷却する冷却ジャケット23、内部に流通される液の圧力が所定圧以上になった場合にその圧力を逃すための安全弁24が配設されている。
【００２０】
定量ポンプ17は、吸込側と吐出側とにそれぞれ弁を有し、微少流量を含む広範囲の流量域の水などの液を定量的かつ高圧に昇圧して送液可能としている。配管18にはバルブ25および圧力計26が配設されている。送液する液は、注入タンク16から攪拌槽13に注入する流体と同一の種類であって、スラリーを含まない水などの液である。
【００２１】
次に、図２は攪拌槽およびキャンドモータ攪拌機の断面図を示す。
【００２２】
攪拌槽13とキャンドモータ攪拌機14とが液密に一体に結合されて構成されている。
【００２３】
攪拌槽13の内部には、入口部19aおよび出口部19bに連通してスラリー流体が貯留される空間部27が形成されている。
【００２４】
キャンドモータ攪拌機14は、攪拌槽13の空間部27内に配置される攪拌翼28、およびこの攪拌翼28を回転させるキャンドモータ29を有している。キャンドモータ29は図示しない制御装置によってインバータ制御運転される。
【００２５】
キャンドモータ29は、固定子鉄心30に固定子巻線31が巻回されて構成される固定子32が固定子枠33に挿着され、固定子32の内周面にステンレスなどの非磁性体で薄肉円筒状に形成された固定子キャン34が密着挿入されてその両端縁が固定子枠33に液密に溶着されている。また、回転子鉄心35に回転子導体36が装着されて構成される回転子37に回転軸38が挿着され、回転子37の外周面にステンレスなどの非磁性体で薄肉円筒状に形成された回転子キャン39が被着されている。そして、固定子32と回転子37とは固定子キャン34と回転子キャン39とのキャン隙間40を介して対向配設されている。回転軸38は軸受箱41a，41bに装着したすべり軸受である軸受42a，42bにてスリーブ43a，43bおよびスラストカラー44a，44bを介して軸支されている。
【００２６】
キャンドモータ29の内部には、摺動部である軸受42a，42bの潤滑および熱除去のために、定量ポンプ17が接続される一端から攪拌槽13の空間部27内に連通する他端にわたり液が流通する流通路45が形成されている。この流通路45は、軸受箱41bの流入口46、軸受42b、キャン隙間40、軸受42a、および軸受箱41aの空間部27に連通する隙間などで構成されている。
【００２７】
攪拌翼28は、スリーブ43a，43bを介して軸受42a，42bに支持された回転子37に取り付けられ、軸方向にはスラストカラー44a，44bと軸受42a，42bとによって動きが制限されている。
【００２８】
次に、攪拌槽13から超臨界反応器12へのスラリー流体の送液動作について説明する。
【００２９】
注入タンク16からスラリーおよび流体が入口部19aを通じて攪拌槽13内に注入される。
【００３０】
キャンドモータ攪拌機14のキャンドモータ29の駆動により、回転軸38とともに攪拌翼28が回転し、この攪拌翼28で攪拌槽13内のスラリーおよび流体を攪拌混合し、所定の濃度のスラリー流体を調合する。キャンドモータ29内の流通路45には定量ポンプ17から送液されているスラリーを含まない水などの液が満たされており、軸受42a，42bを潤滑するとともに熱を吸収して除去する。
【００３１】
定量ポンプ17の駆動により、スラリーを含まない水などの液をキャンドモータ29の内部の流通路45を通じて攪拌槽13内に送液する。この定量ポンプ17から攪拌槽13に送り込んだ液の量と同じ量のスラリー流体が攪拌槽13の出口部19bから吐出される。
【００３２】
攪拌槽13の出口部19bから吐出されたスラリー流体は超臨界反応器12へ送り込まれ、超臨界反応器12において臨界温度および臨界圧力を超えた状態の超臨界状態とし、流体が超臨界流体の溶媒となってスラリーを処理する。
【００３３】
このように、攪拌槽13の入口部19aから供給されるスラリーおよび流体をキャンドモータ攪拌機14で攪拌混合し、定量ポンプ17によりスラリーを含まない液をキャンドモータ攪拌機14の内部を通じて攪拌槽13内へ送液することで、キャンドモータ攪拌機14の摺動部潤滑および熱除去を図るとともに、定量ポンプ17から攪拌槽13に送り込んだ液の量と同じ量のスラリー流体を攪拌槽13の出口部19bから超臨界反応器12へ送液できるため、スラリー流体の濃度などに影響なく定量ポンプ17が確実に動作してスラリー流体を超微量から大流量までの広範囲の流量域で定量的に送出できるとともに、スラリーが定量ポンプ17およびキャンドモータ攪拌機14の内部に入らないことでこれらの寿命を長くできる。
【００３４】
また、定量ポンプ17から送液する液を攪拌槽13の入口部19aに供給される流体と同一にすることにより、スラリー流体の性状の変化を防止できる。
【００３５】
さらに、キャンドモータ攪拌機14をインバータ制御運転して攪拌槽13内のスラリー流体の混合状態を制御すること、および攪拌槽13の容量を考慮することにより、定量ポンプ17により攪拌槽13内に送液された液によるスラリー濃度の低下を避けることができ、出口部19bにおけるスラリー流体の極端な濃度変化を避けることができる。
【００３６】
なお、前記実施の形態では、攪拌槽13内にスラリーおよび流体を供給したが、スラリーと流体とが攪拌混合された所定濃度のスラリー流体を供給してもよく、この場合、キャンドモータ攪拌機14により、スラリー流体のより確実な攪拌混合を図るとともに定量ポンプ17から攪拌槽13内に送液される液とスラリー流体との攪拌混合を図ることになり、スラリー流体の送液については同様の作用効果が得られる。
【００３７】
また、攪拌機としてキャンドモータ攪拌機を用いたが、攪拌機としてマグネットカップリング攪拌機を用いてもよい。
【００３８】
そして、図３に超臨界反応装置の攪拌槽およびマグネットカップリング攪拌機の断面図を示す。
【００３９】
マグネットカップリング攪拌機51は、攪拌槽13に液密に固定されるハウジング52を有し、このハウジング52には攪拌槽13と反対方向に突出する円筒部53が形成されているとともにこの円筒部53内に攪拌槽13側に開口する回転軸収容部54が形成されている。回転軸収容部54には、回転軸収容部54の攪拌槽13側の開口を閉塞する閉塞部55に配設された軸受56と回転軸収容部54の奥側に配設された軸受57とによって回転軸58が回転自在に配設され、この回転軸58の攪拌槽13の空間部27内に突出する端部に攪拌翼59が取り付けられている。回転軸58にはマグネットカップリング60を構成する一方のマグネット61が取り付けられている。回転軸58内を貫通して回転軸収容部54に連通する流路58aが形成されている。
【００４０】
ハウジング52の円筒部53の周囲にはモータ取付枠62が固定され、このモータ取付枠62に汎用モータ63が取り付けられている。汎用モータ63の駆動軸64には円筒部53とモータ取付枠62との間に回転自在に配置される筒状の回転筒65が取り付けられ、この回転筒65の内周で円筒部53内のマグネット61に対向する位置にマグネットカップリング60を構成する他方のマグネット66が取り付けられている。
【００４１】
ハウジング52には回転軸収容部54内に連通する流入口67が形成され、この流入口67に定量ポンプ17から液が送液される。定量ポンプ17から送液される液は、流入口67から回転軸収容部54内に充填され、軸受56，57を潤滑するとともに熱を吸収して、攪拌槽13へ送液される。
【００４２】
そして、マグネットカップリング60を介して汎用モータ63の駆動軸64の回転がマグネットカップリング攪拌機51の回転軸58に伝達され、攪拌翼59が回転される。
【００４３】
このように、マグネットカップリング攪拌機51で攪拌槽13内のスラリーおよび流体を攪拌し、定量ポンプ17で液をマグネットカップリング攪拌機51の内部を通じて攪拌槽13内へ送液することにより、マグネットカップリング攪拌機51の摺動部潤滑および熱除去を図るとともに、定量ポンプ17の吐出液の量と同じ量のスラリー流体を攪拌槽13から超臨界反応器12へ送液できるため、定量ポンプ17が確実に動作してスラリー流体を広範囲の流量域で定量的に送出できるとともに、スラリーが定量ポンプ17およびマグネットカップリング攪拌機51の内部に入らないことでこれらの寿命を長くできる。
【００４４】
また、定量ポンプ17から攪拌槽13内に流体を送液する場合、キャンドモータ攪拌機14やマグネットカップリング攪拌機51の内部を流通させず、攪拌槽13内に直接送液しても、同様の作用効果が得られる。この場合、キャンドモータ攪拌機14やマグネットカップリング攪拌機51以外の攪拌機を用いてもよい。
【００４５】
【発明の効果】
請求項１記載の超臨界反応装置によれば、攪拌槽内で定量ポンプの吐出液とスラリーおよび流体とを攪拌混合するとともに、定量ポンプの吐出液の量と同じ量のスラリー流体を攪拌槽から超臨界反応器へ送液することにより、定量ポンプが確実に動作してスラリー流体を広範囲の流量域で定量的に送液できるとともに、スラリーを定量ポンプで直接取り扱わないので定量ポンプの寿命を長くできる。
【００４６】
請求項２記載の超臨界反応装置によれば、請求項１記載の超臨界反応装置の効果に加えて、キャンドモータ攪拌機で攪拌槽内のスラリーおよび流体を攪拌し、定量ポンプで液をキャンドモータ攪拌機の内部を通じて攪拌槽内へ送液することにより、キャンドモータ攪拌機の摺動部潤滑および熱除去を図るとともに、定量ポンプの吐出液の量と同じ量のスラリー流体を攪拌槽から超臨界反応器へ送液できるため、定量ポンプが確実に動作してスラリー流体を広範囲の流量域で定量的に送出できるとともに、スラリーが定量ポンプおよびキャンドモータ攪拌機の内部に入らないことでこれらの寿命を長くできる。
【００４７】
請求項３記載の超臨界反応装置によれば、請求項１記載の超臨界反応装置の効果に加えて、マグネットカップリング攪拌機で攪拌槽内のスラリーおよび流体を攪拌し、定量ポンプで液をマグネットカップリング攪拌機の内部を通じて攪拌槽内へ送液することにより、マグネットカップリング攪拌機の摺動部潤滑および熱除去を図るとともに、定量ポンプの吐出液の量と同じ量のスラリー流体を攪拌槽から超臨界反応器へ送液できるため、定量ポンプが確実に動作してスラリー流体を広範囲の流量域で定量的に送出できるとともに、スラリーが定量ポンプおよびマグネットカップリング攪拌機の内部に入らないことでこれらの寿命を長くできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す超臨界反応装置の構成図である。
【図２】同上超臨界反応装置の攪拌槽およびキャンドモータ攪拌機の断面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態を示す超臨界反応装置の攪拌槽およびマグネットカップリング攪拌機の断面図である。
【図４】従来の超臨界反応装置の構成図である。
【図５】従来の定量ポンプの吸込口および吐出口に用いられるバルブの断面図である。
【符号の説明】
11 超臨界反応装置
12 超臨界反応器
13 攪拌槽
14 攪拌機としてのキャンドモータ攪拌機
17 定量ポンプ
51 攪拌機としてのマグネットカップリング攪拌機[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a supercritical reactor.
[0002]
[Prior art]
In recent years, as environmental measures, for example, detoxification treatment of industrial waste such as ion exchange resin and waste such as incineration ash of garbage, represented by supercritical water and supercritical carbon dioxide in a state exceeding the critical temperature and pressure The use of supercritical fluids as a solvent is underway.
[0003]
In such a process, for example, as shown in FIG. 4, a slurry such as industrial waste and a fluid such as water are stirred and mixed in the tank 1 to obtain a slurry fluid having a predetermined concentration. The liquid is pumped to the metering pump 3 by the pump 2 and the pressure is quantitatively increased to a high pressure by the metering pump 3 and fed to the supercritical reactor 4, where the slurry fluid becomes critical in the supercritical reactor 4. It is detoxified as a supercritical fluid that exceeds temperature and critical pressure.
[0004]
The metering pump 3 has a suction port and a discharge port, and a valve 5 as shown in FIG. 5 is connected to the suction port and the discharge port. The valve 5 includes a valve seat 6, a valve guide 7, and a ball 8 that moves between the valve seat 6 and the valve guide 7 according to the direction in which the slurry fluid flows and closes when the valve seat 6 contacts the valve seat 6. When the slurry fluid is sucked, the suction port is opened and the discharge port is closed, and when the slurry fluid is discharged, the suction port is closed and the discharge port is opened.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the slurry fluid is fed by the metering pump 3, if the slurry fluid concentration is high, the valve 5 is likely to be clogged, and depending on the conditions such as the discharge amount, the slurry fluid having a concentration of 10% or more is quantitatively measured in a trace amount. In addition, there is a problem that the liquid cannot be fed under a high pressure.
[0006]
In addition, there is a problem that handling the slurry fluid shortens the life of the valve 5 and requires disassembly and maintenance in a short time.
[0007]
The present invention has been made in view of the above points. The slurry fluid can be quantitatively fed to the supercritical reactor in a wide range of flow rate without affecting the concentration of the slurry fluid, and the life of the metering pump can be extended. An object of the present invention is to provide a supercritical reactor that can be used.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The supercritical reaction apparatus according to claim 1 comprises: a metering pump that pressurizes the liquid to a critical pressure; and a stirring tank equipped with a stirrer that stirs and mixes the discharge liquid of the metering pump and the slurry and fluid that are the objects to be treated. And a slurry fluid mixed under pressure and stirring in this stirring tank is fed to a supercritical reactor.
[0009]
Then, the discharge liquid of the metering pump, the slurry and the fluid are stirred and mixed in the stirring tank, and the same amount of slurry fluid as that of the discharge liquid of the metering pump is sent from the stirring tank to the supercritical reactor. The metering pump operates reliably, and the slurry fluid can be sent quantitatively in a wide range of flow rates, and the slurry is not handled directly by the metering pump, so the life of the metering pump is extended.
[0010]
The supercritical reaction apparatus according to claim 2 is the supercritical reaction apparatus according to claim 1, wherein the agitator is a canned motor agitator, and the metering pump is fed into the agitation tank through the canned motor agitator. .
[0011]
Then, the slurry and fluid in the agitation tank are agitated with a canned motor agitator, and the liquid is fed into the agitation tank through the inside of the canned motor agitator with a metering pump, thereby lubricating the sliding portion of the canned motor agitator and removing heat. At the same time, the same amount of slurry fluid as the amount discharged from the metering pump is fed from the stirring tank to the supercritical reactor. The metering pump operates reliably, and the slurry fluid can be quantitatively delivered in a wide range of flow rates, and the slurry does not enter the metering pump and the canned motor agitator.
[0012]
The supercritical reaction device according to claim 3 is the supercritical reaction device according to claim 1, wherein the stirrer is a magnetic coupling stirrer, and the metering pump is fed into the stirring tank through the inside of the magnetic coupling stirrer. It is.
[0013]
Then, the slurry and fluid in the stirring tank are stirred with a magnetic coupling stirrer, and the liquid is fed into the stirring tank through the inside of the magnetic coupling stirrer with a metering pump. While removing heat, the same amount of slurry fluid as the amount discharged from the metering pump is sent from the stirring tank to the supercritical reactor. The metering pump operates reliably, and the slurry fluid can be sent quantitatively in a wide range of flow rates, and the life of the slurry is prolonged because the slurry does not enter the metering pump and the magnetic coupling stirrer.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 and FIG.
[0015]
FIG. 1 shows a configuration diagram of a supercritical reactor.
[0016]
This supercritical reactor 11 is a slurry of industrial waste such as ion exchange resin and incineration ash of garbage, for example, supercritical water and supercritical carbon dioxide, which are in a state exceeding the critical temperature and critical pressure. The present invention is applied to a process in which a critical fluid is used as a solvent, that is, sent to the supercritical reactor 12, that is, sent to liquid, and detoxified.
[0017]
The supercritical reactor 11 has a stirring tank 13 and a canned motor stirrer 14 as a stirrer configured integrally with the stirring tank 13, and the stirring tank 13 and the canned motor stirrer 14 are on the same base 15. Is installed. An injection tank 16 as a supply means for supplying fluid such as slurry and water is connected to the agitation tank 13, and a liquid such as water is pressurized to a critical pressure to the canned motor agitator 14 through the inside of the canned motor agitator 14. A metering pump 17 for feeding the liquid into the stirring tank 13 is connected by a pipe 18.
[0018]
The agitation tank 13 has an inlet part 19a provided at a position close to the canned motor agitator 14 and an outlet part 19b provided at the center of the end surface opposite to the canned motor agitator 14, and the injection tank 16 is connected to the inlet part 19a. The outlet 19b is connected to the supercritical reactor 12. A valve 20 and the like are disposed at the inlet 19a of the stirring tank 13, an air vent valve 21 is disposed at the upper part of the stirring tank 13, and a drain valve 22 is disposed at the lower part of the stirring tank 13.
[0019]
The canned motor agitator 14 is connected to a pipe 18 from the metering pump 17 at the end opposite to the inside of the stirring tank 13, and the liquid sent from the metering pump 17 circulates inside and is sent to the stirring tank 13. Outside the canned motor agitator 14, there is a cooling jacket 23 that cools the cooling water by circulating cooling water outside the motor part of the canned motor agitator 14, and the pressure when the pressure of the liquid circulated inside exceeds a predetermined pressure. A safety valve 24 is provided to release the air.
[0020]
The metering pump 17 has valves on the suction side and the discharge side, respectively, and can pump liquid such as water in a wide flow rate range including a minute flow rate to a high pressure quantitatively. The pipe 18 is provided with a valve 25 and a pressure gauge 26. The liquid to be fed is the same type of fluid that is injected from the injection tank 16 into the stirring tank 13, and is a liquid such as water that does not contain slurry.
[0021]
Next, FIG. 2 shows a sectional view of the agitation tank and the canned motor agitator.
[0022]
The agitation tank 13 and the canned motor agitator 14 are configured in a liquid-tight integrated manner.
[0023]
Inside the agitation tank 13, a space portion 27 is formed which communicates with the inlet portion 19a and the outlet portion 19b and stores the slurry fluid.
[0024]
The canned motor stirrer 14 includes a stirring blade 28 disposed in the space 27 of the stirring tank 13 and a canned motor 29 that rotates the stirring blade 28. The canned motor 29 is inverter-controlled by a control device (not shown).
[0025]
In the canned motor 29, a stator 32 configured by winding a stator winding 31 around a stator core 30 is inserted into a stator frame 33, and a nonmagnetic material such as stainless steel is formed on the inner peripheral surface of the stator 32. Thus, the stator can 34 formed into a thin cylindrical shape is closely inserted, and both end edges thereof are liquid-tightly welded to the stator frame 33. In addition, a rotating shaft 38 is inserted into a rotor 37 configured by attaching a rotor conductor 36 to the rotor core 35, and the outer surface of the rotor 37 is formed in a thin cylindrical shape with a nonmagnetic material such as stainless steel. A rotor can 39 is attached. The stator 32 and the rotor 37 are arranged to face each other via a can gap 40 between the stator can 34 and the rotor can 39. The rotary shaft 38 is pivotally supported via sleeves 43a and 43b and thrust collars 44a and 44b by bearings 42a and 42b which are slide bearings mounted on the bearing boxes 41a and 41b.
[0026]
In the canned motor 29, liquid is provided from one end where the metering pump 17 is connected to the other end communicating with the space 27 of the agitation tank 13 for lubrication and heat removal of the bearings 42a and 42b which are sliding portions. Is formed. The flow passage 45 includes an inlet 46 of the bearing box 41b, a bearing 42b, a can gap 40, a bearing 42a, a gap communicating with the space 27 of the bearing box 41a, and the like.
[0027]
The stirring blade 28 is attached to the rotor 37 supported by the bearings 42a and 42b via the sleeves 43a and 43b, and its movement is restricted by the thrust collars 44a and 44b and the bearings 42a and 42b in the axial direction.
[0028]
Next, the operation of feeding the slurry fluid from the stirring tank 13 to the supercritical reactor 12 will be described.
[0029]
Slurry and fluid are injected from the injection tank 16 into the stirring tank 13 through the inlet 19a.
[0030]
By driving the canned motor 29 of the canned motor agitator 14, the agitating blade 28 is rotated together with the rotating shaft 38, and the slurry and the fluid in the agitating tank 13 are agitated and mixed by the agitating blade 28 to prepare a slurry fluid having a predetermined concentration. . The flow path 45 in the canned motor 29 is filled with a liquid such as water that does not contain slurry fed from the metering pump 17, and lubricates the bearings 42a and 42b and absorbs and removes the heat.
[0031]
By driving the metering pump 17, a liquid such as water that does not contain slurry is fed into the agitation tank 13 through the flow passage 45 inside the canned motor 29. The same amount of slurry fluid as the amount of liquid fed from the metering pump 17 to the stirring tank 13 is discharged from the outlet 19b of the stirring tank 13.
[0032]
The slurry fluid discharged from the outlet portion 19b of the stirring tank 13 is sent to the supercritical reactor 12, where the supercritical reactor 12 reaches a supercritical state where the critical temperature and the critical pressure are exceeded. Treat the slurry as a solvent.
[0033]
Thus, the slurry and fluid supplied from the inlet 19a of the stirring tank 13 are stirred and mixed by the canned motor stirrer 14, and the slurry-free liquid is fed into the stirring tank 13 through the inside of the canned motor stirrer 14 by the metering pump 17. By feeding the liquid, the sliding portion of the canned motor agitator 14 is lubricated and heat is removed, and the same amount of slurry fluid as the amount of liquid fed from the metering pump 17 to the stirring tank 13 is discharged from the outlet 19b of the stirring tank 13. Since the liquid can be sent to the supercritical reactor 12, the metering pump 17 can operate reliably without affecting the concentration of the slurry fluid, and the slurry fluid can be sent quantitatively in a wide range of flow rates from a very small amount to a large flow rate. Since the slurry does not enter the metering pump 17 and the canned motor agitator 14, the service life of the slurry can be extended.
[0034]
Further, by making the liquid fed from the metering pump 17 the same as the fluid supplied to the inlet 19a of the stirring tank 13, the change in the properties of the slurry fluid can be prevented.
[0035]
Furthermore, the canned motor agitator 14 is operated by inverter control to control the mixing state of the slurry fluid in the agitation tank 13, and the volume of the agitation tank 13 is taken into consideration. The decrease in the slurry concentration due to the liquid thus formed can be avoided, and an extreme change in the concentration of the slurry fluid at the outlet 19b can be avoided.
[0036]
In the embodiment, the slurry and the fluid are supplied into the agitation tank 13, but a slurry fluid having a predetermined concentration in which the slurry and the fluid are agitated and mixed may be supplied. In this case, the canned motor agitator 14 The slurry fluid is more reliably stirred and mixed, and the liquid fed from the metering pump 17 into the stirring tank 13 and the slurry fluid are stirred and mixed. Is obtained.
[0037]
Moreover, although the canned motor stirrer was used as a stirrer, you may use a magnetic coupling stirrer as a stirrer.
[0038]
FIG. 3 shows a cross-sectional view of the stirring tank and the magnetic coupling stirrer of the supercritical reactor.
[0039]
The magnetic coupling stirrer 51 has a housing 52 that is liquid-tightly fixed to the stirring tank 13, and a cylindrical portion 53 that protrudes in the opposite direction to the stirring tank 13 is formed in the housing 52 and the cylindrical portion 53 A rotating shaft accommodating portion 54 that opens toward the stirring tank 13 is formed therein. The rotating shaft housing portion 54 includes a bearing 56 disposed in a closing portion 55 that closes an opening on the stirring tank 13 side of the rotating shaft housing portion 54, and a bearing 57 disposed on the back side of the rotating shaft housing portion 54. Thus, the rotating shaft 58 is rotatably arranged, and an agitating blade 59 is attached to an end portion of the rotating shaft 58 that protrudes into the space 27 of the stirring tank 13. One magnet 61 constituting the magnet coupling 60 is attached to the rotating shaft 58. A flow path 58a that penetrates through the rotation shaft 58 and communicates with the rotation shaft housing portion 54 is formed.
[0040]
A motor mounting frame 62 is fixed around the cylindrical portion 53 of the housing 52, and a general-purpose motor 63 is mounted on the motor mounting frame 62. A cylindrical rotating cylinder 65 that is rotatably arranged between the cylindrical portion 53 and the motor mounting frame 62 is attached to the drive shaft 64 of the general-purpose motor 63, and the inner periphery of the rotating cylinder 65 is within the cylindrical portion 53. The other magnet 66 constituting the magnet coupling 60 is attached at a position facing the magnet 61.
[0041]
The housing 52 is formed with an inflow port 67 communicating with the inside of the rotary shaft accommodating portion 54, and the liquid is fed from the metering pump 17 to the inflow port 67. The liquid fed from the metering pump 17 is filled into the rotary shaft accommodating portion 54 from the inlet 67, lubricates the bearings 56 and 57, absorbs heat, and is fed to the stirring tank 13.
[0042]
Then, the rotation of the drive shaft 64 of the general-purpose motor 63 is transmitted to the rotation shaft 58 of the magnet coupling stirrer 51 via the magnet coupling 60, and the stirring blade 59 is rotated.
[0043]
Thus, the magnetic coupling stirrer 51 stirs the slurry and fluid in the stirring tank 13, and the metering pump 17 feeds the liquid into the stirring tank 13 through the inside of the magnetic coupling stirrer 51. The sliding part of the agitator 51 is lubricated and heat is removed, and the same amount of slurry fluid as the amount of the discharge liquid of the metering pump 17 can be sent from the stirring tank 13 to the supercritical reactor 12, so that the metering pump 17 can be reliably By operating, the slurry fluid can be sent quantitatively in a wide range of flow rates, and the life of the slurry can be extended by preventing the slurry from entering the metering pump 17 and the magnetic coupling stirrer 51.
[0044]
In addition, when fluid is fed from the metering pump 17 into the stirring tank 13, the same effect can be obtained by directly feeding the liquid into the stirring tank 13 without circulating the inside of the canned motor agitator 14 or the magnetic coupling stirrer 51. An effect is obtained. In this case, a stirrer other than the canned motor stirrer 14 and the magnetic coupling stirrer 51 may be used.
[0045]
【The invention's effect】
According to the supercritical reaction device of claim 1, while stirring and mixing the discharge liquid of the metering pump and the slurry and fluid in the stirring tank, the same amount of slurry fluid as the amount of the discharging liquid of the metering pump is removed from the stirring tank. By feeding the liquid into the supercritical reactor, the metering pump operates reliably and the slurry fluid can be quantitatively fed in a wide range of flow rates, and the life of the metering pump is extended because the slurry is not handled directly by the metering pump. it can.
[0046]
According to the supercritical reactor according to claim 2, in addition to the effect of the supercritical reactor according to claim 1, the slurry and fluid in the agitation tank are agitated with a canned motor agitator, and the liquid is removed with a quantitative pump. By feeding the liquid into the agitation tank through the inside of the agitator, the sliding part of the canned motor agitator is lubricated and heat is removed, and the same amount of slurry fluid as the amount of liquid discharged from the metering pump is discharged from the agitation tank to the supercritical reactor. Since the metering pump operates reliably and the slurry fluid can be sent quantitatively in a wide range of flow rates, the life of the slurry can be extended by preventing the slurry from entering the metering pump and the canned motor agitator. .
[0047]
According to the supercritical reactor according to claim 3, in addition to the effect of the supercritical reactor according to claim 1, the slurry and fluid in the agitation tank are agitated with a magnet coupling agitator, and the liquid is magnetized with a metering pump. By feeding the liquid into the stirring tank through the inside of the coupling stirrer, the sliding part of the magnetic coupling stirrer is lubricated and the heat is removed, and the same amount of slurry fluid as the amount of liquid discharged from the metering pump is exceeded from the stirring tank. Since the liquid can be sent to the critical reactor, the metering pump can operate reliably and the slurry fluid can be sent quantitatively in a wide range of flow rates, and the slurry does not enter the metering pump and the magnetic coupling agitator. Long life can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a supercritical reaction apparatus showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a stirring tank and a canned motor stirrer of the supercritical reaction apparatus.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a stirring tank and a magnetic coupling stirrer of a supercritical reaction apparatus showing another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram of a conventional supercritical reaction apparatus.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a valve used for a suction port and a discharge port of a conventional metering pump.
[Explanation of symbols]
11 Supercritical reactor
12 Supercritical reactor
13 Mixing tank
14 Canned motor agitator as agitator
17 Metering pump
51 Magnetic coupling stirrer as a stirrer

Claims

液を臨界圧力に加圧する定量ポンプと、
この定量ポンプの吐出液と被処理物体であるスラリーおよび流体とを攪拌混合する攪拌機を備えた攪拌槽とを具備し、
この攪拌槽で加圧攪拌混合されたスラリー流体を超臨界反応器へ送液する
ことを特徴とする超臨界反応装置。A metering pump that pressurizes the liquid to a critical pressure;
Comprising a stirring tank equipped with a stirrer that stirs and mixes the slurry discharged from the metering pump and the object to be treated and the fluid;
A supercritical reaction apparatus characterized in that a slurry fluid pressure-stirred and mixed in this stirring tank is fed to a supercritical reactor.

攪拌機はキャンドモータ攪拌機であり、
定量ポンプは前記キャンドモータ攪拌機の内部を通じて攪拌槽内へ送液する
ことを特徴とする請求項１記載の超臨界反応装置。The stirrer is a canned motor stirrer,
The supercritical reaction apparatus according to claim 1, wherein the metering pump feeds liquid into the stirring tank through the inside of the canned motor stirrer.

攪拌機はマグネットカップリング攪拌機であり、
定量ポンプは前記マグネットカップリング攪拌機の内部を通じて攪拌槽内へ送液する
ことを特徴とする請求項１記載の超臨界反応装置。The stirrer is a magnetic coupling stirrer,
The supercritical reaction apparatus according to claim 1, wherein the metering pump feeds liquid into the stirring tank through the inside of the magnetic coupling stirrer.