JPH01502967A - 超臨界状態において化学反応を行う方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 超臨　状　においてイ８　応を−う　゛　び装置−炙一上−１ 本発明は、適当な範囲の超臨界水の温度及び圧力状態で行われる同時酸化及び還 元反応のような化学プロセスを制御する方法及び装置に関する。更に詳しくは、 本発明は、不都合な広範囲にわたる原料の予熱を回避し、深いシャフトを有する 水圧塔装置の反応チャンバ中で原料を再循環させることによって、所望の反応の 効率を高めるものである。

背景技術 物質を非常に高い圧力と温度の状態に置くことによって、多くの化学反応の速度 と効率を高めることができることが長い間知られてきた。一時期は、処理される 材料のバッチを封入する圧力釜を利用することによって所望の状態を作ることが 広く行われ、この場合この材料は、加熱されると蒸気を放出して容器を加圧する 。あるいはまた、加熱中のタンクがポンプによって加圧された。

圧力釜によるプロセスがバッチであるという性質に起因する能力の欠如のため、 及び特殊なポンプ及び出口絞り装置を使用することによって発生する固有の機械 的保守の問題のために、圧力釜及びポンプによって加圧されるタンクは、所望の 圧力を（ｅる水圧塔を使用する技術に取って代られた。この技術の教示は、ボー ア（米国特許第３，４４９，２４７号）、ローレス（米国特許第３゜６０６．９ ９９号）、マツフグルー（米国特許第４．２７２．３８３号）、バールソン（米 国特許第４，５６４゜４５８号）及びチットマス（米国特許第４，５９４，１６ ４号）によって代表される。これらの慣例は全て、水をベースにした媒体中で原 料の超臨界流体抽出によってプロセスを加熱するため、空気または酸素のような ガス状の酸化体を使用している。

水圧塔の技術は、圧力釜の能力問題をなくし、加圧及び減圧という圧力釜の不可 的な問題を解決するが、この技術には、熱を発生させるために製品の流れを酸化 させることに特有の所望の原料の損失とい亨う問題、及び環状の壁に部分的に分 解された残骸が蓄積するという問題がある。更に、バールソンの第４，５６４． ４５８号及びチットマスの第４，５９４，１６４号のみが超臨界水温及び圧力状 態における動作の特徴を教示している。しかし、このような状態はこれらの超臨 界特許によって言及されていない上述の間圧を拡大するだけである。

ランド化（米国特許第３，４６４．８８５号）及びチットマス（米国特許第３， ８５３．７５９号）のようなその他の水圧中による熱圧力法は、熱を発生させる ために製品の流れの酸化を利用していない、いずれの教示も、熱を作るために蒸 気を使用することを教示しているが、臨界点またはこれ以上において凝縮した蒸 気は、これらの状態では、蒸気と凝縮液の間のエンタルピーに差がないためプロ セスに対して熱を移転しないため、超臨界点の範囲においては実際的ではない。

これらの１通路の水圧塔による方法の場合、全て下降流が反応チャンバに接近す るにしたがって、連続的に加熱されることが必要である。しかし、原料の早期分 解及びその結果としての通路壁土におけるこのようなＫｆ４の蓄積は、この予熱 に対する要求によって引起こされるものである。このような問題は、水圧塔がよ り広範囲に及ぶため、超臨界水の温度及び圧力の範囲で運転する場合には増幅さ れる。このような問題を避けるため、下降方向の塔における熱の上昇速度を抑制 する必要性、及び流れの温度を所望の温度に急速に上昇させることに対する必要 性について、誰も言及していない。

臨界点の範囲において必要な効果を得る能力があると私が認識している唯一の技 術は、モデル（米国特許第４．５５８．１９９号）である、しかしモデルの特許 は、必要な圧力を達成するために水圧等を使用することを教示せず、地上より高 い所にある容器の全ての圧力を高めるためポンプを使用し、したがって、圧力釜 と同じ間離に道通している。更に、揚水工程によって必要とされる過剰かつ効率 の悪いエネルギーに対する要求は、懸濁状態にある研磨原料の粒子を有する大量 の流体に対して、適当なものではない、更に、モデルは、反応チャンバからの種 々の混合原料の流れを除去する適当な手段について何等教示していない。

１　の　示 従って、本発明の第１の目的は、処理される流体が急速に超臨界状態に導かれる 迄、反応速度を遅くするため、下降原料を熱源から隔離し、超臨界の温度及び圧 力の水の状態で原料を処理する方法及び装置を提供することである。

本発明の他の目的は、下降原料を急激に加熱し、反応持続時間を増加させること によって収率を改善するため、臨界状態で流体を再循環させる上記の如き方法及 び装置を提供することである。

本発明の更に他の目的は、原料の流れを燃焼生成物から隔離し、熱源を独立して 制御するため、原料の流れから独立した熱源を設ける上記のような方法及び装置 を提供することである。

本発明の更に他の目的は、プロセスの流れに比べはるかに低い圧力とはるかに高 い温度で燃焼熱による運転を行うことを可能にする上記のような方法及び装置を 提供することである。

以下の説明で明かになる本発明のこれら及びその他の目的は、以下で説明し特許 請求を行う改善によって達成される。

一般的に、流体原料を連続的に処理する方法と装置には、処理される流体原料を 受け入れ、その底部における圧力が算超臨界水の状態を作るのに必要な圧力にな る高さを有する垂直通路が含まれている。垂直通路の底部近くの反応チャンバは 、垂直通路から流体を受け入れ、独立した加熱反応チャンバによって超臨界水の 状態を作るのに必要な温度以上の温度に加熱される。この熱と圧力の組み合わさ れた状態によって、反応チャンバで化学反応が行われ、より低い比重の処理され た流体が生じる。

大部分の処理済流体は反応チャンバ内を再循環し、残りは２台の水圧上昇塔の１ つに供給される。始動状態にある間、垂直通路中の流体は加熱される必要があり 、したがって非再循環処理済流体は垂直通路に隣接する上昇塔の中で上昇し、そ の中にある流体を加熱する。始動後、垂直通路中の流体は、垂直通路から離れた 第２の上昇塔内を上昇させられることにより、非再循環処理済流体の熱から隔離 される。このようにして、垂直通路中の流体の温度は、この流体の早期分解を防 止し、化学反応は、流体が反応チャンバに入る迄、遅らせられるが、この反応チ ャンバ内でこの流体の温度は、再循環流体と接触することによって、急速に超臨 界範囲に迄上昇させられる。

Ｉ１立１皇ｌｌｊ 第１図は、本発明の概念による水圧塔深層プロセス装置の上部の概略図である。

第２図は、第１図に示す水圧塔深層プロセス装置の底部の概略図である。

明を　施するための　を 超臨界水、または同様の状態の他の流体のような特定の所望の温度と圧力の組み 合わせ全てにおいて化学反応を行う装置が、水圧塔の形態で示され、これは一般 的に番号１０で示され、この水圧塔の上部は第１図に示され、その底部は第２図 に示されている。外部ケーシング１１は、地中の穴の層状構造「Ｓ」がら離れて いる。ケーシング１１は、装置からの熱損失を減少させ、ケーシング１１を層状 構造の望ましくない腐蝕による影響がら保護するため、層状構造内に存在する可 能性のある流体との混合を制御するように、グラウト（図示せず）で層状構造か ら隔離されることができる。

外部反応ケーシング１２は、ケーシング１１内でこれと同心状に、かつケーシン グ１１がら間隔をおいて設けられ、これはその下端部（第２図）が１３として閉 じられている。ケーシング１１と１２の間の空間は、隔離環状部１４を形成し、 この空間は、層状構造をプロセスから保護し、プロセスを層状構造から保護する 相互障壁として機能する。従って、環状部１４によってプロセスが層状構造から 隔離され、この隔離は、例えば、環状部１４を真空にすること、またはこの環状 部１４に相当な圧力の非反応性ガスを充満することによって達成される。

環状部１４を乾燥状態に保持すること、即ち環状部１４に侵入する可能性のある 外部からの流体を除去することは、重要である。この目的のため、もし環状部１ ４が加圧された場合、滴下管１５を設けることが可能であり、これは環状部に溜 まった水を表面を通って排出させる。

環状部１４を乾燥状態に保持することによって、環状部の空間を、希望する場合 、深層プロセス用装置の圧力、温度及び応力の状態を調査測定する固定式または 可動式の１０−ブのために、容易に使用することができる。パイプ１６は、外部 反応ケーシング１２内でこれと同心状に、かつこのゲージング１２から間隔をお いて設けられている。処理される第１流体は、ゲージング１２とバイ１１６の間 に形成された環状部１７内のより高い圧力ゾーンに下降する。この圧力は、流体 の徐々に大きくなる重量及び流体処理ポンプの残存圧力によって得られる。

パイプ１６の底部は、以下に説明する理由により、環状部１７内の流体の下方向 への運動を抑制するため、外方向のフレア１８によって変形している。

パイプ１９は、ケーシング１２及びパイプ１６内でこれと同心に、かつ−販的に 水性基１０の中心に設けられ、これは水性基１０の全長にわたって延び、その下 端部において２０におけるように閉じられている。パイプ１９の外側及びケーシ ング１２の内側によって、処理されている原料のための再循環反応チャンバ２１ が、塔１２の底部に設けられる。ケーシング２２がパイプ１９の周囲で同心に段 けられ、これはチャンバ２１内に延び、その高さのほぼ中間で終了している。ケ ーシング２２とパイプ１９の間に形成された環状部２３は、酸素のような第２反 応流体を再循環反応チャンバ２１に導入するために使用されることが可能であり 、その目的は以下で説明する。

第２Ｉ２１において、−飯的に番号２４によって示される再循環促進環状バッフ ル・プレートは、複数のベーン２６によってパイ１１６の外方向に向かうフレア １８の内側に対してこのプレートの上端部２５で取付けられることにより、反応 チャンバ２１内に吊下げられている。これによってバッフル・プレート２４の上 端部２５は、反応チャンバ２１の上部の近くにおいてパイプ１６の内面とケーシ ング２２の外面の署中央に位置する。

バッフル・プレート２４は、ケーシング１２の内側に向かって外方向に朝顔型に 広がり、パイプ１６の外方向に向かうフレア１８の一般的に下でこれと共にベン チュリー環状部２７を形成する。この位置からバッフル・プレート２４は、パイ プ１９に向かつて内側に湾曲し、更に反応チャンバ２１に向かつて下方向に延び 、ケーシング１２とパイプ１９の一般的に中間部でケーシング１２の底部１３及 びパイプ１９の平端部２０の両方の上部で終了する。

環状のケーシング２９は、パイプ１６とケーシング２２の間に同心的に位置し、 かつ反応チャンバ２１の上部即ちバッフル・プレート２４の上端部２５の真上で 終了している。ケーシング２９は、これによって処理された原料が表面に戻るた め２つの上流に向かう環状部を形成する。以下で詳細に説明するように、ゲージ ング１６と２９の間に形成された上昇環状部３０は、始動動作中に使用されケー シング２２と２９の間に形成された上昇環状部３１は、始動動作が終了した後に 使用される。

パイプ１９の内部領域は、水性基１０の底部において低圧、高温のプロセス加熱 反応チャンバ３２を形成する。

中央の酸素供給用環状部３４を形成する中央のパイプ３３は、加熱反応チャンバ ３２内へと下方向に延びる。同様に、中央パイプ３３とパイプ１９の間に同心的 に位置する別のパイプ３５は、パイプ１９とパイプ３５の間で排気環状部３６を 形成すると共にパイプ３３とパイプ３５の間で、燃焼物質用環状部３７を形成す る。

チャンバ３２内でプロセスに必要な熱を作るため、酸素はポンプ３８及びバルブ ３９（第１図）を介して、パイプ３３の環状部３４の上部に供給され、次いで低 圧（１００ボンド／平方インチ）チャンバ３２に下降する。

また、以下で更に詳しく説明するように、プロセスの廃ガスは、これをポンプ４ ０を介してバルブ４１を通り環状部３７に送ることによって反応物質として便利 に利用することが可能である。同様に、環状部３７に対する流れは、ポンプ４２ によってバルブ４３を介して、別のガス状の燃料を送り、これをポンプ４０によ って送られてきた廃ガスと混合させることによって、増加させることができる。

環状部３４における酸素と環状部３７における燃料の混合物は、チャンバ３２に おいて接触して発火し、チャンバ３２内でプロセスに対して制御された高温（２ ０００℃）の熱源を与えることができる。チャンバ３２内におけるこの燃焼によ る反応物は、排気用環状部３６に送られ、従って、燃焼プロセスで発生する汚染 物は、再循環チャンバ２１内で処理されている原料と接触することがない。

処理される流体原料は、ライン４４を介して導入され、ポンプ４５によって制御 された速度でバルブ４６を介して水性基１０に送られる。燃料は、水性基１０の 環状部１７に直接導入されてもよいが、脱気槽４７のような予め調整を行うため のステーションで原料を予め調整する必要のある場合がある。技術上周知の通り 、このような調整には細菌作用、またはバルブ４８を介して与えられる低圧蒸気 の脱気による有義酸素の除去が含まれている。以下で更に詳しく説明するように 、プロセスの蒸気副生物は、有効に利用することができこれは脱気プロセスのた めにバルブ４９を介して与えられる。処理される流体原料は、そこで？１１２７ からポンプ５０を介バルブ５１を通って制御された速度で環状部１７に移され、 超臨界範囲の水またはそれ以上の水になるのに十分な圧力、すなわち約３２０５ ボンド／平方インチの圧力を作るのに少なくとも必要な深さに迄数千フィート下 方に流れる。

パイプ１６の底において、このパイプの外方向に向かうフレア１８は、ケーシン グ１２の壁と協働してノズル効果を生じ、環状部１７内の液体を大幅に加速し、 これを前に説明したように、ケーシング１２とバッフル・プレート２４の間に形 成されたベンチュリー環状部２７に吐出する。当業者にとって周知の通り、この 構成によってエダクタが形成され流体の流れの圧力勾配は、周知の速度の増加と 機械的エネルギーの保存との効果によって減少される。この圧力の減少した領域 で作られる運動エネルギーによって、バッフル・プレート２４の上部の周辺の流 体が引込まれチャンバ２１内における再循環を支構する。

以前に説明したように、より温度の低い流入原料は、二二でプロセス加熱チャン バ３２によって加熱された再循環反応チャンバ２１内に吐出される。第２図にお ける矢印の方向へのチャンバ２１における流体の再循環は、協同して動作してい るいくっがの力によって行われる。

第１は、勿論、ケーシング１２とバフフル・プレート２４の環状部２８の間で流 体を下方向に移動させるエジェクタの注入力である。この領域において、流体は 、チャンバ３２内のより温度の高い流体によって加熱され、バッフル・プレート ２４の底部の周辺で対流による置換と上昇方向に向かう効果が発生する。再循環 は、前に説明したように、環状部２３を介して、酸素のような流入原料よりら、 通常より密度の低い流体の形状をした２次反応流体を導入することによって更に 促進される。この流体は、ポンプ５０に及び制御バルブ５３（第１図）を介して 環状部２３に尋人され、エア・リフト・ポンプの方法で再循環を促進させるため 、バッフル・プレート２４の高さの蟇中央部で再循環チャンバ２１に導入される 。

エア・リフトによって支援された流体がケーシング２２とバッフル・プレート２ ４の間で上方に移動するにつれて、その一部は上昇環状部３０または３１のいず れかに入り、大部分は前に説明したノズル及びエダクタ効果によって、プレート ２４０頂部の周辺及びベーン２６を通って引き込まれ、第２図の矢印の方向のチ ャンバ２１における再循環プロセスを完了する。従って、水の超臨界温度以上の 温度、即ち約７０６°Ｆ以上の温度に保持されている大量の流体が絶えずチャン バ２１内で再循環され、これに続いてシステムから排出されるため、上昇環状部 ３０に入るか、または環状部３１に入るかのいずれかによって、チャンバ２１か ら出ていくことが可能であるのと等しい量のより温度の低い新鮮な流入原料と絶 えず混合される。

今説明したように、超臨界状態において反応流体を再循環させることにより、利 用可能な反応時間が増加する。

所望の反応条件で１つの通路を通るのではなく、大部分の原料は、複数回反応ル ープを移動し、これによって流入・流出量に対する再循環流体の量の比率のファ クターだけ反応時間が増加する。

本発明の主要な概念の１つは、下降流入原料の予熱を回避し、その結果、早期反 応が環状部１７で発生せず、その結果としての早期に分解した原料の環状壁への 蓄積も生じないことである０次いで、このより温度の低い流入原料が、今説明し たように、所望の化学反応の行われているチャンバ２１内で再循環している原料 と接触して急速に加熱される。しかし、始動状態の間は、層状構造に対する通常 のエネルギー損失があるため、熱は余分に必要であり、したがって環状部１７内 の下降原料を若干加熱することが必要である。この目的のため、始動手順の間、 チャンバ２１内のより温度の高い再循環流体の１部がバルブ５４及び５５（第１ 図）に制御されて上昇環状部３０を通ってシステム外に移動する。もう１つの上 昇環状部、即ち環状部３１には、バルブ５７（第１図）を介してポンプ５６によ って供給された伝導率の低い不活性ガスが充満され、始動用の上昇流を環状部３ ０を通して強制的に排出する。このようにして、環状部３０中の処理済上昇流体 の熱の大部分は、ケーシング１６の壁を介する直接向流熱交換によって下降環状 部１７中の始動用流体に入る。

始動状態が持続された後、すなわち環状部１７内の流体が約４００°Ｆに達する と、下降原料の早期分解による悪影響を避けるため、これ以上の予熱は望ましく ない。

この時点において、そこで環状部３０に向けられていた上昇流体は、バルブ５８ を開き、バルブ５５を閉じることによって再び環状部３１に向けられる。更に、 バルブ５７を閉じバルブ５９を開くことによって、環状部３゜内の始動用上昇流 体は不活性反応遅延ガスと置換される。

従って、処理済流体は、今やチェック・バルブ５４及びバルブ５５ではなくてチ ェック・バルブ６０及びバルブ５８を介して流れる。このため、環状部３０中に は環状部１７中の下降流体を予熱する大きな熱源はなく、更にここで説明する表 面装置によって更に処理するため、より多くの熱が上昇環状部３１内に保存され る。

水性基１０の環状部３０または３１のいずれかから出てくる処理済の流体は、そ れぞれ制御バルブ５５または５８を介して分離チャンバ６１に向かう、技術上周 知のように、このようなチャンバは、主要な流体流から固体分とガスの分離を行 うが、この主要な流体流は、流入及び流出水性基の密度差のため、なおかなり高 圧である。

流れの中の固体分は、チャンバ６１の底に溜まり、不溶解性及び非凝縮性ガスは 頂部に上昇する。もし必要なら、原料の分離は、ポンプ６２を介し、制御バルブ ６３を通って薬品を導入し、原料のＰ、Ｈ状態を変化させることによって行われ てもよい、主要な流体流の圧力は、このようにして低下し、バルブ６４を介して チャンバ６１から外に出て気められ、希望されれば、更に処理即ち超臨界流体抽 出を行われる。高圧流体の１部は、前に説明したように、バルブ４９を通過して 脱気槽４７内の流入原料の予備ｔｌｉｌ整を支援してもよい。

チャンバ６１の頂部のガスは、出口制御バルブ６５を通って除去されてもよい、 チャンバ６１内で集められたある種の炭化水素は、前に説明したように、選択的 に環状部３７に送られ、チャンバ３２内での熱の発生を助ける燃料として使用さ れてもよいが、この場合バルブ６６が開けられ、これによってポンプ４０がバル ブ４１を介して燃料を環状部３７に供給する。

チャンバ６１内の圧力は高いため、固体分は、ここから従来の圧力ロック・チャ ンバ６７を利用してバッチ・ベースで取り出されるが、この圧力ロック・チャン バ６７は、先ずバルブ６８を開くことによってチャンバ６１からのガスで加圧さ れる。チャンバ６１と圧力ロック・チャンバ６７の圧力が署等しくなった場合、 バルブ６９が開かれ、蓄積された固体分はチャンバ６１がら圧力ロック・チャン バ６７に移動する。チャンバ６１内に溜まっている固体分が少なくなれば、バル ブ６８及び６９が閉じられ、バルブ７ｏを開くことによって、固体分が安全な圧 力で取り除かれるまで、圧力ロック・チャンバ６７は徐々に減圧される。その後 、バルブ７ｏが閉じられ、このプロセスが繰り返される。

流体、即ち製品の前処理及び後処理のこれ以上の詳細、及び原石の組成、腐敗及 び腐蝕の管理、清掃、触媒、陰極の保護、シール、ウォーター・ハンマーの管理 、自動機器、熱膨張及び収縮、不溶解塩の分離、応力及び歪みの管理、及びその 他多くの事柄に関するこれ以外の考察は、全て当業者にとって周知であり、ここ では説明しない。

従って、ここに開示する方法及び装置は、流入下降原料を、始動期間中、隣接す る始動時流出塔内の原料との熱交換によって加熱することによって、この流入下 降原料の温度を制御することができ、その後、下降原料を上昇原料から隔離する ことによって、このような熱の供給を中断することができることが明らかである 。下降原料の早期分解及びこれに付随するこの原料の環状壁への蓄積は、これに よって防止される。温度を制御された下降ｉ料は、そこで再循環反応チャンバ内 の流体と接触し、急速に超臨界水温と圧力の状態に加熱され、当業者にとって周 知のように、これらの条件のもとて所望の化学反応を行う、再循環流体反応チャ ンバは、下降原料の温度を急速に上昇させるのに必要な吸熱器を設けるだけでな く、また技術上以前に知られているよりもより長い期間原料を超臨界状態におく ０反応チャンバから隔離された独立の熱源によって流体の再循環反応チャンバを 加熱することにより、始動及び再始動が、より効率的、かつ実用的になり、更に 流入流内の処理済原料は、熱を発生させる燃焼による生成物によって影響されな い、従って、本発明の目的は十分に達成され、深井戸流体処理技術は実質的に改 善される。

ＦＩ６．　２ 国際調査報告

Claims (37)

【特許請求の範囲】
1. １．連続して流れる流体原料を処理する方法において、上記の方法は、 上記の流体を水圧下降塔の頂部に供給するステップ、上記の流体を上記の水圧下 降塔の底部から反応チャンバに送るステップ、 上記の流体を上記の反応チャンバ内で再循環させるステップ、 上記の反応チャンバ内の圧力を超臨界水の状態を作るのに必要な圧力に畧保持す るステップ、上記の流体の温度を超臨界水の状態を作るのに必要な温度以上に保 持するため、上記の反応チャンバ内の上記の流体を加熱し、上記の熱と圧力によ って、反応チャンバ内で化学反応が発生し、これによって比重のより小さな処理 済の流体が発生するステップ、 上記の処理済流体の一部を水圧上昇塔の上記の底部に送り、一方上記の処理済流 体の残りの部分を反応チャンバ内で再循環させ、これによって上記の上昇塔の上 記の底部の圧力により上記の処理済流体の上記の部分が上昇塔内で上昇するステ ップ、及び 上記の処理済流体を上記の上昇塔の頂部から排出するステップによって構成され ることを特徴とする方法。
2. ２．更に上記の下降塔内の上記の流体の温度を制御するステップによって構成さ れ、その結果上記の流体は、上記の反応チャンバ内を再循環する上記の流体によ って急速に加熱されることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. ３．上記の制御ステップは、プロセスの最初の運転段階の間、熱を上記の上昇塔 から上記の下降塔に移動させることを特徴とする請求項２記載の方法。
4. ４．上記の制御ステップは、プロセスの運転中、上記の下降塔を上記の上昇塔か ら隔離するステップを含むことを特徴とする請求項２記載の方法。
5. ５．上記の反応チャンバ内で上記の流体を加熱する上記のステップは、上記の反 応チャンバと隣接する独立したチャンバ内で熱を発生させることによって行われ 、上記の熱は上記の流体を再循環させる上記のステップを支援する上記の反応チ ャンバに移転されることを特徴とする請求項１記載の方法。
6. ６．上記の熱を発生させるステップは、上記の独立したチャンバ内で燃料を酸化 させることによって行われることを特徴とする請求項５記載の方法。
7. ７．更にプロセスからの廃ガスによって燃料を増量するステップによって構成さ れることを特徴とする請求項６記載の方法。
8. ８．上記の水圧下降塔の底部から上記の流体を送る上記のステップは、上記の流 体を上記の反応チャンバに抽出し、これによって上記の反応チャンバ内の上記の 流体の再循環を支援することを特徴とする請求項１記載の方法。
9. ９．上記の反応チャンバにおける上記の流体の再循環を支援するため、更に上記 の反応チャンバにガスを注入するステップによって構成されることを特徴とする 請求項１記載の方法。
10. １０．連続して流れる流体原料を処理する方法において、上記の方法は、 上記の流体を水圧下降塔の頂部に供給するステップ、上記の下降塔における上記 の流体の温度を超臨界水の状態を作るのに必要な温度よりも低い一定の温度を超 えないように制御するステップ、 上記の流体を上記の水圧下降塔の底部から反応チャンバに送るステップ、 上記の反応チャンバ内の圧力を超臨界水の状態を作るのに必要な圧力に畧保持す るステップ、上記の流体の温度を超臨界水の状態を作るのに必要な温度以上に保 持するため、上記の反応チャンバ内の上記の流体を加熱し、その結果上記の反応 チャンバに送られた場合、上記の下降塔内の上記の流体が急速に加熱され、上記 の熱と圧力によって、反応チャンバ内で化学反応が発生し、これによって比重の より小さな処理済の流体が発生するステップ、 上記の処理済流体を水圧上昇塔の底部に送り、これによって上記の上昇塔の底部 の圧力により上記の処理済流体が上記の上昇塔内で上昇するステップ、及び上記 の処理済流体を上記の上昇塔の項部から排出するステップによって構成されるこ とを特徴とする方法。
11. １１．上記の下降塔内の流体の温度を制御する上記のステップは、上記の下降塔 内の流体の温度を一定の温度に上昇させるため、上記の下降塔を上記の上昇塔内 の熱と接触させるステップを含むことを特徴とする請求項１０記載の方法。
12. １２．上記の下降塔内の流体の温度を制御する上記のステップは、上記の下降塔 を上記の上昇塔から隔離するステップを含むことを特徴とする請求項１０記載の 方法。
13. １３．上記の反応塔内の上記の流体を加熱する上記のステップは、反応熱とは独 立して、上記の反応チャンバに隣接する熱源によって行われることを特徴とする 請求項１０記載の方法。
14. １４．更に上記の流体を上記の反応チャンバ内で再循環させるステップによって 構成されることを特徴とする請求項１０記載の方法。
15. １５．上記の反応チャンバ内で再循環する比較的一定量の流体を維持するため、 上記の反応チャンバから上記の上昇塔に送られるのと畧同じ量の流体が上記の下 降塔から上記の反応塔に送られることを特徴とする請求項１４記載の方法。
16. １６．連続して流れる流体流を処理する装置において、上記の装置は、 頂部付近の流体流を受け入れ、底部における圧力が畧超臨界水の状態を作るのに 必要な圧力になるような高さを有する第１垂直通路手段、 上記の第１垂直通路手段の底部の近傍に位置し、そこから上記の流体流を受け入 れる反応チャンバ、上記め反応チャンバと隣接し、上記の反応チャンバ内の流体 を超臨界水の状態を作るのに必要な温度以上の温度に加熱し、上記の温度と圧力 によって、反応チャンバ内で化学反応が発生し、これによって比重のより小さな 処理済の流体が発生する加熱反応チャンバ、上記の反応チャンバにおいて上記の 処理済流体の大部分を再循環させる手段、及び 上記の反応チャンバと連通し、上記の反応チャンバ内で再循環している上記の処 理済流体の小部分を受け入れ、これによって上記の第２垂直通路手段内の処理済 流体は該通路手段の頂部に向かって上方に流れる手段によって構成されることを 特徴とする装置。
17. １７．上記の第２垂直通路手段は、上記の第１垂直通路手段に隣接し、その結果 、上記の第２垂直通路手段内の流体の熱は、上記の第１垂直通路手段内の流体流 を加熱することを特徴とする請求項１６記載の装置。
18. １８．上記の第２垂直通路手段は、上記の第１垂直通路手段から隔離され、その 結果、上記の第２垂直通路手段内の流体の熱が、上記の第１垂直通路手段内の流 体流に伝導されないことを特徴とする請求項１６記載の装置。
19. １９．上記の第１垂直通路手段から上記の反応チャンバによって受け入れられる 上記の流体流の量は、上記の第２垂直通路手段によって受け入れられる処理済流 体の上記の小部分と畧等しく、その結果、比較的一定量の処理済流体が上記の反 応チャンバ内で再循環することを特徴とする請求項１６記載の装置。
20. ２０．上記の第２垂直通路手段は、上記の第１垂直通路手段と隣接する第１垂直 環状部及び上記の第１垂直環状部と隣接しかつ上記の第１垂直通路手段から離れ ている第２垂直環状部を有することを特徴とする請求項１６記載の装置。
21. ２１．上記の反応チャンバ内で再循環している上記の少量の処理済流体を、上記 の第１垂直環状部または上記の第２垂直環状部に選択的に移転する手段によって 、更に構成されていることを特徴とする請求項２０記載の装置。
22. ２２．上記の選択的に移転する手段は、上記の第１垂直環状部または上記の第２ 垂直環状部を選択的に加圧し、上記の第１垂直環状部が加圧された場合、上記の 反応チャンバ内で再循環している上記の少量の処理済流体が上記の第２垂直環状 部に受け入れられ、上記の第２垂直環状部が加圧された場合、上記の反応チャン バ内で再循環している上記の少量の処理済流体が上記の第１垂直環状部に受け入 れられるようにする手段を有することを特徴とする請求項２１記載の装置。
23. ２３．上記の加熱反応チャンバに延びる第３垂直通路手段、及び上記の加熱反応 チャンバに延びる第４垂直通路手段によって、更に構成されることを特徴とする 請求項１６記載の装置。
24. ２４．上記の第３垂直通路を介して上記の加熱反応チャンバに酸素を供給する手 段、及び上記の第４垂直通路を介して上記の加熱反応チャンバにガス燃料を供給 する手段によって、更に構成されることを特徴とする請求項２３記載の装置。
25. ２５．上記の第４垂直通路内の上記のガス燃料を上記の第２垂直通路の項部で受 け入れられた上記の流体中に含まれている廃ガス燃料によって増量する手段によ って、更に構成されることを特徴とする請求項２４記載の装置。
26. ２６．上記の反応チャンバは、上記の加熱反応チャンバと隣接する内壁、及び上 記の加熱反応チャンバから離れた外壁を有し、上記の再循環手段は、上記の反応 チャンバ内に位置し、反応チャンバの上記の内壁と外壁の間で縦方向に延びるバ ッフル・プレートを有することを特徴とする請求項１６記載の装置。
27. ２７．上記の第１垂直通路手段は、下端部が絞られ、上記の流体流を上記のバッ フル・プレートと上記の反応チャンバの上記の外壁の間の空間に吐出するノズル を形成することを特徴とする請求項２６記載の装置。
28. ２８．上記のバッフル・プレートは、上記の第１垂直通路の底部の下の部分で上 記の反応チャンバの上記の外壁に向かって外方向に広がり、上記のバッフル・プ レートの外方向に広がるフレアと上記の反応チャンバの上記の外壁の間で受け入 れられた上記の流体流用のエダクタを形成することを特徴とする請求項２７記載 の装置。
29. ２９．上記の再循環手段は、上記のバッフル・プレートと上記の反応チャンバの 上記の内壁の間にある上記の再循環手段の下端部で終了する第３垂直通路手段、 及び上記の第３垂直通路手段を介して上記の反応チャンバに２次反応流体を導入 し、上記の反応チャンバ内における処理済流体の再循環を支援するエア・リフト を設ける手段を有することを特徴とする請求項２８記載の装置。
30. ３０．連続して流れる流体流を処理する装置において、上記の装置は、 頂部付近の流体流を受け入れ、底部における圧力が畧超臨界水の状態を作るのに 必要な圧力になるような高さを有する第１垂直通路手段、 上記の第１垂直通路手段の底部の近傍に位置し、そこから上記の流体流を受け入 れる反応チャンバ、上記の反応チャンバと隣接し、上記の反応チャンバ内の上記 の流体を超臨界水の状態を作るのに必要な温度以上の温度に加熱し、上記の温度 と圧力によって、上記の反応チャンバ内で化学反応が発生し、これによって比重 のより小さな処理済流体が発生する加熱反応チャンバ、上記の反応チャンバと連 通し、上記の第１垂直通路と隣接している第２垂直通路、 上記の反応チャンバと連通し、上記の第２垂直通路と隣接し、上記の第１垂直通 路から離れている第３垂直通路、及びプロセスを始動する間、上記の処理済流体 を上記の第２垂直通路に選択的に移動させ、プロセスの通常動作の間、上記の処 理済流体を上記の第３垂直通路に選択的に移動させ、これによって上記の第２垂 直通路または第３垂直通路内に選択的に存在する処理済流体は、該通路の頂部に 向かって上方に流れる手段によって構成されることを特徴とする装置。
31. ３１．上記の選択的に移動させる手段は、上記の第２垂直通路及び上記の第３垂 直通路を選択的に加圧する手段を含み、その結果、上記の第２垂直通路が加圧さ れた場合、上記の処理済流体は上記の第３垂直通路によって受け入れられ、上記 の第３垂直通路が加圧された場合、上記の処理済流体は上記の第２垂直通路によ って受け入れられることを特徴とする請求項３０記載の装置。
32. ３２．更に上記の加熱反応チャンバに延びる第４垂直通路、及び上記の加熱反応 チャンバに延びる第５垂直通路によって構成され、上記の加熱反応チャンバは、 化学的に反応して上記の加熱反応チャンバを加熱する燃料物を上記の第４垂直通 路及び第５垂直通路から受け入れることを特徴とする請求項３０記載の装置。
33. ３３．上記の反応チャンバは、内壁及び該内壁から離れた外壁を有し、上記の内 壁は上記の加熱反応チャンバの外壁であり、上記の化学反応を維持するための唯 一の外部熱源を設けることを特徴とする請求項３０記載の装置。
34. ３４．上記の内壁及び上記の外壁の間で縦方向に延びる上記の反応チャンバ内の 環状バッフル・プレートによって、更に構成されていることを特徴とする請求項 ３３記載の装置。
35. ３５．上記の第１垂直通路は、下端部が絞られ、流体の噴出流を上記のバッフル ・プレートと上記の反応チャンバの上記の外壁の間の空間に吐出される流体のジ ェット流を生ずることを特徴とする請求項３４記載の装置。
36. ３６．上記のバッフル・プレートは、上記の流体の噴出流が吐出される位置の下 部にある上記の反応チャンバの上記の外壁に向かって外方向に広がり、これによ ってエダクタを形成し、上記の反応チャンバ内の上記の流体を上記のバッフル・ プレートの周辺で再循環させることを特徴とする請求項３５記載の装置。
37. ３７．上記のバッフル・プレートと上記の反応チャンバの上記の内壁の間に位置 する下端部で終了する第３垂直通路、及び上記の第３垂直通路を介して上記の反 応チャンバに２次流体を導入し、上記のバッフル・プレートの周辺での上記の流 体の再循環を支援する手段によって、更に構成されていることを特徴とする請求 項３６記載の装置。