专利名称：氧化处理法以及采用该法的装置和处理容器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种采用如处于超临界状态的高压和高温水这样的活性氧化反应介质将被处理的危险物质转变为高度安全的废料的氧化处理法，并涉及采用该法的一种装置和容纳被处理物质的一种反应容器。
一种用于液体萃取的超临界反应处理装置，这方面的一个例子被披露于日本专利公开296662/1993中。
在采用处于超临界状态水这样的活性氧化介质的一超临界氧化处理装置中，使用一种用于产生超临界物质的开/闭式压力容器(高压釜)作为处理容器。在被处理物质连同水或过氧化氢水溶液一起被封入高压釜中之后，用法兰将高压釜紧紧密封，然后用一加热器直接加热高压釜的外壁来升高高压釜中的温度。如果水或过氧化氢水溶液(其量充分适用于被封入的被处理物质的量)被封入该高压釜，则当高压釜中的温度被增至600℃时，高压釜中的内部压力增至250atm以上，被处理物质中的有机物则在几分钟的短时间内被氧化，并被转变为诸如酸、氮气、二氧化碳气体、盐等高度安全的物质。若氧化不充分，可在高于高压釜内部压力的压力之下注入氧气来促进氧化反应。
然而，常规超临界氧化处理法中的问题之一是如若被处理物质为易燃或有毒的，或被处理物质在发展至超临界状态的中间过程中或在超临状态时转变为易燃或有毒物质，则当该有毒物质从高压釜中泄漏出或在氧化处理装置中发生起火现象时，便可能危及人体。由于在高压釜中的温度和压力分别升高至600℃和250atm，在采用金属垫圈作密封件的螺栓夹紧法兰的连接部分处出现的密封缺陷、在操作过程中因氧化腐蚀使高压釜壁上产生微裂缝、因地震而导致氧化处理装置破裂等则会引起被处理物质从高压釜中泄漏出来。
此外，即使电加热器的电源被切断，直接加热高压釜的电加热器的温度也不会马上降下来。因此，可能会发生的是从高压釜漏出的部分被处理物质与高温的电加热器表面相接触而这部分物质的氧化反应继续进行，进而泄漏物质转变为易燃或有毒物，这会使处理装置着火或严重损害操作人员的健康。
此外，常规超临界高压氧化处理装置具有如下问题即，由于固体物质(盐)沉积在高压釜的内壁之上，因此每次氧化处理之后均需清扫内壁，这样会降低处理装置的工作效率。
本发明的一个目的是提供一种氧化处理方法以及一种采用该法的处理装置，它们能防止被处理物质泄漏到外部。
本发明的另一目的是提供一种氧化处理方法以及一种采用该法的处理装置，它们在即使当被处理物质从处理容器中泄漏出来时也不会引起处理装置着火且不会危及操作者的健康。
本发明的再一目的是提供一种氧化处理方法以及一种采用该法的处理装置，它们在即使当被处理物质从处理容器中泄漏出来时也不会引起处理装置着火且能保护操作者使其不遭受坏的影响。
本发明的再一目的是提供一种氧化处理方法以及一种采用该法的处理装置，它们能使之更容易地处理沉积于处理容器内壁之上的固体物质并提高处理装置的工作效率。
本发明的再一目的是提供一种安全、高效地实施对被处理物质进行氧化处理的处理容器。
本发明通过将被处理物质连同氧气和反应介质一起封入一反应容器、将该反应容器密封并将该密封容器加热至一高温和高压状态等措施来提供一种对被处理物质实施氧化处理的方法，该法包括以下步骤将被处理物质连同氧气和一第一反应介质一起封入一第一容器(处理容器)至密封该第一容器；将该密封了的第一容器连同一第二反应介质一起封入一第二容器(压力容器＝高压釜)并密封该第二容器；并通过加热被密封的第二容器进而也就间接地加热了被密封的第一容器来将被密封的第一容器的内部状态转变为诸如一种超临界状态的高温和高压状态而由此来氧化被处理物质；这样即使在被处理物质从第一容器泄漏出来，该被处理物质也不会从氧化处理装置中泄漏出来。此外，通过将被处理物质、氧气和第一反应介质注入第一容器(位于一隔离容器内部)，可防止被处理物质泄漏至空气中。
通过将封入第二容器内的第二反应介质加热至高温和高压状态可以氧化从第一容器泄漏出的被处理物质。通过将氧气注射入第二容器可以积极促进对泄漏的被处理物质的氧化处理。
覆盖有绝缘材料和吸收泄漏被处理物质的吸收剂的第二容器被包含在一保护容器中，且该保护容器内部的压力被降至低力大气压，这样即使被处理物质从第二容器泄漏出来，该泄漏物质也不会从氧化反应装置中泄漏出来。
采用形成于第一容器上的一喷嘴来实施将被处理物质连同氧气和第一反应介质一起封入第一容器，进而将该第一容器密封，并在完成氧化处理之后将该第一容器打开，进而将处理完的物质排出。
此外，过氧化氢水溶液被用于产生要被封入第一容器的氧气和第一反应介质。为将硫酸、盐酸、氢氟酸、重金属(砷)等物质以稳定形式抛弃，则将与氢氟酸反应且使之转变为稳定物的物质(如Zn)、能将重金属(如砷)转变为铁低共熔合金的亚铁盐、能中和硫酸和盐酸等酸类的中和剂连同过氧化氢水溶液一起封入第一容器之中。
此外，第一容器由一大直径体部件和连接于该体部件的小直径喷嘴部件所组成，该大直径体部件由不锈钢制成，用于容纳被处理物质、氧气和第一反应介质。通过使用喷嘴部件来将被处理物质、氧气和第一反应介质注入第一容器，或将已处理物质排放出，并密封和打开第一容器。
在上述氧化处理方法以及采用该法的装置和处理容器中，通过采用一加热装置来加热第二容器的外壁，使第二容器中的反应介质被加热且第二容器中的压力被增加，其结果是被加至第二反应介质的热传递到第一容器上并加热第一容器。起初，第一容器被第二容器中的压力所压缩。然而，由于在第一容器中被引起氧化反应，根据第一容器中温度的增加，第一容器中的压力也相应地增至差不多等于第二容器中的压力值。这样，仅仅是第一容器中的压力和第二容器中的压力的一个差值被施加到第一容器上，而第一容器所具有的强度仅需使第一容器能不被该压力差所破坏即可。所以，第一容器可以采用薄壁结构来构成。从安全的角度出发，希望将第二容器中的压力保持在高于第一容器中压力的水平。
在被加热的第一容器中，被封入的氧气和第一反应介质(过氧化氢水溶液)的状态变成一种高温和高压状态(在该状态下产生超临界态水和氧气)，而被处理物质则完全被氧化并被转变为酸、氮气、二氧化碳气体、盐等物质，进而一部分的盐则析出在第一容器的内壁上。尽管第二容器中的第二反应介质也处于一种高温高压状态，但由于氧气没有被封入第二容器，第二容器的内壁被迅速氧化(被腐蚀)，而诸如盐这样的固体物质便不会分离出来。在氧化处理被完成之后，加热停止。进而在第一容器和第二容器的温度成为室温之后则打开第二容器并取出第一容器。此处，如果需要，可将一新的第一容器放入第二容器中。这样，由于不需要清扫第二容器的内壁，便可马上开始下一步的操作模式，这样便提高了氧化处理装置的工作效率。
上述反应处理容器具有一种由第一和第二容器组成的双重结构。所以，即使第一容器在高温高压状态下破裂，且被处理物质泄漏至第一容器的外面，由于第二容器中的状态也处于一种高温和高压状态，通过将氧气注入第二容器便可使泄漏物质被氧化。这样，由于从第一容器中泄漏出的物质被完全氧化，便不会产生任何危险的情形。
而且，即使被处理物质从第二容器泄漏出来，泄漏物质也被保护容器(第三容器)中的吸收剂所吸收，从而不会产生物质从第三容器中泄漏的情形。
此外，通过将被处理物质连同氧气和第一反应介质一起封入第一容器(位于一保护容器之内)，在封入操作过程中不会发生物质从第一容器泄漏到空气中的现象。
从第二容器中被取出的第一容器被打开，已处理过的物质被从中排出。被取出的第一容器便被扔掉。
这样，便可以提供一种氧化处理的方法以及采用该法的一种装置和一种处理容器，用它们来防止被处理物质泄漏至一氧化处理装置的外部，此外，也能提高该氧化处理装置的工作效率。
图1为如本发明所述的一氧化处理装置的垂直剖面图。
图2为用于说明根据本发明所述的一种氧化处理方法来封入被处理物质的各过程的方块图。
图3为用于说明根据本发明所述的一种氧化处理方法来抛弃已被实施过氧化处理的物质的各过程的方块图。
图4为图3所示方块图中一打开部件的放大垂直剖面图，该部件用于打开一处理容器。
图5为位于根据本发明所述的氧化处理装置中的一反应处理部件改型例的局部垂直剖面图，该反应处理部件适宜于对多个处理容器实行氧化处理操作。
以下参照附图来说明一本发明的实施例。图1的方块图示出位于如本发明所述的一氧化处理装置中的一反应处理部件的垂直剖面图和一控制系统。
用于对被处理物质实施氧化处理的反应处理部件具有由用作一处理容器1的第一容器和采用一高压釜4的第二容器组成的一双重结构。
一种由被处理物质和预定量的过氧化氢水溶液组成的混合物2被封入处理容器的第一容器中。过氧化氢水溶液量对应于用于氧化被处理物质的氧气和反应介质的量。处理容器1由一大直径的体部件1a和一小直径的喷嘴部件1b组成，该体部件1a用于容纳被处理物质和过氧化氢水溶液的混合物2，该喷嘴部件1b被用焊接密封连接至体部件1a上，用于注入和排放混合物2，通过将喷嘴部件1b的顶部压紧并用焊枪将压紧的顶部焊牢来将处理容器1密封。此外，用来将处理容器1连接至一排放装置的一连接螺栓部1c、一密封平台部1d、以及用于将一装拆工具施加于处理容器1的一六角面1e被形成在处理容器1的喷嘴部件1b底部周围表面壁上。
高压釜4的第二容器容纳第一容器而作为第二反应介质的水(纯水)，且通过用螺栓8拧紧密封法兰7来密封设于高压釜4上开口部的一法兰部4a，以此来形成一高压室(空间)4b，如金属垫圈之类的一密封件6被插入密封法兰7与法兰部4a之间。
在高压釜4的外壁上紧紧地安装有一用于热交换的加热管9，它组成了一间接加热装置的一部分，而诸如油等热传递介质则被一泵10馈送进加热管9中。油经一流量控制阀34流过一管道11到达一加热控制装置12，并被加热。这样，油温被升高。进而，油经一阀13通过一管道14被馈送至加热管9中。送至加热管9的油将其热量传递给高压釜4并加热高压釜4，然后经过一管道15回到泵10中。
至于周围表面壁，其上、下部分均各自覆盖有绝热材料16和17，而该绝热材料16和17的外部又被进一步覆盖有如活性碳18和19这样的吸收剂材料。此外，吸收剂材料18和19的外部又分别被覆盖有作为保护容器的第三容器的一上部分20和一下部分21。该上部分20和下部分21通过利用法兰22和螺栓206紧紧地密封性地连接在一起，并密封地组成用于容纳高压釜4、绝热材料16和17、以及吸收剂18和19的保护容器。
被连接至保护容器下部分20之上的有一排泄管道23、一吸收器24和一排泄泵25，在吸收器24中封入有诸如活性碳这样的吸收剂材料。进而，由上、下部分20和21组成的保护容器中的压力被控制在低于大气压的水平，这样保护容器中的气体和液体便不会泄漏至空气中。
包括有一诸如为气相色谱仪、液相色谱仪等的成分分析器、一压力计和一温度计的一第二容器内部物质组分分析装置27经一试样注射管26被连接至高压釜4，这样，诸如泄漏的被处理物质的材料成分、存在于高压釜4中的气体或液体的温度和压力便始终得以被监测。此外，一高压氧气馈送控制装置30经一阀28和一注入管道29被连接至高压釜4，且一高压惰性气体馈送控制装置37经一阀31和一注入管道29也被连接至高压釜4。进而，被第二容器内部物质组分分析装置27所检测到的信息被作为电信号送至高压氧气馈送控制装置30和高压惰性气体馈送控制装置37，且当在高压釜4中被检测到有被处理物质时，高压氧气便自动被馈送入高压釜4中，而诸如为氮的惰性气体也根据被检测到的温度和压力被馈送入高压釜中。由于惰性气体被馈入以将处理容器1中的压力和高压釜4(高压室4b)中的压力之差保持在一合适的数值上，因而也可通过事先输入一惰性气体来调节该压力差。
在冷却高压釜4时，用一泵38使一部分循环油经一管道32和一冷却装置33被得到冷却，通过将被冷却的油经一管道35混合进管道14中的油，同时用一流量控制阀34a来调节待混合的被冷却油的流速来逐渐降低加热管9中的温度，从而使高压釜4被冷却下来。
在控制高压釜中的温度时，用一温度计36来测量高压釜4壁中的温度，测得的温度经一电缆207被传送至加热控制装置12。加热控制装置通过控制将油加热的程度、泵10和38的排放油的流速、以及流量控制阀34a和34b的开口等来加热或冷却高压釜4的壁。这样会使温度很快地跟随到一设置的目标值。
由上、下部分20和21组成的保护容器的内部被连接至一第三容器内部物质组分分析装置40，该分析装置40使用了一气相色谱仪或一液相色谱仪，这样存在于保护容器中的气体或液体成分，亦即泄漏的待处理物质，便始终被监测。如果被处理的物质被检测到，泄漏的被处理物质则被吸收器24和一大尺寸吸收器43所吸收和收集，该大尺寸吸收器43用于当增加排泄泵25的排放流速时，或将泄漏物质经一安全阀41和一管道42通过该大尺寸吸收器排放到空气中去。
以下来说明上述氧化处理装置的操作程序，在设置好处理容器1、高压釜4以及由上部件20和下部件21组成的保护容器之后，通过开动泵10使油循环，并用一加热器(比如在加热控制装置12中的一电加热器)对油加热。温度升高的油被馈送至加热管9，而高压釜4则被加热。当高压釜4中的水被加热且水温升高时，被加热水的热量被传递至处理容器1，而处理容器1的内部也被加热，这样也就增加了被处理物质和过氧化氢水溶液的液体混合物2的温度和压力。
在上述实施例中，尽管高压釜4中的第二反应介质被设在紧靠高压釜4外表面处的加热管9所加热，仍然可以采用配置在第二反应介质中的一加热器或一高频加热装置来直接加热该第二反应介质。
高压釜4中的压力作用于处理容器1上以压缩处理容器1，而由于氧化反应开始于处理容器1中，对应于处理容器1内部温度的增加，处理容器1中的压力也随之增加。进而，由于仅仅是压力差被施加到处理容器1，而处理容器1所具有的强度仅需使处理容器1不被该压力差破坏即可，因而可使用较薄的结构。从安全角度出发，希望将处理容器1中的压力保持在稍低于高压釜4中的压力。
如果对被处理物质的处理由于氧化反应等原因引起处理容器1中的压力有一很大的提高，则可以通过事先从高压惰性气体馈送控制装置37将诸如氮气这样的惰性气体注入高压釜4中并根据高压釜4中的温度利用分压力的升高来降低处理容器1和高压釜4两者间的压力差。同样也可以根据被第二容器内部物质组分分析装置27所检测到的压力或温度来执行一种控制，该控制能自动将高压惰性气体馈送控制装置37中的惰性气体注射出来。
通过继续加热高压釜4，封入在高压釜4中的水的状态变成为一种高温和高压(超临界)状态。此外，封入在处理容器1中的过氧化氢水溶液的温度和压力也变高，且该封入的过氧化氢水溶液产生氧气和超临界态水。这样，被处理物质便完全被氧化且转变为酸、氮气、二氧化碳气体、盐等物质。此外，一部分的盐还析出在处理容器1的内壁之上。由于氧气没被馈送入处于高压和高温(超临界)状态的高压釜4中，高压釜4的内壁没有被迅速氧化，亦即未被腐蚀，因而没有固体物析出。
此外，由于整个处理容器1被包含在处于超临界态的高压釜4中且被该高压釜4所加热，处理容器1的喷嘴部件1b的状态也变成一高温和高压(超临界)状态。结果，在处理容器1中，并未留有尚未反应的被处理物质，所有的被处理物质可被完全氧化。
如果被处理物质含有机物质，尽管二氧化碳气体会产生于氧化反应中，由于二氧化碳气体的饱和压在室温下为40～50atm，在当氧化处理完成之后处理容器1被冷却至室温且从高压釜4中被取出，故而在处理容器1中的二氧化碳气体的分压力不会超过40～50atm的范围。因此，处理容器1可以用相对较薄的结构做成。另外，通过事先将预定量的气相材料封入处理容器1中，反应产物(气体)的分压力可被调至预定的数值。
在一常规高压釜4中，由于其内壁被迅速氧化，亦即被腐蚀，有必要采用高耐腐蚀的材料(例如因康镍合金这样的贵重金属材料)来制造高压釜4。另一方面，在如本发明所述的氧化处理装置的高压釜4中，由于其内壁的腐蚀程度很小，因此可采用诸如不锈钢这样的廉价材料来制造高压釜4。此外，如果一用过了的处理容器1被扔掉且在每次氧化处理中均采用一新的处理容器1，又由于其内壁的腐蚀量很小，也就没有必要采用象因康镍合金这样的贵重材料来制造一处理容器，而一个处理容器也就可采用诸如不锈钢这样的廉价材料来制造了。
在氧化处理过程完成之后，由加热控制装置12所执行的对油的加热操作便被停止，并通过将已被冷却装置33所冷却了的一部分循环油经管道35混合进管道14中且同时采用流量控制阀34a调节被混合冷却油的流速来逐渐降低加热管9中的温度。在高压釜4中的处理容器1中的温度被降至室温后，则将法兰22松开，并将组成保护容器一部分的上部件21、吸收剂19和绝热材料17取走。此外，高压釜4的法兰7也被松开，被用过的处理容器1被取出。进而，用于处理下一批被处理物质的一新的处理容器1被设置。
由于无需清扫高压釜4的内部，因而在完成氧化处理装置的操作之后，一新的处理容器1便可被马上设置，而氧化处理装置的下一步操作便可很快开始，这样便提高了装置的工作效率。
如果处理容器1破裂而尚未被处理的被处理物质泄漏至在高温和高压(超临界)状态下被操作的处理容器1的外部(高压釜4的内部)，第二容器内部物质组分分析装置27检测被处理物质，且用于氧化反应的氧气被从高压氧气馈送控制装置30注入高压釜4中的超临界态水中。这样，泄漏物质(被处理物质)被完全氧化并成为危害性很小的物质。
此外，如果尚未被处理的被处理物质从高压釜4中漏出，泄漏物质被覆盖于高压釜4之外的保护容器中的吸收剂19所吸收，并不泄漏至由上部件20和下部件21所组成的保护容器的外部。当泄漏至保护容器的物质量较多时，泵25的排放量被增加，或泄漏物质也可被大尺寸吸收器43所吸收并将泄漏物质经安全阀41、管道42和大尺寸吸收器43排泄至空气中。这样，当保护容器破裂时，便可防止尚未被处理的被处理物质泄漏至空气中。
如上所述，根据本实施例，由于被处理物质是在一双重绝缘的结构中被加热和处理，因而可防止尚未被处理的被处理物质泄漏至处理装置的外部。此外，还可以提供一氧化处理方法和采用该法的一种装置，它们提高了工作效率。
上述实施例可被应用于一般有机物质的氧化处理，特别是处理如表1所示的那些有毒气体溶液。溶液包括碳、氢、氯、硫、砷、氮、磷、氧和氟的化合物，而这些化合物可被分解为氮气、二氧化碳气体、水、盐酸、硫酸、磷酸和氢氟酸。另一方面，砷仍保留为固体材料。
表1室温下成液态的有毒气体
含有砷的路易斯气的反应公式
1mol 3mol2mol2CO2若在氧化处理之前在一封闭的容器中存在有1升的空间，二氧化碳气体的分压力在室温下为44.8atm。由于液化压力为40～50atm，因此该压力不会增加到超过44.8atm。
As在将砷转变为铁低共熔合金后，则采用磁分离法将铁-砷低共熔混合物清除出来。
在氧化处理完成之后，被转变成液体和气体的物质被从处理容器1中排放出来，且固态的砷也被转变成能从稳定态被分离和取出的铁低共熔合金。此外，通过将氢氟酸与比组成处理容器的材料更易腐蚀的金属(例如Zn)进行反应来将氢氟酸固定，这一点可通过事先将Zn粉末混合进过氧化氢水溶液并将该混合物封入处理容器来实现。
以下来说明将被处理物质和过氧化氢水溶液封入处理容器1的一种方法。图2为说明将被处理的液体物质45和过氧化氢水溶液44封入处理容器1并进而密封该处理容器1的各过程的一方块图。
过氧化氢水溶液44和被处理物质45被分别容纳在一过氧化氢水溶液容器46和一被处理物质容器47中。被一气体加压泵或加压筒51所压缩了的诸如氮气这样的惰性气体经一管道48、一活性碳吸收器49和阀50被馈送进容器46和47中。进而，一活性碳吸收器52和一阀53被插入通往被处理物质容器47的通路中间，而一阀54被插入通往过氧化氢水溶液容器46的路径中间。
将过氧化氢水溶液44和被处理物质45注入处理容器1是通过将配置于管道57顶部的一注射喷嘴58插入喷嘴部件1b中来执行的，在管道57顶部安装有一阀61。管道57的一基底终端部分被埋入包含于过氧化氢水溶液容器46中的过氧化氢水溶液44中，在该基底终端部安装有一阀59和一流量表。此外，用于馈送被处理物质45的一管道63的一终端部分被埋入包含于被处理物质容器47中的被处理物质45中，而它的另一终端部分则经一流量表56被连接至管道57的一中间位置(位于流量表60和一阀61中间)。
将过氧化氢水溶液44和被处理物质45注入处理容器1并将该处理容器1密封是在一预先准备的隔离容器62(气密室)的内部进行的，该隔离容器62可被密封关闭。隔离容器62包括用于放入和取出处理容器1的一门(图中未示出)、采用在隔离容器62内部将处理容器1(过氧化氢水溶液44和被处理物质45被注入该处理容器)的喷嘴部件1b的顶部压紧并焊接住的方法来将该顶部件密封的一密封装置、以及包括用于防止正漏向隔离容器62内部的被处理物质进一步漏向隔离容器62外部的一吸收器在内的一隔离容器排泄装置。
采用密封装置，设在管道57的顶端部处的注射喷嘴58被从处理容器1拉出，过氧化氢水溶液44和被处理物质已被注入处理容器1中，而喷嘴部件1b的顶部被夹紧件64a和64b紧紧夹住并压扁。进而，用一焊枪65通过加热和焊接该压扁的顶部将其密封。希望采用具有高导热率的材料来组成夹紧件64a和64b以不让焊接热被传至处理容器1的体部件1a上去，否则体部件1a的温度则会增加，这进一步提高了处理容器1中的压力，而最终在被焊接的顶部会形成针孔。
此外，隔离容器排泄装置具有一排泄管66、一吸收器67、一排泄泵68、以及一隔离容器状态检测装置69，该装置控制隔离容器62中的压力，使之保持在低于大气压的水平以不让隔离容器62中的气体和液体泄漏至空气中。隔离容器状态检测装置69通过采用如气相色谱仪或液相色谱仪这样的一组分分析器来分析经一试样吸管70从隔离容器62中取出的物质。如果被处理的气体或液体物质被检测到有漏至隔离容器62中的情形，隔离容器状态检测装置69则通过开动排泄泵68来排空隔离容器62的内部并用吸收器67来收集泄漏的被处理物质。此外，如果门被打开这样的情形被隔离容器状态检测装置69所检测到，通过开动排泄泵68来降低隔离容器62中的压力以免隔离容器62中的危险物质泄漏至空气中。
将被处理物质45注入容器47是通过将该物质45从一被处理液体物质的抽取容器71经管道72和73来传送所完成的。被处理液体物抽取容器71的内部被一排泄泵75经一吸收器74所排空以将该抽取容器71的内部保持在一低压状态。进而，滞留于废物罐76中的被处理物质45则被一抽吸管77抽吸，并被带入抽取容器71中。
打开隔离容器62的门，并将处理容器1放置进该隔离容器62中。在门被关闭之后，采用遥控器作或一自动操作机构来运送处理容器1并将提供于管道57顶部处的注射喷嘴58插入喷嘴部件1b之中。进而，通过将惰性气体挤压进容器中以增加被处理物质45的容器47的压力，预定量的诸如有毒气体溶液这样的被处理物质45经流量表56通过阀55和阀61被从配置于管道57的顶部处的注射喷嘴58注入处理容器1中，该管道57的顶部被插入喷嘴部件1b中。此外，通过将惰性气体挤压进过氧化氢水溶液容器46之中以增加容器46内部的压力，预定量的过氧化氢水溶液44经流量表60通过阀59和阀61被从配置于管道57顶部处的注射喷嘴58注入处理容器1中，该管道57的顶部被插进喷嘴部件1b中。注入的过氧化氢水溶液44被注入同时清扫管道57、阀61和注射喷嘴58的内部，它们的内部均被被处理物质45所污染。在被处理物质45和过氧化氢水溶液44被注入处理容器1中之后，配置于管道57顶部处的注射喷嘴58被处理容器1拔出，喷嘴部件1b的顶部被夹紧件64a和64b所压紧，进而通过用一焊枪65加热并焊接压紧的顶部来将处理容器1密封。
注入和密封工作的安全性是通过采用位于隔离容器62之中与空气隔离的一自动操作机构或遥控操作来加以保证的。吸收器49和52通过吸收泄漏的被处理物质45来阻止被处理物质泄漏至空气中，即使当被处理物质沿相反方向流向空气时也一样。
将隔离容器62的门打开，其中已被注入有过氧化氢水溶液44和被处理物质的处理容器1则被从隔离容器62中取出。
以下来说明取出业已被进行完氧化处理操作的物质的一种方法。图3示出用于处理已处理过物质81的一装置的方块图，该物质81已被用超临界水实施了氧化处理，图4则是用于打开被密封的处理容器1的一密封打开部件的放大了的垂直剖面图。
对物质的氧化处理业已在其中完成了的处理容器1包含有诸如二氧化碳气体、氮气等气体81c、诸如硫酸、盐酸、磷酸、氢氟酸等液体81b、以及诸如砷等固体材料81a。在其中业已混合有Zn粉末的处理容器1中，氢氟酸作用于Zn并将其转变为一稳定的化合物。通过将喷嘴部件1b朝下倒置并将喷嘴部件1b的顶部插进密封打开部件82中从而将处理容器1密封地设置在打开部件82上。此外，喷嘴部件1b的顶部被比如用一水切割器切割该顶部而打开在该打开部件82的内部，水切割器喷射一高压水，该高压水由一高压水馈送装置83从一切割器喷嘴84送出。
密封打开部件82具有一插座部82a，连接螺栓部1c被拧进该插座部中，连接螺栓部1c形成于处理容器1的喷嘴部件1b的基底部分上。另外，在插座件82a中，密封平台部1d被与一密封环85相接触且相压。切割器喷嘴84被设置在与处理容器1的喷嘴部件1b顶部相对方向的位置上。密封打开部件82用一管道86经一减压阀87被连接于一气体-液体分离容器88。
在该气体-液体分离容器88中的如二氧化碳气体、氮气等被分离了的无害气体经一管道89和一阀90被排放到空气中，而包括一部分象砷那样的固体物质的液体91则向下流进一中和处理器93中。
包含在中和处理器93之中的液体96被从一中和剂容器95所送出的中和剂(碱性溶液)所中和，该中和剂容器95被用一管道94连接至中和处理器93。被中和了的液体经管道97和一阀98被排出并被抛弃。带有一部分液体96的固体物质被排出并向下经一管道99流进一重金属磁化处理器100中。中和剂从中和剂容器95被馈送进管道99，而铁盐也被从铁盐容器101馈送进管道99。
空气被从一空气馈送泵102经一管道103送至重金属磁化处理器100，而重金属则被转变成铁低共熔合金(砷-铁低共熔混合物)。从该重金属磁化处理器100，重金属的铁低共熔合金与一部分液体被经一管道104排放至一磁性分离器105，而剩余的液体则经一管道106和一阀107被排出并被抛弃。中和剂被从中和剂容器108馈送进一中间部件(位于阀107之前的部件)，而被中和了的液体则从管道106被排放掉。
磁性分离器105采用一磁性分离机构来分离砷-铁低共熔混合物，并将分离开的砷-铁低共熔混合物从一管道109排放出，且进一步将剩余液体经一管道110送进管道106的中间部分(位于阀107和中和剂被馈送地点的位置之间的部分)。
如果事先将预定量的中和剂(碱性溶液)、氧气和铁盐封入处理容器1中，且在一高温和高压状态下进行氧化处理，进而将处理容器1冷却，则在氧化处理中分离出的重金属可被转变为铁低共熔合金。所以，可以通过省略重金属磁化处理器100、铁盐容器101、空气馈送泵102、管道103和阀107来简化氧化处理装置。通过将中和剂(碱性溶液)和铁盐事先混合进过氧化氢水溶液，可十分容易将上述材料封入处理容器1中，其方法类似于将Zn粉末封入处理容器1中。
图5示出适合于实施对被处理物质和过氧化氢水溶液进行氧化处理的一反应处理部件的简化例，被处理物质和过氧化氢水溶液被封入以一传送器系统形式配置的多个处理容器中。
一高压釜121的第二容器其形状为一椭圆形。此外，关闭法兰122和123被安装在配置于高压釜121两侧端部的打开法兰121a和121b上，这样侧端部能被容易地打开和关闭。另外，用于循环热载体的一加热管124被紧紧配置在高压釜121的一驱干部分的外表面上。
高压釜121的外部被覆盖有由绝热材料和吸收材料组成的一层125，且该覆盖有层125的高压釜121被进一步容纳在一保护容器126中。此外，能容易地被打开和关闭的开/闭盖126a和126b被安装在保护容器的两侧端部。在该开/闭盖126a和126b的打开期间，用于密封高压釜121的两侧端部的关闭法兰122和123被设置成一可释放状态，而在关闭期间，保护容器126则被气密性密封。
尽管未在图中示出，对高压釜121提供有一氧化馈送装置和一温控装置，而对保护容器126则提供有一排泄装置，其情形类似于前述实施例。
高压釜121的体部件经一管道和一阀128被连接至一反应介质馈送和排泄装置129上，它馈送和排放反应介质130(纯水)。
一传送装置131被设置用来将多个处理容器1经高压釜121的打开法兰部121a输送进高压釜121中，而一传送装置132则被设置用来将多个处理容器1从高压釜121中经高压釜121的打开法兰部121b取出。
在高压釜121中的反应介质130经管道127和阀128被排出之后，处理容器1被送进高压釜121中。起先，保护容器126的开/闭盖126b被打开。接下来，在一释放关闭法兰122的状态中，将置放在传送装置131上的多个处理容器1装入高压釜121中。进而，通过关闭关闭法兰122来密封位高压釜121，并通过关闭开/闭盖126b也将保护容器126密封住。
在开始氧化处理之前，将预定量的反应介质(纯水)130从反应介质馈送和排泄装置129经管道127和阀128送至高压釜121。然后，通过在加热管124中循环热载体(油)加热高压釜121，类似于前述实施例，在高温高压下进行氧化处理。
在将高压釜121中的反应介质130经管道127和阀128排出后，实施将处理容器1从高压釜121移出的操作。首先，打开保护容器126的开/闭盖126b。接着，在打开关闭法兰123的状态下，将高压釜121中的多个处理容器1移出并置放在传送装置132上。进而，通过合闭关闭法兰123将高压釜121密封住，并通过合闭开/闭盖126b将保护容器126也密封住。
当连续实施将处理容器1送进高压釜121和将处理容器1从高压釜1移出的操作时，对保护容器126和高压釜1的打开和关闭是在它们的两端同时进行的，这样，在其中业已被进行过氧化处理的处理容器1被从高压釜121中运出之后，则可将新的处理容器1送进高压釜121中。
上述两实施例中，是采用一个高压釜4或121来对付一个处理容器或多个容器1的。然而，可以配置多个为高压釜4或121类型的高压釜并对它们作并行操作。在并行操作如高压釜4或121类型的多个高压釜时，多个高压釜操作模式之间的时间差被设置。即当某些高压釜被冷却时，用于被冷却高压釜的加热管中的高温热载体的热量被传递至用于其它被加热高压釜的加热管中的热载体，以加热高压釜。另一方面，用于已被冷却的高压釜的加热管中的低温热载体被传送至用于其它被冷却高压釜的加热管，以冷却高压釜。按照上述循环油(热载体)的方法，加热和冷却所需能量的消耗可被降低。
如本发明所述的氧化处理方法和装置可以处理废弃的医疗设备、设备部件和仪器，处理试验的动植物尸体、混杂有或粘附有危险物质的被处理过的工业废料中的残余物。如果要处理这些物品，由于它们是固体材料，则处理容器1被制造成具有一宽口径部件，该宽口径部件被用一螺纹盖打开或关闭。
根据本发明，由于对被处理物质的氧化处理是在一高温和高压状态(比如一超临界状态)在一双重包容的且被第一容器(处理容器)和第二容器(高压釜)所隔离的空间中进行的，因而可阻止被处理的危险物质泄漏至处理装置外部。
此外，由于不需要清扫第二容器(高压釜)的内壁，因而提高了氧化处理方法和装置的工作效率。
权利要求
1.一种氧化处理方法，采用密封和加热在其中封入有被处理物质、氧气和反应介质的一容器来对上述被处理物质进行氧化处理，上述方法包括如下步骤将上述被处理物质、氧气和一第一反应介质封入一第一容器并将该第一容器密封；将上述第一容器和一第二反应容器封入一第二容器并将上述第二容器密封；以及通过加热上述第二容器来间接加热上述第一容器，以此来进行对上述被处理物质的氧化处理。
2.如权利要求1所述的氧化处理方法，其特征为被封入上述第一容器中的上述第一反应介质被加热至一超临界状态。
3.如权利要求1或2所述的氧化处理方法，其特征为如果被封入上述第一容器中的上述物质泄漏至上述第二容器的内部，通过将氧气馈送进上述第二容器中来氧化上述泄漏的物质。
4.如权利要求1所述的氧化处理方法，其特征为将上述被处理物质、氧气以及一第一反应介质封入一第一容器且密封上述第一容器的步骤是在一隔离容器内部被执行的。
5.如权利要求4所述的氧化处理方法，其特征为在对被封入第二容器的上述第一容器中所封入的上述物质进行氧化处理之后，上述第一容器被从上述第二容器中取出，且通过打开上述第一容器来撤出上述被处理过物质并将其抛弃。
6.如权利要求4或5所述的氧化处理方法，其特征为采用形成于上述第一容器上的一喷嘴部件将上述被处理物质、氧气和上述第一反应介质封入上述第一容器，进而将上述第一容器密封，且同样采用上述喷嘴部件，在氧化处理之后将上述第一容器打开，进而将上述已处理过的物质撤出。
7.如权利要求1或4所述的氧化处理方法，其特征为过氧化氢水溶液被用作氧气和上述第一反应介质。
8.如权利要求1～5之一所述的氧化处理方法，其特征为采用将惰性气体注入上述第二容器中的方法来调节上述第二容器中的压力。
9.如权利要求1～5之一所述的氧化处理方法，其特征为作用于氢氟酸且将氢氟酸转变为一稳定化合物的材料连同上述物质、氧气和上述反应介质被封入上述第一容器中。
10.如权利要求1～5之一所述的氧化处理方法，其特征为中和剂和铁盐连同上述物质、氧气和上述反应介质一起被封入上述第一容器中。
11.一种氧化处理方法，采用密封和加热在其中封入有被处理物质、氧气和反应介质的一容器来对上述被处理物质进行氧化处理，上述方法包括如下步骤(a)将上述被处理物质、氧气和一第一反应介质封入一第一容器并密封该第一容器；(b)将上述第一容器和一第二反应容器封入一第二容器并密封上述第二容器；(c)通过加热上述第二容器来间接加热上述第一容器，以此来进行对上述物质的氧化处理；(d)在对封入第二容器的上述第一容器中被封入的上述物质进行氧化处理之后，将上述第一容器从上述第二容器中取出；(e)通过打开上述第一容器将上述已经处理过的物质从上述第一容器中排出；且根据预设的时间重复步骤(a)～(e)。
12.如权利要求11所述的氧化处理法，其特征为在步骤(e)之后将上述第一容器扔掉，而在下一步骤(a)用一新的第一容器。
13.一种氧化处理装置，它具有一含有被处理物质、氧气和反应介质的反应处理容器和一加热上述反应处理容器的加热装置，其中上述反应处理容器包括一第一容器和一第二容器，该第一容器含有上述被处理物质、氧气和一第一反应介质且被密封；该第二容器含有上述第一容器以及一第二反应介质，且被密封并被上述加热装置所加热。
14.如权利要求13所述的氧化处理装置，其特征为上述加热装置采用油作为一热载体，且包括一用于加热油的油温升高装置、一用于冷却油的油温降低装置，以及一用于将被加热或冷却的油的热量传递给上述第二容器的热交换装置。
15.如权利要求13所述的氧化处理装置，其特征为它还包括一氧气馈送装置，用于将氧气馈送入上述第二容器。
16.如权利要求15所述的氧化处理装置，其特征为上述氧气馈送装置包括一第二容器内部物质组分分析装置和一氧气馈送控制装置，该第二容器内部物质组分分析装置用于检测上述第二容器内部物质的成分，该氧气馈送控制装置用于根据由上述第二容器内部物质组分分析装置所执行的组分分析结果来控制将氧气馈入上述第二容器。
17.如权利要求13所述的氧气处理装置，其特征为上述第二容器被包含在一保护容器中。
18.如权利要求17所述的氧化处理装置，其特征为上述保护容器包括用于吸收上述被处理物质的吸收剂。
19.如权利要求17所述的氧化处理装置，其特征为上述保护容器包括绝热材料。
20.如权利要求17所述的氧化处理装置，其特征为它还包括用于将上述保护容器的压力保持在低于大气压力水平的一降压装置。
21.如权利要求20所述的氧化处理装置，其特征为上述降压装置包括一排泄泵，该排泄泵经一含有吸收剂的吸收器被连接至上述保护容器。
22.如权利要求21所述的氧化处理装置，其特征为上述降压装置包括一保护容器内部物质组分分析装置和一排泄控制装置，该保护容器内部物质组分分析装置用于检测上述保护容器内部物质的成分，该排泄控制装置根据由上述保护容器内部物质组分分析装置所检测的检测组分分析结果来控制上述排泄泵。
23.如权利要求13所述的氧化处理装置，其特征为上述第一容器具有一喷嘴部件，用来将上述被处理物质，氧气和上述第一反应介质封入上述第一容器，进而密封上述第一容器，并被用来在氧化处理之后打开上述第一容器，进而排出上述已处理物质。
24.如权利要求13或23所述的氧化处理装置，其特征为过氧化氢水溶液被用作氧气和上述第一反应介质。
25.如权利要求13、23和24之一所述的氧化处理装置，其特征为上述第一容器含有材料来作用于氢氟酸并与上述被处理物质、氧气和上述反应介质一起将氢氟酸转变为一稳定化合物，且上述第一容器被密封。
26.如权利要求13、23、24和25之一所述的氧化处理装置，其特征为中和剂和亚铁盐连同上述被处理物质、氧气和上述反应介质一起被封入上述第一容器中。
27.一种用于对被处理物质实施氧化处理的处理容器，其中上述被处理物质、氧气和一第一反应介质被封入上述处理容器中之后，上述处理容器被密封，进而上述第一容器连同一第二反应介质被容纳在一压力容器中，且通过加热上述第二反应介质将上述第一容器的内部加热至一超临界状态。
28.如权利要求27所述的处理容器，其特征为通过实施将热传递进上述第二反应介质的方法来加热上述第二反应介质。
29.如权利要求27所述的处理容器，其特征为通过加热上述第二容器的壁来加热上述第二反应介质。
30.如权利要求27所述的处理容器，其特征为，它还包括一小直径喷嘴部件，该喷嘴部件被连接到包含有上述被处理物质、氧气和上述反应介质的上述处理容器的一体部件上，上述喷嘴部件被用来将被处理物质、氧气和上述反应介质注入和撤出上述处理容器，进一步被用来密封和打开上述处理容器。
31.如权利要求27或30所述的处理容器，其特征为，上述处理容器用不锈钢制成。
32.如权利要求27或30所述的处理容器，其特征为组成上述处理容器的部件所具有的厚度应能使该处理容器能经受住上述处理容器内部的压力和外部压力间的压差。
33.如权利要求27所述的处理容器，其特征为将上述处理容器连接至一外部装置的一连接螺栓部被形成在上述喷嘴部件的外部基底部上。
34.如权利要求27所述的处理容器，其特征为上述喷嘴部件的顶部被用焊接所密封。
全文摘要
被处理物质和过氧化氢水溶液被封入一处理容器,且该处理容器与水一起被封入一高压釜。采用一加热器来加热高压釜外壁的方法来将高压釜和处理容器中的状态转变为一超临界状态,从而对被处理物质进行氧化处理。此外,即使被处理物质从处理容器中泄漏出来,通过氧化高压釜中的泄漏物质来防止该物质泄漏至包括处理容器和高压釜的一氧化处理装置的外部。
文档编号A62D3/38GK1195578SQ9810447
公开日1998年10月14日 申请日期1998年2月18日 优先权日1997年2月19日
发明者佐保典英, 矶上尚志, 森田穰, 芝野芳树 申请人:株式会社日立制作所