湿式酸化とは？

湿式酸化は、廃水流から有機汚染物質を除去するための化学プロセスです。 このプロセスでは、汚染された水を高温に加熱し、高圧で空気を注入します。 空気と汚染物質との反応は、それらを酸化して二酸化炭素などの一般的なガスにし、後で水流から分離します。

低圧の空気を水流に導入すると攪拌効果が生まれますが、温度が高くても、空気は有機汚染物質と部分的にしか反応しません。 水分子が液体でも蒸気でもない水の臨界点より上に圧力を上げると、空気が導入されたときに単相が作成されます。 空気は有機材料と非常によく反応し、圧力を下げる後のステップで、残っている空気と反応によって形成されたガスが除去されます。

水には臨界点があり、それを超えると蒸気と液体が別々の相として見えない温度と圧力になります。 この臨界点は約3206 psia（221 bar）および705°F（374°C）です。 この点を超えると、水は超臨界流体として知られており、これらの条件でしばしば湿式酸化反応が起こります。

より低い温度と圧力の使用を可能にする代替プロセスは、触媒で達成されます。 廃棄物の流れは空気で加圧され、適切な触媒を通過します。これは汚染物質によって異なります。 触媒は、空気と有機材料との間の化学反応を助けますが、反応によって消費または破壊されることはありません。 触媒湿式酸化反応は亜臨界条件で発生する可能性があり、これにより運用コストを削減し、圧力定格の低い容器を使用できます。

湿式酸化に使用される反応器および関連機器の構成材料は、慎重に選択する必要があります。 高温は多くの金属を弱体化させ、必要な圧力を封じ込める強度を損なう可能性があります。 一部の有機汚染物質は、反応中に酸性化合物を生成し、多くの金属は腐食保護に適していません。 加圧された加熱空気は、シーラントおよびガスケットに使用される材料を酸化および弱める可能性があり、厳しい動作条件に耐えることができる不活性材料を選択するように注意する必要があります。

湿式酸化反応に必要な高圧と高温のため、空気と廃水の流れの予熱はエネルギー効率を改善できます。 反応器を出る高温流体を使用して空気と水の流れを予熱する熱交換器を使用できます。 空気と有機物との反応から追加の熱が発生する可能性があり、この熱を使用するとシステムの運用コストを削減できます。