[發(fā)明專利]帶犧牲內襯的折流罐式超臨界水處理反應器

有效

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• 申請日: 2010-10-15
• 公開（公告）號: CN101973621A
• 公開（公告）日: 2011-02-16
• 發(fā)明（設計）人: 王樹眾;公彥猛;馬紅和;徐東海;張潔;周璐
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C02F1/72
• 分類號: C02F1/72
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 朱海臨

所屬領域

本發(fā)明屬于環(huán)境保護水處理裝置，特別涉及一種利用超臨界水作為反應介質對難生化降解有機廢水進行無害化處理的反應器。

背景技術

超臨界水(Supercritical?Water，簡稱SCW)是指溫度和壓力均高于其臨界點(T＝374.15℃，P＝22.12MPa)的特殊狀態(tài)的水。該狀態(tài)下只有少量的氫鍵存在，介電常數近似于有機溶劑，具有高的擴散系數和低的粘度。有機物、氧氣能按任意比例與SCW互溶，從而使非均相反應變?yōu)榫喾磻蟠鬁p小了傳質、傳熱的阻力。而無機物特別是鹽類在SCW中的溶解度極低，容易將其分離出來。

有機廢水的超臨界水處理技術包括超臨界水氧化技術(SupercriticalWater?Oxidation，簡稱SCWO)、超臨界水氣化技術(Supercritical?WaterGasification，簡稱SCWG)和超臨界水部分氧化技術(Supercritical?WaterPartial?Oxidation，簡稱SCWPO)。

SCWO是利用水在超臨界狀態(tài)下所具有的特殊性質，使有機物和氧化劑在超臨界水中迅速發(fā)生氧化反應來徹底分解有機物，實現有機物的無害化處理。SCWG是利用水在超臨界狀態(tài)下所具有的特殊性質，在不加氧化劑的條件下，有機物在超臨界水中發(fā)生水解、熱解等反應，生成以氫氣為主的可燃性體。SCWPO是利用水在超臨界狀態(tài)下所具有的特殊性質，在提供部分氧化劑的前提下，使有機物分解生成以氫氣為主的可燃性氣體。氧化劑的加入使得原來在氣化中難以分解的物質可以分解，提高氣化率，同時，氧化劑也可以使焦油的產生得到抑制，減少反應器的堵塞現象。

雖然超臨界水處理技術已經取得了很大進步，但是在反應器設計方面仍有若干需要解決的問題，具體表現在：

1)SCWO、SCWG及SCWPO反應條件苛刻，需要較高的溫度及壓力(溫度大于374.15、壓力大于22.12MPa)。這一方面對反應器的材料提出了較高要求，另一方面又降低了反應器安全運行的可靠性。現階段已有蒸發(fā)壁式反應器及水冷壁式反應器：通過引入一股較冷的流體將反應器的承壓壁及高溫流體隔離，達到高溫區(qū)域與高壓區(qū)域分離的目的，從而降低了反應器材料的要求、提高了反應器安全運行的可靠性。但是這兩種反應器存在著能量利用效率低，控制復雜等缺點。

2)超臨界水環(huán)境中，高溫、高壓、溶解氧以及反應中產生的某些自由基、離子都會加快耐蝕材料的腐蝕速率。已有試驗表明：不銹鋼、鎳基合金、鈦合金等高級耐蝕材料在超臨界水處理系統(tǒng)尤其是SCWO系統(tǒng)中均會遭受不同程度的腐蝕。材料的腐蝕會導致反應器使用壽命的下降，造成安全事故。

3)超臨界水氧化處理中，氨氮的氧化較為困難。在超臨界水反應中使用催化劑，可以明顯提高包括氨氮在內的反應物的轉化率，縮短反應時間，降低反應溫度和反應壓力。目前封閉反應體系內的催化劑的裝載、更換比較困難，且存在催化劑的流失及失活等問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是針對背景技術超臨界水反應器設計方面所需要解決的問題，提供一種新型的超臨界水處理反應器，可以廣泛應用于高濃度難生化降解的有機廢水的無害化處理和資源化利用。

為達到以上目的，本發(fā)明是采取如下技術方案予以實現的：

一種帶犧牲內襯的折流罐式超臨界水處理反應器，包括一個筒體及設置在其中的催化劑箱，所述筒體上部連接有頂蓋，筒體下部連接有球形封頭，所述筒體內側、球形封頭內側和頂蓋內側構成反應器內壁，其特征在于，所述反應器內壁設有耐高溫隔熱保溫涂料層，耐高溫隔熱保溫涂料層內壁設有封閉涂料層，封閉涂料層內壁設有犧牲性內襯。

上述方案中，所述催化劑箱包括催化劑箱筒體，其上端設有多孔封蓋并用一個橢球型封頭密封，下端設有多孔底蓋，整個催化劑箱通過多孔底蓋周圍若干個支腳被支撐在反應器筒體中間，催化劑箱中心穿有一個中心導管，其上端置于多孔封蓋與橢球型封頭所形成的空間中，下端穿出球形封頭一直延伸至反應器外。所述中心導管上端頂部設有喇叭口。所述多孔底蓋中的孔徑大于多孔封蓋中的孔徑。

與現有技術相比，本發(fā)明反應器的優(yōu)點在于：

1、反應器內壁涂刷耐高溫隔熱保溫涂料和封閉涂料，兩種涂層的配合使用，使反應器壁的溫度降低，同時防止反應器器壁的腐蝕、增加反應器材料的選擇范圍，最終降低了反應器的制作成本。

2、反應器為折流罐式結構，能夠有效防止鹽沉積造成的反應器堵塞，并且催化劑箱拆卸方便，催化劑的安裝及更換簡單。