[發(fā)明專利]一種超臨界水處理裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210558261.6
• 申請(qǐng)日: 2012-12-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103030206A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程樂(lè)明;王青;張玉寶;谷俊杰;宋成才;劉揚(yáng);曹雅琴;高志遠(yuǎn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 新奧科技發(fā)展有限公司
• 主分類號(hào): C02F1/72
• 分類號(hào): C02F1/72
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

1.一種超臨界水處理裝置，其特征在于，所述裝置包括：

殼體（7），由耐壓材料制成，具有向上的開(kāi)口端；

頂蓋（2），密封地安裝在所述開(kāi)口端，與所述殼體（7）內(nèi)壁構(gòu)成腔室；

內(nèi)套筒（12），由耐溫材料制成，固定套設(shè)于所述腔室的底部，所述內(nèi)套筒（12）與所述殼體（7）之間具有環(huán)隙腔室，所述環(huán)隙腔室與所述腔室流體連通；

原料入口（11），貫穿所述殼體（7）和內(nèi)套筒（12），與所述腔室流體連通，以供原料進(jìn)入所述內(nèi)套筒（12）內(nèi)，發(fā)生超臨界水氧化反應(yīng)；

固液產(chǎn)物出口（9），貫穿設(shè)置在所述殼體（7）的底部，并與所述環(huán)隙腔室流體連通，以供固液產(chǎn)物排出；

其中，在所述殼體（7）的外壁上部設(shè)置有冷卻系統(tǒng)，以使所述腔室內(nèi)的相應(yīng)區(qū)域變?yōu)樗膩喤R界狀態(tài)。

2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括氧化劑入口（10），貫穿設(shè)置于殼體（7）底部，與所述腔室流體連通，用于使氧化劑進(jìn)入內(nèi)套筒（12）內(nèi)；

優(yōu)選地，所述氧化劑入口（10）上方設(shè)有氧化劑分布器（15）；

優(yōu)選地，所述裝置還包括氣體產(chǎn)物出口（1），貫穿設(shè)置于所述頂蓋（2）上，用于氣體產(chǎn)物排出。

3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述內(nèi)套筒（12）通過(guò)支架（8）固定于殼體（7）的內(nèi)壁上；

優(yōu)選地，所述氧化劑入口（10）為直管形或擴(kuò)口形；

優(yōu)選地，所述固液產(chǎn)物出口（9）至少設(shè)置為位置相對(duì)的兩個(gè)；

優(yōu)選地，所述氧化劑分布器（15）上設(shè)有多個(gè)氧化劑分布孔（16）；

優(yōu)選地，所述氧化劑分布器（15）為弧面形，從所述弧面的頂部中心向四周，所述氧化劑分布孔（16）的直徑逐漸減小；

優(yōu)選地，所述內(nèi)套筒（12）靠近所述氧化劑分布器（15）一端的內(nèi)徑小于其另一端的內(nèi)徑。

4.如權(quán)利要求1-3之一所述的裝置，其特征在于，所述冷卻系統(tǒng)環(huán)繞于所述殼體（7）外壁，形成冷卻腔，所述冷卻腔內(nèi)具有冷卻介質(zhì)；

優(yōu)選地，所述冷卻腔的下邊沿等于或低于內(nèi)套筒（12）的上邊沿，所述冷卻腔的上邊沿高于內(nèi)套筒（12）的上邊沿；

優(yōu)選地，所述冷卻環(huán)外壁（5）設(shè)置有冷卻介質(zhì)入口（6）和冷卻介質(zhì)出口（13）。

5.如權(quán)利要求1-4之一所述的裝置，其特征在于，所述殼體（7）外壁被所述冷卻系統(tǒng)環(huán)繞的部分設(shè)有滲透孔（17），供冷卻介質(zhì)進(jìn)入所述腔室。

6.如權(quán)利要求1-5之一所述的裝置，其特征在于，在所述腔室內(nèi)，在所述內(nèi)套筒的上方設(shè)置有催化劑層（14），以使所述氣體產(chǎn)物（D）發(fā)生甲烷化反應(yīng)；

優(yōu)選地，所述裝置還包括貫穿設(shè)置于殼體（7）上的有機(jī)溶劑入口（18），以供有機(jī)溶劑進(jìn)入所述環(huán)隙腔室。

7.一種超臨界水處理方法，其特征在于，

使氧化劑（A）進(jìn)入內(nèi)套筒（12）內(nèi)；

使原料（B）進(jìn)入內(nèi)套筒（12）內(nèi)，與所述氧化劑（A）混合成流化狀態(tài)，發(fā)生超臨界水氧化反應(yīng)，形成反應(yīng)后混合物；

通過(guò)環(huán)繞設(shè)置在殼體（7）外壁的冷卻系統(tǒng)將所述反應(yīng)后混合物降溫至水的亞臨界狀態(tài)；

其中，所述反應(yīng)后混合物中的固液產(chǎn)物（C）沿環(huán)隙腔室下行，從固液產(chǎn)物出口（9）排出，所述反應(yīng)后混合物中的氣體產(chǎn)物（D）繼續(xù)上行，從氣體產(chǎn)物出口（1）排出。

8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，通過(guò)在所述殼體（7）外壁并且被所述冷卻系統(tǒng)環(huán)繞的部分設(shè)置滲透孔（17），以使冷卻介質(zhì)進(jìn)入所述腔室殼體（7），以對(duì)所述反應(yīng)后混合物進(jìn)行降溫；

優(yōu)選地，所述原料選自廢水、污泥漿、水煤漿、生物質(zhì)或廢塑料中的一種或至少兩種的混合物；

優(yōu)選地，氧化劑（A）為氧氣、H₂O₂、空氣或以上氧化劑與超臨界水的混合物。

9.如權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，還包括向反應(yīng)器中加入有機(jī)溶劑（E），以溶解固液產(chǎn)物（C）中的焦油；

優(yōu)選地，當(dāng)所述固液產(chǎn)物（C）的溫度為低于300℃時(shí)加入有機(jī)溶劑（E）；

優(yōu)選地，所述有機(jī)溶劑（E）選自甲苯、二甲苯、二氯甲烷、四氫呋喃或反應(yīng)產(chǎn)生的輕油中的一種或至少兩種的混合物。

10.如權(quán)利要求7-9之一所述的方法，其特征在于，還包括使所述氣體產(chǎn)物（D）在位于殼體（7）內(nèi)的內(nèi)套筒（12）上方的催化劑層（14）的存在下發(fā)生甲烷化反應(yīng)；

優(yōu)選地，所述催化劑層（14）中裝有耐硫甲烷化催化劑；

優(yōu)選地，所述耐硫甲烷化催化劑優(yōu)選自Co系、Mo系、Fe系、Ni系催化劑或復(fù)合型催化劑。