[發明專利]一種超臨界水處理裝置及方法

有效

• 申請號: 201210558261.6
• 申請日: 2012-12-20
• 公開（公告）號: CN103030206A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 程樂明;王青;張玉寶;谷俊杰;宋成才;劉揚;曹雅琴;高志遠
• 申請（專利權）人: 新奧科技發展有限公司
• 主分類號: C02F1/72
• 分類號: 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

技術領域

本發明涉及超臨界水技術領域，尤其涉及一種超臨界水處理裝置及方法。

背景技術

超臨界水（SCW：374℃/22.1MPa以上）具有與常溫常壓水完全不同的物理化學性質，典型的如比熱容大、傳熱系數高、擴散系數大、離子積高、粘度低、介電常數小、電離常數小、密度小且隨壓力改變、與有機物和氣體完全互溶等。因此，SCW在環保、化工、煤氣化、核電和火電、新材料合成等領域有廣泛的應用前景。然而，目前SCW僅在火電工業中得到了成功應用，在其他領域的推廣還處于嘗試性階段，缺乏工業化實踐經驗。

超臨界水氧化技術（Supercritical?Water?Oxidation，簡稱SCWO）是一種近年來受到高度關注的廢有機物的處理技術。它在處理有機污染物時有著獨到之處，利用水在超臨界狀態下所具有的特殊性質（弱的氫鍵作用，介電常數近似于有機溶劑，高的擴散系數，低粘度等），使廢有機物和氧化劑在超臨界水中迅速發生氧化反應來徹底分解。超臨界水氧化對于處理那些有毒、難降解的廢有機物具有獨特的效果。SCWO反應完全、徹底，最終產物為水、N₂，CO₂等小分子的無機物，且符合全封閉的要求，產物清潔，不需要作進一步的處理。另外，無機鹽在超臨界水中的溶解度特別低，可以很容易地從中分離出來，處理后的廢水可完全回收利用。

超臨界水部分氧化技術（Supercritical?Water?Partial?Oxidation，簡稱SWPO）是一種結合了SCWO在污染物處理和SCWG在制取富氫氣體兩方面優勢的一種新型制氫技術。SWPO利用超臨界水的獨特物理化學性質，在提供部分氧化劑的前提下，即反應中氧化劑的量小于反應物中有機物完全氧化時所需的氧化劑的量，利用少量的氧化劑攻擊有機物中的C-H健。該技術不僅大大減少了完全氣化反應中焦油的產生量，而且改變了氣體產物分布，提高了氫氣和二氧化碳的純度等級，同時實現了有機污染物的無害化處理和資源化利用。

CN?101164912A公開了一種耐腐蝕防堵塞的超臨界水氧化反應器。該反應器主要由反應器外筒、工藝水入口、夾套托環和彈簧環、環形進水口和擋水板、反應器內筒、反應物料進口、噴嘴、反應產物出口和光纖多點在線測溫裝置組成。反應器內有工藝水夾套區、超臨界水氧化區、反應器內筒底部為可溶解無機鹽的亞臨界水區。工藝水夾套區通過托環和彈簧環將其分為兩層或兩層以上區域。經過除氧除鹽的亞臨界態工藝水通過多孔壁結構的內筒壁進入反應區，在反應器內壁形成一層保護水膜。在靠近反應器中心線位置設有一承壓測溫封套，內裝溫度傳感器和光纖。

該反應器采用套筒形式，其外套筒為蒸發壁水，蒸發壁水溫度較反應溫度低，低溫水直接進入反應區域對反應熱的吸收明顯，提高了系統能耗。另外，液體產物從底部向上通過輸送管路排出會加大液體排出難度。

發明內容

本發明的目的在于提供一種新的超臨界水處理裝置及方法，所述裝置集超臨界氧化/氣化反應、產物降溫于一身，本發明采用以下技術方案：

本發明首先提供了一種超臨界水處理裝置，所述裝置包括：

殼體，由耐壓材料制成，具有向上的開口端；

頂蓋，密封地安裝在所述開口端，與所述殼體內壁構成腔室；

內套筒，由耐溫材料制成，固定套設于所述腔室的底部，所述內套筒與所述殼體之間具有環隙腔室，所述環隙腔室與所述腔室流體連通；

原料入口，貫穿所述殼體和內套筒，與所述腔室流體連通，以供原料進入所述內套筒內，發生超臨界水氧化反應；

固液產物出口，貫穿設置在所述殼體的底部，并與所述環隙腔室流體連通，以供固液產物排出；

其中，在所述殼體的外壁上部設置有冷卻系統，以使所述腔室內的相應區域變為水的亞臨界狀態。

本發明所述超臨界水處理裝置中的其他部件，如氧化劑入口、氣體產物出口等的具體設置，可由本領域技術人員根據經驗進行選擇，能夠實現其相應功能即可。例如：將氧化劑入口貫穿設置于殼體底部或側壁，開口于內套筒內部空間；氣體產物出口設置于亞臨界區域上方等。本發明在下文提供了上述部件的優選設置形式，能夠更好地實現進料、出料等功能。