[發(fā)明專利]一種超臨界水氧化處理含碳有機(jī)物的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210592563.5
• 申請日: 2012-12-28
• 公開（公告）號: CN103073103A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王青;程樂明;劉揚(yáng);張玉寶;宋成才;高志遠(yuǎn);曹雅琴;宋慶峰
• 申請（專利權(quán)）人: 新奧科技發(fā)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(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種處理含碳有機(jī)物的方法，尤其涉及一種超臨界水氧化處理含碳有機(jī)物的方法。?

背景技術(shù)

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(xué)性質(zhì)，典型的如比熱容大、傳熱系數(shù)高、擴(kuò)散系數(shù)大、離子積高、粘度低、介電常數(shù)小、電離常數(shù)小、密度小且隨壓力改變、與有機(jī)物和氣體完全互溶等。因此，SCW在環(huán)保、化工、煤氣化、核電和火電、新材料合成等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。然而，目前SCW僅在火電工業(yè)中得到了成功應(yīng)用，在其他領(lǐng)域的推廣還處于嘗試性階段，缺乏工業(yè)化實踐經(jīng)驗。?

超臨界水氧化技術(shù)（Supercritical?Water?Oxidation，簡稱SCWO）是一種近年來受到高度關(guān)注的廢有機(jī)物的處理技術(shù)。與傳統(tǒng)的有害物質(zhì)處理方法相比，SCWO技術(shù)利用超臨界水與有機(jī)物混溶的性質(zhì)，具有多方面的優(yōu)勢：①反應(yīng)速度非?？欤趸纸鈴氐祝话阒恍鑾酌胫翈追昼娂纯蓪U水中的有機(jī)物徹底氧化分解，并且去除率可達(dá)99％以上；②有機(jī)物和氧化劑（O₂、H₂O₂）在單一相中反應(yīng)生成CO₂和Ｈ₂O，出現(xiàn)在有機(jī)物中的雜原子氯、硫、磷分別被轉(zhuǎn)化為HCl、H₂SO₄、H₃PO₄，有機(jī)氮主要形成N₂和少量N₂O，因此SCWO過程無需尾氣處理，不會造成二次污染；③反應(yīng)器體積小、結(jié)構(gòu)簡單；④有機(jī)物在超臨界水中氧化時放出大量的熱，當(dāng)有機(jī)物濃度達(dá)到一定量時，可利用反應(yīng)放出的熱維持過程的熱平衡，實現(xiàn)自熱反應(yīng)。?

由于SCWO是放熱反應(yīng)，在一定的條件下反應(yīng)放出的熱量可以維持過程的?熱平衡，從而實現(xiàn)該工藝過程的能量自補(bǔ)償。因此，當(dāng)待處理的有害物質(zhì)的濃度達(dá)到一定值時，反應(yīng)便可實現(xiàn)能量自補(bǔ)償。但如何合理利用SCWO反應(yīng)熱，如何實現(xiàn)能量自補(bǔ)償工藝路線，提高SCWO工業(yè)應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性卻難以解決。?

為了解決超臨界處理過程熱量供給的難題，現(xiàn)有技術(shù)主要采用電加熱、燃?xì)鉅t等高耗能方式解決。?

CN102190362A公開了一種利用輔助燃料補(bǔ)給熱量的超臨界水氧化反應(yīng)系統(tǒng)，該超臨界水氧化反應(yīng)系統(tǒng)原料、氧化劑、輔助燃料分別進(jìn)料，反應(yīng)產(chǎn)物預(yù)熱反應(yīng)原料、氧化劑、輔助燃料、蒸發(fā)壁冷卻水，然后進(jìn)行氣液分離。該專利通過輔助燃料的燃燒達(dá)到反應(yīng)溫度，降低了原始物料及氧化劑輸入能量。?

但是CN102190362A公開的利用輔助燃料補(bǔ)給熱量的超臨界水氧化反應(yīng)系統(tǒng)中，輔助燃料與氧化劑仍然需要通過與高溫產(chǎn)物換熱或者電加熱（第一電加熱器）提供啟動能量。在CN102190362A中，輔助燃料在反應(yīng)器中明火點燃，釋放熱量提供啟動能量，且在穩(wěn)定運行過程中，超臨界水氧化反應(yīng)并不一定能夠完全自供給熱量，有時還需要電加熱來滿足需要。?

因此如何開發(fā)一種能夠完全自供給能量的超臨界水氧化處理含碳有機(jī)物的方法，是本領(lǐng)域一個亟待解決的問題。所述方法在超臨界水氧化處理含碳有機(jī)物的穩(wěn)定運行過程中，無需外加熱量，僅依靠超臨界水氧化釋放的熱量就可以維持反應(yīng)的進(jìn)行；且應(yīng)當(dāng)盡可能實現(xiàn)冷啟動，啟動過程更加安全、簡單易操作。?

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種超臨界水氧化處理含碳有機(jī)物的方法。所述方法在超臨界水氧化處理含碳有機(jī)物的穩(wěn)定運行過程中，無需外加熱量，僅依靠超臨界水氧化釋放的熱量就可以維持反應(yīng)的進(jìn)行；且應(yīng)當(dāng)盡可能實現(xiàn)冷啟動，啟動過程更加安全、簡單易操作。?

所述方法包括使含碳有機(jī)物在水的超臨界狀態(tài)下，在氧化劑作用下，進(jìn)行氧化反應(yīng)，得到氧化分解產(chǎn)物，所述含碳有機(jī)物經(jīng)超臨界水氧化處理釋放的熱量至少能夠提供使所述含碳有機(jī)物升溫至水的超臨界狀態(tài)所需要的熱量，從而完全實現(xiàn)超臨界水氧化反應(yīng)的能量自供給。?

本發(fā)明所述的超臨界水氧化處理或超臨界水氧化反應(yīng)是指含碳有機(jī)物的完全氧化或者部分氧化，本發(fā)明所述的氣化反應(yīng)是指部分氧化的情況。本發(fā)明所述的超臨界水氧化處理含碳有機(jī)物的方法，是一種根據(jù)系統(tǒng)熱量需求進(jìn)行配比的方法，解決了現(xiàn)有工藝中系統(tǒng)能量供給的難題。?