[發明專利]高含鹽腐蝕性有機廢水超臨界水氧化反應裝置

有效

• 申請號: 201310468232.5
• 申請日: 2013-09-30
• 公開（公告）號: CN103508547A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 徐東海;王樹眾;張潔;錢黎黎;李艷輝;王玉珍
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C02F1/72
• 分類號: C02F1/72;C02F101/30
• 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

技術領域

本發明涉及廢水無害化處理技術，特別涉及一種利用超臨界水氧化法對高含鹽（無機鹽含量5～10wt%）高腐蝕性（氯離子濃度1000～5000mg/L）有機廢水進行處理的反應裝置。

背景技術

超臨界水是指溫度和壓力均高于其臨界點（T_c=374.15℃，P_c=22.12MPa）的特殊狀態的水。超臨界水氧化技術（簡稱SCWO）是利用水在超臨界狀態下所具有的特殊性質，使氧化劑和有機物完全溶解在超臨界水中并發生均相氧化反應，迅速、徹底地將有機物轉化成無害化的CO₂、N₂、H₂O等小分子化合物，氯轉化成氯離子的金屬鹽，硝基物轉化成氮氣，硫轉化成硫酸鹽，磷轉化成磷酸鹽。與其它傳統的高含鹽難生化降解有機廢水處理技術相比，SCWO具有以下優勢：氧化效率高，有機物去除率可達99.9%以上；有機物質量濃度達到3%以上時，系統能夠實現自熱；反應空間密閉，不帶來二次污染；反應時間短，設備結構簡單，占地面積小；微溶的無機鹽容易分離出來。SCWO是一種更為實用的高含鹽難生化降解有機廢水處理技術。美國國家關鍵技術所列的六大領域之一“能源與環境”中就指出，21世紀最有前途的有機廢物處理技術之一是超臨界水氧化技術。

化工、醫藥、農藥、軍工等領域通常會產生高含鹽高腐蝕性有機廢水，這些有機廢水難以通過傳統的生化方法高效經濟地實現處理達標排放，利用焚燒法處理時會產生二次污染，且處理費用高。而SCWO可以高效、經濟地實現這類有機廢水的無害化處理。然而，利用SCWO實現高含鹽高腐蝕性有機廢水的無害化處理還存在需要解決以下問題。首先，需要降低SCWO的投資和運行成本。需要充分回收高含鹽有機物在超臨界水氧化過程中放出的大量熱量，回收的反應熱用來產生熱水或蒸汽，同時通過合適的反應器結構降低反應裝置承壓壁的溫度，從而有效降低SCWO的設備投資和運行成本。其次，在超臨界水氧化條件下，高溫、高壓及高含鹽溶解氧的反應環境中產生的活性自由基、強酸或某些鹽類物質都會加劇反應裝置腐蝕。反應裝置腐蝕不僅引起了反應裝置安全問題，降低了其使用壽命，而且腐蝕產物也會影響處理效果。因此，有效解決反應裝置的腐蝕問題成為發展SCWO的關鍵問題之一。再次，因無機鹽在超臨界水中的溶解度極低，在超臨界水氧化過程中，無機鹽會析出，粘性無機鹽會沉積到反應裝置內表面上，進而可能引起反應裝置堵塞，造成非正常停機，從而嚴重影響整套超臨界水氧化反應系統運行的可靠性和經濟性。

鑒于上述因素制約了高含鹽高腐蝕性有機廢水超臨界水氧化技術的發展，因此一些新型反應裝置在不斷研發之中。

發明內容

針對現有的高含鹽高腐蝕性有機廢水超臨界水氧化反應裝置在防腐蝕、防鹽沉積引起的堵塞、高投資和運行費用方面存在的問題，本發明的目的在于提供一種專用于處理高含鹽高腐蝕性有機廢水的超臨界水氧化反應裝置。

為了達到以上目的，本發明是采取如下技術方案予以實現的；

一種高含鹽腐蝕性有機廢水超臨界水氧化反應裝置，包括筒體、與該筒體上端部密封連接的頂蓋，筒體與頂蓋之間的密閉空間為反應室，其特征在于，所述筒體內側壁依次設置有耐壓隔熱填充材料、水冷壁、耐蝕內襯，筒體底部、頂蓋下表面僅設置耐蝕內襯；頂蓋上設置有與筒體內反應室連通的反應流體進口、熱水或蒸汽出口、壓力表和安全閥接口、氧氣進口，并設置有若干測溫套管伸進反應室不同高度位置；筒體底部設置有與筒體內反應室連通的軟化水進口、反應流體出口。

上述方案中，在筒體耐蝕內襯和水冷壁上沿反應室豎直方向可開設多個平衡孔。頂蓋上設置有三個測溫套管分別伸進反應室高、中、低的位置。所述軟化水進口、熱水或蒸汽出口均通過套管進行密封。所述耐蝕內襯選用哈氏合金C276材料堆焊形成。

本發明的優點是：

1、通過設置頂蓋耐蝕內襯、筒體耐蝕內襯和底部耐蝕內襯，可使反應裝置承壓壁不受腐蝕，可以有效地克服反應裝置的腐蝕問題，且反應裝置頂蓋和反應裝置筒體可以選用普通不銹鋼316即可，從而有效降低反應裝置的造價。

2、通過設置水冷壁，引入低溫軟化水，使反應裝置筒體耐蝕內襯的內表面溫度處于亞臨界溫度，在超臨界水氧化反應條件下析出的無機鹽接觸到筒體耐蝕內襯時會再次溶解，從而避免了無機鹽沉積，可有效避免反應裝置因鹽沉積引起的堵塞問題。此外，水冷壁回收反應放熱，產生熱水或蒸汽出售，獲取的收益可抵消設備的運行費用。