[發明專利]多層噴燒的蒸發壁式超臨界水氧化反應器

無效

• 申請號: 201410734458.X
• 申請日: 2014-12-05
• 公開（公告）號: CN104445572A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 王冰;高超;劉志立
• 申請（專利權）人: 內蒙古天一環境技術有限公司
• 主分類號: C02F1/72
• 分類號: C02F1/72
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 劉玲

技術領域

本發明涉及環保技術領域的超臨界水氧化反應器，特別是一種多層噴燒的蒸發壁式超臨界水氧化反應器。

背景技術

目前，含有有機化合物水樣的工業化處理采用的主要方法為氧化法、吸附過濾法、焚燒法等。其中氧化法、吸附過濾法處理后的水樣中還是會殘余有機物，而焚燒法的處理成本較高，并且會產生二噁英等物質，需要后續處理。

超臨界水氧化(SCWO)技術最早是在20世紀80年代中期由美國學者Modell提出的一項能完全地、徹底地將有機物結構破壞的深度氧化技術。美國國家關鍵技術所列的六大領域之一“能源與環境”中指出，最有前途的廢物處理技術是SCWO法。

超臨界水(SCW)是指溫度超過374.15℃，壓力超過22.12Mpa的特殊狀態的水，該條件下水的介電系數大大降低，氧氣和多種有機物質在水體系中形成均一相，消除傳質阻力，使本來發生在液相、固相、氣相之間的多相反應轉化為在SCW中的均相氧化反應，反應速率更快，停留時間更短。而且大多不需使用催化劑，氧化效率很高，大部分有機物的去除率可達99％以上。另外，無機組分與鹽類在SCW中溶解度很低，幾乎可以完全沉淀析出，使反應過程中鹽的分離變得容易。當有機物濃度在1wt％～2wt％時，就可依靠反應過程中自身的氧化放熱來維持反應所需的溫度，不需要外界供熱，多余的熱能可以回收。由于反應在封閉的環境下進行，符合全封閉處理的要求。反應溫度遠低于焚燒，且無二次污染物的產生。

但是由于超臨界水氧化反應的苛刻的條件374.15℃，22.12Mpa，很多工藝難以保持平穩的運行，很多工藝中對廢水和氧化劑流體進行預熱到超臨界條件進入反應器，這樣在預熱階段出現的鹽類沉淀以及熱解、裂解等反應帶來的脫炭、焦化等引起的管路堵塞問題，反應器高溫高壓時材料選材問題，反應器蒸發壁需用純凈水量比較大的問題，反應后下層蒸發壁易堵問題，反應后產物對容器的腐蝕等問題大大制約了該技術的發展。

中國發明專利201110121463.X中公開了一種利用輔助燃料補給熱量的超臨界水氧化反應器，其主要由釜體、端蓋及多孔蒸發壁構成，在端蓋上安裝有燃料芯管，并制有熱空氣入口，釜體底部制有鹽排出口，其利用輔助燃料補給反應所需熱量，解決超臨界水反應系統經濟型問題。此種結構的反應器存在如下不足：1、其在端蓋中心處制有一個燃料入口及一個氧氣入口，存在輔助燃料需要量大，高溫區集中的問題，且處理量小，難以工業放大；2、蒸發壁由于處于超臨界狀態，上層蒸發壁鹽掛壁現象嚴重，需要大量純凈水進行沖刷，極易產生鹽析出及掛壁現象。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種有效克服預熱器、反應器、管路堵塞及腐蝕，減少蒸發壁用純凈水量，并能使反應器體積減小，降低貴重合金用量的多層噴燒的蒸發壁式超臨界水氧化反應器。

本發明決其技術問題是通過以下技術方案實現的：

一種多層噴燒的蒸發壁式超臨界水氧化反應器，主要由筒體、上端蓋、下端蓋、燒嘴及蒸發壁構成，筒體與上端蓋、下端蓋分別固定安裝，在筒體內安裝蒸發壁，下端蓋制有反應物出口，其特征在于：所述燒嘴為多層燒嘴，該多層燒嘴由一個安裝于端蓋中心的中心燒嘴及至少一個位于第一燒嘴下部的下層燒嘴構成，中心燒嘴與下層燒嘴之間有環狀狹隙，中心燒嘴制有燃料與氧氣混合物入口，下層燒嘴制有與所述環狀狹隙連通的污水與氧氣混合物入口。

而且，所述的下層燒嘴由2-5層下層燒嘴構成，各下層燒嘴之間均有環狀狹隙，各下層燒嘴上均制有與環狀狹隙連通的污水與氧氣混合物入口。

而且，所述的蒸發壁的外壁與筒體的內壁之間形成狹隙，該狹隙由從上至下分隔開的多個狹隙構成，該多個狹隙至少包括一個高溫蒸發壁狹隙，一個中溫蒸發壁狹隙及一個低溫蒸發壁狹隙，在筒體上制有分別與所述高溫蒸發壁狹隙，中溫蒸發壁狹隙及低溫蒸發壁狹隙連通的高溫蒸發壁水入口、中溫蒸發壁水入口及低溫蒸發壁水入口。

而且，所述的筒體上插裝有多個與蒸發壁內多個狹隙逐個對應連通的溫度計。

而且，所述的下端蓋制有大倒角的錐形導流底面，該錐形導流底面的底端制有所述反應物出口。

而且，所述的筒體與上端蓋、下端蓋均采用耐高溫緊固螺母固裝，并在該耐高溫緊固螺母上套裝有耐高溫套筒。

本發明的優點和有益效果為：