[發明專利]一種超臨界水氧化反應器、超臨界水氧化系統及方法

有效

• 申請號: 201711437488.4
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN107930538B
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發明（設計）人: 王青;趙曉;程樂明;周秋香
• 申請（專利權）人: 新奧科技發展有限公司
• 主分類號: B01J3/04
• 分類號: B01J3/04;B01J3/02
• 代理公司: 11274 北京中博世達專利商標代理有限公司
• 代理人: 申健

本發明涉及超臨界水氧化技術領域，尤其涉及一種超臨界水氧化反應器、超臨界水氧化系統及方法。能夠解決超臨界水氧化反應器需要同時滿足耐高溫高壓性和耐腐蝕性而帶來的選材困難的問題，以及超臨界水氧化反應器的堵塞問題，能夠延長所述超臨界水氧化反應器的使用壽命，提高系統運行的穩定性。一種超臨界水氧化反應器，包括：外壁、內筒，以及設置在外壁和內筒之間的隔壁；所述內筒環繞的區域為反應區，所述外壁的底部設有排渣口，所述反應區和所述排渣口之間的區域為激冷區；所述內筒和所述隔壁圍合成與所述反應區連通的第一換熱夾層，所述隔壁和所述外壁圍合成與所述激冷區連通的第二換熱夾層；所述第一換熱夾層上開設有產物出口。

技術領域

本發明涉及超臨界水氧化技術領域，尤其涉及一種超臨界水氧化反應器、超臨界水氧化系統及方法。

背景技術

所謂超臨界水，是指當氣壓和溫度達到一定值時，因高溫而膨脹的水的密度和因高壓而被壓縮的水蒸氣的密度正好相同時的水。即當水處于其臨界點(374.3℃，22.05MPa)的高溫高壓狀態時被稱為超臨界水(Supercritical Water，簡稱SCW)，在此條件下水具有許多獨特的性質。如烴類等非極性有機物與極性有機物一樣可完全與超臨界水互溶，氧氣、氮氣、一氧化碳、二氧化碳等氣體也都能以任意比例溶于超臨界水中，無機物尤其是鹽類在超臨界水中的溶解度很小。超臨界水還具有很好的傳質、傳熱性質。這些特性使得超臨界水成為一種優良的反應介質。

超臨界水氧化技術是利用超臨界水作為介質，將含有有機物的物料用氧氣分解為水和二氧化碳等小分子化合物的技術，由于超臨界水與有機物和氣體具有良好的互溶性，因此，有機物能夠在富氧的均一相中發生氧化反應，反應不存在需要相間轉移而產生的限制，并且，反應較為徹底，反應產物清潔、無污染，不會產生硫氧化物、氮氧化物和二噁英等有害氣體，有利于環境保護。

但是，由于超臨界水氧化反應條件為高溫高壓，且超臨界水反應體系中常含有不溶于超臨界水的腐蝕性離子，因此，作為超臨界水反應的容器，超臨界水氧化反應器的耐高溫高壓特性和耐腐蝕性，以及超臨界水氧化反應所產生的灰渣的堵塞問題等直接影響著超臨界水氧化反應的徹底性和系統運行的穩定性，從而限制了超臨界水氧化反應器的應用。

發明內容

本發明的實施例提供一種超臨界水氧化反應器、超臨界水氧化系統及方法，通過分層設計，能夠解決超臨界水氧化反應器需要同時滿足耐高溫高壓性和耐腐蝕性而帶來的選材困難的問題，以及超臨界水氧化反應器的堵塞問題，能夠延長所述超臨界水氧化反應器的使用壽命，提高系統運行的穩定性。

為達到上述目的，本發明的實施例采用如下技術方案：

第一方面，本發明實施例提供一種超臨界水氧化反應器，包括：

外壁、內筒，以及設置在所述外壁和內筒之間的隔壁；

其中，所述內筒環繞的區域為反應區，所述外壁的底部設有排渣口，所述反應區和所述排渣口之間的區域為激冷區；所述內筒和所述隔壁圍合成與所述反應區連通的第一換熱夾層，所述隔壁和所述外壁圍合成與所述激冷區連通的第二換熱夾層；

所述第一換熱夾層上開設有產物出口，所述第一換熱夾層內設置有換熱管，所述換熱管的外壁與所述第一換熱夾層的內壁構成分別與所述產物出口和所述反應區連通的產物通道；

所述換熱管用于在超臨界水氧化反應過程中通入第一換熱介質，對所述內筒和進入所述產物通道內的產物進行換熱，所述第二換熱夾層用于通入第二換熱介質，對所述外壁進行換熱。

可選的，所述換熱管螺旋盤繞在所述第一換熱夾層內。

可選的，所述隔壁為上下兩端開口的筒狀結構，且所述隔壁的上端分別與所述外壁的側壁和所述內筒的側壁連接，與所述外壁的頂部和所述內筒的頂部圍合成頂部換熱區域，并與所述外壁的側壁圍合成下端開口的所述第二換熱夾層，與所述內筒的側壁圍合成下端開口的所述第一換熱夾層。