[發明專利]一種帶有內部換熱的超臨界流體土壤修復系統

在審

• 申請號: 202110281697.4
• 申請日: 2021-03-16
• 公開（公告）號: CN112974499A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 陳林;陳嘉祥;馮永昌
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: B09C1/02
• 分類號: B09C1/02
• 代理公司: 北京清大紫荊知識產權代理有限公司 11718
• 代理人: 張卓

本申請實施例中提供了一種帶有內部換熱的超臨界流體土壤修復系統，屬于環境與能源技術領域，具體包括超臨界流體儲罐、超臨界流體泵、內部換熱模塊、溫度調節器A、夾帶劑混入模塊、土壤修復模塊、過濾器、壓力溫度調節模塊、污染物分離器和冷卻器，內部換熱模塊內設有熱流體通道和冷流體通道；超臨界流體儲罐的出口、超臨界流體泵、冷流體通道、溫度調節器A、夾帶劑混入模塊、土壤修復模塊、過濾器、壓力溫度調節模塊、污染物分離器、熱流體通道、冷卻器和超臨界流體儲罐的第一進口通過管道順次連接，形成閉合的回路系統。通過本申請的處理方案，可降低循環過程交替加熱/冷卻的能耗，提高了系統的能效和經濟性，進而可推動其產業化應用。

技術領域

本申請涉及環境與能源技術領域，尤其涉及一種帶有內部換熱的超臨界流體土壤修復系統。

背景技術

由于工業活動中對有毒有害物質處理不當，產生了嚴重的土壤污染問題。很多污染物可以在土壤中長期存在，通過植物和動物富集進入人類食物鏈，或轉移至地下水、地表水以及空氣中，對人類日常生活產生不良影響，甚至危及人類生存，由此催生的土壤修復技術是解決上述問題的必要手段。

土壤修復是指利用一定的手段轉移、吸收或轉化土壤中的污染物，使其濃度降低到可接受的水平。土壤修復分為物理修復、化學修復和生物修復等幾種方式，具體包括蒸汽提取、沖洗、焚燒熱解、萃取、氧化還原、填埋、原位生物修復等。然而，上述技術由于經濟性、處理規模、處理時效、處理污染物或污染土壤類型過于單一等原因，產業化發展受到諸多限制。

超臨界流體土壤修復是隨著超臨界流體而發展起來的土壤修復技術，由于超臨界流體所擁有的密度接近液體、擴散系數及粘度接近氣體、溶解性強和傳質效率高等一系列優異性質，此外，微小的溫度和壓力變化即可引起超臨界流體密度、粘度、擴散系數、溶劑化能力等性質的顯著變化，進而實現良好的分離特性，因此，超臨界流體具備解決傳統土壤修復技術諸多缺點的潛力，成為近年來的研究熱點。

現有超臨界流體土壤修復系統多采用泵進行超臨界流體的輸送，在系統循環過程中需要反復的將超臨界流體降溫液化和加熱氣化，此外，在超臨界流體對污染物的萃取和分離過程中，也需要對超臨界流體進行交替加熱和冷卻，由于系統設計不合理或熱量不匹配，造成了大量的能量浪費，導致系統能耗較高，阻礙了其大規模推廣應用。

發明內容

有鑒于此，本申請實施例提供一種帶有內部換熱的超臨界流體土壤修復系統，至少部分解決現有技術中存在的問題。

本申請實施例提供一種帶有內部換熱的超臨界流體土壤修復系統，包括超臨界流體儲罐、超臨界流體泵、內部換熱模塊、溫度調節器A、夾帶劑混入模塊、土壤修復模塊、過濾器、壓力溫度調節模塊、污染物分離器和冷卻器，其中，

所述內部換熱模塊內設有熱流體通道和冷流體通道，所述冷流體通道設有第一進口和第一出口，所述熱流體通道設有第二進口和第二出口；所述第一進口與所述超臨界流體泵的出口連接，所述第一出口與所述溫度調節器A的進口連接；所述第二進口與所述污染物分離器的出口連接，所述第二出口與所述冷卻器的進口連接；

所述超臨界流體儲罐的出口、所述超臨界流體泵、所述冷流體通道、所述溫度調節器A、所述夾帶劑混入模塊、所述土壤修復模塊、所述過濾器、所述壓力溫度調節模塊、所述污染物分離器、所述熱流體通道、所述冷卻器和所述超臨界流體儲罐的第一進口通過管道順次連接，形成閉合的回路系統。

根據本申請實施例的一種具體實現方式，所述系統還設有超臨界流體充注口和超臨界流體充注閥，所述超臨界流體充注口、所述超臨界流體充注閥與超臨界流體儲罐的第二進口通過管道順次連接，當所述超臨界流體儲罐中的壓力或液位低于設定值后，打開所述超臨界流體充注閥，經所述超臨界流體充注口進行超臨界流體充注，直至滿足所述系統所需要的超臨界流體儲罐壓力或液位。