[發明專利]一種高溫高壓連續反應裝置及其在亞臨界水熱氣化中應用

有效

• 申請號: 202110632434.3
• 申請日: 2021-06-07
• 公開（公告）號: CN113336380B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 呂路;王林平;張煒銘;潘丙才;徐敬生;黃前霖
• 申請（專利權）人: 南京大學;恩宜瑞（江蘇）環境發展有限公司
• 主分類號: C02F9/10
• 分類號: C02F9/10
• 代理公司: 北京棧橋知識產權代理事務所(普通合伙) 11670
• 代理人: 劉婷

本發明提供了一種高溫高壓連續反應裝置及其在亞臨界水熱氣化中應用，該裝置包括廢液儲槽、固定床反應器、用于不含鹽有機廢水處理的冷凝收集元件、用于含鹽廢水處理的等溫減壓處理罐、用于系統補壓的系統增壓模塊、智能控制模塊以及電源。本發明的裝置可實現集高鹽、高溫、高壓等苛刻條件于一體的連續化反應，并實現在此條件下快速、安全取樣，為了解高鹽、高溫、高壓等苛刻條件反應信息以及解析反應歷程和反應機理提供可能。此外，將本發明裝置應用于亞臨界水熱氣化處理高鹽高COD化工危廢，可將危廢中有機物轉化為小分子化合物，同時水不產生氣化相變使得鹽不會在床層析出，進而減少催化劑床層更換頻次換和工藝運行成本，因而極具應用前景。

技術領域

本發明屬于化工危廢處理設備技術領域，具體是涉及一種高溫高壓連續反應裝置及其在亞臨界水熱氣化中應用。

背景技術

化工危廢是指在化工生產過程中產生的固體、半固體或漿狀廢棄物。由于這些危廢成分復雜，并含有高濃度難降解有機物以及可溶性難分離鹽類物質，兼具物理、化學和生物等多種毒性。因此，如何有效處理這些化工危廢成為化工行業綠色可持續發展的難題。

在眾多處理方法中，亞臨界水熱氣化法利用水在一定溫度壓力狀態下的特殊性質，能夠將有機物快速選擇性分解為氣態清潔能源或無害氣體，同時水不產生氣化相變，可避免鹽類物質在床層析出導致催化劑中毒失活。此外，該方法的操作溫度與壓力易于工業化實現，具有高效、節能以及可資源化等優點，因此擁有極高的商業化前景。然而水熱過程由于高溫、高壓的反應條件導致其反應過程參數等信息難以通過現有水熱裝置進行采集掌握，這對了解水熱反應的高溫高壓反應歷程以及解析反應機理造成很大不便。此外，由于化工危廢成分復雜，在實際產業化應用過程中一旦有機物濃度或含鹽量出現較大波動，現有水熱裝置無法靈活調節，造成裝置操作難度大、工藝效果不佳等問題。因此，需要開發一種滿足集高鹽、高溫、高壓等苛刻條件于一體的連續化反應裝置，既保證反應在此苛刻條件下持續穩定運行，同時還可以快速、安全、方便的采樣，方便及時了解反應運行狀態，為亞臨界水熱氣化處理高鹽高COD化工危廢安全、穩定、規?；\行提供保障。

發明內容

針對上述存在的問題，本發明提供了一種高鹽高溫高壓連續化反應器，兼具自由取樣安全方便與自動靈活調節裝置工藝條件，可同時滿足反應歷程研究解析與產業化工藝效果提升的需要。

本發明的技術方案是：一種高溫高壓連續反應裝置，包括內部裝有反應液的廢液儲槽、與所述廢液儲槽連接且連接處設有高壓計量泵的固定床反應器、與固定床反應器連接且用于不含鹽有機廢水處理的冷凝收集元件、與固定床反應器連接且用于含鹽廢水處理的等溫減壓處理罐、用于系統補壓的系統增壓模塊、智能控制模塊以及為各個電氣元件供電的電源；

所述固定床反應器的進水口處設有止回閥，固定床反應器出水口處連接有Y型管路，且所述Y型管路其余分支分別與冷凝收集元件和等溫減壓處理罐連接，Y型管路與冷凝收集元件的連接處設有針閥一，Y型管路與等溫減壓處理罐的連接處設有針閥二；

所述冷凝收集元件包括首尾依次連接的多個冷凝器、與位于末端的所述冷凝器連接的接收罐，位于首段的冷凝器與Y型管路的一個分支連接，所述接收罐上設有液體排放口和氣體排放口，所述氣體排放口與外部氣袋連接；所述等溫減壓處理罐的上下兩端分別設有用于排放氣體的排氣口和用于排放固體的排料口；

所述智能控制模塊包括與各個電氣元件連接的在線監測單元、用于檢測物料中含鹽量的鹽度計、用于檢測物料中有機物濃度的有機化合物檢測儀、根據檢測物料中有機物濃度預估產氣量和系統升壓的預估計算單元、對設定壓力與預估壓力的差值進行比較的壓力對比單元、設于固定床反應器、接收罐以及等溫減壓處理罐上的壓力表和壓力傳感器。