一种多功能的超临界水技术实验系统技术方案

本发明专利技术公开了一种多功能的超临界水技术实验系统，该系统集成了蒸发壁式反应器、冷壁式反应器、管式反应器、蒸发壁式水热燃烧反应器、冷壁式水热燃烧反应器及流动腐蚀反应器，可进行城市污泥及有机废水在不同反应器内的超临界水气化、氧化及部分氧化的实验研究，也可以进行城市污泥及有机废水的超临界水热燃烧实验研究，也可以进行城市污泥及有机废水的材料流动腐蚀实验研究。与现有技术相比，本系统集成性良好，功能全面，操作简便。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种多功能的超临界水技术实验系统，该系统集成了蒸发壁式反应器、冷壁式反应器、管式反应器、蒸发壁式水热燃烧反应器、冷壁式水热燃烧反应器及流动腐蚀反应器，可进行城市污泥及有机废水在不同反应器内的超临界水气化、氧化及部分氧化的实验研究，也可以进行城市污泥及有机废水的超临界水热燃烧实验研究，也可以进行城市污泥及有机废水的材料流动腐蚀实验研究。与现有技术相比，本系统集成性良好，功能全面，操作简便。【专利说明】一种多功能的超临界水技术实验系统
本专利技术属于超临界水
，涉及一种多功能的超临界水技术实验系统，特别涉及一种集成蒸发壁式反应器、冷壁式反应器、管式反应器、水热燃烧反应器及流动腐蚀反应器的超临界水氧化、气化和部分氧化实验系统。
技术介绍
近几十年来，超临界水技术发展迅速，已被广泛应用于城市污泥及有机废水的无害化治理及可再生能源利用等领域。根据加入氧化剂量的不同，超临界水技术包括超临界水氧化、超临界水气化及超临界水部分氧化技术。目前应用于超临界水技术研究领域的反应器包括管式反应器、蒸发壁反应器、冷壁式反应器及水热燃烧反应器等。管式反应器结构简单，易于实现，但容易遭受腐蚀和堵塞。蒸发壁式反应器是一种新的超临界水反应器。该反应器的反应器壁由两层构成，内管为多孔蒸发壁，外管为承压壁。内外管的环形空隙内充满蒸发壁水，有机废水和氧气在内管包围的反应区内反应。蒸发壁水通过内管的微孔渗入，可以在内管的内表面形成一种薄保护性水膜，从而阻止有机废水和氧气接触反应器内壁，达到防止盐沉积和腐蚀的目的。冷壁式反应器与蒸发壁式反应器结构类似，器壁也有内外两层构成，内管为水冷壁，外管为承压壁。冷却水在内外管的环形空隙内流动，冷却并保护承压壁。水热燃烧是一种新的燃烧方式，是指当温度高于有机物的自燃温度时，有机物在超临界水中的氧化反应以火焰的形式进行。 水热燃烧反应器在处理有机废物方面表现出以下优势:(I)反应器体积小。有机物可以在少于I秒的停留时间内完全降解，进而有效地降低了反应器的体积。(2)进口物料温度接近室温条件下反应仍可进行，从而避免了物料在预热阶段的堵塞和腐蚀问题。(3)能量集成，有利于超临界水氧化过程的能量回收。(4)水热火焰温度较高，氨、乙酸等难降解物质可彻底降解。而目前集成上述诸多反应器于一体的多功能超临界水系统未见报道。腐蚀是超临界水技术难以推广应用的主要原因之一，并且流动腐蚀是加速腐蚀破坏的重要原因。其中在系统的管道弯头、三通及变径处的紊流区，流动腐蚀尤为严重。但目前仍缺乏用于研究超临界水条件下流动腐蚀的实验系统。现有实验系统功能单一，还没有一种实验系统能够实现可超临界水条件下城市污泥及有机废水的多种实验。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种多功能的超临界水技术实验系统，该实验系统集成了蒸发壁式反应器、冷壁式反应器、水热燃烧反应器、管式反应器及流动腐蚀反应器，可实现城市污泥及有机废水的多种超临界水技术实验研究功能。该实验系统能够进行以下实验:蒸发壁式反应器内的超临界水气化、氧化和部分氧化实验；冷壁式反应器内的超临界水气化、氧化和部分氧化实验；水热燃烧反应器内的超临界水氧化实验；管式反应器内的超临界水气化、氧化和部分氧化实验；超临界水气化、氧化和部分氧化条件下的材料流动腐蚀实验。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现:一种多功能的超临界水技术实验系统，包括甲醇溶液储槽、物料储槽、过氧化氢溶液储槽、清水储槽、甲醇溶液预热器、物料预热器、过氧化氢溶液预热器、清水预热器、蒸发壁或冷壁式反应器、水热燃烧反应器、管式反应器、角式反应器、直式反应器、反应釜、冷却器、背压阀、气体流量计、气液分离器、混合器、甲醇溶液泵、物料泵、过氧化氢溶液泵和清水栗; 甲醇溶液储槽的出口连接甲醇溶液泵的入口，甲醇溶液泵的出口与甲醇溶液预热器的入口连接，甲醇溶液预热器的出口与水热燃烧反应器的燃料入口连接；物料储槽的出口连接物料泵的入口，物料泵的出口与物料预热器的入口连接，物料预热器的出口分为三股:一股与蒸发壁或冷壁式反应器的物料入口连接；一股与水热燃烧反应器的物料入口连接；一股与混合器的物料入口连接；过氧化氢溶液储槽的出口连接过氧化氢溶液泵的入口，过氧化氢溶液泵的出口与过氧化氢溶液预热器的入口连接，过氧化氢溶液预热器的出口分为三股:一股与蒸发壁或冷壁式反应器的氧化剂入口连接；一股与水热燃烧反应器的氧化剂入口连接；一股与混合器的氧化剂入口连接；清水储存于清水储槽中，清水储槽的出口连接清水泵的入口，清水泵的出口与清水预热器的入口连接，清水预热器的出口分为两股:一股与蒸发壁或冷壁式反应器的清水入口连接；一股与水热燃烧反应器的清水入口连接；混合器的出口`分为三股:一股与管式反应器的入口连接，一股与角式反应器的入口连接，一股与反应器的入口连接；角式反应器的出口与直式反应器的入口连接；蒸发壁或冷壁式反应器反应器的出口、水热燃烧反应器的出口、管式反应器的出口、直式反应器的出口和反应釜的出口汇合后与冷却器的进口连接，冷却器的出口与背压阀的入口连接，背压阀的出口连接气液分离器的进口，气液分离器的气体出口连接气体流量计。本专利技术进一步的改进在于:蒸发壁或冷壁式反应器的器壁由内外两层构成，外层为承压壁，内层可拆卸式安装有多孔蒸发壁或水冷壁，构成蒸发壁式反应器或冷壁式反应器。本专利技术进一步的改进在于:水热燃烧反应器的器壁由内外两层构成，外层为承压壁，内层可拆卸式安装有多孔蒸发壁或水冷壁，构成蒸发壁式水热燃烧反应器或冷壁式水热燃烧反应器。本专利技术进一步的改进在于:由角式反应器11、直式反应器12和反应釜14共同组成该系统的流动腐蚀反应器。角式反应器的进口和出口方向呈90°，所述直式反应器的进口和出口方向在同一直线上。本专利技术进一步的改进在于:甲醇溶液预热器的出口连接水热燃烧反应器的燃料入口的管路上设有第六截止阀；物料预热器的出口连接蒸发壁或冷壁式反应器的物料入口、水热燃烧反应器的物料入口、混合器的物料入口的三股管路上分别设有第三截止阀、第七截止阀和第八截止阀；过氧化氢溶液预热器的出口连接蒸发壁或冷壁式反应器、水热燃烧反应器的氧化剂入口、混合器的氧化剂入口的三股管路上分别设有第二截止阀、第五截止阀和第九截止阀；清水预热器的出口连接蒸发壁或冷壁式反应器的清水入口之间、水热燃烧反应器的清水入口的两股管路上分别设有第一截止阀、第四截止阀；混合器的出口连接管式反应器的入口、角式反应器的入口和反应器的入口的三股管路上分别设有第十截止阀、第十一截止阀和第十三截止阀；蒸发壁或冷壁式反应器反应器的出口、水热燃烧反应器的出口、管式反应器的出口、直式反应器的出口和反应釜的出口分别设置有第十五截止阀、第十六截止阀、第十七截止阀、第十二截止阀和第十四截止阀；直式反应器的出口和反应釜的出口的汇聚点与冷却器的进口之间的管道上设有第十八截止阀。本专利技术进一步的改进在于:进行城市污泥及有机废水在蒸发壁式反应器内的超临界水气化、氧化和部分氧化实验时，包括以下步骤:`(I)将蒸发壁或冷壁式反应器的内层更换为多孔蒸发壁，构成蒸发壁式反应器；(2)开启第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀和第十五截止阀，关闭其他截止阀；(3)物料经过物料泵加压后进入物料预热器，经过预热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王树众，公彦猛，郭洋，唐兴颖，张洁，钱黎黎，李艳辉，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：