一种新型分体撬装式超临界水氧化反应系统技术方案

本发明专利技术涉及一种新型分体撬装式超临界水氧化反应系统，该反应系统由分体式撬装的气体增压系统、物料加压分配系统、超临界反应器系统及气液分离采样系统构成。采用分体撬装式结构，方便移动和安装，高压氧气部分和其他部分能够分开放置，更加安全合理。本新型分体撬装式超临界水氧化反应系统，不仅能够用于小规模的污水污泥处理项目，而且为反应器以及关键部件喷嘴的设计和改进提供一套安装方便、操作简单、运行安全的试验系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及环保
的超临界污水处理反应器，特别是一种新型分体撬装式超临界水氧化反应系统。
技术介绍
水在超过临界点(T＝374℃，P＝22.1MPa)的条件下，物理、化学性质均发生显著变化，形成一种既不同于气态也不同于液态或固态的流体态，称为超临界水。超临界水能够与氧气和多种有机物质完全互溶。另外，无机组分与盐类在超临界水中溶解度很低，几乎可以完全沉淀析出。超临界水氧化(SCWO)技术最早是在20世纪80年代中期由美国学者Modell提出的一项能完全地、彻底地将有机物结构破坏的深度氧化技术。美国国家关键技术所列的六大领域之一“能源与环境”中指出,最有前途的废物处理技术是SCWO法。超临界水氧化技术是在超过水的临界点(T＝374℃，P＝22.1MPa)的高温高压条件下，以氧气或其它氧化剂将有机物进行“燃烧”氧化的方法。与传统的废物处理方法相比，超临界水氧化技术能够实现废物处理的无害化、减量化和资源化，具体优势表现在：(1)反应速度快。超临界条件下水的介电系数大大降低，氧气和多种有机物质在水体系中形成均一相，消除传质阻力，使本来发生在液相、固相、气相之间的多相反应转化为在SCW中的均相氧化反应，反应速率更快，停留时间短。(2)处理效率高。大多不需使用催化剂，氧化效率很高，99.9％以上的有机物都能够迅速燃烧氧化。(3)选择性好。通过调节温度与压力，可以改变水的密度、粘度、扩散系数、介电常数等物理化学特性，从而改变其对有机物的溶解性能，达到选择性控制反应产物的目的。(4)无二次污染。SCWO反应是在封闭环境下进行，符合全封闭处理的要求，反应温度远低于焚烧，产物通常为H2O、CO2、N2，极少产生NOX和SO2，不会产生二噁英、呋喃等二次污染物。(5)反应产物和能量能够回收。超临界水氧化技术中，有机物氧化分解后得到的无机盐全部沉淀均可以析出，将无机盐回收转化为建筑材料循环利用；CO2、H2O等无毒无害的终端产物可分离回收，同时氧化反应过程中会释放出大量的可回收利用的热能。超临界水氧化(SCWO)技术的处理领域广泛，包括各种工业废液、城市生物质废物，其在常规方法难以处理的有毒有害废水、垃圾渗滤液和军工、航天、航海等领域的各类高浓度有机废水处理上优势明显。超临界水氧化(SCWO)技术对这些有机废液、废水能在较短的时间内达到99.9％以上的去除率。超临界水氧化(SCWO)技术在微型化技术成熟之后，还可用来进行如太空船、潜艇等高端科技产品上的人体废物处理，达到再循环利用和能量回收。这一技术的实现，不仅会降低运输水资源的费用，还会为人类探索未知世界提供更长的续航能力，在航空、航天以及核潜艇的生命保障系统中产生良好的前景。目前，国内现有的超临界水氧化系统比较少，且功能不够全面，结构设计不够合理，笨重且无法移动，只适合实验室的基础理论研究，不适合进行小规模污水污泥处理项目；且目前对超临界水氧化反应器及喷嘴等部件经常需要根据不同需求进行重新设计，现有系统无法实现快速拆装，灵活性差，操作不便，且安全性难以保障。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种新型分体撬装式超临界水氧化反应系统，该系统不仅能够用于小规模的污水污泥处理项目，而且为反应器以及关键部件喷嘴的设计和改进提供一套安装方便、操作简单、运行安全的试验系统。本专利技术解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：一种新型分体撬装式超临界水氧化反应系统，其特征在于：该反应系统由分体式撬装的气体增压系统、物料加压分配系统、超临界反应器系统及气液分离采样系统构成；其中，气体增压系统由氧化剂储罐、氮气储罐、第一截止阀、第二截止阀、空气压缩机、增压泵、高压储气瓶及过滤器构成，氧化剂储罐、氮气储罐分别通过第一截止阀、第二截止阀连接至增压泵，空气压缩机驱动增压泵对氧化剂、氮气进行增压，增压泵出口连接过滤器，过滤器出口连接氧气接口A，增压泵连接高压储气瓶；物料加压分配系统包括脱盐水储罐、燃料储罐、污水储罐、第一、第二三通阀，第一、第二、第三、第四计量泵，污水储罐通过第一三通阀与脱盐水储罐连接后经第一计量泵连接至污水/脱盐水接口B，燃料储罐通过第二三通阀与脱盐水储罐连接后经第二计量泵连接至燃料/脱盐水接口C，脱盐水储罐分别通过第三计量泵、第四计量泵连接脱盐水接口D及脱盐水接口E；超临界反应器系统由第一、第二、第三、第四流量控制器，第一、第二、第三预热器，反应器、汇流排、系统背压阀构成；污水/脱盐水接口B通过第一流量控制器连接至反应器，氧气接口A一路通过第二流量控制器连接至反应器，氧气接口A另一路通过第三流量控制器、第一预热器连接至反应器，燃料/脱盐水接口C通过第四流量控制器、第二预热器连接至反应器，脱盐水接口E经第三预热器、汇流排连接至反应器，脱盐水接口D连接至反应器，反应器通过系统背压阀连接至接口F；气液分离采样循环系统由气液分离器、气体采样口、液体采样口构成，接口F连接至气液分离器，气液分离器的气体出口连接气体采样口，气液分离器的液体出口连接液体采样口，气体采样口连接有气体放出口，液体采样口连接有液体放出口。而且，所述的反应器为蒸发壁式反应器。而且，所述的汇流排通过三路脱盐水管道连接至反应器，汇流排将脱盐水平均分为流量相同的三路水进入反应器的蒸发壁。本专利技术的优点和有益效果为：1、本专利技术的新型分体撬装式超临界水氧化反应系统，由分体式撬装的气体增压系统、物料加压分配系统、超临界反应器系统及气液分离采样系统构成，采用分体撬装式结构，方便移动和安装，高压氧气部分和其他部分能够分开放置，更加安全合理。2、本专利技术的新型分体撬装式超临界水氧化反应系统，通过采用汇流排，减少了流量计的使用，降低了成本。3、本专利技术的新型分体撬装式超临界水氧化反应系统，反应器出口处通过脱盐水的冷却把温度降低，减少了后续对材料造成的腐蚀。4、本专利技术的新型分体撬装式超临界水氧化反应系统，将四个分体撬装部分可集中于一个数据采集与控制平台，方便控制和操作。5、本专利技术设计科学合理，不仅能够用于小规模的污水污泥处理项目，而且为反应器以及关键部件喷嘴的设计和改进提供一套安装方便、操作简单、运行安全的试验系统。附图说明图1为本专利技术的气体增压系统的方框原理图；图2为本专利技术的物料加压分配系统的方框原理图；图3为本专利技术的超临界反应器系统的方框原理图；...

【技术保护点】
一种新型分体撬装式超临界水氧化反应系统，其特征在于：该反应系统由分体式撬装的气体增压系统、物料加压分配系统、超临界反应器系统及气液分离采样系统构成；其中，气体增压系统由氧化剂储罐、氮气储罐、第一截止阀、第二截止阀、空气压缩机、增压泵、高压储气瓶及过滤器构成，氧化剂储罐、氮气储罐分别通过第一截止阀、第二截止阀连接至增压泵，空气压缩机驱动增压泵对氧化剂、氮气进行增压，增压泵出口连接过滤器，过滤器出口连接氧气接口A，增压泵连接高压储气瓶；物料加压分配系统包括脱盐水储罐、燃料储罐、污水储罐、第一、第二三通阀，第一、第二、第三、第四计量泵，污水储罐通过第一三通阀与脱盐水储罐连接后经第一计量泵连接至污水/脱盐水接口B，燃料储罐通过第二三通阀与脱盐水储罐连接后经第二计量泵连接至燃料/脱盐水接口C，脱盐水储罐分别通过第三计量泵、第四计量泵连接脱盐水接口D及脱盐水接口E；超临界反应器系统由第一、第二、第三、第四流量控制器，第一、第二、第三预热器，反应器、汇流排、系统背压阀构成；污水/脱盐水接口B通过第一流量控制器连接至反应器，氧气接口A一路通过第二流量控制器连接至反应器，氧气接口A另一路通过第三流量控制器、第一预热器连接至反应器，燃料/脱盐水接口C通过第四流量控制器、第二预热器连接至反应器，脱盐水接口E经第三预热器、汇流排连接至反应器，脱盐水接口D连接至反应器，反应器通过系统背压阀连接至接口F；气液分离采样循环系统由气液分离器、气体采样口、液体采样口构成，接口F连接至气液分离器，气液分离器的气体出口连接气体采样口，气液分离器的液体出口连接液体采样口，气体采样口连接有气体放出口，液体采样口连接有液体放出口。...

【技术特征摘要】
1.一种新型分体撬装式超临界水氧化反应系统，其特征在于：该反
应系统由分体式撬装的气体增压系统、物料加压分配系统、超临界反应
器系统及气液分离采样系统构成；其中，气体增压系统由氧化剂储罐、
氮气储罐、第一截止阀、第二截止阀、空气压缩机、增压泵、高压储气
瓶及过滤器构成，氧化剂储罐、氮气储罐分别通过第一截止阀、第二截
止阀连接至增压泵，空气压缩机驱动增压泵对氧化剂、氮气进行增压，
增压泵出口连接过滤器，过滤器出口连接氧气接口A，增压泵连接高压
储气瓶；
物料加压分配系统包括脱盐水储罐、燃料储罐、污水储罐、第一、
第二三通阀，第一、第二、第三、第四计量泵，污水储罐通过第一三通
阀与脱盐水储罐连接后经第一计量泵连接至污水/脱盐水接口B，燃料储
罐通过第二三通阀与脱盐水储罐连接后经第二计量泵连接至燃料/脱盐水
接口C，脱盐水储罐分别通过第三计量泵、第四计量泵连接脱盐水接口D
及脱盐水接口E；
超临界反应器系统由第一、第二、第三、第四流量控制器，第一、
第二、第三预热器，反应器...

【专利技术属性】
技术研发人员：王冰，马英霞，赵志花，
申请(专利权)人：内蒙古天一环境技术有限公司，
类型：发明
国别省市：内蒙古;15