通过水热氧化处理有机废物的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于处理包含至少一种有机相的废物的方法，所述方法包括以下连续步骤：a)通过在混合器中，优选在高剪切下将所述废物与水相混合，从包含至少一种有机相的待处理废物制备具有受控TOD的水包油乳液；b)可能地调节步骤a)中获得的乳液的TOD；和c)在亚临界或超临界起始条件下水热氧化由此获得的乳液。本发明专利技术还涉及一种适于实施根据本发明专利技术的用于处理包括至少一种有机相的废物的方法的设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过水热氧化处理有机废物的领域。
技术介绍
已经描述了用于处理包含有机废物和/或溶解盐的含水流出物的多种方法，其中可以特别提及的是其中待处理的流出物在氧化剂的存在下处于所谓的“水热”条件下，这导致废物的氧化。特别地，已知的是含水流出物的处理在水处于亚临界或超临界条件的温度和压力下(水的临界点位于374摄氏度的温度和221的压力下)。在有机化合物的情况下，所述处理通常导致以简单化合物例如CO2和H2O的形式的氧化。除碱金属和碱土金属之外的金属的盐通常转化成金属(氢)氧化物。文献WO89/08614特别描述了通过水热氧化处理的方法。文献WO2012/095391或WO02/20414描述了证明是特别令人感兴趣的另一个这种类型的方法，其提供了控制水热氧化过程中产生的温度升高的可能性。在这些文献中描述的方法中，通过在沿着流出物的路径的数个注入点中，不是一次性地，而是逐渐地沿管式反应器引入氧化剂，在管式反应器内处理流出物，这提供了根据增加的曲线从初始亚临界温度(例如大约室温或更高的温度)逐渐增加流的温度直到超临界温度的可能性。以这种方式，流出物中所含的有机化合物的氧化在其流动期间逐渐实现，并且在每次注入的氧化反应期间产生的热能用于使反应混合物逐渐地从液相中的亚临界状态到超临界状态。氧化反应在氧化剂浓度最高的区域，即在注入氧化剂的区域中产生大量的热能。这些热区域的出现可能损坏反应器的壁。因此，希望控制这种热能的释放。这就是为什么流出物通常以其热功率(HP)为特征的原因。燃料的热功率是在正常温度和压力条件下的每单位质量的燃烧反应焓。换句话说，HP表示通过与双氧的燃烧反应释放为热量的能量。HP通常以千焦耳/千克(表示为kJ/kg或kJ·kg-1)表示。然而，对于给定的流出物，该能量释放可以通过化学需氧量(COD)的测量来估计。事实上，COD分析测量流出物中存在的可氧化材料的量，或者对于相同的化合物，可氧化材料越浓，热功率越高。在连续的工业传导中，流出物的特征在于它们的TOD(总需氧量)，其值在实验上与COD非常接近，并且具有更快的测量时间。水热氧化的最佳使用领域，即允许该方法有效和安全应用而没有反应流失的任何风险，位于待处理流出物的TOD例如包含在20和400g/L之间，优选在100和250g/L之间，更优选在150和220g/L之间的位置。然而，在处理包含至少一种有机相的废物的过程中出现问题，其不能通过焚烧或通过生物降解，或通过像这样的水热氧化单独处理。因此，当待处理的包含至少一种有机相的废物由单一有机相(单相废物)，或者含平均或表观直径大于1mm或5mm的不溶性聚集体的至少双相废物组成时，TOD在后者内不是均匀的，迄今为止该废物特别难以处理。实际上，观察到非常高的TOD区域(有机相)和任选的低TOD区域(水相)。因为形成可能导致反应流失的“热点”，通过水热氧化的直接处理产生技术困难。文献WO89/08614，WO2012/095391和WO02/20414没有提到这个技术问题。在专利申请EP1834928和Sanchez-Oneto等人的文章中描述了该问题的中试规模的解决方案。“Directinjectionofoilwasteinasupercriticalwateroxidationreactorsatapilotplantscale”(第十一届欧洲超临界流体会议论文集，2008)。后者包括使用准无水有机废物用于富集超临界水相，所述水相具有低TOD并且包含用于加速氧化反应的过氧化氢。这种方法提供了克服与待处理的有机废物在水相中的低溶解度有关的问题的可能性，因为废物被注入超临界水相中，即在其中后者可溶于水相的条件下。此外，这些文件在水热氧化反应器中的压力或温度升高的情况下提供切断无水有机废物的供应。因此，根据申请EP1834928或根据Sanchez-Oneto等人的方法涉及在超临界条件下将废物注入水相中，这需要使用昂贵的设备，特别是适合于该目的的设备。此外，该方法不允许在亚临界起始条件下在水热氧化的范围内应用。因此，需要一种用于处理包含至少一种有机相的废物的工业方法，其在成本，产率和安全性方面得到优化，并且允许特别控制引入水热氧化反应器的流出物的TOD，特别是在亚临界的起始条件下，这将允许该方法在操作能量成本方面高度实质性增益。这样的方法将提供不必改变适于通过水热氧化处理的现有设备的可能性。
技术实现思路
申请人通过在应用水热氧化步骤之前应用从包含至少一种有机相的废物制备具有受控TOD的水包油乳液的步骤来解决该技术问题。因此，本专利技术的一个方面涉及一种用于处理包含至少一种有机相的废物的方法，所述方法包括以下连续步骤：a)通过在混合器中，优选在高剪切下将所述废物与水相混合，从包含至少一种有机相的待处理废物制备具有受控TOD的水包油乳液；b)任选地调节步骤a)中获得的乳液的TOD；c)在亚临界或超临界起始条件下水热氧化由此获得的乳液，待处理的废物包含至少一种有机相：-由单一有机相(单相废物)组成，-或者是包含至少一种有机相的多相(至少两相)废物，以经滗析的形式或作为包含平均或表观直径大于1mm，优选大于5mm的聚集体或液滴的乳液出现。本专利技术的另一方面还涉及一种适于应用根据本专利技术的方法的设备，其包括：-混合器(1)，优选具有高剪切，适于接收水相和待处理的废物以制备乳液；和-水热氧化反应器(6)，优选管式反应器并且包括用于注入氧化剂的数个点，用于在亚临界或超临界起始条件下实现乳液的水热氧化。附图说明图1是适于应用根据本专利技术的方法的有利实施方案的设备的示意图。具体实施方式定义在本专利技术的意义上，“水包油乳液”是指包含连续相和至少一个不连续相的至少两相组合物，所述连续相是含水性质，并且所述不连续相基本上是有机性质。根据一个替代方案，乳液是双相的。在本专利技术的意义上，“包含至少一种有机相的待处理废物”是指由单一有机相(单相废物)或包含至少一种有机相的至少两相废物组成的废物。包含至少一种有机相的多相废物例如以经滗析的形式或作为包含聚集体或宏观液滴的乳液出现，即，平均或表观直径大于1mm，优选大于5mm。在本专利技术的意义上，“有机相”是指与水不混溶的相，其例如以经滗析的形式或作为聚集体或宏观液滴出现，即，平均或表观直径大于1mm，优选大于5mm。有机相优选基本上包含有机组分(任选地与无机材料混合)，并且以超过其在水中的饱和浓度的浓度存在。因此，有机相与水相不同，水相本身基本上由水组成，任选与无机材料(优选可溶性材料)混合。因此，有机相形成水包油乳液的不连续相。在本专利技术的意义上，“TOD”或“总需氧量”是指进行1升有机废物和/或无机废物的完全氧化即在热氧化条件下将废物完全分解成CO2和H2O等所需的O2(双氧)质量。TOD以g/L表示。TOD的测量可以特别地根据以下程序进行。将待分析的流出物的样品体积引入例如1200℃的烘箱中，其中循环受控的O2气体流。例如通过锆检测器在炉的出口处测量该氧气流。在炉中的流出物的热氧化在该温度下假定是总的，并且导致在出口处测量的氧气流的减少。通过反应消耗的氧气流的测量提供以gO2/升废物计的TOD表示的可能性。还将提及术语“COD”或“化学需氧量”，其在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于处理包含至少一种有机相的废物的方法，所述方法包括以下连续步骤：a)通过在混合器中，优选具有高剪切，将所述废物与水相混合，从包含至少一种有机相的待处理废物制备具有受控TOD的水包油乳液；b)任选地调节步骤a)中获得的乳液的TOD；c)在亚临界或超临界起始条件下水热氧化由此获得的乳液，待处理的废物包含至少一种有机相：‑由单一有机相组成，‑或者是包含至少一种有机相的多相废物，其以经滗析的形式或作为包含平均或表观直径大于1mm的聚集体或液滴的乳液出现。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.10 FR 14519551.一种用于处理包含至少一种有机相的废物的方法，所述方法包括以下连续步骤：a)通过在混合器中，优选具有高剪切，将所述废物与水相混合，从包含至少一种有机相的待处理废物制备具有受控TOD的水包油乳液；b)任选地调节步骤a)中获得的乳液的TOD；c)在亚临界或超临界起始条件下水热氧化由此获得的乳液，待处理的废物包含至少一种有机相：-由单一有机相组成，-或者是包含至少一种有机相的多相废物，其以经滗析的形式或作为包含平均或表观直径大于1mm的聚集体或液滴的乳液出现。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤a)或b)结束时获得的乳液具有小于1,000μm的平均液滴尺寸。3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，在步骤b)结束时获得的水包油乳液的TOD为20-400g/L。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，步骤a)中的乳液的水相包含至少一种表面活性剂，其占水相总重量的小于10重量％。5.根据权利要求4的方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：格雷古瓦·萨拉伊，卡里纳·里歇尔，马蒂厄·沙尤，
申请(专利权)人：依诺维公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR