一种超临界水氧化过量氧回收系统技术方案

本发明专利技术公开了一种超临界水氧化过量氧回收系统，利用O2和CO2分离模块中的再生塔、气液分离器以及吸收塔从能量回收模块出来的混合气体O2和CO2的分离提纯，分离出高浓度的O2经过氧气泵输送至氧化剂供应模块中，实现氧的回用；分离出的高纯度CO2进行储存销售，带来经济效益；分离出的H2O经过溶液泵输送至废液供应模块中，实现对有机废液浓度的调整，以便达到最佳处理效果，本装置利用吸附法、膜分离法和精馏法对SCWO产物进行处理，在保证高纯度二氧化碳产品的同时，又可得到高纯度氧气，结构简单，将溶解在第一分离器高压水中的氧气进行分离提纯回收，显著提高整体系统氧气回收利用率，大大节省氧化剂所耗费用，有利于降低废液处理成本。

An excess oxygen recovery system with supercritical water oxidation

The invention discloses a supercritical water oxidation excess oxygen recovery system. The separation and purification of the mixed gas O2 and CO2 from the energy recovery module of the regeneration tower, the gas liquid separator and the absorption tower in the O2 and the CO2 separation module are separated and purified, and the high concentration O2 is transported to the oxidant supply module through the oxygen pump to realize the oxygen return. The separation of high purity CO2 is used to store and sell and bring economic benefits. The separated H2O is transported through the solution pump to the waste liquid supply module to realize the adjustment of the concentration of organic waste liquid, so as to achieve the best treatment effect. The device uses adsorption method, membrane separation method and distillation method to deal with the SCWO products. At the same time, high purity oxygen can be obtained with high purity oxygen. The structure is simple, and the oxygen in the high pressure water of the first separator is separated and purified. The oxygen recovery and utilization rate of the whole system can be greatly improved, the cost of oxidizing agent is greatly saved and the cost of waste liquid treatment is reduced.

【技术实现步骤摘要】
一种超临界水氧化过量氧回收系统
本专利技术涉及有机废物处理领域，具体而言，本专利技术特别涉及一种超临界水氧化过量氧回收系统。
技术介绍
超临界水氧化(SupercriticalWaterOxidation，SCWO)是在超过水的临界点(Pc＝22.1MPa,Tc＝374.15℃)的高温高压条件下，通过氧化剂将有机物“燃烧”氧化的方法。该技术利用超临界水具有的独特物理化学性质(比如黏度小、扩散系数高、表面张力小等)，迅速的将有机物氧化成CO2、H2O、N2等无毒无害产物，由于该技术的高效性、清洁性，受到国内外学者的广泛关注。在利用SCWO技术处理有机物时，为了使有机物能完全降解，氧气一般过量，通常控制过量氧气系数在1.5～3之间,这使得氧化反应产物中含有大量未利用的氧气。在SCWO系统总运行费用中氧气消耗的费用占70％以上，随着氧气的过量加入，SCWO系统处理有机废液的成本显著增加，若能高效的回收剩余氧并同时分离回收反应产物中的CO2可提高系统经济性。目前，国内外关于超临界水氧化系统中氧回收的方法报道较少。“一种提高超临界水氧化系统氧气利用率的方法”(公开号CN101830554A)通过高压水吸收法对二氧化碳进行分离，气体产物直接引回至反应器实现氧回用。但该方法中从高压气液分离器出来的气体产物中除了氧气外，仍含有一部分二氧化碳，二氧化碳的存在影响回收氧的纯度。“超临界水氧化系统中过量氧回用及二氧化碳回收方法”(公开号CN102633350A)通过将高压气液分离器上部流体换热后引入提纯塔，使二氧化碳液化来实现二氧化碳与氧的分离。由于氧在高压水中的溶解度仍然较大，高压气液分离器下部高压水中除含有大量二氧化碳外，仍然含有一部分氧气，上述两种方法均未涉及如何实现高压水中氧回收的方案，导致系统整体氧回收率不高。若能将高压水中溶解的氧进行回收，整体系统氧气利用率将显著提高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种超临界水氧化过量氧回收系统，以克服现有技术的不足。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种超临界水氧化过量氧回收系统，包括连接于超临界水氧化反应器反应产物出口的能量回收模块，能量回收模块的排气口连接有O2和CO2分离模块；O2和CO2分离模块包括再生塔，再生塔内设有换热装置，换热装置的入口与能量回收模块的排气口连接，换热装置的出口连接有第一气液分离器，第一气液分离器的气相出口连接有吸收塔，第一气液分离器的液相出口连接有第二气液分离器，第二气液分离器的气相出口与再生塔的气相出口连接有第二混合器，与第二混合器进气口连接，再生塔的液相出口经第一溶液泵、换热器与吸收塔的进料口连接，吸收塔的液相出口与再生塔的喷嘴之间连接有换热器，吸收塔的气相出口连接有第一混合器，第一混合器的排气口依次连接有第一压缩机、第一干燥器、膜分离器和氧缓冲罐，膜分离器的二氧化碳出口与第二混合器进气口连接，第二混合器排气口依次连接有第二压缩机、干燥器、冷凝器和精馏塔，精馏塔的气相出口与氧缓冲罐连接，精馏塔的液相出口通过第二换热器连接有第三背压阀，第二换热器的出口连接有二氧化碳储罐。进一步的，能量回收模块与第一气液分离器之间设有第一背压阀；第一气液分离器与第二气液分离器之间连接有第二背压阀，精馏塔底部液相出口与第二换热器侧端入口之间连接有第三背压阀。进一步的，超临界水氧化反应器的废液入口连接有废液供应模块，超临界水氧化反应器内设有辅助加热设备，超临界水氧化反应器的氧化剂入口连接有氧化剂供应模块。进一步的，超临界水氧化反应器与能量回收模块之间设有气固分离模块，超临界水氧化反应器产生的固体无机盐经气固分离模块脱除，从气固分离模块出来的混合气体进入能量回收模块。进一步的，气固分离模块中设有高压水力旋流器；能量回收模块中设有对压力能进行回收的透平发电装置，以及对热能进行回收的换热器，通过换热器将反应产物的热能回收预热原料及氧化剂。进一步的，第一气液分离器为高压气液分离器，分离器内压力为4～8MPa,温度为30～100℃；所述第二气液分离器为常压气液分离器。进一步的，吸收塔中设有用于吸收超临界水氧化反应产物中的二氧化碳的乙醇胺溶液。进一步的，氧化剂供应模块中设有氧化剂压力泵，氧化剂压力泵为高压柱塞泵或压缩机；辅助加热设备为电加热器或燃气炉。进一步的，第二气液分离器的液相出口连接蓄水箱。进一步的，超临界水氧化反应器反应温度为375℃-650℃，压力为23-30MPa。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术一种超临界水氧化过量氧回收系统，通过设置连接于超临界水氧化反应器反应产物出口的能量回收模块，在能量回收模块的排气口连接有O2和CO2分离模块；利用O2和CO2分离模块中的再生塔、气液分离器以及吸收塔从能量回收模块出来的混合气体O2和CO2的分离提纯，分离出高浓度的O2经过氧气泵输送至氧化剂供应模块中，实现氧的回用；分离出的高纯度CO2进行储存销售，带来经济效益；分离出的H2O经过溶液泵输送至废液供应模块中，实现对有机废液浓度的调整，以便达到最佳处理效果，本装置利用吸附法、膜分离法和精馏法对SCWO产物进行处理，在保证高纯度二氧化碳产品的同时，又可得到高纯度氧气，结构简单，将溶解在第一分离器高压水中的氧气进行分离提纯回收，显著提高整体系统氧气回收利用率，大大节省氧化剂所耗费用，有利于降低废液处理成本。进一步的，本装置在膜分离器进气口之前设有干燥器，可除去混合气体中的水蒸气，提高膜分离系统的使用寿命，降低操作成本。进一步的，本装置对进入冷凝器的混合气体进行压缩，提高二氧化碳相变温温度，使得后续精馏步骤可在高压、近常温下进行，降低二氧化碳分离能耗，并可保证分离出二氧化碳产品纯度达到99.99％。附图说明图1为本专利技术系统结构示意图。图2为专利技术O2和CO2分离模块结构示意图。其中，1为辅助加热设备；2为氧化剂供应模块；3为超临界水氧化反应器；4为废液供应模块；5为气固分离模块；6为能量回收模块；7为O2和CO2分离模块；8为CO2储存模块；9为再生塔；10为第一溶液泵；11为第一换热器；12为吸收塔；13为第二溶液泵；14为第一背压阀；15为第一气液分离器；16为第二背压阀；17为第二气液分离器；18为蓄水箱；19为第一混合器；20为第一压缩机；21为第一干燥器；22为膜分离器；23为氧缓冲罐；24为第二混合器；25为第二压缩机；26为第二干燥器；27为冷凝器；28为精馏塔；29为第三背压阀；30为第二换热器；31为CO2储罐。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：如图1、图2所示，一种超临界水氧化过量氧回收系统，包括连接于超临界水氧化反应器3反应产物出口的能量回收模块6，能量回收模块6的排气口连接有O2和CO2分离模块；O2和CO2分离模块包括再生塔9，再生塔9内设有换热装置，换热装置的入口与能量回收模块6的排气口连接，换热装置的出口通过第一背压阀14连接有第一气液分离器15，第一气液分离器15的气相出口连接有吸收塔12，第一气液分离器15的液相出口通过第二背压阀16连接有第二气液分离器17，第二气液分离器17的气相出口与再生塔9的气相出口连接有第二混合器24，与第二混合器24进气口连接；再生塔9的液相出口经第一溶液泵10、换热器11本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超临界水氧化过量氧回收系统，其特征在于，包括连接于超临界水氧化反应器(3)反应产物出口的能量回收模块(6)，能量回收模块(6)的排气口连接有O2和CO2分离模块；O2和CO2分离模块包括再生塔(9)，再生塔(9)内设有换热装置，换热装置的入口与能量回收模块(6)的排气口连接，换热装置的出口连接有第一气液分离器(15)，第一气液分离器(15)的气相出口连接有吸收塔(12)，第一气液分离器(15)的液相出口连接有第二气液分离器(17)，第二气液分离器(17)的气相出口与再生塔(9)的气相出口连接有第二混合器(24)，与第二混合器(24)进气口连接，再生塔(9)的液相出口经第一溶液泵(10)、换热器(11)与吸收塔(12)的进料口连接，吸收塔(12)的液相出口与再生塔(9)的喷嘴之间连接有换热器(11)，吸收塔(12)的气相出口连接有第一混合器(19)，第一混合器(19)的排气口依次连接有第一压缩机(20)、第一干燥器(21)、膜分离器(22)和氧缓冲罐(23)，膜分离器(22)的二氧化碳出口与第二混合器(24)进气口连接，第二混合器(24)排气口依次连接有第二压缩机(25)、干燥器(26)、冷凝器(27)和精馏塔(28)，精馏塔(28)的气相出口与氧缓冲罐(23)连接，精馏塔(28)的液相出口通过第二换热器(30)连接有第三背压阀(29)，第二换热器(30)的出口连接有二氧化碳储罐(31)。...

【技术特征摘要】
1.一种超临界水氧化过量氧回收系统，其特征在于，包括连接于超临界水氧化反应器(3)反应产物出口的能量回收模块(6)，能量回收模块(6)的排气口连接有O2和CO2分离模块；O2和CO2分离模块包括再生塔(9)，再生塔(9)内设有换热装置，换热装置的入口与能量回收模块(6)的排气口连接，换热装置的出口连接有第一气液分离器(15)，第一气液分离器(15)的气相出口连接有吸收塔(12)，第一气液分离器(15)的液相出口连接有第二气液分离器(17)，第二气液分离器(17)的气相出口与再生塔(9)的气相出口连接有第二混合器(24)，与第二混合器(24)进气口连接，再生塔(9)的液相出口经第一溶液泵(10)、换热器(11)与吸收塔(12)的进料口连接，吸收塔(12)的液相出口与再生塔(9)的喷嘴之间连接有换热器(11)，吸收塔(12)的气相出口连接有第一混合器(19)，第一混合器(19)的排气口依次连接有第一压缩机(20)、第一干燥器(21)、膜分离器(22)和氧缓冲罐(23)，膜分离器(22)的二氧化碳出口与第二混合器(24)进气口连接，第二混合器(24)排气口依次连接有第二压缩机(25)、干燥器(26)、冷凝器(27)和精馏塔(28)，精馏塔(28)的气相出口与氧缓冲罐(23)连接，精馏塔(28)的液相出口通过第二换热器(30)连接有第三背压阀(29)，第二换热器(30)的出口连接有二氧化碳储罐(31)。2.根据权利要求1所述的一种超临界水氧化过量氧回收系统，其特征在于，能量回收模块(6)与第一气液分离器(15)之间设有第一背压阀(14)；第一气液分离器(15)与第二气液分离器(17)之间连接有第二背压阀(16)，精馏塔(28)底部液相出口与第二换热器(30)侧端入口之间连接有第三背...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈海峰，陈久林，康泰，沈佳琪，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61