一种超临界水多联程资源化处理难分解有机危险废弃物的方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种超临界水多联程资源化处理难分解有机危险废弃物的方法和系统，主要采用超临界水多联程技术、快速混合升温与快速混合降温技术和W型流场控制技术，通过调质预处理、反应阶段Ⅰ中直接混合升温与部分氧化、反应阶段Ⅱ中催化气化的方法对难分解有机危险废弃物进行处理，以实现完全分解与资源化利用，最后经过分离得到可资源化利用的可燃气、符合排放标准的水以及固渣。本发明专利技术一方面实现有机危险废弃物完全分解与资源化利用，同时脱除盐、减弱系统设备腐蚀，另一方面将部分分离后的高压水经回热器升温后进入反应阶段Ⅰ与有机危险废弃物快速混合并加热有机危险废弃物，同时部分分离后的水经减压后用于调质调浆，减少了水的用量与排放。

【技术实现步骤摘要】
一种超临界水多联程资源化处理难分解有机危险废弃物的方法和系统
本专利技术属于危险废弃物处理领域，具体涉及一种超临界水多联程资源化处理难分解有机危险废弃物的方法和系统。
技术介绍
随着危险废弃物产量逐渐增多，环保指标越来越严格，现有技术难于满足要求，开发和运用新技术用于处理难分解有机危险废弃物愈加紧迫，尤其是有机物浓度为1-20wt％的有机危险废弃物。在处理此有机物浓度范围内的有机危险废弃物时，超临界水处理有机危险废弃物技术已经可以与焚烧等传统技术竞争，但是相比于焚烧等传统技术，超临界水处理有机危险废弃物技术处理效果更好，污染排放更少。超临界水处理有机危险废弃物技术可以分为两大类，即超临界水气化技术和超临界水氧化技术。超临界水气化技术处理有机危险废弃物的优点是：能够产生氢气、甲烷等可燃气，可实现废物资源化利用；相比于超临界水氧化技术，系统设备腐蚀较弱。它的缺点是：有机危险废弃物成分复杂、形态与性质多变，超临界水气化技术难于保证降解效果，处理后的水难以达标排放；需要外部供热，能耗高；反应不彻底，需要提高反应温度或使用催化剂。超临界水氧化技术在氧化反应过程中释放出大量的热量，可实现反应系统自热，有机危险废弃物的分解率高，能够实现有机危险废弃物完全分解，但是超临界水氧化技术一般需要使用过量氧气，系统存在过量氧气会加重系统设备腐蚀，降低系统设备使用寿命，而且它无法资源化利用废弃物。虽然已有部分研究人员将超临界水气化技术与超临界水氧化技术相结合处理有机危险废弃物，一般方法是采用超临界水气化有机危险废弃物，实现有机危险废弃物分解，实现可燃气回收利用，然后将未反应物质进行超临界水氧化反应，进一步分解有机危险废弃物。但是此方法存在的问题是：如果需要资源化利用可燃气，在超临界水气化技术和超临界水氧化技术过程之间需要添加冷却系统、气相分离系统和回热系统，系统相对复杂，而且冷却和回热过程均经过系统腐蚀严重的温度窗口即250-300℃，系统设备腐蚀严重，系统设备可靠性降低；如果不资源化利用可燃气，系统用氧量无法降低，同时与直接采用超临界水氧化技术相比，系统更加复杂，系统可靠性更差，而且没有解决超临界水氧化处理危险废弃物存在的两大问题即腐蚀和盐堵塞。盐堵塞一直是制约超临界水处理有机危险废弃物的重要因素之一。目前已有专利技术专利将盐分离器与反应器以串联方式进行设计，但是此系统相对复杂，而且盐的分离温度无法确定，容易导致盐分离不彻底，同时额外增加盐分离装置费用，因此可以将盐分离器与反应器一体设计，简化系统，降低投资。快速升温可以降低焦油焦炭生成，可以控制大分子有机物分解为小分子物质；超临界水处理有机危险废弃物技术的系统设备腐蚀严重温度窗口为250-300℃，因此可以通过直接混合升温和直接混合降温的方式避开此温度窗口，进而控制系统设备腐蚀，采用W型流场设计降低盐输运并粘附反应器壁面，同时通过惯性碰撞和重力分离等多重因素增强盐分离。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的之一在于提供一种超临界水多联程资源化处理难分解有机危险废弃物的方法，本专利技术的目的之二在于提供一种超临界水多联程资源化处理难分解有机危险废弃物系统。为实现上述专利技术目的，本专利技术提供如下技术方案：1、一种超临界水多联程资源化处理难分解有机危险废弃物的方法，包括如下步骤：1)预处理：对有机危险废弃物的原料进行配浆和调质预处理，包括辅助燃料混合、调节PH值、控制固体颗粒粒度和有机物的浓度；2)反应阶段Ⅰ：经步骤1)预处理后的有机危险废弃物通过高压泵输送进入预热器，预热器物料出口温度为200-250℃，然后进入一级反应器与回用热水直接混合，通入少量氧气进行部分氧化反应，同时释放热量，快速升温引发盐快速结晶析出，并通过固渣排出装置将盐间歇排出；3)反应阶段Ⅱ：经步骤2)中部分氧化反应后的有机物进入二级反应器进行催化气化反应，反应产物为包含可燃气的混合物。4)分离利用：经步骤3)处理后的混合物从二级反应器出口进入回热器与回用热水进行换热回收热量，回热器的混合物出口温度不低于320℃，然后进入气液固三相分离器，通入冷却水冷却混合物温度低于80℃，并进行可燃气与液固两相混合物分离，得到可资源化利用的可燃气与液固两相混合物；液固两相混合物进入液固分离装置实现进一步分离，部分分离后的高压水经回热器升温后进入一级反应器与原料快速混合并加热原料，同时部分分离后的水经减压后用于调质调浆。优选的，步骤1)中所述辅助燃料为异丙醇；所述pH值为8-13；所述固体颗粒粒度不大于100μm；按质量百分比计，所述有机物浓度为1wt％-20wt％。优选的，步骤2)中所述部分氧化反应温度为520-550℃，压力为23-28Mpa，部分氧化反应的氧化系数即氧气加入量与有机危险废弃物理论化学需氧量比值为0.2-0.4。优选的，步骤2)所述一级反应器中设置有氧气进口、调质后待处理有机废物进口和回用热水进口，所述一级反应器通过氧气进口、调质后待处理有机废物进口和回用热水进口的布置方式实现W型流场控制，实现物料快速混合，并实现有机危险废物快速升温与盐快速结晶分离。优选的，步骤3)中所述催化气化反应温度为600-630℃，压力为23-28MPa，反应停留时间为1-2min。所述催化气化反应中添加适量的碱调节反应环境与催化有机危险废弃物分解，所述碱为碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾或者碳酸钾中的任意一种或几种，所述催化气化反应中添加催化剂以增强气化反应，所述催化剂为镍、钌、铜、铂或者活性炭中的一种或几种。优选的，步骤4)中从回热器出来进入气液固三相分离器之前的混合物温度不低于320℃，在分离器中通入冷却水与混合物快速混合，冷却混合物温度低于80℃，部分液固分离装置分离后的高压水经回热器回用于一级反应器，部分液固分离装置分离后的水经降压后用于调质调浆，减少了水的用量与排放。2、一种超临界水多联程资源化处理难分解有机危险废弃物系统，所述系统用于实现一种超临界水多联程资源化处理难分解有机危险废弃物的方法，包括一级反应器4、二级反应器11、回热器12、气液固三相分离器14、液固分离装置16、液氧储罐19、液氧高压泵20、废弃物预处理调质装置21、废物高压泵22、自来水补水装置23、待处理有机危险废弃物预热器24和液氧预热器25；所述一级反应器4设有氧气进口1、调质后待处理有机废物进口2和回用热水进口3，所述液氧储罐19、液氧高压泵20、液氧预热器25依次相连，所述液氧预热器25通过氧气进口1与一级反应器4相连，所述自来水补水装置23、废弃物预处理调质装置21、废物高压泵22、待处理有机危险废弃物预热器24依次相连，所述待处理有机危险废弃物预热器24通过调质后待处理有机废物进口2与一级反应器4相连；所述一级反应器4的顶部、二级反应器11、回热器12、气液固三相分离器14和液固分离装置16依次相连。进一步，所述一级反应器4通过氧气进口1、调质后待处理有机废物进口2和回用热水进口3的布置方式实现W型流场控制，所述一级反应器4的底部设有排盐口，所述一级反应器4的底部排盐口与固渣冷却装置8、固渣排出装置6依次相连。进一步，所述固渣排出装置6和固渣冷却装置8之间设有截止阀5，所述固渣排出装置6设有充泄压装置7。进一步，所述二级反应器11分别与催化剂装置9本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超临界水多联程资源化处理难分解有机危险废弃物的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：1)调质预处理：对有机危险废弃物的原料进行配浆和调质预处理，包括辅助燃料混合、调节PH值、控制固体颗粒粒度和有机物的浓度；2)反应阶段Ⅰ：经步骤1)预处理后的有机危险废弃物通过高压泵输送进入预热器，预热器物料出口温度为200‑250℃，然后进入一级反应器与回用热水直接混合升温，通入少量氧气进行部分氧化反应，同时释放热量，快速升温引发盐快速结晶析出，并通过固渣排出装置将盐排出；3)反应阶段Ⅱ：经步骤2)部分氧化反应后的混合物进入二级反应器进行催化气化反应，反应产物为包括可燃气的混合物；4)分离利用：经步骤3)处理后的混合物从二级反应器出口进入回热器与回用热水进行换热回收热量，回热器的混合物出口温度不低于320℃，然后进入气液固三相分离器，通入冷却水冷却混合物温度低于80℃，并进行可燃气与液固两相混合物的分离，得到可资源化利用的可燃气与液固两相混合物；液固两相混合物进入液固分离装置实现进一步分离，部分分离后的高压水经回热器升温后进入一级反应器与原料快速混合并加热原料，同时部分分离后的水经减压后用于调质调浆。...

【技术特征摘要】
1.一种超临界水多联程资源化处理难分解有机危险废弃物的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：1)调质预处理：对有机危险废弃物的原料进行配浆和调质预处理，包括辅助燃料混合、调节PH值、控制固体颗粒粒度和有机物的浓度；2)反应阶段Ⅰ：经步骤1)预处理后的有机危险废弃物通过高压泵输送进入预热器，预热器物料出口温度为200-250℃，然后进入一级反应器与回用热水直接混合升温，通入少量氧气进行部分氧化反应，同时释放热量，快速升温引发盐快速结晶析出，并通过固渣排出装置将盐排出；3)反应阶段Ⅱ：经步骤2)部分氧化反应后的混合物进入二级反应器进行催化气化反应，反应产物为包括可燃气的混合物；4)分离利用：经步骤3)处理后的混合物从二级反应器出口进入回热器与回用热水进行换热回收热量，回热器的混合物出口温度不低于320℃，然后进入气液固三相分离器，通入冷却水冷却混合物温度低于80℃，并进行可燃气与液固两相混合物的分离，得到可资源化利用的可燃气与液固两相混合物；液固两相混合物进入液固分离装置实现进一步分离，部分分离后的高压水经回热器升温后进入一级反应器与原料快速混合并加热原料，同时部分分离后的水经减压后用于调质调浆。2.如权利要求1所述一种超临界水多联程资源化处理难分解有机危险废弃物的方法，其特征在于，步骤1)中所述辅助燃料为异丙醇；所述pH值为8-13；所述固体颗粒粒度小于100μm；按质量百分比计，所述有机物浓度为1wt％-20wt％。3.如权利要求1所述一种超临界水多联程资源化处理难分解有机危险废弃物的方法，其特征在于，步骤2)中所述部分氧化反应温度为520-550℃，压力为23-28Mpa，所述部分氧化反应的氧化系数即氧气加入量与有机危险废弃物理论化学需氧量比值为0.2-0.4。4.如权利要求1所述一种超临界水多联程资源化处理难分解有机危险废弃物的方法，其特征在于，步骤3)中所述催化气化反应温度为600-630℃，压力为23-28MPa，反应停留时间为1-2min；所述催化气化反应时添加适量的碱调节反应环境与催化有机危险废弃物分解，所述碱为碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾或者碳酸钾中的任意一种或几种，所述催化气化反应时添加催化剂以增强气化反应，所述催化剂为镍、钌、铜、铂或者活性炭中的一种或几种。5.如权利要求1所述一种超临界水多联程资源化处理难分解有机危险废弃物的方法，其特征在于，步骤4)中从回热器出来进入气液固三相分离器之前的混合物温度不低于320℃，在分离器中通入冷却水与混合物快速混合，冷却混合物温度低于80℃，部分液固分离装置分离后的高压水经回热器回用于一级反应器...

【专利技术属性】
技术研发人员：丘全科，徐志鹏，郭灵巧，
申请(专利权)人：重庆赛迪热工环保工程技术有限公司，中冶赛迪技术研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50