一种超临界水氧化反应装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种超临界水氧化反应装置，该装置中O2输送支管通过T型三通依次连接两段相邻的两级反应器主管，实现了氧气的分段供应和氧气与物料的充分混合，提高了氧气的利用率和物料的反应效率；各反应器主管外设有管壳，通过向管壳与反应器主管外壁间的空腔内通入与反应物逆向流动的冷却介质，实现了反应器内因放热反应产生的热量的回收利用，降低了能源浪费；整体结构简单、易于检修和维护。

A Supercritical Water Oxidation Reactor

The utility model discloses a supercritical water oxidation reaction device, in which the oxygen delivery branch pipe is connected successively with two adjacent two-stage reactor chiefs through T-type three-way, realizing the oxygen supply in stages and the full mixing of oxygen and materials, improving the utilization ratio of oxygen and the reaction efficiency of materials; each reactor chiefs are provided with a tube shell outside, and through the tube shell outside the reactor chiefs. The cooling medium flowing backward with reactants is introduced into the cavity between the walls, which realizes the heat recovery and utilization caused by exothermic reaction in the reactor and reduces energy waste. The overall structure of the reactor is simple and easy to repair and maintain.

【技术实现步骤摘要】
一种超临界水氧化反应装置
本技术属于化工设备及废物处理领域，具体涉及一种超临界水氧化反应装置。
技术介绍
针对工业有机废弃物中有机物成分复杂，危害性大，传统处理技术成本高，处理不彻底这一现状，超临界水氧化技术近年来在工业有机废物处理领域受到广泛关注，并已在国内实现工业化应用，南京新奥环保有限公司已于2017年建成并投产了2套处理能力分别为1万吨/年的超临界氧化装置，用于处理南京化工园区产生的工业有机危险废物。超临界水氧化技术(SupercriticalWaterOxidation，SCWO)是利用水在超临界状态下(温度≥374℃，压力≥22.1MPa)，兼具气体与液体的高扩散性、对有机物的高溶解力及低表面张力的特性，在几秒到几分钟时间内对有机废物进行氧化分解，将其转化成H2O、CO2、CO等小分子物质，达到有机废物高效、彻底无害化处理的一种高级氧化技术。该技术的优点是：1)降解效率高，分解彻底；2)无二次污染物产生；3)在物料中有机物含量≥3wt.％的情况下，即可实现系统的自热，无需外部供热，节省能源。其主要缺点是氧气消耗量大，设备腐蚀严重，且反应器内存在局部超温的风险。超临界水氧化系统的核心装置是反应器，其结构类型主要是釜式和管式两种，其中釜式反应器由于材料尺寸和反应停留时间等因素的限制，以及物料混合不均匀、局部腐蚀严重等问题，在工程化应用中使用较少；而管式反应器由于在强放热反应和高压反应时，有釜式反应器不具备的优势而在超临界水氧化系统中应用较多。但是超临界水管式反应器在实际应用中也存在两个难题：第一是物料与氧气混合不充分，氧气利用效率低的问题。传统的物料与氧气混合方法主要有两种：一种是物料与氧气在进入管式反应器之前首先通过一个进料混合器混合后再进入反应器；另一种是在反应器入口处，分别接氧气输送管和物料输送管，让氧气和物料进入反应器后通过扩散和湍流作用混合。这两种混合方式都存在入口段氧气浓度高，氧化反应剧烈，而后续供氧不足、导致有机物降解不彻底以及材料局部腐蚀严重和超温风险等缺点。针对这一缺点，专利号为CN105600912A的专利公开了一种用于超临界水氧化反应管式反应器多点注氧、分段混合装置，该装置通过在管式反应器的若干个反应主管上设置一个氧气注入口，在每个氧气注入口处设置能够伸入反应器主管的芯管，并在芯管上开设若干组用于氧气扩散的小孔，同时在芯管上设置螺旋部件，实现了氧气的均匀注入和氧气与物料的充分混合。但该装置直接在反应器主管上开设氧气注入口，存在高压密封难题，且在高温高压和腐蚀环境下，芯管上设置的螺旋部件容易因腐蚀而脱落，导致反应器堵塞，而且该反应器结构复杂，不便于维修，降低了系统的安全性和可靠性。第二是超临界水氧化反应是放热反应，因此物料中有机物成分稍有波动便会引起温度的较大波动，导致反应器内温度难以控制，存在反应器超温的危险，而且管式反应器比表面积大，散热量大，这部分散失的热量如果不加以回收利用，会导致能源浪费。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的在于提供一种超临界水氧化反应装置，以解决现有设备存在的缺陷。为达到上述目的，本技术提供如下技术方案：一种超临界水氧化反应装置，包括管式反应器与O2输送系统，管式反应器有若干级，各级管式反应器均由两段平行设置的反应器主管、以及设置在两段反应器主管同一端并对应通过压力容器法兰与两反应器主管相连的U形弯头组成，还包括设置在反应器主管另一端并将相邻两级反应器主管串联成整体的T型三通；O2输送系统包括O2输送主管以及并联在其上的若干个O2输送支管，各T型三通的垂直入口端与各氧气输送支管一一对应连接；位于首级管式反应器中的首段反应器主管上设有反应物进口，位于末级管式反应器中的末段反应器主管上设有反应物出口。进一步，还包括对应套装在各段反应器主管外壁上且与反应器主管外壁之间形成空腔的管壳，管壳两端分设有与相邻管壳相连通的管壳导流管；位于末级管式反应器中的末节管壳上设有冷却介质进口，位于首级管式反应器中的首节管壳上设有冷却介质出口。进一步，各反应器主管与套装在其上的管壳同轴设置。进一步，各O2输送支管上设有O2流量控制阀。进一步，各级管式反应器中的U形弯头上设有压力检测装置和温度检测装置。进一步，各管壳导流管上设有管法兰。进一步，各管壳的管端通过焊接与对应的反应器主管密封连接。本技术的有益效果在于：(1)该装置中O2输送支管通过T型三通依次连接两段相邻的两级反应器主管，实现了氧气的分段供应和氧气与物料的充分混合，提高了氧气的利用率和物料的反应效率，减少了反应器的局部腐蚀，延长了反应器使用寿命。(2)各反应器主管外设有管壳，通过向管壳与反应器主管外壁间的空腔内通入与反应物逆向流动的冷却介质，实现了反应器内因放热反应产生的热量的回收利用，降低了能源浪费。(3)该装置可以通过调节管壳内冷却介质的流量，使反应器内的温度保持在一定范围，避免了反应器内温度的大幅度波动，同时降低了反应器超温的风险，保证了系统运行的稳定性。(4)该装置可以实现在反应器启动阶段和稳定运行阶段的灵活切换：在反应器的起动阶段，管壳内可以通入高温热流体，以对反应器内的反应物进行加热，从而使系统快速启动；而在反应器稳定运行时，则可通入冷却水，回收利用系统产生的多余热量，同时确保了反应器内温度的稳定性。(5)该装置结构简单、易于检修和维护。附图说明为了使本技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本技术提供如下附图进行说明：图1为本技术的结构示意图。具体实施方式下面将结合附图，对本技术的优选实施例进行详细的描述。如图所示，本实施例中的超临界水氧化反应装置，包括管式反应器与O2输送系统，管式反应器有三级，各级管式反应器均由两段平行设置的反应器主管1、以及设置在两段反应器主管1同一端并对应通过压力容器法兰2与两反应器主管相连的U形弯头3组成，还包括设置在反应器主管1另一端并将相邻两级反应器主管串联成整体的T型三通4；O2输送系统包括O2输送主管5以及并联在其上的若干个O2输送支管6，各T型三通4的垂直入口端与各O2输送支管6一一对应连接；位于首级管式反应器中的首段反应器主管1上设有反应物进口E2，位于末级管式反应器中的末段反应器主管上设有反应物出口N2。上述设置的T型三通4为优选方案，也可取消，选用直接将相邻两级反应器主管1端头与O2输送支管焊接成三通管形式，只要保证连接处的密闭性即可。此处O2输送支管通过T型三通依次连接两段相邻的两级反应器主管1，实现了氧气的分段供应和氧气与物料的充分混合，提高了氧气的利用率和物料的反应效率，减少了反应器的局部腐蚀，延长了反应器使用寿命。作为上述方案的进一步改进，还包括对应套装在各段反应器主管1外壁上且与反应器主管1外壁之间形成空腔7的管壳8，管壳8两端分设有与相邻管壳相连通的管壳导流管9；位于末级管式反应器中的末节管壳上设有冷却介质进口E1，位于首级管式反应器中的首节管壳上设有冷却介质出口N1。此处各管壳的管端通过焊接与对应的反应器主管密封连接。冷却介质加压后从末节管壳上的冷却介质进口E1进入管壳与反应器主管1外壁之间的空腔7中，与反应物逆流换热后，从冷却介质出口N1流出，后进入反应物预加热系统中对反应物进行预加热，从而实现了热本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超临界水氧化反应装置，包括管式反应器与O2输送系统，管式反应器有若干级，各级管式反应器均由两段平行设置的反应器主管、以及设置在两段反应器主管同一端并对应通过压力容器法兰与两反应器主管相连的U形弯头组成，其特征在于：还包括设置在反应器主管另一端并将相邻两级反应器主管串联成整体的T型三通；O2输送系统包括O2输送主管以及并联在其上的若干个O2输送支管，各T型三通的垂直入口端与各氧气输送支管一一对应连接；位于首级管式反应器中的首段反应器主管上设有反应物进口，位于末级管式反应器中的末段反应器主管上设有反应物出口。

【技术特征摘要】
1.一种超临界水氧化反应装置，包括管式反应器与O2输送系统，管式反应器有若干级，各级管式反应器均由两段平行设置的反应器主管、以及设置在两段反应器主管同一端并对应通过压力容器法兰与两反应器主管相连的U形弯头组成，其特征在于：还包括设置在反应器主管另一端并将相邻两级反应器主管串联成整体的T型三通；O2输送系统包括O2输送主管以及并联在其上的若干个O2输送支管，各T型三通的垂直入口端与各氧气输送支管一一对应连接；位于首级管式反应器中的首段反应器主管上设有反应物进口，位于末级管式反应器中的末段反应器主管上设有反应物出口。2.根据权利要求1所述的超临界水氧化反应装置，其特征在于：还包括对应套装在各段反应器主管外壁上且与反应器主管外壁之间形成空腔的管...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭灵巧，徐志鹏，
申请(专利权)人：重庆赛迪热工环保工程技术有限公司，
类型：新型
国别省市：重庆,50