一种超临界水氧化系统及启动方法技术方案

超临界水氧化系统，包括与反应器相连的氧化剂源、有机废液源、辅助燃料源、软化水源、降压装置、气液分离器和控制器。氧化剂源是空气，空气压缩机和空气预热器依次连接在氧化剂源与反应器氧化剂进口之间的管路上，控制器与各个进料源调节装置和检测装置电连接；反应器的氧化剂进口和物料进口各为一个，物料进口上连接有物料总进管。启动时，空气在反应器外被空气预热器预热至设定温度后再进入反应器；正常运行时，氧化剂源、有机废液源、辅助燃料源、软化水源均冷态进入反应器。有益效果是:安全可靠、可连续稳定运行、成本低、易于操作，不会产生有机废液在反应器外加热生成焦炭、焦油和盐分的问题，特别适用于连续稳定生产的工业化装置。

A supercritical water oxidation system and starting method

【技术实现步骤摘要】
一种超临界水氧化系统及启动方法
本专利技术属于化工机械
，尤其涉及超临界水氧化系统处理有机废液。
技术介绍
超临界水氧化技术具有可处理的有机废物类型多、分解效率高、无二次污染、反应迅速、高效节能等优点，在难降解有机废物处理领域具有很广阔的应用前景。现有技术中，超临界水氧化系统包括物料送入结构、反应器、降压结构、气液分离器和控制系统，物料送入结构包括氧化剂送入管路、有机废料送入管路、辅助燃料送入管路和软化水送入管路，各管路与反应器上的对应接口连接。反应器是密闭的双层容器，外层是壳体，内层是多孔内衬管，反应器的出口通过压力调节阀与气液分离器连接。现有技术的超临界水氧化系统，通常是在有机废料、辅助燃料和软化水进入反应器之前，将其中的一种或二种加热至设定温度后再进入反应器，在反应器内，有机废物与氧化剂发生反应并放热，使反应器内达到超临界状态，使有机废物降解。反应的产物经反应器排出口排出，反应的产物经过降压处理后进入气液分离器分离。降压结构是压力调节阀，压力调节阀连接在反应器与气液分离器之间的管路上，压力调节阀在降压的同时，也调节反应器内的反应压力。氧化剂一般为纯氧或双氧水，纯氧包括液氧和高纯度氧气。现有技术的不足在于：1、以液氧作为氧化剂时，系统需增加空分、气化等设备，投资成本高，且一旦泄露，易发生操作人员氧中毒，还作为助燃剂具有形成爆炸环境的危险。以高纯度氧气作为氧化剂时，氧气罐的数量多、体积大，投资成本高，且纯氧环境会加快设备的腐蚀速率。以双氧水作为氧化剂时，运行成本高。2、辅助燃料或有机废液在反应器外加热到设定温度后再进入反应器内，辅助燃料或有机废液在加热过程中，易发生有机物降解，生成焦炭、焦油，部分盐分也会因温度升高而结晶析出，生成的焦炭、焦油和盐分会产生沉积结垢的现象，降低加热器的换热系数。长期运行后，换热器出口难以达到预热温度，造成系统开机困难或无法正常运行。3、多孔内衬管表面水通量受水柱静压差的影响较大，通常内衬管上端水通量小，容易干壁，影响设备寿命。增大内衬管的水通量可以缓解干壁现象，但难以保证有效的超临界反应温度，造成系统处理效果差。4、用压力调节阀节流降压，易发生因盐分沉积在阀门密封面上，使反应器难以密封，压力无法维持；降压过程中水处于过热状态，大量的水发生汽化，对管道和阀门造成气蚀，影响降压系统的使用寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种超临界水氧化系统，克服现有技术的不足。本专利技术的技术方案是：一种超临界水氧化系统，包括氧化剂源、有机废液源、辅助燃料源、软化水源、氧化剂进料调节装置、有机废液进料调节装置、辅助燃料进料调节装置、进料软化水调节装置、间壁水进料调节装置、反应器、降压装置、气液分离器和控制器，反应器由外筒体和多孔体内衬管组成，反应器顶部设有氧化剂进口和物料进口，反应器上部或侧面设有间壁软化水进口，反应器底部设有反应器排出口；氧化剂源、有机废液源、辅助燃料源和软化水源分别通过管路与氧化剂进料调节装置、有机废液进料调节装置、辅助燃料进料调节装置和进料软化水调节装置的进口相连，氧化剂进料调节装置、有机废液进料调节装置、辅助燃料进料调节装置和进料软化水调节装置的出口与反应器物料进口相连，软化水源还通过间壁水进料调节装置与反应器间壁软化水进口相连，反应器上设有检测反应器内温度和压力的反应器温度检测装置和反应器压力检测装装置；降压装置通过管路分别与反应器排出口和气液分离器进口相连，控制器分别与有机废液进料调节装置、辅助燃料进料调节装置、进料软化水调节装置、间壁水进料调节装置、反应器温度检测装置、反应器压力检测装置、有机废液流量检测装置、辅助燃料流量检测装置、进料软化水流量检测装置、间壁水流量检测装置电连接；其特征在于，所述氧化剂源是空气；所述氧化剂进料调节装置包括空气压缩机和空气预热器，空气压缩机出口与空气预热器进口通过管路相连接，空气压缩机进口与空气源连接，空气预热器出口与反应器氧化剂进口相连，在空气预热器与反应器氧化剂进口连接的管路上设有空气预热器出口温度检测装置，控制器与空气预热器的控制器和空气预热器出口温度检测装置电连接。本专利技术所述的一种超临界水氧化系统，其特征在于：所述反应器的内衬管的管壁厚度是2～5mm，内衬管管壁上的孔按照平均孔径分为两层以上，逐层呈梯度分布，所述逐层呈梯度分布是沿内衬管径向梯度分布或沿内衬管轴向梯度分布，所述沿内衬管径向梯度分布是管壁上孔的平均孔径沿内衬管径向由内层向外逐层减小；所述沿内衬管轴向梯度分布是管壁上孔的平均孔径沿内衬管轴向由底层向上逐层增大，内层或顶层的平均孔径为5～40μm，外层或底层的平均孔径是0.2～3μm，中层的平均孔径为2～10μm。本专利技术所述的一种超临界水氧化系统，其特征在于：所述降压装置是微通道式降压装置，微通道式降压装置包括多级连接管路、微通道换热器和微通道降压器，微通道换热器和微通道降压器通过管路连接，微通道换热器进口与反应器出口之间通过多级缩颈管路连接，微通道降压器出口与气液分离器进口之间通过多级扩径管路连接；所述多级缩颈管路为两级以上管路，其中，与反应器出口相连的一级管路的管径与反应器出口直径相对应，与微通道换热器进口相连的一级管路的管径与微通道换热器进口的直径相对应，之间的各级管路的管径逐级减小，微通道换热器进口的管径是反应器出口管径的1/5～1/100；所述多级扩径管路为两级以上管路，其中，与微通道降压器出口相连的一级管路的管径与微通道降压器出口直径相对应，与气液分离器进口相连的一级管路的管径与气液分离器进口直径相对应，之间的各级管路的管径逐级增大，气液分离器进口的管径是微通道降压器出口的管径的5～100倍。本专利技术所述的一种超临界水氧化系统，其特征在于：所述有机废液进料调节装置、辅助燃料进料调节装置、进料软化水调节装置和间壁水进料调节装置是变频泵，或泵和调节阀结合，或泵和泵出口管路上建立的支路调节结合的三种中的任意一种。本专利技术所述一种超临界水氧化系统，其特征在于：所述反应器上的物料进口为一个，物料进口上连接有物料总进管；所述有机废液进料调节装置、辅助燃料进料调节装置和进料软化水调节装置的出口与反应器相连是有机废液进料调节装置、辅助燃料进料调节装置和进料软化水调节装置的出口与物料总进管相连。本专利技术所述的一种超临界水氧化系统，其特征在于：所述辅助燃料源是低燃点的液体燃料。本专利技术所述的一种超临界水氧化系统，其特征在于：所述控制器是内置控制程序的计算机控制器。本专利技术所述的一种超临界水氧化系统的启动方法，包括反应器的升温升压，其特征在于：所述反应器的升温升压包括以下步骤：1)开启进料软化水调节装置向反应器内供软化水,然后启动间壁水进料调节装置向反应器的间壁内供软化水,再开启空气压缩机向反应器内供空气，至反应器内压力稳定；2)启动空气预热器预热空气，并设定空气预热器出口温度，预热后的空气与进料软化水在反应器内混合，并使混合物料升温；3)待反应器内温度升高至辅助燃料燃点温度以上时，启动辅助燃料进料调节装置向反应器内供辅助本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超临界水氧化系统，包括氧化剂源(13)、有机废液源(1)、辅助燃料源(2)、软化水源(3)、氧化剂进料调节装置、有机废液进料调节装置(4)、辅助燃料进料调节装置(5)、进料软化水调节装置(6)、间壁水进料调节装置(7)、反应器(9)、降压装置(10)、气液分离器(11)和控制器(23)，反应器(9)由外筒体和多孔体内衬管组成，反应器(9)顶部设有氧化剂进口和物料进口，反应器上部或侧面设有间壁软化水进口，反应器底部设有反应器排出口；氧化剂源(13)、有机废液源(1)、辅助燃料源(2)和软化水源(3)分别通过管路与氧化剂进料调节装置、有机废液进料调节装置(4)、辅助燃料进料调节装置(5)和进料软化水调节装置(6)的进口相连，氧化剂进料调节装置、有机废液进料调节装置(4)、辅助燃料进料调节装置(5)和进料软化水调节装置(6)的出口与反应器(9)物料进口相连，软化水源(3)还通过间壁水进料调节装置(7)与反应器(9)间壁软化水进口相连，反应器(9)上设有检测反应器内温度和压力的反应器温度检测装置(16)和反应器压力检测装装置(17)；降压装置(10)通过管路分别与反应器排出口和气液分离器(11)进口相连，控制器(23)分别与有机废液进料调节装置(4)、辅助燃料进料调节装置(5)、进料软化水调节装置(6)、间壁水进料调节装置(7)、反应器温度检测装置(16)、反应器压力检测装置(17)、有机废液流量检测装置(19)、辅助燃料流量检测装置(20)、进料软化水流量检测装置(21)、间壁水流量检测装置(22)电连接；其特征在于，所述氧化剂源(13)是空气；所述氧化剂进料调节装置包括空气压缩机(8)和空气预热器(12)，空气压缩机(8)出口和空气预热器(12)进口通过管路相连接，空气压缩机(8)进口与空气源连接，空气预热器(12)出口与反应器(9)氧化剂进口相连，在空气预热器(12)与反应器氧化剂进口连接的管路上设有空气预热器出口温度检测装置(18)，控制器(23)与空气预热器(12)控制器和空气预热器出口温度检测装置(18)电连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种超临界水氧化系统，包括氧化剂源(13)、有机废液源(1)、辅助燃料源(2)、软化水源(3)、氧化剂进料调节装置、有机废液进料调节装置(4)、辅助燃料进料调节装置(5)、进料软化水调节装置(6)、间壁水进料调节装置(7)、反应器(9)、降压装置(10)、气液分离器(11)和控制器(23)，反应器(9)由外筒体和多孔体内衬管组成，反应器(9)顶部设有氧化剂进口和物料进口，反应器上部或侧面设有间壁软化水进口，反应器底部设有反应器排出口；氧化剂源(13)、有机废液源(1)、辅助燃料源(2)和软化水源(3)分别通过管路与氧化剂进料调节装置、有机废液进料调节装置(4)、辅助燃料进料调节装置(5)和进料软化水调节装置(6)的进口相连，氧化剂进料调节装置、有机废液进料调节装置(4)、辅助燃料进料调节装置(5)和进料软化水调节装置(6)的出口与反应器(9)物料进口相连，软化水源(3)还通过间壁水进料调节装置(7)与反应器(9)间壁软化水进口相连，反应器(9)上设有检测反应器内温度和压力的反应器温度检测装置(16)和反应器压力检测装装置(17)；降压装置(10)通过管路分别与反应器排出口和气液分离器(11)进口相连，控制器(23)分别与有机废液进料调节装置(4)、辅助燃料进料调节装置(5)、进料软化水调节装置(6)、间壁水进料调节装置(7)、反应器温度检测装置(16)、反应器压力检测装置(17)、有机废液流量检测装置(19)、辅助燃料流量检测装置(20)、进料软化水流量检测装置(21)、间壁水流量检测装置(22)电连接；其特征在于，所述氧化剂源(13)是空气；所述氧化剂进料调节装置包括空气压缩机(8)和空气预热器(12)，空气压缩机(8)出口和空气预热器(12)进口通过管路相连接，空气压缩机(8)进口与空气源连接，空气预热器(12)出口与反应器(9)氧化剂进口相连，在空气预热器(12)与反应器氧化剂进口连接的管路上设有空气预热器出口温度检测装置(18)，控制器(23)与空气预热器(12)控制器和空气预热器出口温度检测装置(18)电连接。


2.如权利要求1所述的一种超临界水氧化系统，其特征在于：所述反应器(9)的内衬管(906)的管壁厚度是2～5mm，内衬管(906)管壁上的孔按照平均孔径分为两层以上，逐层呈梯度分布，所述逐层呈梯度分布是沿内衬管径向梯度分布或沿内衬管轴向梯度分布，所述沿内衬管径向梯度分布是管壁上孔的平均孔径沿内衬管径向由内层(908)向外逐层减小；所述沿内衬管轴向梯度分布是管壁上孔的平均孔径沿内衬管轴向由底层(911)向上逐层增大，内层(908)或顶层(913)的平均孔径为5～40μm，外层(910)或底层(911)的平均孔径是0.2～3μm，中层(909、912)的平均孔径为2～10μm。


3.如权利要求2所述的一种超临界水氧化系统，其特征在于：所述降压装置(10)是微通道式降压装置，微通道式降压装置包括多级连接管路、微通道换热器(10-1)和微通道降压器(10-2)，微通道换热器(10-1)和微通道降压器(10-2)通过管路连接，微通道换热器进口与反应器出口之间通过多级缩颈管路连接，微通道降压器(10-2)出口与气液分离器(11)进口之间通过多级扩径管路连接；所述多级缩颈管路为两级以上管路，其中，与反应器出口相连的一级管路的管径与反应器出口直径相对应，与微通道换热器进口相连的一级管路的管径与微通道换热器进口的直径相对应，之间的各级管路的管径逐级减小，微通道换热器进口的管径是反应器出口管径的1/5～1/100；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王四芳，林振宇，王昕彤，代洪静，李昕，
申请(专利权)人：一重集团大连工程技术有限公司，中国第一重型机械股份公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21