一种能量综合利用的纳米颗粒超临界水热合成系统及方法技术方案

本发明专利技术一种能量综合利用的纳米颗粒超临界水热合成系统及方法，通过将超临界水氧化装置与超临界水热合成装置的有效耦合，利用超临界水热合成反应后流体的热量产蒸汽，为系统中其他需要生蒸汽的过程(产品后处理流程、蒸发浓缩流程以及MVR流程)提供生蒸汽，避免了外购蒸汽的成本，有效提升系统经济性。利用超临界水氧化反应放热，为超临界水热合成反应和超临界水氧化反应的冷态物料提供预热。通过液力透平回收压能，推动高压泵的电机转动，从而有效利用了系统压能。本发明专利技术实现了超临界水热合成系统的热能、压能的综合利用，有效降低超临界水热合成系统的运行成本，提升系统经济性。

A system and method of supercritical hydrothermal synthesis of nanoparticles with comprehensive utilization of energy

【技术实现步骤摘要】
一种能量综合利用的纳米颗粒超临界水热合成系统及方法
本专利技术属于化工及环保
，特别涉及一种能量综合利用的纳米颗粒超临界水热合成系统及方法。
技术介绍
纳米技术在21世纪产业革命中具有重要战略地位，其迅猛发展几乎促使所有工业领域都产生了革命性变化，是21世纪最重要的、最具前景的前沿技术。与普通粉体相比，纳米材料具有优越的性能，如大的比表面积、界面效应、量子效应和量子隧道效应等，赋予了其独特性能以及特异的电学、热学、磁学、光学及力学性能，广泛应用于各个领域。传统的纳米粉体制备方法分为物理法和化学法两大类。但是传统方法工艺设备复杂，产量低，难以做到100nm以下，大规模生产难度较大；一般都要经过后续处理；同时有的制备方法会添加有机溶剂或剧毒的添加剂成分，在生产中造成严重污染。传统纳米制造方法所面临的诸多问题使得纳米材料的价格相当高，如50nm左右的纳米铜的价格为300～400万左右/吨，严重制约了纳米材料的规模化应用，同时也限制了相关产业的发展。超临界水热合成技术是一种用于纳米金属粉体制备的绿色合成技术。超临界水热合成技术的基本原理为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种能量综合利用的纳米颗粒超临界水热合成系统，其特征在于，包括超临界水热合成装置和超临界水氧化装置，其中：/n所述超临界水热合成装置包括反应器A，反应器A的出口连接蒸汽发生器的热源入口，蒸汽发生器利用反应器A中超临界水热合成反应后流体的热量产蒸汽，所述蒸汽发生器有三个蒸汽出口，分别通往产品后处理系统、蒸发浓缩装置以及MVR；/n所述超临界水氧化装置包括反应器B，利用反应器B中超临界水氧化反应产生的热量，为超临界水热合成反应和超临界水氧化反应的冷态物料提供预热，并通过液力透平回收压能，推动线路中高压泵的电机转动。/n

【技术特征摘要】
1.一种能量综合利用的纳米颗粒超临界水热合成系统，其特征在于，包括超临界水热合成装置和超临界水氧化装置，其中：
所述超临界水热合成装置包括反应器A，反应器A的出口连接蒸汽发生器的热源入口，蒸汽发生器利用反应器A中超临界水热合成反应后流体的热量产蒸汽，所述蒸汽发生器有三个蒸汽出口，分别通往产品后处理系统、蒸发浓缩装置以及MVR；
所述超临界水氧化装置包括反应器B，利用反应器B中超临界水氧化反应产生的热量，为超临界水热合成反应和超临界水氧化反应的冷态物料提供预热，并通过液力透平回收压能，推动线路中高压泵的电机转动。


2.根据权利要求1所述能量综合利用的纳米颗粒超临界水热合成系统，其特征在于，所述反应器A的入口与混合器的出口相连，所述混合器有两个入口，分别来自纯水管路和物料管路，所述物料管路包括物料储罐，物料储罐通过高压泵B连接混合器的一个入口，所述纯水管路包括纯水储罐，纯水管路包括纯水储罐，纯水储罐通过高压泵A连接换热器A的冷流体入口，换热器A的冷流体出口与换热器B的冷流体入口相连，换热器B的冷流体出口与混合器的另一个入口相连；所述蒸汽发生器的热源出口与换热器A的热流体入口相连，换热器A的热流体出口与液力透平A的入口相连，液力透平A的出口与三相分离器A的入口相连，三相分离器A的固相出口与产品后处理系统的入口相连，三相分离器A的液相出口与蒸发浓缩装置的入口相连，蒸发浓缩装置的浓水出口通过高压泵C与换热器C的冷流体入口相连，换热器C的冷流体出口与反应器B的入口相连，反应器B的出口与换热器B的热流体入口相连，换热器B的热流体出口与换热器C的热流体入口相连，换热器C的热流体出口与液力透平B的入口相连，液力透平B的出口与三相分离器B的入口相连，三相分离器的液相出口与MVR相连。


3.根据权利要求2所述能量综合利用的纳米颗粒超临界水热合成系统，其特征在于，所述液力透平A用于回收压能，与高压泵C机械连接，通过叶轮旋转带动高压泵C的电机旋转，从而为高压泵C提供能量；所述液力透平B用于回收压能，与高压泵B机械连接，通过叶轮旋转带动高压泵B的电机旋转，从而为高压泵B提供能量。


4.根据权利要求2所述能量综合利用的纳米颗粒超临界水热合成系统，其特征在于，所述换热器B的冷流体出口与混合器的另一个入口之间连接有加热器A；所述换热器C的冷流体出口与反应器B的入口之间连接有加热器B。


5.根据权利要求2所述能量综合利用的纳米颗粒超临界水热合成系统，其特征在于，所述蒸发浓缩装置用于废水浓缩，其清水出口与纯水储罐的入口以及蒸汽发生器的水源入口连接，分离出的清水一部分通向蒸汽发生器，用于产生新的蒸汽，另一部分通向纯水储罐，用于整个系统的给水。


6.基于权利要求1～5中任意一项所述能量综合利用的纳米颗粒超临界水热合成系统的超临界水热合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)超临界水热合成过程：利用超临界水热合成反应后流体的热量产蒸汽，产生的蒸汽分别通往产品后处理系统、蒸发浓缩装置以及MVR；
(2)超临界水氧化过程：利用超临界水氧化反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：王树众，杨健乔，张宝权，张熠姝，刘璐，杨闯，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61