一种高温高压可视化水热装置，包括加热炉，竖直的石英管反应器通过试管架设置于加热炉中，加热炉下部设置有等高的视窗和进光口，进光口前设置有光源，视窗前设置有摄像机或分析仪器，视窗的视角方向和进光口的进光方向垂直。本发明专利技术可在线观察盐溶液在高温高压下的相平衡规律和结晶特性，解决了在高温高压的超临界条件下无机盐行为现象捕捉难、结晶颗粒取样测试困难等问题，实现超临界水条件下无机盐的相行为和结晶演变过程的在线观察，从而能够直观的掌握无机盐的行为规律，获得无机盐结晶颗粒的结构性质和相平衡行为，最终解决SCWO/SCWG技术的无机盐沉积、堵塞问题，实现系统的安全、长期、稳定运行，提高系统的经济型和安全性。
【技术实现步骤摘要】
一种高温高压可视化水热装置
本专利技术属于能源、环境及化工
，特别涉及一种高温高压可视化水热装置。
技术介绍
超临界水(SupercriticalWater，简称SCW)即其温度和压力大于其临界点(T＝374.15℃，P＝22.12MPa)的特殊状态的水。在该状态下，水中只有少量的氢键存在，介电常数近似于有机溶剂，具有低的粘度和高的扩散系数。使有机物、氧气能按任意比例与超临界水互溶，从而使非均相反应变为均相反应，大大减少了物质之间的传质、传热阻力。超临界水氧化(SupercriticalWaterOxidation，简称SCWO)利用水在超临界状态下所具有的特殊性质，使有机物和氧化剂在超临界水中迅速发生氧化反应来彻底分解有机物。超临界水氧化技术适用范围广泛，可以处理各种工业有机废水和废弃物、城市污水、污水处理厂的过量活性污泥和人类代谢污物，以及消除化学武器的毒物等，具有良好的环保效益、社会效益和经济效益。同时还具有反应速度极快，去除率高，无二次污染，能耗低，产物易分离、回收等优点。该技术是在高温，高压，高氧浓度氧的环境中进行的，这种苛刻的条件很容易对设备带来腐蚀并且在设备中形成盐沉淀。腐蚀不仅会降低设备的寿命，还使反应产物中含有某些金属离子(如铬等)影响了超临界水氧化技术的处理效果。沉积下来的固体盐类形成团聚物覆盖在设备表面轻者会降低换热率、增加系统压力，严重时还会引起反应器和系统管路的堵塞，造成超临界水氧化系统无法正常运行，此外，团聚物覆盖下的壁面上还常常会发生严重的腐蚀。因此为了能使这一工艺经济实用，就要解决腐蚀和盐沉积等瓶颈问题。超临界水气化(SupercriticalWaterGasification，简称SCWG)，是在温度、压力高于水的临界值的条件下，直接以超临界水作为反应介质，利用超临界水的特殊性质(介电常数小、黏度小、扩散系数大及溶解性强等)，进行热解、氧化、还原等一系列复杂的热化学反应，将生物质转化为氢气。其主要过程包括蒸汽重整反应、水气变换反应和甲烷化反应。与传统气化方法相比，超临界水气化，可直接处理湿物料，因此降低生产成本，同时还具有反应效率高，热效率高，氢气含量高的特点。在反应原料中通常存在无机盐，比如硫酸钠、氯化钠。除此之外，在含杂原子有机物在气化反应或氧化反应过程中也会同时产生一定量的无机盐。无机盐不但会影响催化剂的性能，另外，当温度超过水临界值时，各种无机盐在水中的溶解度急剧下降，很容易在超临界水中析出结晶并沉积在设备和管道表面，增加系统压降，恶化传热，导致设备和管道堵塞，最终迫使装置停机、清洗，严重影响了装置的连续平稳运行和系统经济性。但在严苛的高温高压超临界条件下，很难探究无机盐在超临界水中的相行为和结晶演变过程，无法预测其行为规律，从而开发出有效的无机盐沉积防控技术。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，解决无机盐很容易在超临界水中析出结晶并沉积在设备和管道表面的问题，本专利技术的目的在于提供一种高温高压可视化水热装置，可以在线观察盐溶液在高温高压下的相平衡规律和结晶特性，解决了在高温高压的超临界条件下无机盐行为现象捕捉难、结晶颗粒取样测试困难等问题，实现超临界水条件下无机盐的相行为和结晶演变过程的在线观察，从而能够直观的掌握无机盐的行为规律，获得无机盐结晶颗粒的结构性质和相平衡行为，从而进行针对性的防控技术的开发，最终解决SCWO/SCWG技术的无机盐沉积、堵塞问题，实现系统的安全、长期、稳定运行，提高系统的经济型和安全性。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种高温高压可视化水热装置，包括加热炉9，竖直的石英管反应器2通过试管架6设置于加热炉9中，其特征在于，所述加热炉9下部设置有等高的视窗5和进光口11，所述进光口11前设置有光源12，视窗5前设置有摄像机或分析仪器，视窗5的视角方向和进光口11的进光方向垂直。所述试管架6底端为试管架托底10，顶端与加热炉9外的加持器8连接，石英管反应器2底部位于试管架托底10上，通过试管架圆环4固定于试管架6。所述加持器8与试管架6连接固定，试管架6位于加热炉9内中心。所述石英管反应器2侧面通过保温棉3紧密包裹设置热电偶一1。所述保温棉3的材料为石棉、硅铝酸盐或气凝胶，其设计厚度由实际的运行温度计算决定。所述加热炉9内设置有热电偶二7，热电偶二7的探头与石英管反应器2底端等高。所述视窗5和进光口11的形状均为长方形，视窗5和进光口11的下端均位于石英管反应器2底端以下5～10mm。所述视窗5和进光口11均由透光性强的大尺寸石英片嵌装于加热炉9内部而形成密封。在无机盐相变和结晶演变过程中，光线通过光源12进入进光口11，照射在石英管反应器2上，利用摄像机记录视窗5传输的光学信号，或利用分析仪器通过视窗5发射衍射波从而进行结晶颗粒结构的在线分析。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术公开的一种高温高压可视化水热装置，可以在线观察盐溶液在高温高压下的相平衡规律和结晶特性，解决了在高温高压的超临界条件下无机盐行为现象捕捉难、结晶颗粒取样测试困难等问题，实现超临界水条件下无机盐的相行为和结晶演变过程的在线观察，从而能够直观的掌握无机盐的行为规律，获得无机盐结晶颗粒的结构性质和相平衡行为，从而进行针对性的防控技术的开发，最终解决SCWO/SCWG技术的无机盐沉积、堵塞问题，实现系统的安全、长期、稳定运行，提高系统的经济型和安全性。(2)与现有的高温高压蓝宝石视窗反应釜相比，本专利技术装置在经济和安全上有很大提高。附图说明图1为本专利技术的高温高压可视化水热装置主视图示意图。图2为本专利技术的高温高压可视化水热装置左视图示意图。图3为本专利技术的高温高压可视化水热装置俯视图示意图。其中：1为热电偶一；2为石英管反应器；3为保温棉；4为试管架圆环；5为视窗；6为试管架；7为热电偶二；8为加持器；9为加热炉；10为试管架托底；11为进光口；12为光源。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高温高压可视化水热装置，包括加热炉(9)，竖直的石英管反应器(2)通过试管架(6)设置于加热炉(9)中，其特征在于，所述加热炉(9)下部设置有等高的视窗(5)和进光口(11)，所述进光口(11)前设置有光源(12)，视窗(5)前设置有摄像机或分析仪器，视窗(5)的视角方向和进光口(11)的进光方向垂直。/n
【技术特征摘要】
1.一种高温高压可视化水热装置，包括加热炉(9)，竖直的石英管反应器(2)通过试管架(6)设置于加热炉(9)中，其特征在于，所述加热炉(9)下部设置有等高的视窗(5)和进光口(11)，所述进光口(11)前设置有光源(12)，视窗(5)前设置有摄像机或分析仪器，视窗(5)的视角方向和进光口(11)的进光方向垂直。
2.根据权利要求1所述高温高压可视化水热装置，其特征在于，所述试管架(6)底端为试管架托底(10)，顶端与加热炉(9)外的加持器(8)连接，石英管反应器(2)底部位于试管架托底(10)上，通过试管架圆环(4)固定于试管架(6)。
3.根据权利要求2所述高温高压可视化水热装置，其特征在于，所述加持器(8)与试管架(6)连接固定，试管架(6)位于加热炉(9)内中心。
4.根据权利要求1所述高温高压可视化水热装置，其特征在于，所述石英管反应器(2)侧面通过保温棉(3)紧密包裹设置热电偶一(1)。
5.根据权利要求4所述高温高压可视化水热装置，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：王树众，张熠姝，贺超，杨健乔，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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