一种多功能的无机盐结晶-沉积综合测试装置制造方法及图纸

一种多功能的无机盐结晶‑沉积综合测试装置，包括釜盖和釜体，釜盖上设置有超临界水入口通道、盐溶液入口通道、出水通道、添加剂入口通道、压力表接口和安全阀接口，出水通道末端设置有取样探针；釜体中设置有混合搅拌器，外部设置有作用于其侧壁的超声发生装置、电磁场发生装置和电加热器，内部设置有与内部紧密嵌套的可拆卸内衬套，冷/热壁面套管和热电偶套管贯通釜盖伸入至釜体中，取样探针而、三的测点分部位于釜体的底部、贴近冷/热壁面套管，釜体侧壁设置有可视化光学单元，釜体中设置热电偶测点。本发明专利技术可在线测试无机盐结晶、沉积过程，有助于解决SCWO技术的无机盐沉积、堵塞问题，实现系统安全、长期、稳定运行，提高经济型和安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种多功能的无机盐结晶-沉积综合测试装置
本专利技术属于能源化工、合成材料及环保
，特别涉及一种多功能的无机盐结晶-沉积综合测试装置。
技术介绍
水环境保护是当前人类社会广泛关注的一个问题，然而高浓度的有机废水对水资源造成了威胁，利用现有的生物处理方法，对可生化性差、相对分子质量从几千到几万的物质处理较困难。超临界水(SupercriticalWater，简称SCW)是一种高于临界状态(T＝374.15℃，P＝22.12MPa)下特殊存在形式的水。在这种形式下，水的密度变小，粘度降低，扩散率变大，离子积增加几个数量级，氢键数量大量增加，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)技术是一种可实现对多种有机废物进行深度氧化处理的技术。超临界水氧化是通过氧化作用将有机物完全氧化为清洁的H2O、CO2和N2等物质，S、P等转化为最高价盐类稳定化，重金属氧化稳定固相存在于灰分中原理是以超临界水为反应介质，经过均相的氧化反应，将有机物快速转化为CO2、H2O、N2和其他无害小分子。超临界水氧化技术能充分发挥出自身的优势，一方面其效率高，处理彻底，有机物在适当的温度、压力和一定的保留时间下，能完全被氧化成二氧化碳、水、氮气以及盐类等无毒的小分子化合物，有毒物质的清除率达99.99％以上，符合全封闭处理要求；由于SCWO是在高温高压下进行的均相反应，反应速率快，停留时间短(可小于1min)，所以反应器结构简洁，体积小；适用范围广，可以适用于各种有毒物质、废水废物的处理；不形成二次污染，产物清洁不需要进一步处理，且无机盐可从水中分离出来，处理后的废水可完全回收利用。尽管超临界水氧化法具备了很多优点，但其高温高压的操作条件无疑对设备材质提出了严格的要求，存在着一些不可忽视的问题：(1)在超临界水氧化环境中比通常条件下更易导致金属的腐蚀。高浓度的溶解氧、高温高压的条件、极端的pH值以及某些种类的无机离子均可使腐蚀加快。(2)往往在进料中加入碱中和过程中产生的酸和生成的盐，因超临界条件下无机物的溶解度很小，过程中会有盐的沉淀。某些盐的粘度较大，有可能会引起反应器或管路的堵塞。(3)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。因此亟需一种用于超临界氧化领域的综合测试装置能够解决金属设备腐蚀、无机盐沉积堵塞以及相行为和结晶演变的观察问题。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种多功能的无机盐结晶-沉积综合测试装置，解决金属设备腐蚀、无机盐析出结晶并沉积在设备和管道表面的问题，一方面，通过添加剂入口通道、超声波/电磁超发生装置、冷/热壁面套管等可实现不同类型添加剂、不同辅助方式、不同壁温、不同材质和表面粗糙度、不同湍流程度等对无机盐结晶、沉积的影响规律；其次，通过不同位置取样探针及测温点的布置，可实现不同区域样品信息的精确收集；另一方面，通过可视化光学元件的专利技术和设计，实现原位观察超临界水条件下无机盐的相行为和结晶演变过程，并进行结晶颗粒性质的原位检测，从而能够直观的掌握无机盐的行为规律，进而进行针对性的防控技术的开发，最终解决SCWO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：一种多功能的无机盐结晶-沉积综合测试装置，包括釜盖7和釜体13，其特征在于：所述釜盖7上设置有超临界水入口通道2、盐溶液入口通道4、出水通道5、添加剂入口通道21、压力表接口N3和安全阀接口N4，出水通道5的末端设置有取样探针一6；所述釜体13中设置有混合搅拌器27，外部设置有作用于其侧壁的超声发生装置10、电磁场发生装置12和电加热器15，内部设置有与内部紧密嵌套的可拆卸的内衬套11，冷/热壁面套管20、取样探针二17、取样探针三18和热电偶套管19贯通釜盖7伸入至釜体13中，其中取样探针二17的测点位于釜体13的底部，取样探针三18的测点贴近冷/热壁面套管20，热电偶套管19中用于安装热电偶，釜体13的侧壁设置有朝向冷/热壁面套管20的可视化光学单元25，釜体13中设置热电偶测点28。所述釜盖7上设置混合器1和出水管3，混合器1为环筒状结构，其顶部为盐溶液入口N1，外侧壁设置超临界水入口N2，混合器1的内筒形成盐溶液入口通道4，内外筒之间的环形流道形成临界水入口通道2，盐溶液出水通道5从釜体13底部贯通到顶部与出水管3连接，取样探针一6设置在出水管3的出口处，所述压力表接口N3和安全阀接口N4均贯穿釜盖7，不伸入釜体13内部。所述冷/热壁面套管20和取样探针三18伸入至釜体13的中部，取样探针二17和热电偶套管19伸入至釜体13底部，冷/热壁面套管20的底部位于可视化光学元件25下缘以下10mm，分别嵌装为统一整体。所述冷/热壁面套管20包括冷壁外套管20A和热壁外套管20B，根据需要安装使用冷壁外套管20A或热壁外套管20B；其中，冷壁外套管20A为环筒状结构，内筒为上下贯通的空心套管33，筒内形成冷却风入口通道31，外筒的筒底封闭，且外壁以及筒底设置套管保温层一34A，内外筒之间为冷却风出口通道30，内筒外壁与外筒内壁之间通过固定肋片32固定连接为一体，热壁外套管20B包括管体，管内有电加热棒35，管外有套管保温层二34B。所述热电偶套管19内设置1个热电偶，热电偶测点28与取样探针三18的测点位于同一水平面。所述混合搅拌器27分布于整个装置轴心处且贯穿釜盖7和釜体13，混合搅拌器27的搅拌轴上有桨式叶片26，搅拌轴底端连接刮板式叶片29，刮板式叶片29呈U型，外侧壁贴近釜体13的内壁。所述内衬套11紧贴釜体13壁设置，内衬套11顶部嵌入釜盖7对应位置的环槽内，侧面有2条用于插入釜体13对应位置纵槽内的对角纵肋，内衬套11在靠近可视化光学元件25的一侧，且与可视化光学元件25水平对应的位置，开有直径略大于可视化光学元件25的圆孔；釜体13外壁设置有保温层14，保温层14外侧有带保温壳顶盖9的保温外壳16，釜体13、电加热器15、保温层14、外壳16由内向外相互嵌套、紧密配合。所述釜盖7与釜体13由密封垫圈8和呈圆环对称分布的若干组紧固螺栓22、垫片23及下螺母24紧密配合并定位，密封垫圈8位于釜盖7与釜体13的梯形接触面上，垫片23位于紧固螺栓头部22和釜盖7的上接触面上，下螺母24位于紧固螺栓22的底部和釜体13凸出部分的下接触面。所述可视化光学单元25有两个，均位于综合测试装置中部侧面的同一水平面上，且呈90°垂直布置，两个可视化光学单元25的轴线相互垂直，其交点位于冷/热壁面上。所述超声发生装置10和电磁场发生装置12安装于釜体13的外壁面，超声发生装置10在保温壳顶盖9的下方区域，电磁场发生装置12位于可视化光学元本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多功能的无机盐结晶-沉积综合测试装置，包括釜盖(7)和釜体(13)，其特征在于：/n所述釜盖(7)上设置有超临界水入口通道(2)、盐溶液入口通道(4)、出水通道(5)、添加剂入口通道(21)、压力表接口N3和安全阀接口N4，出水通道(5)的末端设置有取样探针一(6)；/n所述釜体(13)中设置有混合搅拌器(27)，外部设置有作用于其侧壁的超声发生装置(10)、电磁场发生装置(12)和电加热器(15)，内部设置有与内部紧密嵌套的可拆卸的内衬套(11)，冷/热壁面套管(20)、取样探针二(17)、取样探针三(18)和热电偶套管(19)贯通釜盖(7)伸入至釜体(13)中，其中取样探针二(17)的测点位于釜体(13)的底部，取样探针三(18)的测点贴近冷/热壁面套管(20)，热电偶套管(19)中用于安装热电偶，釜体(13)的侧壁设置有朝向冷/热壁面套管(20)的可视化光学单元(25)，釜体(13)中设置热电偶测点(28)。/n

【技术特征摘要】
1.一种多功能的无机盐结晶-沉积综合测试装置，包括釜盖(7)和釜体(13)，其特征在于：
所述釜盖(7)上设置有超临界水入口通道(2)、盐溶液入口通道(4)、出水通道(5)、添加剂入口通道(21)、压力表接口N3和安全阀接口N4，出水通道(5)的末端设置有取样探针一(6)；
所述釜体(13)中设置有混合搅拌器(27)，外部设置有作用于其侧壁的超声发生装置(10)、电磁场发生装置(12)和电加热器(15)，内部设置有与内部紧密嵌套的可拆卸的内衬套(11)，冷/热壁面套管(20)、取样探针二(17)、取样探针三(18)和热电偶套管(19)贯通釜盖(7)伸入至釜体(13)中，其中取样探针二(17)的测点位于釜体(13)的底部，取样探针三(18)的测点贴近冷/热壁面套管(20)，热电偶套管(19)中用于安装热电偶，釜体(13)的侧壁设置有朝向冷/热壁面套管(20)的可视化光学单元(25)，釜体(13)中设置热电偶测点(28)。


2.根据权利要求1所述多功能的无机盐结晶-沉积综合测试装置，其特征在于，所述釜盖(7)上设置混合器(1)和出水管(3)，混合器(1)为环筒状结构，其顶部为盐溶液入口N1，外侧壁设置超临界水入口N2，混合器(1)的内筒形成盐溶液入口通道(4)，内外筒之间的环形流道形成临界水入口通道(2)，盐溶液出水通道(5)从釜体(13)底部贯通到顶部与出水管(3)连接，取样探针一(6)设置在出水管(3)的出口处，所述压力表接口N3和安全阀接口N4均贯穿釜盖(7)，不伸入釜体(13)内部。


3.根据权利要求1所述多功能的无机盐结晶-沉积综合测试装置，其特征在于，所述冷/热壁面套管(20)和取样探针三(18)伸入至釜体(13)的中部，取样探针二(17)和热电偶套管(19)伸入至釜体(13)底部，冷/热壁面套管(20)的底部位于可视化光学元件(25)下缘以下10mm，分别嵌装为统一整体。


4.根据权利要求1所述多功能的无机盐结晶-沉积综合测试装置，其特征在于，所述冷/热壁面套管(20)包括冷壁外套管(20A)和热壁外套管(20B)，根据需要安装使用冷壁外套管(20A)或热壁外套管(20B)；其中，冷壁外套管(20A)为环筒状结构，内筒为上下贯通的空心套管(33)，筒内形成冷却风入口通道(31)，外筒的筒底封闭，且外壁以及筒底设置套管保温层一(34A)，内外筒之间为冷却风出口通道(30)，内筒外壁与外筒内壁之间通过固定肋片(32)固定连接为一体，热壁外套...

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