超临界水氧化反应器及其工作方法技术

技术编号:27207224 阅读:1 留言:0更新日期:2021-01-31 12:33
本发明专利技术公开了一种超临界水氧化反应器及其工作方法,超临界水氧化反应器包括反应容器、设置在反应容器内的螺旋盘管;反应容器内设有中心反应通道、位于中心反应通道外围的环形腔室以及位于反应容器内底部的连通腔室,中心反应通道通过连通腔室与环形腔室连通;反应容器顶部设有进料口、出料口;反应容器的侧壁设有连通环形腔室的进水口、连通中心反应通道的氧气进口;螺旋盘管位于环形腔室内,螺旋盘管的上端口连通进料口,螺旋盘管的下端口连通中心反应通道。本发明专利技术的超临界水氧化反应器,在反应容器内实现反应分区,固体有机物先完成固态向液体和气态的降解,再实现均相的超临界水氧化反应及无机盐等不溶解物质的分离,解决降解困难及腐蚀问题。降解困难及腐蚀问题。降解困难及腐蚀问题。

【技术实现步骤摘要】
超临界水氧化反应器及其工作方法


[0001]本专利技术涉及一种超临界水氧化反应器,尤其涉及一种超临界水氧化反应器及其工作方法。

技术介绍

[0002]目前,使用超临界水氧化技术处理难降解固体有机废物的反应器存在两种形式,其优点和缺点如下:
[0003](1)、使用单一的管式反应器对固体有机废物进行降解和氧化。优点:可以使用适宜长度管式反应器,以接近平推流的流态实现固体有机废物均一的反应停留时间,实现完全反应。缺点:反应器长度较长空间布置容易受限;超临界水氧化反应过程中生成的无机盐沉淀难以分离,沉淀容易在反应管内壁堆积,造成堵塞;承压边界与超临界反应区接触,在有侵蚀性组分的介质易发生严重腐蚀,存在安全隐患。
[0004](2)、使用两个超临界水氧化反应器串联,在第一个反应器中进行间歇反应,将固体有机废物降解为液体产物,液体产物再输送到第二个反应器内进行连续超临界氧化反应,实现完全氧化。优点:间歇式反应器可控制反应停留时间,对固体有机废物进行充分降解,在间歇反应器内可以实现对无机盐等沉淀物的分离。缺点:由于间歇反应器的存在,反应过程不具备连续处理的特性,不利于工业推广使用;同时配置两个高温高压反应器,同时两个反应器之间的高温高压物料输送增加了装置工艺的复杂程度,增加了装置的费用。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题在于,提供一种实现固体有机物的降解和完全氧化的超临界水氧化反应器及其工作方法。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种超临界水氧化反应器,包括封闭的反应容器、设置在所述反应容器内的螺旋盘管;
[0007]所述反应容器内设有中心反应通道、位于所述中心反应通道外围的环形腔室以及位于所述反应容器内底部的连通腔室,所述中心反应通道通过所述连通腔室与所述环形腔室相连通;
[0008]所述反应容器的顶部设有连通所述环形腔室的进料口、连通所述中心反应通道的出料口;所述反应容器的侧壁设有连通所述环形腔室并用于接入超临界水的进水口、连通所述中心反应通道的氧气进口;
[0009]所述螺旋盘管位于所述环形腔室内,所述螺旋盘管的上端口连通所述进料口,所述螺旋盘管的下端口连通所述中心反应通道;
[0010]含固体有机物的待处理液从所述进料口进入所述螺旋盘管,沿着所述螺旋盘管流动并与所述环形腔室内的超临界水换热发生超临界水气化反应,再进入所述中心反应通道内与氧气和超临界水混合并发生氧化反应,反应后的产物从所述出料口排出。
[0011]优选地,所述反应容器的底部设有用于通入冷却水以将沉降到该底部的无机盐进
行溶解的冷却水进口、用于排出无机盐的排盐口;所述冷却水进口和排盐口均连通所述连通腔室。
[0012]优选地,所述反应容器的底部呈外凸的弧状;所述排盐口位于所述底部的最低点位置处,所述冷却水进口在纵向上高于所述排盐口。
[0013]优选地,在纵向上,所述氧气进口位于所述螺旋盘管的下端口的下方。
[0014]优选地,所述超临界水氧化反应器还包括设置在所述反应容器内的内筒,所述内筒的顶部连接所述反应容器的内顶部,所述内筒的底部朝向并间隔所述反应容器的内底部;
[0015]所述内筒的内部通道形成所述中心反应通道,所述环形腔室形成在所述内筒和反应容器的内壁之间;所述螺旋盘管环绕在所述内筒的外周,其下端口穿进或连接在所述内筒上;所述内筒的底部与所述反应容器的内底部之间的间隔形成所述连通腔室。
[0016]优选地,所述超临界水氧化反应器还包括用于分离固相和气相的旋流分离器;所述旋流分离器设置在所述中心反应通道内并连通所述出料口。
[0017]本专利技术还提供一种超临界水氧化反应器的工作方法,包括以下步骤:
[0018]S1、将超临界水输送至反应容器内并填充反应容器内的环形腔室、连通腔室和中心反应通道,往所述中心反应通道内打入氧气;
[0019]S2、将含固体有机物的待处理液从所述反应容器上的进料口送入螺旋盘管内,所述待处理液沿着所述螺旋盘管流动并与所述环形腔室内的超临界水换热发生超临界水气化反应,所述待处理液中的固体有机物降解转变为液态和气态中间产物;
[0020]S3、含所述中间产物的待处理液通过所述螺旋盘管的下端口进入所述中心反应通道,在所述中心反应通道内与氧气和超临界水混合并发生氧化反应,反应生成的无机盐通过重力作用沉降至所述反应容器的内底部;
[0021]S4、反应后的产物从所述反应容器顶部的出料口排出。
[0022]优选地,步骤S2中,所述待处理液进入所述进料口前,在其中添加氧化剂,使所述待处理液在所述螺旋盘管内发生超临界水部分氧化反应。
[0023]优选地,步骤S4中,产物中未降解完全或由氧气流夹带的微米级颗粒物在所述中心反应通道顶部,经旋流分离器分离后再在所述中心反应通道中氧化或沉淀至所述反应容器内底部。
[0024]优选地,步骤S3还包括:
[0025]S5、通过所述反应容器底部的冷却水进口往所述反应容器内底部的连通腔室输送冷却水,所述冷却水在所述连通腔室中形成局部次临界区域,无机盐溶解于局部次临界区域并通过排盐口排出反应容器。
[0026]本专利技术的超临界水氧化反应器,通过反应容器内中心反应通道、环形腔室和螺旋盘管的设置,在反应容器内实现反应分区,固体有机物先在螺旋盘管中以平推流流态确保得到均匀的反应停留时间,完成固态向液体和气态的降解,然后在中心反应通道内与氧气和超临界水完全混和,实现均相的超临界水氧化反应及无机盐等不溶解物质的分离,解决固体有机物降解困难的问题,避免或减少反应器承压边界的腐蚀问题。结构简单,处理工序简单易操作。
附图说明
[0027]下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明,附图中:
[0028]图1是本专利技术一实施例的超临界水氧化反应器的剖面结构示意图。
具体实施方式
[0029]为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图详细说明本专利技术的具体实施方式。
[0030]如图1所示,本专利技术一实施例的超临界水氧化反应器,包括封闭的反应容器10、设置在反应容器10内的螺旋盘管20。
[0031]其中,反应容器10内设有中心反应通道101、环形腔室102和连通腔室103。环形腔室102位于中心反应通道101的外围,连通腔室103位于反应容器10的内底部,也位于中心反应通道101的下方;中心反应通道101通过连通腔室103与环形腔室102相连通。
[0032]反应容器10的顶部设有相间隔的进料口110和出料口120。进料口110与环形腔室102相连通,用于接入含固体有机物的待处理液。出料口120与中心反应通道101相连通,用于待处理液在反应容器10内处理后形成的产物(包括产物水和/或气体)排出。反应容器10的侧壁设有进水口130和氧气进口140。进水口130与环形腔室102相连通,用于接入超临界水;超临界水进入环形腔室102后,可并充满环形腔室1本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超临界水氧化反应器,其特征在于,包括密闭的反应容器(10)、设置在所述反应容器(10)内的螺旋盘管(20);所述反应容器(10)内设有中心反应通道(101)、位于所述中心反应通道(101)外围的环形腔室(102)以及位于所述反应容器(10)内底部的连通腔室(103),所述中心反应通道(101)通过所述连通腔室(103)与所述环形腔室(102)相连通;所述反应容器(10)的顶部设有连通所述环形腔室(102)的进料口(110)、连通所述中心反应通道(101)的出料口(120);所述反应容器(10)的侧壁设有连通所述环形腔室(102)并用于接入超临界水的进水口(130)、连通所述中心反应通道(101)的氧气进口(140);所述螺旋盘管(20)位于所述环形腔室(102)内,所述螺旋盘管(20)的上端口(21)连通所述进料口(110),所述螺旋盘管(20)的下端口(22)连通所述中心反应通道(101);含固体有机物的待处理液从所述进料口(110)进入所述螺旋盘管(20),沿着所述螺旋盘管(20)流动并与所述环形腔室(102)内的超临界水换热发生超临界水气化反应,再进入所述中心反应通道(101)内与氧气和超临界水混合并发生氧化反应,反应后的产物从所述出料口(120)排出。2.根据权利要求1所述的超临界水氧化反应器,其特征在于,所述反应容器(10)的底部设有用于通入冷却水以将沉降到该底部的无机盐进行溶解的冷却水进口(150)、用于排出无机盐的排盐口(160);所述冷却水进口(150)和排盐口(160)均连通所述连通腔室(103)。3.根据权利要求2所述的超临界水氧化反应器,其特征在于,所述反应容器(10)的底部呈外凸的弧状;所述排盐口(160)位于所述底部的最低点位置处,所述冷却水进口(150)在纵向上高于所述排盐口(160)。4.根据权利要求1所述的超临界水氧化反应器,其特征在于,在纵向上,所述氧气进口(140)位于所述螺旋盘管(20)的下端口的下方。5.根据权利要求1所述的超临界水氧化反应器,其特征在于,所述超临界水氧化反应器还包括设置在所述反应容器(10)内的内筒(30),所述内筒(30)的顶部连接所述反应容器(10)的内顶部,所述内筒(30)的底部朝向并间隔所述反应容器(10)的内底部;所述内筒(30)的内部通道形成所述中心反应通道(101),所述环形腔室(102)形成在所述内筒(30)和反应容器(...

【专利技术属性】
技术研发人员:潘跃龙郎红方张志东张学岭
申请(专利权)人:深圳中广核工程设计有限公司中国广核集团有限公司中国广核电力股份有限公司
类型:发明
国别省市:

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