一种用于有机废物的超临界水氧化多级处理系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于有机废物的超临界水氧化多级处理系统及方法，包括超临界水氧化反应单元，所述超临界水氧化反应单元的物料入口连接物料单元，氧化剂入口连接氧化剂单元，出口连接蒸汽发生单元；所述蒸汽发生单元的出口一路连接蒸汽用户，另一路连接产物后处理单元。本发明专利技术采用多级反应的方式，将物料分级进入多级反应器中进行反应。相比于单级反应来说，每级反应所放出的热量明显降低，有效地避免了物料在反应器入口处迅速反应所产生的巨大热量对设备的危害。本发明专利技术的多级反应方式使每一级反应器的反应产物在下一级反应器中继续反应，进一步延长了反应时间，使有机废物的超临界水氧化反应过程更加充分彻底，实现有机污染物的直接达标排放。污染物的直接达标排放。污染物的直接达标排放。

【技术实现步骤摘要】
一种用于有机废物的超临界水氧化多级处理系统及方法


[0001]本专利技术属于化工及环保
，涉及一种用于有机废物的超临界水氧化多级处理系统及方法。

技术介绍

[0002]近年来，由于经济的快速发展，人民生活水平的不断提高，有机废物的数量也迅速递增。目前有机废物主要包括工业有机废物、农业有机废物以及城市有机废物。尤其是随着工业化和城市化高速扩张，城市生活垃圾问题日益明显，越来越多地受到民众的普遍关注。
[0003]现有的有机废物处理方法主要有填埋法、焚烧法、热分解法以及微生物法等，但这些方法都存在着一定的弊端。例如填埋法并没有对有机废物进行无害化处理，保留了大量的有害微生物，还有着产生沼气的隐患，其废物渗漏液还会对地下水资源造成长期污染；焚烧法会在处理过程中生成大量废气；如果燃烧不充分，二噁英的污染风险会显著增加。
[0004]超临界水(supercritical water)是指温度和压力超过水的临界点(374.1℃，22.1MPa)的特殊状态的水。与常态水相比，超临界水在物理、化学性质上有较大区别。超临界水具有良好的扩散性，有机物和气体可以在超临界水环境中完全溶解，而且其扩散性和粘度较常态水都是显著降低的，这就可以将超临界水作为有机反应的良好溶剂。超临界水氧化技术(supercritical water oxidation，SCWO)处理有机废物就是利用超临界水特性，使有机物和氧化剂在超临界条件下快速发生氧化反应来彻底降解有机物。超临界水具有气体输运和液体溶解的性质，有机物和气体(如氧气和氮气)等能完全溶解在超临界水中，而非极性物质如无机盐在超临界水中的溶解度很小，易析出分离。氧化反应在超临界状态下为均相反应，绝大多数有机物在超临界水中的扩散率高，快速氧化有机物，反应产物为CO2、H2O及无机盐等无害小分子。由于有机物去除率高，反应彻底，无二次污染，且反应产生的无机盐和重金属可分离，实现回收利用。该技术应用范围广，可用来处理高毒性难降解有机废物、有机废水、含油污泥等污染物。
[0005]然而使用超临界水氧化技术处理有机废物时，还存在一些问题：
[0006](1)常规的超临界水氧化反应采用的基本是单级反应系统，然而有机废物在发生超临界水氧化反应时，会在单级反应器的入口处放出大量热量，过高的温度会对反应器产生极大的危害，这也对设备的要求极为苛刻。
[0007](2)常规的超临界水氧化反应处理有机废物时需通过外部加热或系统回热的方式达到目标反应温度，而采用外部加热的方式达到反应温度会十分的耗能，若采用系统回热的方式进行加热，则不仅会增加设置回热器的投资费用，还会在换热过程中存在一定的热损失。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种用于有机废物的超临界水氧化多级处理系统及方法，本专利技术能够实现有机废物处理过程中的反应能耗降低以及热量的
回收利用，同时避免过高温度对设备入口的损坏。
[0009]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0010]一种用于有机废物的超临界水氧化多级处理系统，包括超临界水氧化反应单元，所述超临界水氧化反应单元的物料入口连接物料单元，氧化剂入口连接氧化剂单元，出口连接蒸汽发生单元；所述蒸汽发生单元的出口一路连接蒸汽用户，另一路连接产物后处理单元。
[0011]上述系统进一步的改进在于：
[0012]所述超临界水氧化反应单元包括依次连通的第一反应器、第二反应器、第三反应器和第四反应器，第四反应器的出口一路连接蒸汽发生单元的入口，另一路连接第一反应器的物料入口；第一反应器内设置有加热装置。
[0013]所述物料单元包括物料储罐，物料储罐的出口连接物料泵，物料泵的出口连接第一调节阀，第一调节阀的出口分别连接第二调节阀和第一反应器的物料入口；第二调节阀的出口分别连接第三调节阀和第二反应器的物料入口；第三调节阀的出口分别连接第三反应器和第四反应器的物料入口。
[0014]所述氧化剂单元包括液氧储罐，液氧储罐的出口连接液氧泵，液氧泵的出口连接第四调节阀，第四调节阀的出口分别连接第五调节阀和第一反应器的氧化剂入口；第五调节阀的出口分别连接第六调节阀和第二反应器的氧化剂入口；第六调节阀的出口分别连接第三反应器和第四反应器的氧化剂入口。
[0015]所述第一反应器、第二反应器、第三反应器和第四反应器的出口管路上分别设置有第一温度测点TIC、第二温度测点TIC、第三温度测点TIC和第四温度测点TIC；所述第一温度测点TIC与第一调节阀和第四调节阀以及加热装置连锁，第二温度测点TIC与第二调节阀和第五调节阀连锁，第三温度测点TIC和第四温度测点TIC均与第三调节阀和第六调节阀连锁。
[0016]所述蒸汽发生单元包括蒸汽发生器，所述蒸汽发生器的反应物入口与超临界水氧化反应单元的出口相连，软化水入口通过软化水泵连接软化水罐，蒸汽出口与蒸汽用户相连，反应后流体出口连接产物后处理单元。
[0017]所述蒸汽发生器包括膜式壁换热器、盘管换热器、蛇形管换热器或螺旋管换热器。
[0018]所述产物后处理单元包括气液分离器，所述气液分离器的反应后流体入口与蒸汽发生器的反应后流体出口相连，出水口连接出水储罐的入口相连，出气口与CO2收集装置相连。
[0019]一种用于有机废物的超临界水氧化多级处理方法，包括以下步骤：
[0020]步骤1：系统启动过程中，开启物料泵和液氧泵，将物料储罐中物料和液氧储罐中的氧输送至各级反应器中参与反应，投入第一反应器出口管路的第一温度测点TIC与第一反应器内的加热装置连锁；
[0021]当检测到第一反应器出口管路的第一温度测点TIC过低时，开启加热装置，并以一定的幅度逐步增加加热装置的频率，当第一反应器出口管路的第一温度测点TIC达到正常温度后，停止加热装置运行，完成系统的正常启动；
[0022]步骤2：系统正常运行过程中，各级反应器出口流体分别进入其下一级反应器中进行混合反应，其中第四反应器出口流体分为两路，一路进入第一反应器中进行混合反应，另
一路进入蒸汽发生器，投入第一反应器出口第一温度测点TIC与第一调节阀和第四调节阀连锁，第二反应器出口第二温度测点TIC与第二调节阀和第五调节阀连锁，第三反应器出口第三温度测点TIC和第四反应器出口第四温度测点TIC与第三调节阀和第六调节阀连锁；
[0023]当检测到第一温度测点TIC、第二温度测点TIC、第三温度测点TIC和第四温度测点TIC的温度超过或低于所设定的温度值时，则逐步增大或减小其所对应调节阀的开度，增加或减少物料和氧的流量，直至温度恢复至正常值；
[0024]步骤3：系统正常运行的同时，开启软化水泵，将软化水罐中的软化水输送至蒸汽发生器中，第四反应器出口流体的一路进入蒸汽发生器中，将软化水加热至特定压力的饱和蒸汽，输送给蒸汽用户；
[0025]步骤4：经蒸汽发生器换热后的流体温度降至常温，将其通入气液分离器中，该流体经过气液分离处理后，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于有机废物的超临界水氧化多级处理系统，其特征在于，包括超临界水氧化反应单元，所述超临界水氧化反应单元的物料入口连接物料单元，氧化剂入口连接氧化剂单元，出口连接蒸汽发生单元；所述蒸汽发生单元的出口一路连接蒸汽用户(15)，另一路连接产物后处理单元。2.根据权利要求1所述的用于有机废物的超临界水氧化多级处理系统，其特征在于，所述超临界水氧化反应单元包括依次连通的第一反应器(5)、第二反应器(6)、第三反应器(7)和第四反应器(8)，第四反应器(8)的出口一路连接蒸汽发生单元的入口，另一路连接第一反应器(5)的物料入口；第一反应器(5)内设置有加热装置(16)。3.根据权利要求2所述的用于有机废物的超临界水氧化多级处理系统，其特征在于，所述物料单元包括物料储罐(1)，物料储罐(1)的出口连接物料泵(2)，物料泵(2)的出口连接第一调节阀(V1)，第一调节阀(V1)的出口分别连接第二调节阀(V2)和第一反应器(5)的物料入口；第二调节阀(V2)的出口分别连接第三调节阀(V3)和第二反应器(6)的物料入口；第三调节阀(V3)的出口分别连接第三反应器(7)和第四反应器(8)的物料入口。4.根据权利要求3所述的用于有机废物的超临界水氧化多级处理系统，其特征在于，所述氧化剂单元包括液氧储罐(3)，液氧储罐(3)的出口连接液氧泵(4)，液氧泵(4)的出口连接第四调节阀(V4)，第四调节阀(V4)的出口分别连接第五调节阀(V5)和第一反应器(5)的氧化剂入口；第五调节阀(V5)的出口分别连接第六调节阀(V6)和第二反应器(6)的氧化剂入口；第六调节阀(V6)的出口分别连接第三反应器(7)和第四反应器(8)的氧化剂入口。5.根据权利要求4所述的用于有机废物的超临界水氧化多级处理系统，其特征在于，所述第一反应器(5)、第二反应器(6)、第三反应器(7)和第四反应器(8)的出口管路上分别设置有第一温度测点TIC(101)、第二温度测点TIC(102)、第三温度测点TIC(103)和第四温度测点TIC(104)；所述第一温度测点TIC(101)与第一调节阀(V1)和第四调节阀(V4)以及加热装置(16)连锁，第二温度测点TIC(102)与第二调节阀(V2)和第五调节阀(V5)连锁，第三温度测点TIC(103)和第四温度测点TIC(104)均与第三调节阀(V3)和第六调节阀(V6)连锁。6.根据权利要求1所述的用于有机废物的超临界水氧化多级处理系统，其特征在于，所述蒸汽发生单元包括蒸汽发生器(9)，所述蒸汽发生器(9)的反应物入口与超临界水氧化反应单元的出口相连，软化水入口通过软化水泵(14)连接软化水罐(13)，蒸汽出口与蒸汽用户(15)相连，反应后...

【专利技术属性】
技术研发人员：王树众，刘伟，杨健乔，张宝权，刘璐，王进龙，刘慧，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：