集强化氧化、在线脱排盐、余热回收的超临界水反应装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种集强化氧化、在线脱排盐、余热回收的超临界水反应装置，包括端部组件、反应器主体、底部封头、各类换热组件、各类强化氧化装置、脱排盐装置。通过设置催化剂床层、催化内衬套、催化剂添加口以及二次氧化剂/芬顿试剂注入口，实现对有机物的彻底处理；通过设置过滤组件、机械刮除装置、三次氧化剂与亚临界水注入口、输送装置，在线实现无机盐的脱排除；通过设置物料预热组件、冷却组件、壁面保护组件等换热器与绝热套筒相配合，在反应器内部实现对反应产物的余热回收。该反应装置实现了强化氧化、在线脱排盐以及余热回收功能的耦合，减少了系统的复杂性，提高了系统的经济性及可靠性，可以广泛用于超临界水反应技术领域。域。域。

【技术实现步骤摘要】
集强化氧化、在线脱排盐、余热回收的超临界水反应装置


[0001]本专利技术属于超临界水反应
，涉及一种集强化氧化、在线脱排盐、余热回收的超临界水反应装置。

技术介绍

[0002]超临界水氧化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。超临界水氧化技术的原理是以超临界水(T>374.15℃，P>22.12MPa)为反应介质，利用其优异的有机物/气体溶解和传递性能，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，S、P等转化为最高价盐类稳定化，使重金属矿化沉积后稳定存在于固相残渣中，实现有机废物的无害化处理及资源化利用。超临界水氧化技术具有效率高、处理彻底、反应速率快、适用范围广等优点，其在处理各种废水和污泥方面已取得了较大的成功。
[0003]当有机物的浓度足够大时，超临界水氧化反应会更加剧烈，甚至会产生水热火焰，这种新型燃烧方式称为超临界水热燃烧，是一种剧烈的氧化反应，又称为有火焰超临界水氧化，超临界水热燃烧技术在处理有机危废方面具有较好的前景。
[0004]目前，超临界水反应系统中的反应器多为管式反应器或简单釜式反应器，而反应器作为超临界水反应工艺装置中的核心，对其的升级改进一直是超临界水反应技术的研发重点，但目前仍存在一些问题：
[0005](1)传统的超临界水反应器一般将反应后的高温流体引出反应器，再用换热器进行余热回收，这样就存在着系统复杂、换热面较大、反应器壁面因温度过高而腐蚀严重等缺陷。
[0006](2)尽管超临界水氧化反应对有机危废的处理效果很好，但对于反应过程中产生的难降解中间产物氨氮、乙酸等有机物仍较难处理，需要极其苛刻的反应条件(高温、高压、长的停留时间)，而这样会显著增加系统的投资费用，降低系统的经济性。
[0007](3)由于盐类在超临界水中的溶解度较低，很容易结晶析出，造成盐沉积，严重时会堵塞反应器，实现盐类的及时排出、避免盐沉积与堵塞的发生仍然是需要进一步解决的难题。
[0008]因此，为了解决上述问题，提高超临界水反应系统的经济性和可靠性，需要专利技术一种新型的反应装置。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种集强化氧化、在线脱排盐、余热回收的超临界水反应装置，本专利技术通过在传统的超临界水反应器内布置一些换热器、绝热套筒、催化剂床层、催化内衬套、氧化剂/催化剂喷口、机械刮除装置、输送装置等，实现反应装置强化氧化、在线脱排盐以及余热回收等功能的良好耦合，减少了系统的复杂性，提高了系统的经济性。
[0010]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0011]集强化氧化、在线脱排盐、余热回收的超临界水反应装置，包括：
[0012]反应器主体，所述反应器主体的顶端密封连接端部组件，底端密封连接底部封头；反应器主体的内腔为反应区，用于进行超临界水反应、在线脱盐排盐以及余热回收；反应器主体的侧壁上开设反应后流体出口；
[0013]端部组件，所述端部组件上开设均与反应器主体内腔的反应区相连通的超临界水/辅助燃料注入口、一次氧化剂注入口、物料注入口、催化剂添加口以及二次氧化剂/芬顿试剂注入口；
[0014]底部封头，所述底部封头的内腔为排盐区，侧壁上开设三次氧化剂注入口，排盐区的底部开设排盐口。
[0015]上述装置进一步的改进在于：
[0016]所述反应器主体内设置有一级冷却组件，一级冷却组件外侧依次套设绝热套筒和催化剂内衬套；所述催化剂内衬套紧贴反应器主体壁面设置；一级冷却组件为桶状结构，顶部与端部组件密封连接。
[0017]所述反应器主体的壁面内嵌有壁面保护组件；壁面保护组件上设置有壁面保护组件引出口和壁面保护组件引入口。
[0018]所述绝热套筒包括依次套设的第一绝热筒、第二绝热筒和第三绝热筒，所述第一绝热筒套设在一级冷却组件外侧，一级冷却组件内部为一级反应区，第一绝热筒套的内腔与一级冷却组件之间的部分为二级反应区；所述第一绝热筒与第二绝热筒之间的部分为三级反应区；所述第二绝热筒与第三绝热筒之间的部分为四级反应区；所述第四绝热筒与催化剂内衬套之间的部分为五级反应区；
[0019]所述一级冷却组件的底部设置有过滤组件，一级反应区的底部通过过滤组件与二级反应区相连通；二级反应区的顶部与三级反应区相连通；三级反应区的底部与四级反应区相连通；四级反应区的顶部与五级反应区相连通；反应后流体出口与五级反应区的底部相连通。
[0020]所述一级反应区内设置有机械刮除装置，第二反应区内设置有高温催化剂床层，第三反应区内设置有二级冷却组件，四级反应区内设置有物料预热组件，五级反应区内自上而下依次设置低温催化剂床层、三级冷却组件和反应后流体汇集器。
[0021]所述端部组件的壁面内嵌有端部壁面控温组件。
[0022]所述底部封头的外壁面上设置有底部壁面控温组件。
[0023]所述底部封头排盐区的底部设置有输送装置，用于将反应产物输送至排盐口，排盐口侧壁上开设有与输送装置排盐通道相连通的亚临界水注入口。
[0024]一种集强化氧化、在线脱排盐、余热回收的超临界水反应装置，包括以下步骤：
[0025]反应器正常运行时，超临界水/辅助燃料从超临界水/辅助燃料注入口进入反应器，物料经物料预热组件预热后从物料注入口进入反应器，氧化剂从一次氧化剂注入口进入反应器；预热后的物料与氧化剂、辅助燃料/超临界水混合并发生超临界水热燃烧反应；高温高压的反应产物在一级反应区被一级冷却组件冷却，然后通过过滤组件的过滤，液相产物进入二级反应区继续发生反应，固相产物则沉积于底部封头内；
[0026]在二级反应区，液相产物经过高温催化剂床层和从催化剂添加口注入的催化剂的催化继续发生超临界水催化氧化反应，难降解中间产物被进一步降解，随后液相产物流入
三级反应区；
[0027]在三级反应区，液相产物与从二次氧化剂/芬顿试剂注入口注入的二次氧化剂或芬顿试剂混合，继续发生强化氧化反应；同时，液相产物在三级反应区被二级冷却组件冷却，随后液相产物流入四级反应区；
[0028]在四级反应区，液相产物被物料预热器冷却，物料预热器内的有机物料得到预热，随后液相产物流入五级反应区；
[0029]在五级反应区，液相产物经过催化内衬套与低温催化剂床层进行亚临界催化氧化，液相产物中的有机物进一步降解，使产物能达标排放；同时液相产物与三级冷却组件、壁面保护组件进行换热，最终液相产物以常温高压的状态流入反应后流体汇集器并经其引出反应器，直接达标排放或中水回用；
[0030]反应器正常运行过程中，位于一级反应区的机械刮除装置不断将一级冷却组件内壁面沉积的无机盐进行脱除，防止壁面发生盐沉积；无机盐在过滤组件的作用下，与液相产物分离，并进入底部封头内，经三次氧化剂进一步降解后，由亚临界水溶解，经输送装置在线连续不断的从排盐口排出。
[0031]上述方法进一步改进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.集强化氧化、在线脱排盐、余热回收的超临界水反应装置，其特征在于，包括：反应器主体(2)，所述反应器主体(2)的顶端密封连接端部组件(1)，底端密封连接底部封头(10)；反应器主体(2)的内腔为反应区，用于进行超临界水反应、在线脱盐排盐以及余热回收；反应器主体(2)的侧壁上开设反应后流体出口(N18)；端部组件(1)，所述端部组件(1)上开设均与反应器主体(2)内腔的反应区相连通的超临界水/辅助燃料注入口(N1)、一次氧化剂注入口(N2)、物料注入口(N3)、催化剂添加口(N9)以及二次氧化剂/芬顿试剂注入口(N10)；底部封头(10)，所述底部封头(10)的内腔为排盐区，侧壁上开设三次氧化剂注入口(N19)，排盐区的底部开设排盐口(N23)。2.根据权利要求1所述的集强化氧化、在线脱排盐、余热回收的超临界水反应装置，其特征在于，所述反应器主体(2)内设置有一级冷却组件(13)，一级冷却组件(13)外侧依次套设绝热套筒(15)和催化剂内衬套(4)；所述催化剂内衬套(4)紧贴反应器主体(2)壁面设置；一级冷却组件(13)为桶状结构，顶部与端部组件(1)密封连接。3.根据权利要求1或2所述的集强化氧化、在线脱排盐、余热回收的超临界水反应装置，其特征在于，所述反应器主体(2)的壁面内嵌有壁面保护组件(3)；壁面保护组件(3)上设置有壁面保护组件引出口(N4)和壁面保护组件引入口(N11)。4.根据权利要求2所述的集强化氧化、在线脱排盐、余热回收的超临界水反应装置，其特征在于，所述绝热套筒(15)包括依次套设的第一绝热筒、第二绝热筒和第三绝热筒，所述第一绝热筒套设在一级冷却组件(13)外侧，一级冷却组件(13)内部为一级反应区(19)，第一绝热筒套的内腔与一级冷却组件(13)之间的部分为二级反应区(20)；所述第一绝热筒与第二绝热筒之间的部分为三级反应区(21)；所述第二绝热筒与第三绝热筒之间的部分为四级反应区(22)；所述第四绝热筒与催化剂内衬套(4)之间的部分为五级反应区(21)；所述一级冷却组件(12)的底部设置有过滤组件(8)，一级反应区(19)的底部通过过滤组件(8)与二级反应区(20)相连通；二级反应区(20)的顶部与三级反应区(21)相连通；三级反应区(21)的底部与四级反应区(22)相连通；四级反应区(22)的顶部与五级反应区(23)相连通；反应后流体出口(N18)与五级反应区(23)的底部相连通。5.根据权利要求4所述的集强化氧化、在线脱排盐、余热回收的超临界水反应装置，其特征在于，所述一级反应区(19)内设置有机械刮除装置(16)，第二反应区(20)内设置有高温催化剂床层(14)，第三反应区(21)内设置有二级冷却组件(17)，四级反应区(22)内设置有物料预热组件(7)，五级反应区(23)内自上而下依次设置低温催化剂床层(5)、三级冷却组件(6)和反应后流体汇集器(9)。6.根据权利要求1或2所述的集强化氧化、在线脱排盐、余热回收的超临界水反应装置，其特征在于，所述端部组件(1)的壁面内嵌有端部壁面控温组件(12)。7.根据权利要求1所述的集强化氧化、在线脱排盐、余热回收的超临界...

【专利技术属性】
技术研发人员：王树众，李建娜，刘凯，孙圣瀚，王进龙，刘伟，刘璐，杨闯，李艳辉，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：