本发明专利技术公开了一种难降解放射性有机废物超临界水氧化处理反应器，包括反应器筒体、与该反应器筒体上端密封连接的上端盖，其特征在于，所述上端盖上设有燃料进口芯管、高温氧气混合管、多个放射性废物流体进口、多个氧气进口；设置有可更换、可调节用量的多孔催化剂填料；反应器筒体内部设置可拆卸式导流绝热壁，其内有附壁式催化剂涂层的可更换薄衬；反应器筒体底部设有无机核素盐的储盐区及排盐口，反应后流体经过滤壁后与核素盐分离后经出口接管流出；上端盖内壁设有耐压隔热填充材料。上端盖内壁设有耐压隔热填充材料。上端盖内壁设有耐压隔热填充材料。
【技术实现步骤摘要】
一种难降解放射性有机废物超临界水氧化处理反应器
[0001]本专利技术属于放射性废物处理
，涉及一种难降解放射性有机废物超临界水氧化处理反应器。
技术介绍
[0002]超临界水氧化(Supercritical Water Oxidation，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，以超临界水(T＞374.15℃、P＞22.12MPa)为反应介质，利用超临界水介电常数近似于非极性有机溶剂、高的扩散系数、低的粘度等显著区别于普通水的特殊性质，使放射性有机物和氧化剂在超临界水中迅速发生均相的氧化反应，来彻底分解有机物，将有机物快速转化为CO2、H2O、N2和其他无害小分子化合物，而放射性废物中的核素转化为无机的核素盐与超临界流体在反应过程中因溶解度极低而与反应流体分离，从而实现放射性有机废物的高效无机化、核素固相化的处理，与其他处理技术相比，超临界水氧化技术处理放射性有机废物具有绿色环保、节能高效等显著的优越性。
[0003]虽然大量的实验结果已经证实了超临界水氧化技术在处理各种放射性有机废物如放射性废树脂、放射性废溶剂、放射性废油、放射性固体塑料等已取得了较大的成功，但对某些化学性质稳定的化合物如放射性废物中的含氮物质(如典型放射性废物放射性废阴离子交换树脂)氧化所需的反应条件要求更高，且反应条件苛刻对金属材料有很强的腐蚀性，因此，超临界水氧化技术应用于难降解放射性有机废物处理领域受到了一定的限制。超临界水氧化过程中，放射性含氮化合物的氧化中间产物多为难以进一步降解的氨，因此氨的降解成为含氮有机物完全降解的速控步骤。
[0004]因此，目前用于提高废物中氨氮降解率的方法有催化超临界水氧化法以及添加辅助燃料的超临界水氧化法。催化剂可以促进超临界水氧化反应的进行，在反应中形成活性的过渡中间产物，改变反应的历程，使反应的活化能降低，降低反应所需的温度、压力，缩短反应时间，降低处理废水的成本；辅助燃料在超临界水氧化过程中为氨氮的氧化提供了部分热量，从而降低反应温度，提高氨氮的转化率，超临界水氧化系统中催化剂和辅助燃料的引入提高氨氮降解效率的同时，存在以下问题：
[0005](1)均相催化剂的引入容易带来二次污染，还可能会发生盐沉积，堵塞反应器，同时放射性的封闭反应体系内的非均相催化剂的装载、更换比较困难，且存在催化剂的流失及失活等问题；
[0006](2)辅助燃料的引入会带来反应温度过高，反应装置承压壁存在超温问题，此外，在超临界水条件下，高温高压的反应条件及高浓度溶解氧的反应环境会加剧反应器腐蚀，从而严重影响整套超临界水氧化反应系统运行的安全可靠性；
[0007](3)辅助燃料的注入方式不当使燃料、氧气及放射性废物流体混合不充分，导致系统内物料传质传热效率低，燃料燃烧不完全被反应后流体带出装置外而造成浪费；反应区内辅助燃料雾化不良会出现严重释热不均、局部过热等现象；
[0008](4)辅助燃料燃烧反应区附近氧浓度会急剧下降，造成系统内局部氧含量不足，导
致系统反应效率降低。
[0009]鉴于上述因素制约了难降解放射性有机废物超临界水氧化技术的发展，因此一些新型反应装置在不断研发之中。
技术实现思路
[0010]本专利技术的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种难降解放射性有机废物超临界水氧化处理反应器，本专利技术解决了催化剂拆装、更换困难，提高该装置辅助燃料燃烧特性，进而提高装置运行过程的经济性。同时该反应装置易于检修和维护，可安全可靠运行，具有多功能性。
[0011]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0012]一种难降解放射性有机废物超临界水氧化处理反应器，包括反应器筒体，所述反应器筒体前端密封连接上端盖，上端盖为环形盖板，上端盖中部连接有加药装置，所述加药装置与反应器筒体内腔相连通，加药装置用于将燃料、高温氧气、放射性废物流体混合送入反应器筒体的内腔；所述反应器筒体的内腔中设置有筒状的导流绝热壁，所述导流绝热壁的内腔为反应区，导流绝热壁的外壁与反应器筒体内壁之间的环形腔室为反应后流体通道；所述反应后流体通道的入口位于导流绝热壁的底部，反应器筒体顶部侧面开设反应后流体通道的反应出水出口；反应器筒体中导流绝热壁下方的内腔为核素盐储存区，底部开设排盐区出口。
[0013]本专利技术进一步的改进在于：
[0014]所述加药装置包括加药筒，所述加药筒前端开设燃料溶液进口，燃料溶液进口与设置于加药筒内的芯管相连，芯管上套设有混合管；所述芯管和混合管的末端伸入至反应器筒体的反应区中；加药筒上开设有第一氧气进口，所述第一氧气进口通过管道与混合管相连通；混合管上套设有放射性废物流体喷管，放射性废物流体喷管上沿径向开设若干放射性废物流体进口。
[0015]所述上端盖上径向设置若干第二氧气进口，所述第二氧气进口与设置在上端盖下方的多孔氧气喷管相连；所述上端盖底部设置耐压隔热填充材料。
[0016]所述反应区内设置有刮除装置，且反应区靠近上端盖的区域为高温反应区，高温反应区的下方为低温反应区。
[0017]所述刮除装置采用刮刷、刮刀或刮板。
[0018]所述导流绝热壁的内壁上设置有可更换薄衬，用于是放射性废物流体在低温反应区能够进行二次催化亚/超临界水氧化反应。
[0019]所述反应后流体通道内设置有上支撑板，以及位于上支撑板下方的高度能够调节的下支撑板，所述上支撑板和下支撑板之间填充有多孔催化剂填料。
[0020]所述反应后流体通道的入口处设置有过滤壁。
[0021]所述反应区筒体的核素盐储存区的侧壁上开设有第三氧气入口。
[0022]所述反应区筒体上套设有水冷装置，所述水冷装置上部开口，底部及侧面与反应器筒体贴合；水冷装置的上部侧面开设冷却水进口，下部侧面开设冷却水出口；冷却水出口位于核素盐储存区的上方。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0024]本专利技术能够实现难降解放射性有机废物的同时高效无机化、核素固相化分离的处理。采用热氧气对辅助燃料进行预热、气化，并设置氧气旋流器，减少上端盖通道数量，优化了上端盖通道结构，在达到燃料、氧气、物料充分混合的条件下，降低上端盖因开孔过多导致的强度下降问题。对燃料燃烧后可能产生的高温，反应器上端盖下部设置耐压隔热填充材料，对上端盖进行隔热保护，无需对上端盖设计冷却环槽等部件，降低上端盖的制作成本。最后，本专利技术可以广泛应用于难降解放射性有机废物及常规有机废物无害化处理过程，达到了节约能源、降低成本和提高安全性的目的。
[0025]进一步的，本专利技术采用长段的多孔氧气喷管解决了辅助燃料燃烧反应区附近氧浓度急剧下降问题，提高系统反应效率。
[0026]进一步的，本专利技术在多孔催化剂填料中可根据反应物料不同而选择不同的催化剂，并且装卸、更换操作简单，且催化剂量可根据物料性质要求根据下支撑板的升降进行调节，实现处理不同物料的灵活性。
[0027]进一步的，本专利技术可更换薄衬采用涂覆方本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种难降解放射性有机废物超临界水氧化处理反应器，其特征在于，包括反应器筒体(8)，所述反应器筒体(8)前端密封连接上端盖(6)，上端盖(6)为环形盖板，上端盖(6)中部连接有加药装置，所述加药装置与反应器筒体(8)内腔相连通，加药装置用于将燃料、高温氧气、放射性废物流体混合送入反应器筒体(8)的内腔；所述反应器筒体(8)的内腔中设置有筒状的导流绝热壁(9)，所述导流绝热壁(9)的内腔为反应区，导流绝热壁(9)的外壁与反应器筒体(8)内壁之间的环形腔室为反应后流体通道；所述反应后流体通道的入口位于导流绝热壁(9)的底部，反应器筒体(8)顶部侧面开设反应后流体通道的反应出水出口(N9)；反应器筒体(8)中导流绝热壁(9)下方的内腔为核素盐储存区(14)，底部开设排盐区出口(N7)。2.根据权利要求1所述的难降解放射性有机废物超临界水氧化处理反应器，其特征在于，所述加药装置包括加药筒，所述加药筒前端开设燃料溶液进口(N1)，燃料溶液进口(N1)与设置于加药筒内的芯管(1)相连，芯管(1)上套设有混合管(2)；所述芯管(1)和混合管(2)的末端伸入至反应器筒体(8)的反应区中；加药筒上开设有第一氧气进口(N2)，所述第一氧气进口(N2)通过管道与混合管(2)相连通；混合管(2)上套设有放射性废物流体喷管(3)，放射性废物流体喷管(3)上沿径向开设若干放射性废物流体进口(N3)。3.根据权利要求1所述的难降解放射性有机废物超临界水氧化处理反应器，其特征在于，所述上端盖(6)上径向设置若干第二氧气进口(N4)，所述第二氧气进口(N4)与设置在上端盖(6)下方的多孔氧气喷管(4)相连；所述上端盖(6)底部设置耐压隔热填充材料(...
【专利技术属性】
技术研发人员：王树众，孙圣瀚，徐甜甜，段远望，杨健乔，王进龙，李艳辉，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。