一种缓蚀型超临界水氧化反应物混合-预氧化装置的制造方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本发明属于超临界水氧化技术领域，涉及一种反应物混合-预反应设备，具体是一种缓蚀型超临界水氧化反应物混合-预氧化装置。
【【背景技术】】
[0002]超临界水(supercritical water，SCW)作为超临界流体的一种，是指温度压力均在其临界点(374.15°C、22.1MPa)以上的水。与普通的液态水和水蒸气相比，超临界水的各种理化性质发生了很大变化。SCW的主要物性参数如密度、黏度、离子积和介电常数均明显下降，扩散系数较高，传质性能好，可与气体(如氧气、氮气等)及绝大多数有机物完全互溶，气液相界面消失，消除了相间传质阻力，溶解其中物质的反应速率不再受传质过程的限制。此外，超临界水体系较高的环境温度(工艺中通常高于400°C)也加速了体系内的化学反应。
[0003]超临界水氧化技术(Supercritical Water Oxidat1n，简称SCW0)是利用超临界水强大的溶解能力，使氧化剂和有机污染物间发生均相氧化反应，迅速、彻底地无害化降解各类有机污染物。超临界水氧化技术对于处理石油开采与加工、化工生产、现代冶金、染料中间体、生物制药、核工业、军工等重污染企业所排放的重污染工业废水及污泥具有显著的技术优势。
[0004]对于传统超临界水氧化工艺，有机废物与氧化剂(为了保证氧化效果，通常氧化剂的供给量高于有机废物氧化消耗对氧化剂的需求量)往往在反应器入口处直接一次性混合，继而在超临界水氧化反应器内沿程发生氧化反应。超临界水氧化反应为放热反应，有机废物与高浓度的氧化剂一旦混合，二者发生剧烈氧化反应，放热集中致使反应器入口处温度急剧攀升，增加了入口处材质的服役环境苛刻性。此外，反应器入口处高浓度氧化剂的输入以及高浓度自由基的产生，增强了该处环境的氧化性，加剧了反应器该部位材质的氧化腐蚀。因而，传统超临界水氧化反应器入口段是服役环境最恶劣的反应器段，其严重的结构材质腐蚀失效，极大地缩短了整个反应器的服役寿命周期。因此，在超临界水氧化反应器前端，控制有机废物和氧化剂的混合、预氧化过程对于延长反应器的整体寿命具有重要意义。
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【发明内容】
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[0005]本发明的目的在于针对【背景技术】中超临界水氧化反应器入口段服役环境苛刻的问题，提供一种缓蚀型超临界水氧化反应物混合-预氧化装置，该氧化器能够显著降低超临界水氧化器的服役环境苛刻性，延长超临界水氧化反应器的服役寿命;又可以控制自身内部有机废物和氧化剂的混合、预氧化过程，避免局部集中放热而超温损坏，可以广泛应用于超临界水氧化技术应用领域。
[0006]为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。
[0007]—种缓蚀型超临界水氧化反应物混合-预氧化装置，包括多节串接的反应物混合-预氧化器，每节反应物混合-预氧化器均由外管以及套设在外管内的芯管构成，首节反应物混合-预氧化器的芯管入口反应物A进口，末节反应物混合-预氧化器的芯管出口为反应物流出口，其余芯管的出口和入口沿程交替串接构成芯管通道，外管的侧面均设置有外管支管，芯管相连接的两个外管的外管支管沿程串接组成外管通道;首节反应物混合-预氧化器的外管侧面，靠近反应物A进口处开设反应物B进口 ；每节反应物混合-预氧化器的芯管入口处均开设有反应物A注入口。
[0008]本发明进一步的改进在于:
[0009]所述外管的内侧设置具有耐蚀特性的外管内衬。
[0010]所述外管内衬采用高端镍基合金、钛基合金或高温陶瓷制成。
[0011]所述芯管的外侧设置具有耐蚀特性的芯管涂层。
[0012]所述芯管涂层采用片状氧化铝或者部分稳定的氧化锆制成。
[0013]所述若干反应物混合-预氧化器平行并排布置，芯管的出口通过芯管接管与下一节芯管的入口相连通，芯管与芯管接管通过法兰连接。
[0014]所述外管支管通过焊接方式与下一节外管侧面的外管支管相连通。
[0015]所述每一节芯管上开设3?4个反应物A注入口。
[0016]所述若干反应物混合-预氧化器“一”字型布置，芯管的出口通过法兰与下一节反应物混合-预氧化器的芯管相连通，外管支管通过外管接管与下一节反应物混合-预氧化器的外管支管相连通。
[0017]当反应物A为有机废物时，反应物B为氧化剂；当反应物A为氧化剂时，反应物B为有机废物;氧化剂包括空气、氧气、双氧水、硝酸或硝酸盐溶液的一种或多种混合物。
[0018]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
[0019]本发明设置于超临界水氧化反应器前，有机废物和氧化剂在该设备内发生了一定程度的反应，反应流由该设备流出后再进入超临界水氧化反应器。反应流进入超临界水氧化反应器后的氧化反应较为缓慢，降低了反应放热集中而引发反应器局部超温的威胁，并且进入反应器的反应流中氧化剂浓度较低。因而本发明显著降低了超临界水氧化器的服役环境苛刻性，有利于延长超临界水氧化反应器的服役寿命。
[0020]本发明有机废物和氧化剂分级逐步混合，发生初步的超临界水氧化反应，有效避免了一次性直接混合时二者剧烈反应，致使设备局部集中放热而超温损坏;缓解了高浓度氧化剂对设备材质的加剧腐蚀。在芯管-外管环隙空间内，有机废物和氧化剂发生预氧化反应生成大量自由基，外管内衬与芯管涂层实现了外管与芯管与高浓度自由基的隔离，从而避免了高浓度自由基引发外管与芯管的快速腐蚀。
[0021]相对于超临界水氧化反应器，本发明的投资成本相当低，其运行维护、更换成本低，有利于降低超临界水氧化系统装置的后期整体维护成本。
[0022]进一步的，本发明反应物A注入口在芯管通道上沿程多级设置，避免了反应物A单级注入导致氧化反应剧烈、放热集中而引发设备局部温升过大或者超温。
【【附图说明】】
[0023]图1为本发明的整体结构示意图。
[0024]其中:卜外管;2-外管内衬;3-芯管涂层;4-芯管;5-外管支管;6_芯管接管;N1-反应物A进口 ；N2-反应物B进口 ；N3-反应流出口 ；N4-反应物A注入口。【【具体实施方式】】
[0025]下面结合附图对本发明做进一步详细描述:
[0026]参见图1，本发明由多节反应物混合-预氧化器串接而成:第一节反应物混合-预氧化器的芯管3出口与第二节反应物混合-预氧化器的