一种三段式超临界水氧化装置的制作方法

1.本发明属于环境保护与化工技术领域，具体涉及一种三段式超临界水氧化装置，适应于 超临界水氧化技术处理有机废水及粉末状的危险废弃物。


背景技术：

2.随着经济的快速发展和工业化进程的加快，环境问题已成为当今社会面临的一个全球性 的重大问题。超临界水氧化技术在上世纪80年代初提出，是一种最有前途的污染物处理技 术，特别适用于处理高浓度有机废水，包括印染废水、含油废水和垃圾渗滤液等。与传统的 处理工艺相比，超临界水氧化技术具有处理彻底、反应时间短、无二次污染和可控性高等特 点。
3.水的超临界状态是指水的温度超过374℃，压力超过22mpa时所达到的一种状态。在超 临界条件下，水的密度、介电常数等会发生显著变化，水将成为一种非极性溶剂，有机物与 氧气在超临界水中的溶解性大幅度增加，甚至完全混合形成均一相，氧化剂可以与有机物在 超临界水中发生强氧化反应，从而快速将有机物深度降解为无害的无机物，碳氢化合物被氧 化成co2和h2o，氮元素被氧化成n2，硫和卤素等则生成酸根离子的无机盐沉淀析出。
4.然而，超临界水氧化技术难以大规模利用，主要存在以下问题：高温高压下材料的腐蚀 问题、超临界状态下无机盐堵塞问题和反应时间停留不足等问题。经过30余年的发展，国 内外开发了多种超临界水氧化反应器，包括垂直放置、水平放置和倾斜放置等结构形式，但 是都难以有效解决反应物料为固液混合物时的停留时间不足和反应不连续的难题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种三段式超临界水氧化装置，旨在解决现有超临界 水氧化技术中的固液混合物反应物料停留时间不足和连续反应困难的问题。
6.本发明是通过以下技术方案来实现的：
7.本发明提供的一种包括反应釜器，反应釜器包括自上而下依次垂直连接的反应釜a、反 应釜b和反应釜c，反应釜c背离反应釜b的背离端设有与之垂直连接沉降釜，反应釜b上 设置有污染物入口，反应釜a、反应釜b和反应釜c上均设有氧化剂入口，反应釜a上设置 有反应器出口。
8.进一步，反应釜a、反应釜b、反应釜c和沉降釜在各自相邻连接处设置连接法兰及密 封件。
9.进一步，反应釜a、反应釜b、反应釜c和沉降釜均采用直管结构，为了节约空间，直 管也可以有一定的弧度。
10.进一步，反应釜器的外壁设有加热器，加热器采用蒸汽、电或油加热。
11.进一步，加热器外设有保温层。
应釜c12内生成的固体粉末以及很少量未蒸发的液体受重力作用，进入沉降釜13内并进一 步沉降。而反应釜器内气体从反应釜a5上方的反应器出口2流出，进入后续的冷却和分离。 在高温高压反应过程中，大部分液体蒸发为气态，导致反应物料以及反应产物中的固体粉末 析出，随着反应的进行，固体粉末增加，会造成反应系统特别是管路的堵塞问题，影响反应 的连续进行，而本装置通过设置沉降釜13，则能够收集固体粉末，减少管路堵塞，保证反应 的连续进行。
22.在本实施例中的反应釜a5、反应釜b11、反应釜c12为反应釜器的主体，均为管式结构， 相互连通，采用连接法兰9实施例相邻之间的连接，且每个连接法兰9均设有密封件，反应 物料在管内流动；反应釜器的管式结构均为垂直放置，为节约反应装置占地空间，可将直管 变为弯管(弯曲角度不宜过大，不应影响无机盐落入沉降釜即可)，如采用弧度为70
°
，80
°
， 85
°
等。
23.在本实施例中的反应釜器外壁设加热器10，可采用电加热或油加热，加热器10外设保 温层7，保证反应釜器内温度达到设定温度(水的超临界点以上)。
24.在本实施例中的反应釜a5上通过螺栓4设有封头3，封头3上设置反应器出口2和插入 反应釜器内的热电偶套管1，反应釜器内设热电偶套管1用于插入热电偶测温，同时在封头 3上还设压力感应器(未画出)，用于测量反应釜器内的压力。
25.在本实施例中的污染物进口8位于反应釜器一侧或两侧，而反应器出口2位于反应釜器 上方，反应釜器内气体自下而上流动，无机盐受自身重力作用自上而下沉降，需控制氧气气 体流量，保证绝大大部分无机盐可以沉降；而需要处理的反应物料则由污染物入口8进入反 应釜器内，需处理的反应物料可以是液体物料，也可以是固液混合物料，而固液混合物料则 需搅拌均匀后才能注入反应釜器内；三段反应釜均设有氧化剂入口6，氧化剂一般为气体， 可以是氧气也可以是空气，每个气体注入口的气体流速均可调节；此外，反应物料和氧化剂 一般应预热后再注入反应釜器内，有利于提高反应效率。
26.在本实施例中的反应釜器的高度为可调式结构，即三段式反应釜每一段的高度可根据处 理的反应物料特性和氧化剂特性来调整。
27.在本实施例中的沉降釜13设料位计，当沉降釜13内无机盐装满时，应停止反应，拆卸 后将无机盐取出；或者采用抽吸方式吸出无机盐。
28.在本实施例中的反应釜器及沉降釜13采用耐高温、耐腐蚀材料，如inconel625。
29.采用以上方案的本三段式超临界水氧化装置具有如下特点:其一、三段式反应釜的三段 均喷入氧气，使反应釜内氧气与物料充分接触，提高反应效率，同时未完全反应的气态和固 态可在反应釜a或反应釜c内反应；其二、反应釜器内气体自下而上流动，固体利用重力自 上而下沉积，有利于增加固体在反应釜内停留时间，使其充分反应；其三、三段反应釜均设 有氧气入口，在其入口处会形成一定的扰流，有利用延长物料在反应釜内停留时间；其四、 设有沉降釜，为无机盐储存空间，保证反应设备可连续运行；其五、反应釜器与沉降釜联通， 无机盐可利用重力沉降于下方的沉降釜，有利于解决无机盐堵塞问题。
30.上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以 对本发明进行各种改动和变型而不脱开本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改 和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型 在内。


技术特征：
1.一种三段式超临界水氧化装置，包括反应釜器，其特征在于，所述反应釜器包括自上而下依次垂直连接的反应釜a(5)、反应釜b(11)和反应釜c(12)，所述反应釜c背离反应釜b的背离端设有与之垂直连接的沉降釜(13)，所述反应釜b上设置有污染物入口(8)，所述反应釜a、反应釜b和反应釜c上均设有氧化剂入口(6)，所述反应釜a上设置有反应器出口(2)。2.根据权利要求1所述的三段式超临界水氧化装置，其特征在于，所述反应釜a、反应釜b、反应釜c和沉降釜在各自相邻连接处设置连接法兰(9)及密封件。3.根据权利要求1所述的三段式超临界水氧化装置，其特征在于，所述反应釜a、反应釜b、反应釜c和沉降釜均采用直管结构。4.根据权利要求1所述的三段式超临界水氧化装置，其特征在于，所述反应釜器的外壁设有加热器(10),所述加热器采用蒸汽、电或油加热。5.根据权利要求4所述的三段式超临界水氧化装置，其特征在于，所述加热器外设有保温层(7)。6.根据权利要求1所述的三段式超临界水氧化装置，其特征在于，所述反应釜a上通过螺栓(4)设有封头(3)，所述封头上设置所述的反应器出口和插入反应釜器内的热电偶套管(1)。7.根据权利要求1所述的三段式超临界水氧化装置，其特征在于，所述反应釜器的高度为可调式结构。8.根据权利要求1所述的三段式超临界水氧化装置，其特征在于，所述沉降釜内设置料位计。

技术总结
本发明属于环境保护与化工技术领域，提出一种三段式超临界水氧化装置，包括反应釜器，反应釜器包括自上而下依次垂直连接的反应釜A、反应釜B和反应釜C，反应釜C背离反应釜B的背离端设有与之垂直连接的沉降釜，反应釜B上设置有污染物入口，反应釜A、反应釜B和反应釜C上均设有氧化剂入口，反应釜A上设置有反应器出口。本发明的三段式超临界水氧化装置能够解决现有超临界水氧化技术中的固液混合物反应物料停留时间不足和连续反应困难的问题。料停留时间不足和连续反应困难的问题。料停留时间不足和连续反应困难的问题。


技术研发人员：雷钦平 司景忠 雷东 曾贤琼 李立亚 张鹏 文永林 郑雪艳 詹爱平 吴崇禄
受保护的技术使用者：重庆三峰环境集团股份有限公司
技术研发日：2021.06.16
技术公布日：2021/9/7