[发明专利]废有机物的超临界水处理用预脱盐器

说明书

技术领域

本发明涉及废有机物的超临界水处理装置，特别涉及一种废有机物的超临界水处理用预脱盐器。

背景技术

超临界状态水相当于非极性溶剂，能与空气、氧气和有机物以任意比例混溶，从而形成均相。此时，气液相界面消失了，也就消除了相间的传质阻力，溶于其中的物质的反应速度不再受传质的影响。同时，高的反应温度(约400～650℃)也使反应速度加快。

超临界水氧化技术(Supercritical Water Oxidation，简称SCWO)利用水在超临界状态下所具有的特殊性质(弱的氢键作用，介电常数近似于极性有机溶剂，高的扩散系数，低粘度等)，使废有机物和氧化剂在超临界水中迅速发生氧化反应来彻底分解。SCWO反应完全、彻底，最终产物为水、N₂、CO₂等小分子的无机物，且符合全封闭的要求，产物清洁，不需要作进一步的处理。另外，无机盐在超临界水中的溶解度特别低，可以很容易地从中分离出来，处理后的废水可完全回收利用。

超临界水气化技术(Supercritical Water Gasification，简称SCWG)是利用超临界水独特的物理化学性质，在不加氧化剂的条件下，有机物在超临界水中发生水解、热解等反应，生成以氢气为主的可燃性气态产品。

超临界水部分氧化技术(Supercritical Water Partial Oxidation，简称SWPO)利用超临界水的独特物理化学性质，在提供部分氧化剂的前提下，即反应中氧化剂的量小于反应物中有机物完全氧化时所需的氧化剂的量，利用少量的氧化剂攻击有机物中的C-H健。该技术不仅大大减少了完全气化反应中焦油的产生量，而且改变了气体产物分布，提高了氢气和二氧化碳的纯度等级，同时实现了有机污染物的无害化处理和资源化利用。

在相关SCWO、SCWG、SWPO技术的超临界水处理装置中，无机盐等沉淀造成的设备及管道堵塞问题是影响超临界水处理技术工业化的最大障碍之一。常温常压下，大多数盐在水中的溶解度较大，一般在几十～100g/L左右。盐-水相平衡研究表明，在密度较低的超临界水中，无机盐在水中的溶解度显著降低，一般在(1～100)×10^-6(质量分数)，因此，无机盐很容易从超临界水中析出。析出的无机盐固体颗粒趋向接触反应器内表面，如果趋向沉积的吸引力超过趋向移除它们的水力剪切力，这些无机盐就会沉积停留在反应器内表面上。如果这种沉积不进行控制，就会会增加反应器压降，恶化传热，最后形成反应器堵塞，进而导致反应器的停机、清洗、装配、压力测试和重新启动。如果这种情况过于频繁发生，就会降低反应器运行的经济性，使反应器不能满足应用要求。

脱盐的主要目的在于防止反应器堵塞。此外，脱盐有助于降低反应器的腐蚀速率，一些盐(如硫酸盐是催化剂毒物)在催化剂床层前被脱除有助于延长催化剂的寿命，且分离出的高浓度的盐还可能被用作肥料。

发明内容

针对现有的超临界水处理系统在脱盐方面存在的缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种废有机物的超临界水处理用预脱盐器。该装置在反应流体进入反应器以前，利用无机盐在超临界水中几乎不溶解的特性，用重力沉降的方法将析出的无机盐等沉淀物除去，防止无机盐沉淀造成的设备及管道堵塞。

为了达到上述目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的；

一种废有机物的超临界水处理用预脱盐器，包括连有下平盖的筒体、连有上平盖的筒体端部，筒体与筒体端部相连，其筒壁构成内腔，其特征在于，所述内腔中上部为加热区域；所述内腔上部侧壁设有脱盐后流体出口，所述内腔下部侧壁设有盐水出口，所述内腔底部设有排渣口，所述内腔顶部的上平盖底面设有中心管伸至加热区域，所述上平盖中心贯穿有入水口连通中心管，所述内腔底部的下平盖上设有换热装置，相对筒壁加热区域的筒体外侧设有电加热器。

上述方案中，所述换热装置为螺旋冷却盘管，其进口和出口分别贯穿下平盖伸出内腔。所述脱盐后流体出口下方的内腔壁与中心管的外径之间设有多孔过滤挡板。

所述入水口直径小于中心管。相对于内腔加热区域及其上方、下方的筒体外侧设置有伸入内腔的热电偶。相对于内腔加热区域以下的筒体外壁面设有贴壁温度传感器。所述下平盖上设置有锥筒。