[发明专利]废有机物的超临界水处理用反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种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反应装置。

背景技术

超临界水是指温度和压力均高于其临界点(T＝374.15℃，P＝22.12MPa)的特殊状态下的水。与液态水相比，该状态下只有少量的氢键存在，介电常数近似于极性有机溶剂，具有高的扩散系数和低的粘度，传递性能好。在足够高的压力下，超临界水能按任意比与有机物、氧气互溶，使非均相反应变为均相反应，大大减小了传质、传热的阻力。而无机物特别是盐类在超临界水中溶解度极低(通常小于100mg/L)，容易被分离出来。

超临界水氧化技术(简称SCWO)是利用水在超临界状态下所具有的特殊性质，使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有机物。美国国家关键技术所列的六大领域之一“能源与环境”中就指出，最有前途的废物处理技术是超临界水氧化技术。SCWO反应完全、彻底，最终产物为水、N₂、CO₂、无机盐等小分子化合物，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，处理后的废水可以回收利用。此外，超临界水部分氧化气化技术(简称SWPO)是利用超临界水独特的物理化学性质，在不加或添加少量氧化剂的条件下，有机物在超临界水中发生水解、氧化、热解等反应过程，生成以氢气为主的可燃性气态产品。因此，利用超临界水处理技术(SCWO和SWPO)具有实现废有机物无害化处理和资源化利用的技术潜力。

超临界水处理技术中还存在需要解决的几方面问题。首先，在超临界条件下，高温高压的反应条件及高浓度溶解氧的反应环境中产生的活性自由基和强酸或某些盐类物质都会加剧反应器腐蚀。反应器腐蚀不仅引起了反应器安全问题，降低了反应器寿命，而且腐蚀产物会影响处理效果。因此，有效解决反应器腐蚀问题成为这一领域需要解决的技术难题。现有研究发现任何一种材料都不能承受各种不同反应条件下的腐蚀，解决反应器腐蚀方法主要是采用特殊形式的反应器结构，包括采用逆流釜式反应器、蒸发壁式反应器等。目前，还没有一种反应器结构被证明是非常理想地解决了反应器腐蚀问题。其次，在废有机物超临界水处理过程中，往往在进料中加入碱去中和反应过程中产生的酸以便降低反应器的腐蚀速率，但这同时也会导致无机盐的生成，由于超临界条件下无机盐的溶解度极低，有些盐的粘度较大，会沉积到反应器内表面上，进而引起反应器堵塞，造成反应装置非正常停机，严重影响了整套超临界水处理装置运行的可靠性和经济性，制约了超临界水处理技术的发展。再次，废有机物超临界水处理过程中采用催化剂可以加快反应速率，减少反应时间，降低反应温度，优化反应路径，有助于降低因反应条件苛刻造成的操作成本过高和反应器腐蚀问题。所使用的催化剂分为均相催化剂和非均相催化剂，均相催化剂存在的主要问题是反应后难以进行经济、高效的回收，会造成二次污染。因此，采用非均相催化剂是催化超临界水处理技术的发展方向。然而，由于盐在超临界水条件下会析出沉积到催化剂床层上，容易造成催化剂污染失活，且高温、高压的反应器操作条件，造成更换催化剂及其载体困难。

鉴于上述因素制约了废有机物超临界水处理技术的发展，因此一些新型反应器结构还在不断地开发之中。

发明内容

针对现有的超临界水处理反应器在防腐蚀、防盐沉积引起的堵塞、降低催化剂失活速率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反应器，通过将承压壁和耐腐蚀壁分开，有效降低反应器的腐蚀速率；反应流体在反应器中利用离心分离的方法将析出的无机盐去除，有效克服盐沉淀造成的反应器堵塞问题；在催化反应前进行脱盐处理，有效了降低催化剂的失活速率，且反应器结构方便进行固体催化剂及其载体的更换。

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；