[发明专利]定容内燃式超临界流体氧化装置及其氧化方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种超临界流体氧化处理有害有机物质技术，尤其是超临界水和超临界二氧化碳的混合物的高效生成和应用该超临界流体氧化处理有害有机物质的方法，具体是涉及用内燃的方式来加热加压定容容器内亚临界水、氧化剂和有害有机物，使这些物质的温度和压力超过水的临界点(温度＞374℃；压力＞22.1MPa)。 

背景技术：

超临界水氧化(supercritical water oxidation，SCWO)技术是处理液态有害有机物质的非常有效的技术。M.D.Bermejo and M.J.Cocero(Supercritical Water Oxidation：A Technical Review，AIChE J.52(2006)3933-3951)综述了这一技术可以高效彻底地处理有害有机物质(如极毒物质PCBs)在60秒以内分解率可达到99.9999％，这是现有其他处理技术无法达到的。但是，由于通常的小型间歇式(Batch system)，如Veriansyah Bambang，Kim Jae-duck(Supercritical water oxidation for the destruction of toxic organic wastewaters：A Review，J.of Environmental Sciences19(2007)512-522)所述，这样的SCWO处理系统是通过外部加热定容反应器来加热容器内的物质使之升温升压超过水的临界点，在超临界水的环境下容器内的氧化剂和有害有机物反应达到无害化。这就要求反应器的壁面材料即要具有高传热功能又要具有高耐腐蚀，高耐压功能。 

Philip A.Marrone，Glenn T.Hong(Review：Corrosion control methods in superitical water oxidation and gasification processes，J.of Supercritical Fluids 51(2009)83-103)明确指出到现在为止还没有一种材料具有全部这些功能。加之，有机物的氧化生成的盐会析出附着在反应容器上会增加壁面材料腐蚀和热传导阻力。 

另外，连续式(Continuous flow system)SCWO处理系统是惯用定压外加热方式(如德国的SUWOX)或是定压渗透墙式(Transpiring wall reactor，TWR)如B.Wellig et al.(Hydrothermal methanol diffusion flame as internal heat source in a SCWO reactor J.of Supercritical Fluids49(2009)59-70)是以内燃来加热反应物质。但是这必须使用多个高能耗高压泵在超临界压(高于25MPa)下泵送所有参加反应物质(燃料，氧化剂，有机液，水等)，尽管可用液态氧化剂(如H₂O₂)直接加入到有机液中来减少高压泵使用个数，但这使得在加热期间有机物与氧化剂反应生成盐附着在流路的内壁和反应 器内壁上减少预热效果而且液态氧化剂的价格是很贵的(如H₂O₂的价格可以高与氧气的十几倍)。这些连续式反应系统为防止严重的腐蚀和盐的附着使用了大量的纯水来分隔反应产物与反应器内壁以及用很高的工作压力来增加盐的溶解度控制盐的析出问题，如S.Baur et al.(The destruction of industrial aqueous waste containing biocides in supercritical water：development of the SUWOX process for the technical application J.of Supercritical Fluids33(2005)149-157)是使用了工作压力为70MPa。高压泵的价格是与高压泵的最大泵送量近似于指数关系，这就使得现有的超临界水氧化处理液态有害有机物质的成本过高。特别是大规模化的实施是十分困难的。