[实用新型]利用辅助燃料补给热量的超临界水氧化反应系统

说明书

技术领域

本实用新型属于环境保护及化工领域，特别涉及利用超临界水作为反应介质对高浓度难生化降解的有机废水/垃圾渗滤液等废有机液体进行无害化处理过程的一种超临界水处理反应系统。

背景技术

超临界水(SCW)是指温度和压力均高于其临界点(T＝374.15℃，P＝22.1MPa)的特殊状态的水。SCW兼具液态和气态水的性质，介电常数近似于非极性有机溶剂，具有高的扩散系数和低的粘度。在足够高的压力下，有机物、氧气能按最大比例与超临界水互溶，从而使非均相反应变为均相反应，大大减小了传质、传热的阻力。而无机盐类在SCW中的溶解度极低，容易将其分离出来。因此SCW这种可连续变化的密度、低静电介质常数、低粘滞度的特性使其成为一种具有高扩散能力、高溶解性的理想反应介质。可以利用其温度与压力的变化来控制反应环境、协调反应速率与化学平衡、调节催化剂的选择性等。

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，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，迅速、完全、彻底地将有机物结构深度破坏，转化成无害的CO₂、H₂和H₂O等无无害的小分子化合物。超临界水氧化技术对于处理那些工业部门难消毁的有毒有害物质(如染料废物、制药废物、润滑剂废物、含PCBs的绝缘油、放射性混合废物、多氯联苯、易挥发性酸等)、高浓度难降解的有机废物(污泥、造纸厂料浆等)、军用毒害物质(化学武器，火箭推进剂，炸药等)具有独特的效果。

虽然超临界水氧化处理技术已经取得了很大进步，出现了关于应用超临界水技术的试验装置和商业装置的报道，但是仍有若干需要解决的问题，具体表现在：

1)因为超临界水反应需要高温、高压的反应条件，尽管有报道称进料中有机物质量含量超过2-3％时，超临界水氧化处理时系统的能量可以实现自热。但由于系统热量回收不完全且效率不高，所以在启动和正常运行时都需要对反应系统进行外部热量补给，目前国内外正在运行的超临界水反应装置绝大多数都是依靠电加热对物料等进行加热，这就造成了较高的运行成本。

2)目前国内外大部分正在运行的超临界水氧化装置所采用的氧化剂均为纯氧气或者过氧化氢。处理过程中较高的氧化剂成本，也成为超临界水氧化技术经济性的一个重要决定性因素。

3)进料中含有的盐及反应过程中生成的盐在超临界水中的溶解度极低，现有的国内外超临界水处理系统并不能彻底的在反应过程中对反应流体进行脱盐处理。盐沉积会造成超临界水处理系统的管路和反应器等设备堵塞和腐蚀，同时也使处理后流体的含盐量高，难以回收利用。所以必须对废水的含盐量进行较为严格的控制，这样就严重影响了超临界水处理对象的广泛性。

发明内容

针对现有的超临界水氧化处理系统存在的缺陷或不足，本实用新型的目的是提供一种可显著降低系统复杂程度和运行成本的、在反应过程中能够同时脱除生成的固态盐和溶解性盐的新型SCWO反应系统。

为达到以上目的，本实用新型是采取如下技术方案予以实现的：

一种利用辅助燃料补给热量的超临界水氧化反应系统，包括反应器、与反应器端盖上物料入口连通的物料装置、与反应器端盖上氧化剂入口连通的氧化剂装置、与反应器底部固体盐出口连通的脱盐装置，所述反应器底部设置液态盐出口和反应流体出口，其特征在于，该超临界水氧化反应系统还包括燃料补给装置和冷却水装置，所述反应流体出口依次通过第四换热器、第三换热器、第二换热器、第一换热器、第五换热器与汽液分离器联通；所述燃料补给装置包括燃料储罐，燃料储罐通过一个燃料泵与第四换热器壳程入口连接；第四换热器壳程出口通过第一电加热器与反应器端盖内的燃料芯管入口连接。

上述方案中，所述冷却水装置包括与第一清水储罐连接的高压冷却水泵，高压冷却水泵的出口一路与第二换热器壳程入口相连，另一路通过电动调节阀与反应器底部冷却水入口联通，第二换热器壳程出口与反应器釜体的蒸发壁水入口联通。

所述的物料装置包括物料储罐和与其连接的物料泵，物料泵的出口与第一换热器壳程入口联通；第一换热器壳程出口与反应器端盖上的物料入口联通。

所述的氧化剂装置包括空压机，空压机的出口一路与第三换热器壳程入口相连，另一路通过电动调节阀与反应器端盖的冷却入口连通，第三换热器壳程出口通过第二电加热器与反应器端盖上的氧化剂入口连通。