[发明专利]一种利用超临界水氧化技术连续处理废气的装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于工业废气处理领域，涉及一种连续处理废气的装置及方法，具体涉及一种利用超临界水氧化技术连续处理废气的装置及方法。

背景技术

超临界水氧化(SuperCritical Water Oxidation，简称SCWO)技术是以超临界水(温度＞374，压力＞22.1MPa)为介质，利用在超临界条件下不存在气液界面传质阻力来提高反应速率，并与纯氧在均相条件下使有机物彻底氧化的一种新兴技术。同焚烧、湿式催化氧化相比，超临界水氧化具有污染物完全氧化、二次污染小、设备与运行费用相对较低等优势。

处于超临界状态下的水兼具液态和气态水的性质，其可连续变化的密度、低静电介质常数、低粘滞度等特性使超临界水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、调节催化剂的选择活性等，也可以通过不同物质溶解度对超临界流体的依赖性，实现反应与分离在同一反应器内完成。针对企业厂区内燃料燃烧和生产工艺过程中产生的各种排入空气的含有污染物气体等，如：二氧化碳、二硫化碳、硫化氢、氟化物、氮氧化物、氯、氯化氢、一氧化碳、硫酸(雾)、挥发苯及芳烃、铍化物、烟尘及生产性粉尘，如果排入大气，会污染空气，同时严重的危害人的健康。采用超临界水氧化处理，可有效去除工业废气中的有害物质。

目前对于工业废气的处理主要采取焚烧法(专利201210023570.3)、活性炭吸附(专利201310270874.4)、湿式空气氧化法(专利200710068312.6)、光化学氧化及光催化氧化(专利201280006489.2，201280005310.1)、电化学氧化(专利201310071665.7)等方法，这些传统的处理方法效率较低，尤其对于高浓度工业废气很难达到国家一级排放标准，有些工艺处理后的残留物仍为污染物或危险物，需做进一步处理才能排放，因此对工业废气处理的新技术和新方法有待进一步研究开发。相关研究表明，超临界水氧化是目前处理工业废气的有效途径。处于其临界点(374℃，22.1MPa)以上的高温、高压状态的水被称为超临界水(SCW)，在此条件下的水既具有与气体相当的扩散系数(比一般液体高10-100倍)和较低的黏度，又具有与液体相近的密度和对物质良好的溶解能力。SCW与非极性物质如烃类、戊烷、己烷、苯和甲苯等有机物可完全互溶，氧气、氮气、CO、CO₂等气体也都能以任意比例溶于超临界水中。正是由于SCW的溶剂化特性，使其成为有机物氧化的理想介质，以超临界水为载体，将有机废物与空气、氧气等氧化剂在超临界水中进行氧化反应而将其去除。超临界水氧化反应是在高温、高压下进行的均相反应，反应速率很快(可小于1min)，处理彻底，有机物被完全氧化成二氧化碳、水、氮气以及盐类等无毒的小分子化合物，不形成二次污染，且无机盐可从水中分离出来，处理效率可达99.99％以上，完全能够达到国家一级排放标准，实现直接排放或回收利用。另外，当有机物质量分数超过2％时，超临界水氧化过程可以形成自热而不需额外供给热量。这些特性使超临界水氧化技术与生化处理法、湿式空气氧化法及燃烧法等传统的废水处理技术相比表现出独特的优势，使其成为一种具有很大潜在优势的环保新技术。

我国近年来也对醇类、酚类、苯类、含氮及含硫等有机废水进行了超临界水氧化的研究并形成了一些相关专利，如一种超临界水氧化处理含碳有机物的方法(201210592563.5)，一种超临界水氧化处理乙烯废碱液的方法(201110285736.4)等。这些研究取得了满意的效果，但大多处于小试规模，间歇式反应器居多，不能连续处理，中试装置及工业化运行也仅为雏形。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种利用超临界水氧化技术连续处理废气的装置及方法，该装置及方法快速处理高浓度的工业废气，处理效率高。

为达到上述目的，本发明所述的利用超临界水氧化技术连续处理废气的装置，其特征在于，包括压缩机、氧化剂存储器、混合箱、超临界水发生器及副产品回收器，所述压缩机的氧化剂入口与氧化剂存储器的出口相连通，混合箱的超临界水入口及气体入口分别与超临界水发生器的出口及压缩机的出口相连通，混合箱的出口与副产品回收器的入口相连通。

所述混合箱的出口与副产品回收器的入口通过第一阀门相连通。

所述压缩机的出口与混合箱的气体入口通过第二阀门相连通。

所述混合箱的超临界水入口与超临界水发生器的出口通过第三阀门相连通。