[发明专利]一种超临界水氧化废水预热纯化系统

说明书

技术领域：

本发明涉及一种废水的处理设备，特别涉及一种超临界水氧化废水预热纯化系统。

背景技术

超临界是指流体物质的一种特殊状态。当把处于汽液平衡的流体升温升压时， 热膨胀引起液体密度减小，而压力的升高又使汽液两相的相界面消失，成为均相 体系，这就是临界点。当流体的温度、压力分别高于临界温度和临界压力时就称 为处于超临界状态。超临界流体具有类似气体的良好流动性，但密度又远大于气 体，因此具有许多独特的理化性质。

水的临界点是温度374.3℃、压力22.064MPa，如果将水的温度、压力升 高到临界点以上，即为超临界水，其密度、粘度、电导率、介电常数等基本性能 均与普通水有很大差异，表现出类似于非极性有机化合物的性质。因此，超临界 水能与非极性物质(如烃类)和其他有机物完全互溶，而无机物特别是盐类，在超 临界水中的电离常数和溶解度却很低。同时，超临界水可以和空气、氧气、氮气 和二氧化碳等气体完全互溶。

由于超临界水对有机物和氧气均是极好的溶剂，因此有机物的氧化可以在富 氧的均一相中进行，反应不存在因需要相间转移而产生的限制。同时，400～600℃ 的高反应温度也使反应速度加快，可以在几秒的反应时间内，即可达到99％以上 的破坏率。

超临界水氧化反应完全彻底：有机碳转化为CO2，氢转化为H20，卤素原子 转化为卤离子，硫和磷分别转化为硫酸盐和磷酸盐，氮转化为硝酸根和亚硝酸根 离子或氮气。而且超临界水氧化反应在某种程度上和简单的燃烧过程相似，在氧 化过程中释放出大量的热量。由于超临界水氧化是在高温高压下进行的均相反应， 反应速率快，停留时间短(可小于1min)，所以反应器结构简洁，体积小；适用 范围广，可以适用于各种有毒物质、废水废物的处理；不形成二次污染，产物清 洁不需要进一步处理，且无机盐可从水中分离出来，处理后的废水可完全回收利 用；当有机物含量超过2％时，就可以依靠反应过程中自身氧化放热来维持反应 所需的温度，不需要额外供给热量，如果浓度更高，则放出更多的氧化热，这部 分热能可以回收。

目前，超临界水氧化法处理废水仍存在缺点，其高温高压的操作条件无疑对 设备材质提出了严格的要求；另一方面，虽然已经在超临界水的性质和物质在其 中的溶解度及超临界水化学反应的动力学和机理方面进行了一些研究，但是这些 与开发、设计和控制超临界水氧化过程必需的知识和数据相比，还远不能满足要 求；在实际进行工程设计时，除了考虑体系的反应动力学特性以外，还必须注意 一些工程方面的因素，例如腐蚀、盐的沉淀、催化剂的使用、热量传递等。

在超临界水氧化环境中比通常条件下更易导致金属的腐蚀。高浓度的溶解氧、 高温高压的条件、极端的pH值以及某些种类的无机离子均可使腐蚀加快。腐蚀 会产生两个方面的问题，一是反应完毕后的流出液中含有某些金属离子(如铬等)， 会影响处理的质量；二是过度的腐蚀会影响压力系统正常工作。在300～500℃、 pH值2～9、氯化物浓度为400mg/L的条件下，对13种合金的腐蚀进行了实验研 究。结果表明，在给定的温度范围内pH对腐蚀的影响不大。在300℃的亚临界 状态下，由于水的介电常数和无机盐的溶解度均较大，主要以电化学腐蚀为主。 当温度升至400℃以上时，水的介电常数和盐的溶解度迅速下降，这时以化学腐 蚀为主。

在超临界水氧化中，往往在进料中加入碱中和过程中产生的酸和生成的盐， 因超临界条件下无机物的溶解度很小，过程中会有盐的沉淀。某些盐的粘度较大， 有可能会引起反应器或管路的堵塞。通过反应器形式的优化和适当的操作方式可 予以部分地改善。对于某些高含盐体系可能需要预处理。

所以，超临界水氧化在处理有机废物方面越来越受到重视，其存在的现有技 术中的缺陷亟待解决。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种超临界水氧化 废水处理体系中的预热纯化体系，避免设备承受多种酸、碱和无机盐的综合腐蚀， 解决处理系统的材料选择的局限性，设备可以根据的变化温度、腐蚀介质的情况 来选择某种适应分离材料，根据分温度分段除去的酸碱选取相应的材料可以大大 的降低制造成本；提取出的物质可以回收再利用，减少了运行的成本。

该超临界水氧化废水的预热纯化系统，含有污水泵、1～6个预热装置、纯化 装置组成；