[发明专利]一种用于超临界水氧化系统的氨回收系统及氨回收控制方法

说明书

本发明公开了一种用于超临界水氧化系统的氨回收系统及氨回收控制方法，包括物料调配罐、超临界水氧化反应器、再沸器、降压余热利用单元、中间缓冲池、蒸氨塔、蒸氨塔伴热夹套、集液箱及氨吸收单元。该系统能够通过调节进入再沸器旁路的高温高压流体的量而调节进入再沸器的高温高压流体的量，从而控制再沸器中冷流体产生蒸汽的量，以满足蒸氨塔正常运行。该系统所用蒸汽由超临界水氧化反应器出水高温高压流体所携带的热量加热再沸器中蒸氨塔出水产生的蒸汽提供，提高了余热利用效率。该系统结构设计合理，降低了系统设备成本，提高余热利用效率，降低蒸氨系统能量输入，实现超临界水氧化系统含氮出水的达标排放及资源化利用。

技术领域

本发明属于超临界水氧化技术领域，具体涉及一种用于超临界水氧化系统的氨回收系统及氨回收控制方法。

背景技术

超临界水(Supercritical Water，简称SCW)是指温度和压力均高于其临界点(T＝374.15℃，P＝22.12MPa)的特殊状态的水。在该状态下，水中只有少量的氢键存在，介电常数近似于有机溶剂，具有低的粘度和高的扩散系数。使有机物、氧气能按任意比例与超临界水互溶，从而使非均相反应变为均相反应，大大减少了物质之间的传质、传热阻力。

超临界水氧化(Supercritical Water Oxidation，简称SCWO)技术就是利用超临界水显著区别于普通水的特殊性质，使有机物和氧化剂在超临界水中迅速发生均相的氧化反应，来彻底分解有机物，将有机物快速转化为CO₂、H₂O、N₂和其他无害小分子化合物，没有二次污染问题，与其他处理技术相比，超临界水氧化技术处理有机废物具有绿色环保、节能高效等显著的优越性。

虽然大量的实验结果已经证实了超临界水氧化技术在处理各种有毒、难降解废水和污泥方面已取得了较大的成功，但对某些化学性质稳定的化合物如氨氮氧化所需的反应条件要求更高。含氮有机物在超临界水中首选降解成为氨，氨的进一步氧化则比较困难。有研究表明，在无催化剂条件下，当温度低于640℃时，氨几乎没有发生降解；并且当反应条件达到680℃、24.8MPa，只有10％的氨被氧化。另有研究表明，即使使用催化剂，当反应条件为450℃、27.6MPa，停留时间为0.8s时，氨的降解率也只有40％。因此，氨的超临界水氧化处理并不能获得很好的降解效果。氨在超临界水中的稳定性已经制约了超临界水氧化法处理含氮废水/固废的实际应用。

目前，用于提高废水中氨氮降解率的方法有催化超临界水氧化法以及高温条件的超临界水氧化法。而催化剂尤其是均相催化剂的引入容易带来二次污染，还可能会发生盐沉积，堵塞反应器，同时封闭反应体系内的非均相催化剂的装载、更换比较困难，且存在催化剂的流失及失活等问题；提高反应温度对金属材料有更苛刻的要求，使设备成本上升，同时在超临界水条件下，更高温度的反应条件及高浓度溶解氧的反应环境会加剧反应器腐蚀，从而严重影响整套超临界水氧化反应系统运行的安全可靠性。

在工业化超临界水氧化系统中，为了平衡投资和运行效果，普遍的运行参数是600℃左右，在这个较低的温度下，有机物中的氮元素经超临界水氧化反应转化为无机氮，出水的总氮、氨氮浓度超标，很难做到达标排放。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于超临界水氧化系统的氨回收系统及氨回收控制方法，该系统结构设计合理，能够有效降低设备成本，降低蒸氨系统能量输入，提高余热利用效率，实现超临界水氧化系统的达标排放及氨的资源化利用。

本发明是通过以下技术方案来实现：