[实用新型]一种超临界水氧化反应装置

说明书

本实用新型公开了一种超临界水氧化反应装置，该装置中O₂输送支管通过T型三通依次连接两段相邻的两级反应器主管，实现了氧气的分段供应和氧气与物料的充分混合，提高了氧气的利用率和物料的反应效率；各反应器主管外设有管壳，通过向管壳与反应器主管外壁间的空腔内通入与反应物逆向流动的冷却介质，实现了反应器内因放热反应产生的热量的回收利用，降低了能源浪费；整体结构简单、易于检修和维护。

技术领域

本实用新型属于化工设备及废物处理领域，具体涉及一种超临界水氧化反应装置。

背景技术

针对工业有机废弃物中有机物成分复杂，危害性大，传统处理技术成本高，处理不彻底这一现状，超临界水氧化技术近年来在工业有机废物处理领域受到广泛关注，并已在国内实现工业化应用，南京新奥环保有限公司已于2017年建成并投产了2套处理能力分别为1万吨/年的超临界氧化装置，用于处理南京化工园区产生的工业有机危险废物。

超临界水氧化技术(Supercritical Water Oxidation，SCWO)是利用水在超临界状态下(温度≥374℃，压力≥22.1MPa)，兼具气体与液体的高扩散性、对有机物的高溶解力及低表面张力的特性，在几秒到几分钟时间内对有机废物进行氧化分解，将其转化成H₂O、CO₂、CO等小分子物质，达到有机废物高效、彻底无害化处理的一种高级氧化技术。该技术的优点是：1)降解效率高，分解彻底；2)无二次污染物产生；3)在物料中有机物含量≥3wt.％的情况下，即可实现系统的自热，无需外部供热，节省能源。其主要缺点是氧气消耗量大，设备腐蚀严重，且反应器内存在局部超温的风险。

超临界水氧化系统的核心装置是反应器，其结构类型主要是釜式和管式两种，其中釜式反应器由于材料尺寸和反应停留时间等因素的限制，以及物料混合不均匀、局部腐蚀严重等问题，在工程化应用中使用较少；而管式反应器由于在强放热反应和高压反应时，有釜式反应器不具备的优势而在超临界水氧化系统中应用较多。

但是超临界水管式反应器在实际应用中也存在两个难题：

第一是物料与氧气混合不充分，氧气利用效率低的问题。传统的物料与氧气混合方法主要有两种：一种是物料与氧气在进入管式反应器之前首先通过一个进料混合器混合后再进入反应器；另一种是在反应器入口处，分别接氧气输送管和物料输送管，让氧气和物料进入反应器后通过扩散和湍流作用混合。这两种混合方式都存在入口段氧气浓度高，氧化反应剧烈，而后续供氧不足、导致有机物降解不彻底以及材料局部腐蚀严重和超温风险等缺点。针对这一缺点，专利号为CN105600912A的专利公开了一种用于超临界水氧化反应管式反应器多点注氧、分段混合装置，该装置通过在管式反应器的若干个反应主管上设置一个氧气注入口，在每个氧气注入口处设置能够伸入反应器主管的芯管，并在芯管上开设若干组用于氧气扩散的小孔，同时在芯管上设置螺旋部件，实现了氧气的均匀注入和氧气与物料的充分混合。但该装置直接在反应器主管上开设氧气注入口，存在高压密封难题，且在高温高压和腐蚀环境下，芯管上设置的螺旋部件容易因腐蚀而脱落，导致反应器堵塞，而且该反应器结构复杂，不便于维修，降低了系统的安全性和可靠性。

第二是超临界水氧化反应是放热反应，因此物料中有机物成分稍有波动便会引起温度的较大波动，导致反应器内温度难以控制，存在反应器超温的危险，而且管式反应器比表面积大，散热量大，这部分散失的热量如果不加以回收利用，会导致能源浪费。

发明内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种超临界水氧化反应装置，以解决现有设备存在的缺陷。