[实用新型]一种完全水力混合型超临界水氧化反应器

说明书

本实用新型“一种完全水力混合型超临界水氧化反应器”，属于超临界水制备技术，其特征在于，包括反应器主体(13)、设置在反应器主体(13)内的蒸发壁(10)、设置在反应器主体(13)顶部的燃料‑氧气‑物料混合注入设备、至少一组设置在反应器主体(13)侧壁上的氧气‑物料混合注入器组、设置在反应器主体(13)底部的排放口(14)、设置在反应器主体(13)侧壁上的蒸发壁冷却水进口(11)以及蒸发壁冷却水出口(12)。其优点在于，设备简化，提高了系统的可靠性，同时避免了因进料中有机物浓度过高而在顶部发生过热反应，避免了无机盐在导流筒及机械搅拌设备的沉积及腐蚀问题。

技术领域

本实用新型涉及超临界水热燃烧技术,具体涉及一种完全水力混合型超临界水氧化反应器。

背景技术

超临界水是指温度和压力同时超过其临界条件(温度T＝374.3℃，压力P＝22.05MPa)的水，超临界水拥有与常态水完全不同的物理化学性质，在超临界水中发生的氧化还原反应、脱水反应、水热合成反应、聚合物降解反应等，相对于在常态水中发生的反应具有反应速率快，反应彻底等优势。基于上述特点，超临界水为环境保护、生物质转化、有机废弃物处理等领域提供了高效的、绿色的解决方案。然而，超临界水对金属、陶瓷、工程塑料等常规抗腐蚀材料均由极强的腐蚀作用，特别是高盐含量废水中，腐蚀程度会进一步加剧；又因超临界水的特殊物理性质，无机盐在超临界水中的溶解度非常低，容易在反应过程中析出，从而造成反应器的堵塞。因此防腐蚀和盐堵塞的问题是目前超临界水领域中两大关键问题。

超临界水热燃烧是指燃料或一定浓度的有机物与氧化剂在超临界水中发生的剧烈氧化反应并产生水-热火焰的一种新型燃烧方式。超临界水热燃烧技术可用于解决传统的超临界水氧化反应器所带来的弊端，即进料须加热到超临界温度后在进入反应器，从而导致了在管道、换热器、阀门等附属配件的腐蚀、结焦和无机盐的沉积问题。超临界水氧化反应器利用超临界水热火焰产生的高温使得进料瞬间达到超临界温度以上并发生超临界水氧化的过程。进料与氧化剂(如氧气等)在超临界水氧化反应器内部的充分混合是确保超临界水氧化反应器内充分发生超临界水氧化的关键。文献M.D.Bermejo等(The Journal ofSupercritical Fuids, 2011，Vol.56,21-32，)采用水热火焰作为具有蒸发壁的超临界水氧化反应器的加热热源，反应器内部混合方式采用了导流筒的形式，易造成无机盐在导流筒上沉积及导流筒的腐蚀问题。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题：如何提供一种以超临界水热燃烧火焰为热源，在反应器内部快速加热进料至超临界温度以上的设计温度，从而在反应器内部充分发生超临界水氧化反应的完全混合型反应器，并提供了其在生产超临界水，以及污水资源化利用中的用途本实用新型所采用的技术方案如下：

一种完全水力混合型超临界水氧化反应器，其特征在于，包括：反应器主体(13)、设置在反应器主体(13)内的蒸发壁(10)、设置在反应器主体(13)顶部的燃料-氧气-物料混合注入设备、至少一组设置在反应器主体(13)侧壁上的氧气-物料混合注入器组、设置在反应器主体(13)底部的排放口(14)、设置在反应器主体(13)侧壁上的蒸发壁冷却水进口(11)以及蒸发壁冷却水出口(12)；

所述燃料-氧气-物料混合注入设备，用于注入液体燃料，氧气和物料；注入的液体燃料和氧气在所述燃料-氧气-物料混合注入设备中进行混合和燃烧，并在所述反应器主体(13) 顶部形成超临界水热燃烧火焰；注入的物料吸收燃料和氧气燃烧所产生的热量以完成预热，然后经所述燃料-氧气-物料混合注入设备底部喷入到所述反应器主体(13)内参与超临界水氧化反应；

所述氧气-物料混合注入器用于从反应器主体(13)的侧壁雾化喷入氧气和物料，从而与所述超临界水热燃烧火焰充分混合加热从而发生所述超临界水氧化反应，反应后的产物经排放口(14)排出所述反应器主体(13)。

优选地，所述燃料-氧气-物料混合注入设备为筒状管体，包括设置在所述筒状管体内腔中相互独立的燃料导入管道、氧化剂导入管道、物料导入管道；