[发明专利]一种交替式运行的超临界水氧化系统

说明书

本发明涉及节能环保领域，具体公开了交替式运行的超临界水氧化系统，包括：反应器，差压计，控制器，热回收管路，废料进料管路和氧气进料管路。本发明通过系列联动电磁阀、联动加热器结合反应器的差压信号，实现反应器物料和热回收回路流体的来回切换，即实现反应系统内高低温区域的切换，进而实现无机盐的自动溶解去除，使反应系统连续可靠运行。

技术领域

本发明涉及节能环保领域，具体公开了一种交替式运行的超临界水氧化系统。

背景技术

超临界水氧化是在超过水的临界点(Pc＝22.1MPa,Tc＝374℃)的条件下，利用氧化剂将有机物进行“燃烧”氧化的方法。该技术利用超临界水的独特性质(如密度、粘度、介电常数、离子积降低，氢键减弱，扩散性能、非极性特征显著增强等)，将有机污染物彻底氧化为CO₂、H₂O等无毒无害产物，具有反应速率快、降解彻底、无二次污染等独特优势，是目前最具潜力的有机废水处理技术之一。

基于超临界水氧化技术的独特优势，国内外已陆续建成超临界水氧化小试、中试装置，但装置的腐蚀、盐沉积以及运行成本过高等问题阻碍了超临界水氧化技术进一步工业化推广：

超临界水氧化反应过程中形成的无机酸(如HCl、H₂SO₄等)以及高温、高压、高氧浓度的反应环境，大大加速了反应器的腐蚀；绝大多数无机盐在超临界水中溶解度很低，反应过程大量无机盐的析出会造成反应器出口及阀门堵塞，引起系统压力波动，最终导致超临界水氧化系统设备停机，后续需要降温降压、拆卸，清洗再重新启动，对系统的可靠性造成极大影响。此外，在超临界水氧化运行过程中，需要将物料提升至高温高压(一般在临界点以上)，该过程需要消耗大量电能，导致系统运行成本较高。

通过双壳反应器如水膜反应器可有效解决腐蚀和盐沉积问题。这类反应器一般由承压外壳和多孔内壳组成，有机废料和氧化剂从反应器顶部注入，进行超临界水氧化反应，从而产生高温反应流体。低温蒸发水从反应器侧面注入到内壳与外壳之间的环隙；蒸发水可以平衡反应流体对多孔内壳的压力，使多孔内壳无需承压，同时避免承压外壳与反应流体接触；蒸发水通过多孔内壳渗入到反应器内并在多孔内壁形成一层亚临界水膜，该水膜能阻止无机酸与壁面的接触并能溶解在超临界温度反应区析出的无机盐，可有效缓解反应器内的腐蚀和盐沉积问题。但反应器出口流体已冷却至亚临界温度，实现无机盐的溶解，因而应流体的能量品位也大大降低，这会大大提高系统的能量消耗。

因此，有必要对现有技术进行进一步的改进。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种交替式运行的超临界水氧化系统，以解决系统腐蚀和盐沉积问题，使得系统可以连续可靠运行，而又不会造成系统能耗大大提升。

为实现上述目的，本发明采取以下的技术方案：

本发明的交替式运行的超临界水氧化系统，包括：反应器，差压计，控制器，热回收管路，废料进料管路和氧气进料管路；

所述反应器为同轴双管反应器，包括内管和外管；所述内管设有第一开口和第二开口；所述外管设有第三开口和第四开口；

所述热回收管路分为两条冷却流体支路，两条冷却流体支路分别与第三开口和第四开口管路连接，用于回收反应器中的反应热；

所述废料进料管路分为两条进料支路，第一进料支路经常开1A电磁阀、常开1#加热器与反应器的第一开口连接，第二进料支路经常闭1B电磁阀、常闭2#电加热器与反应器的第二开口连接；

所述氧气进料管路分为两条氧气支路，第一氧气支路经常开2A电磁阀与反应器的第一开口连接，第二氧气支路经常闭2B电磁阀与反应器的第一开口连接；

所述差压计分别与第一开口与第二开口连接，用于监测反应器第一开口和第二开口两端的压差；