[发明专利]超临界水氧化反应装置

说明书

公开了一种超临界水氧化反应装置，包括反应器；第一入口，位于所述反应器的上部，通过所述第一入口向所述反应区通入反应气体；第二入口，位于所述反应器的上部，通过所述第二入口向所述反应区通入反应液体；出口，位于所述反应器的中部，通过所述出口排出所述反应区内的液体和反应剩余物料；还包括：换热模块，位于所述反应器的底部，所述换热模块采用具有预定温度的沙粒料对所述反应液体进行换热，所述沙粒料的顶部低于所述出口，所述预定温度高于所述反应液体的超临界温度。本申请的超临界水氧化反应装置，通过采用换热模块来加快有机废水到达超临界水的状态的时间，从而降低对反应装置的腐蚀。

技术领域

本发明涉及有机废水净化技术领域，特别涉及一种超临界水氧化反应装置。

背景技术

高浓度、有毒、难降解有机废水的处理是国内外公认的难题。传统的有机废水处理技术(如物化处理技术、生物处理技术、湿式氧化、焚烧等)存在成本高、降解率低、易衍生二次污染等问题。

超临界水是指当压力和温度达到一定值时，因高温而膨胀的水的密度和因高压而被压缩的水蒸气的密度正好相同时的水。此时，水的液体和气体便没有区别，完全交融在一起，成为一种新的呈现高温高压状态的水。一般的，超临界水存在于温度为374℃以上且压力为22.1MPa以上的环境条件下，该条件下水的介电系数大大降低，氧气和多种有机物质在水体系中形成均一相，消除传质阻力，使本来发生在液相、固相、气相之间的多相反应转化为在超临界水中的均相氧化反应，反应速率更快，停留时间更短，而且不需要使用催化剂，氧化效率很高，大部分有机物的去除率可达99％以上。另外，无机组分与盐类在超临界水中的溶解度很低，几乎可以完全沉淀析出，使反应过程中盐的分离变得容易。

但是由于超临界湿式氧化过程中，加热时间过长及换热时间过长都容易导致反应器腐蚀加剧，因为腐蚀性与加热时间及换热时间几乎呈线性关联。相关技术中，解决腐蚀性问题的思路是尽可能地避免超临界污水与反应器壁的接触，例如形成隔离壁，从而降低反应器的腐蚀。但是隔离壁的形成，意味着大量密孔的加工，以形成隔离介质的微观隔离环境。而大量微孔的加工，本身就严重削弱了隔离壁的耐腐蚀能力，造成其隔离层如：空气层或蒸发壁层也是脆弱的，导致氧化反应器系统不能长时间运行。同时，隔离层的设计也存在着隔离层的隔离与换热之间的矛盾，反应器也很难做大。所以单纯依靠隔离的思路去解决超临界水的腐蚀难题，面临着技术自身的缺陷，不是终极解决办法。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种超临界水氧化反应装置，采用预热至一定温度的换热模块对有机废水进行加热，通过加快有机废水到达超临界水的状态的时间，从而降低对反应装置的腐蚀。

根据本发明的一方面，提供一种超临界水氧化反应装置，包括：反应器，包括外壁，内筒以及位于外壁和内筒之间的夹层，所述内筒围成反应区；第一入口，位于所述反应器的上部，与所述反应器内筒的反应区连通，通过所述第一入口向所述反应区通入反应气体；第二入口，位于所述反应器的上部，与所述反应器内筒的反应区连通，通过所述第二入口向所述反应区通入反应液体；出口，位于所述反应器的中部，与所述反应器内筒的反应区连通，通过所述出口排出所述反应区内的液体和反应剩余物料；其特征在于，还包括：换热模块，位于所述反应器的底部，所述换热模块采用具有预定温度的沙粒料对所述反应液体进行换热，所述沙粒料的顶部低于所述出口，所述预定温度高于所述反应液体的超临界温度。

可选地，在所述换热模块的温度低于第一温度阈值后停止向所述反应器内通入反应气体和反应液体。

可选地，在所述反应器内的反应时间达到第一时间阈值后停止向所述反应器内通入反应气体和反应液体。

可选地，在所述换热模块的温度低于第二温度阈值后通过所述出口排出所述反应区内的液体和反应剩余物料。

可选地，在所述反应器内的反应时间达到第二时间阈值后通过所述出口排出所述反应区内的液体和反应剩余物料。