[发明专利]亚临界水制备工艺及其发生装置

权利要求书

1.一种用于亚临界水制备工艺的装置，其特征在于：包括由上到下相互连通的气水混合区（1）和气水分离区（2）；

所述气水混合区（1）包括蒸气室（11）、工艺水室（12）、混合室（13）以及由上至下依次设置于所述混合室（13）下方的喉管（14）和扩张室（15）；所述蒸气室（11）的出口端设有拉瓦尔喷管结构的高压过热蒸气喷嘴（16）；所述混合室（13）、所述喉管（14）和所述扩张室（15）相互连通、同轴设置，且三者形成拉瓦尔喷管结构；所述蒸气室（11）的高压过热蒸气和所述工艺水室（12）的工艺水经所述混合室（13）混合，混合形成的气水混合流体依次通过所述喉管（14）和所述扩张室（15），实现高压过热蒸气和工艺水的充分的混匀、换热，生成气水混合物，进而进入所述气水分离区（2）；

所述气水分离区（2）包括气水分离组件和亚临界水区；所述气水分离组件包括由内到外同轴设置的气水分离内管（21）和多孔挡板管道（22）以及固定设置于所述气水分离内管（21）与所述多孔挡板管道（22）之间的螺旋导流板（25）；所述多孔挡板管道（22）上均匀分布多排气水分离孔眼（24）；

所述多孔挡板管道（22）进口端与所述气水混合区（1）连通，且所述气水分离内管（21）进口端与所述气水混合区（1）不连通，气水混合物进入所述气水分离内管（21）与所述多孔挡板管道（22）之间形成的待分离区，被所述螺旋导流板（25）旋转，亚临界水和饱和蒸气产生不同的离心力，亚临界水从所述多孔挡板管道（22）上设置的所述气水分离孔眼（24）喷出，饱和蒸气不能从所述气水分离孔眼（24）喷出，从而分离出亚临界水和饱和蒸气。

2.根据权利要求1所述的用于亚临界水制备工艺的装置，其特征在于：所述蒸气室（11）垂直穿插于所述工艺水室（12）的内腔中，高压过热蒸气和工艺水沿相互垂直的方向分别喷入所述蒸气室（11）和所述工艺水室（12）；所述工艺水室（12）的出口端设有工艺水喷嘴（17），所述高压过热蒸气喷嘴（16）和所述工艺水喷嘴（17）均延伸至所述混合室（13）内，且所述高压过热蒸气喷嘴（16）和所述工艺水喷嘴（17）同轴设置。

3.根据权利要求1所述的用于亚临界水制备工艺的装置，其特征在于：所述亚临界水区包括沿轴向同轴分布于所述多孔挡板管道（22）外侧的气水分离外管（23）；亚临界水从所述多孔挡板管道（22）上设置的所述气水分离孔眼（24）喷出，进入所述多孔挡板管道（22）与所述气水分离外管（23）之间形成的集水通道，饱和蒸气和气水混合物共同存在于所述气水分离内管（21）与所述多孔挡板管道（22）之间形成的待分离区。

4.根据权利要求3所述的用于亚临界水制备工艺的装置，其特征在于：所述集水通道下端封闭，上端通过气水分离头（26）与所述气水分离内管（21）连通，经分离得到的亚临界水从所述集水通道被压入所述气水分离内管（21），并从所述气水分离内管（21）出口端流出；经分离得到的饱和蒸气从所述待分离区的出口端流出。

5.根据权利要求1所述的用于亚临界水制备工艺的装置，其特征在于：还包括设置于所述气水分离区（2）下方的消音减震区（3），所述气水分离区（2）和所述消音减震区（3）相互连通且同轴设置；经所述气水分离区（2）分离得到的亚临界水和饱和蒸气分别通过所述气水分离内管（21）和所述待分离区进入所述消音减震区（3）。

6.根据权利要求5所述的用于亚临界水制备工艺的装置，其特征在于：所述消音减震区（3）包括与所述气水分离内管（21）连通的消音减震内管（31）和沿轴向同轴分布于所述消音减震内管（31）外侧的消音减震外管（32）；所述消音减震外管（32）长度小于所述消音减震内管（31）的长度；所述消音减震内管（31）的内径与所述气水分离内管（21）的内径相等，经所述气水分离区（2）分离得到的亚临界水通过所述气水分离内管（21）进入所述消音减震内管（31），并从所述消音减震内管（31）的出口端流入高压反应设备内；所述消音减震外管（32）的内径与所述多孔挡板管道（22）的内径相等，经所述气水分离区（2）分离得到的饱和蒸气通过所述待分离区进入所述消音减震内管（31）与所述消音减震外管（32）之间形成的集蒸气通道。