[发明专利]带有超临界区冷却水保护盘管的蒸发壁反应器及保护方法

说明书

本发明涉及超临界水氧化反应器领域，具体为一种带有超临界区冷却水保护盘管的蒸发壁反应器及保护方法，在上多孔蒸发壁和反应器壳体之间的间隙内设置有侧壁冷却水盘管，对间隙内的高温流体起到了冷却效果，从而保护上多孔蒸发壁及其所对应的反应器壳体；在顶盖保护挡板与反应器顶盖之间的间隙内设置有顶盖冷却水盘管，对间隙内的高温流体起到了冷却效果，从而保护反应器顶盖。本专利有效地解决了蒸发壁反应器内对有害有机废物进行超临界水氧化处理过程中存在的上超临界区内上多孔蒸发壁、上多孔蒸发壁所对应的反应器壳体、以及反应器顶盖的过热问题。

技术领域

本发明涉及超临界水氧化反应器领域，具体为一种带有超临界区冷却水保护盘管的蒸发壁反应器及保护方法。

背景技术

超临界水氧化是降解各种有害有机废物的有效技术，但由于大多数无机盐的溶解度在水的临界点附近迅速下降，一些粘性无机盐容易形成结块，然后粘附在反应器和管道的内表面，导致系统堵塞和传热受阻。并且超临界水相比正常水对金属材料的腐蚀性更强。此外，盐沉积也会对腐蚀产生协同效应，有研究指出超临界水中沉积的硫酸盐会增加合金的腐蚀速率。

蒸发壁反应器已被广泛证明可以有效地削弱超临界水氧化过程中的腐蚀和盐沉积。低温蒸发水/气体在蒸发壁内侧形成亚临界水/气膜，可以防止酸与蒸发壁接触，也可以溶解在超临界区形成的无机盐，从而有效地阻止腐蚀和盐沉积。目前已有许多研究人员致力于蒸发壁反应器的开发、研究和优化，一致认为形成连续均匀的亚临界水/气膜是蒸发壁反应器抗腐蚀和抗盐沉积的关键。

申请号为201610807760.2的发明专利，名称为“一种超临界水氧化反应器”，该专利在上超临界区采用无孔管以解决蒸发壁反应器腐蚀、盐沉积和高温过热的问题，但该专利无法在上部无孔管内部形成一层水膜，难以冲刷形成的无机盐和腐蚀性物质，将会严重损坏无孔管。

申请号为201510045018.8的发明专利，名称为“一种以空气作为保护膜的超临界水氧化系统及反应工艺”，该专利以空气作为蒸发壁反应器的保护膜，但无法解决蒸发壁反应器上超临界区的过热问题，将会严重损坏上多孔蒸发壁和反应器顶盖。

申请号为201210163868.4的发明专利，名称为“以氮气作保护膜的超临界水氧化流体注采系统及其工艺”，该专利以氮气作为蒸发壁反应器的保护膜，但该专利的目的是利用生成的多元流体以降低稠油粘度，从而提高采油率，并未提及蒸发壁反应器上超临界区过热问题对反应器壳体、反应器顶盖及多孔蒸发壁的损坏。

申请号为202010675971.1的发明专利，名称为“一种超临界水氧化蒸发壁式反应器”，该专利虽然通过对蒸发壁反应器结构进行改造升级以形成优异水膜，但是也并未提及上超临界区反应器壳体、反应器顶盖及多孔蒸发壁的过热保护问题。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种带有超临界区冷却水保护盘管的蒸发壁反应器及保护方法，以解决现有技术中在蒸发壁反应器内对有害有机废物进行超临界水氧化处理过程中存在的上超临界区反应器壳体、多孔蒸发壁及反应器顶盖过热的技术问题。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种带有超临界区冷却水保护盘管的蒸发壁反应器，包括反应器顶盖、顶盖冷却水盘管、侧壁冷却水盘管和反应器壳体；

反应器顶盖设在反应器壳体的顶部；反应器顶盖上设有顶盖冷却水入口和冷却水出口；

反应器壳体内沿着径向设置有上多孔蒸发壁和下多孔蒸发壁，反应器壳体内壁设有环形定位挡板，环形定位挡板将上多孔蒸发壁和下多孔蒸发壁分隔并定位；上多孔蒸发壁和下多孔蒸发壁与反应器壳体之间存在间隙，且在上多孔蒸发壁对应反应器壳体的侧壁处分别设有侧壁氮气入口和侧壁冷却水入口；侧壁冷却水盘管围绕上多孔蒸发壁螺旋设置，且侧壁冷却水盘管的输入端连接侧壁冷却水入口，输出端连接冷却水出口；下多孔蒸发壁的底端固定在反应器壳体的底部，且在反应器壳体的底部通过环形定位挡圈固定设置；