[其他]有害废料反应器系统

说明书

本申请是美国专利申请903，235号（一九八六年九月三日提交）的部分继续申请。

本发明是有关有机化合物（例如毒性的废料产品）的分解。具体来说，本发明是有关分解有机化合物的改进方法和反应器系统。

有多种类型的高温反应器可应用于各种有机化合物（如毒性废料）的处理过程，用以使该种物料转化成为更适于排放至周围环境的化合物，或者是在某种情况下使其再循环使用。在该反应器中可应用的过程包括多种过程，如热解、热分解、离解、分解和燃烧等。

对于先有技术中对有机化合物分解的方法和设备，从具体的应用技术的过程和设备构造来看，都存在不少问题。例如许多先有技术的反应器系统中，反应区内的反应物停留时间较短。因此，在这种反应器内需要很高的温度和/或压力使处理的物料完全反应。应用高温对反应器的结构构件带来许多问题，因为它们在高温下可软化或呈反应性。而且在这种系统中的能量耗费使生产成本提高。

对先有技术来说，处理大量的有机物料则经常需要装置大型的反应器系统。而这种大型反应器系统的耗费和难于控制使用，在许多应用中都是不适用的。

本发明的一个目的是提供对于各种有机化合物进行分解的改进方法和反应器系统。

本发明的另一个目的是提供对于各种有机化合物进行分解的方法和反应器系统，其中对所处理的组分的反应，提供了适当的温度，湍动和停留时间的组合条件。

本发明的另外目的是，对于各种有机化合物的分解提供一种方法和反应器系统，其中可以在稍低于大气压和高热效应的条件下进行操作。

本发明的进一步的目的是，对于各种有机化合物的分解提供一种方法和反应器系统，而对反应器系统所需大小来说，它具有较高的物料通过量。

本发明更进一步目的是，对有机废料的分解提供一种改进方法和反应器系统，而在其中可在相当安全和可控制的条件下，来处理毒性废料，并使其转变成无害的化合物。

对于本专业的技术人员来说，本发明的其它方面的目的从下面的说明以及参照附图则是易于理解的。

附图中，图1是体现本发明的反应器系统的示意图。

图2是图1中所示的反应器系统中的反应器或加热式处理有害物反应器部分的放大剖面图。

图3是本发明中，当一类代表性的有机化合物分解时，所采用的一组典型的工艺条件的图示。

总括说来，在本发明方法中，将气态的有机化合物和水的混合物通入第一反应区以分解有机化合物。第一反应区（在优选实施例中，为重迭的环形套筒）中的温度范围约为200℃至1400℃。第一反应区中设有曲折通道（labyrinthine    path），它对于气体混合物来说可作为有机质吸附表面，而在第一反应区提供足够的停留时间，使基本上所有的气体有机化合物与水进行反应。第一反应区的排出物料通入第二反应区（在优选实施例中，为中心区），其中温度范围约为750℃至1820℃，用于分解由第一反应区排放物料中的剩余有机化合物。在两个反应区中，水分需控制在比化学计算量为高的分量。

对于本发明的具体方法来说，本发明方法与使有机物分解的大多数先有技术中所采用的方法不同。与先有技术的区别在于，本发明方法中，应用了比化学计算量为多的水量，而使有机化合物与水产生解离作用，并生成二氧化碳、一氧化碳和氢。大多数的先有技术中，进行的反应是基于燃烧作用，其中使有机化合物与燃料混合，并在高温下与空气（氧气）作用生成二氧化碳和水。在先有技术的方法中，所产生的问题是除了需要高温以及高温的排除外，反应中可产生许多不需要的付反应及重组反应（未充分燃烧产物或PICS），并且排出有毒化合物，从而对周围环境产生危害。

按照本发明方法中所应用的反应类型，其中的一个优点是反应是吸热的。这可使反应过程稳定和安全。由于反应中不排出热量，比较燃烧方法的放热反应，反应器的结构件则可保持在较低的温度下。需要时，本发明方法可通过向加入料的气体混合物加入空气和/或氧气，而与某些氧化反应同时操作。通过调节空气加入量，可以使本发明方法操作时基本上保持热平衡。

将气态有机化合物和水分的混合物通入第一反应区，并保持其中温度范围约为200℃至1400℃。温度范围的低限温度取决于各气体进入第一反应区的温度。而温度范围高限则取决于反应器本身构造和其结构件的耐热限度。第一反应区包括环形套筒（详见下述说明），是由其内部加热，而由第一反应区外表面来的辐射热和对流热量将影响其操作温度范围。在优选实施例中，第一反应区为一重迭式的环形套筒，其中气体并先在外部套筒由上而下通过，然后在同轴向的内套筒由下而上通过。