[发明专利]一种城市污泥超临界水氧化分段氧化处理系统及工艺

权利要求书

1.一种城市污泥超临界水氧化分段氧化处理系统，其特征在于：包括反应流体进料系统、超临界水氧化/气化处理系统和分离后液相产物的超临界水氧化/湿式氧化处理系统；

反应流体进料系统包括污泥进料系统和氧化剂进料系统，氧化剂进料系统包括双氧水泵(22)、氧化剂罐(23)和第二预热器(5)；氧化剂罐(23)的出口连接双氧水泵(22)入口，双氧水泵(22)出口通过带有第二十阀门(V20)的管路连接第二预热器(5)的底部入口；第二预热器(5)的上部出口分成两路，一路通过带有流量计(6)和第三阀门(V3)的管路连接第一反应器(R1)上部入口；一路通过带有流量计(7)和第十二阀门(V12)的管路连接第二反应器(R2)上部入口；

污泥进料系统的出口连接第一反应器(R1)上部入口；

超临界水氧化/气化处理系统，用于污泥进料系统泵入的污泥和氧化剂进料系统泵入的氧化剂进行超临界水氧化/气化反应；

超临界水氧化/湿式氧化处理系统，用于加热超临界水氧化/气化处理系统生成的液相产物使其进行超临界水氧化/湿式氧化反应；

超临界氧化/气化处理系统包括：第一反应器(R1)、第一冷却器(9)、第一高温高压气液分离器(12)、冷却脱水干燥装置(11)、换热器(13)和第二反应器(R2)；

第一反应器(R1)底部出口通过带有第四阀门(V4)的管路连接第一冷却器(9)的管侧入口，第一冷却器(9)的管侧出口通过带有第七阀门(V7)的管路连接第一高温高压气液分离器(12)入口，第一高温高压气液分离器(12)上部气相出口依次连接冷却脱水干燥装置(11)、第六阀门(V6)和第一集气瓶(10)，第一高温高压气液分离器(12)底部液相出口通过带有第九阀门(V9)的管路连接换热器(13)的管侧入口，换热器(13)的管侧出口通过带有第十一阀门(V11)的管路连接第二反应器(R2)上部入口；

分离后液相产物的超临界水氧化/湿式氧化处理系统包括：第二冷却器(15)、背压阀(16)、第二高温高压气液分离器(17)、第二集气瓶(19)和集液箱(20)；

第二反应器(R2)底部出口通过带有第十三阀门(V13)的管路连接第二冷却器(15)的管侧入口，第二冷却器(15)管侧出口通过带有背压阀(16)和第十五阀门(V15)的管路连接第二高温高压气液分离器(17)底部入口，第二高温高压气液分离器(17)上部气相出口通过带有第十六阀门(V16)的管路连接第二集气瓶(19)；第二高温高压气液分离器(17)底部液相出口通过带有第十七阀门(V17)的管路连接集液箱(20)；第二反应器(R2)底部液相出口连接排污罐(21)。

2.根据权利要求1所述的一种城市污泥超临界水氧化分段氧化处理系统，其特征在于，还包括流体冷却预热处置系统，所述流体冷却预热处置系统包括第一水箱(8)和第二水箱(14)；

第一水箱(8)底部出口通过带有第五阀门(V5)的管路连接第一冷却器(9)的壳侧入口，第一冷却器(9)壳侧出口通过带有第八阀门(V8)的管路连接换热器(13)壳侧入口，换热器(13)壳侧出口通过带有第十阀门(V10)的管路连接第二水箱(14)上部入口，第二水箱(14)底部出口通过带有第十四阀门(V14)的管路连接第二冷却器(15)壳侧入口，第二冷却器(15)壳侧出口连接排污罐(21)。

3.根据权利要求1所述的一种城市污泥超临界水氧化分段氧化处理系统，其特征在于，污泥进料系统包括物料罐(1)、搅拌机(2)、高压柱 塞泵(3)和第一预热器(4)；搅拌机(2)的搅拌桨从物料罐(1)上部入口伸入物料罐(1)中，物料罐(1)底部出口连接高压柱塞泵(3)入口，高压柱 塞泵(3)出口通过带有第一阀门(V1)的管路连接第一预热器(4)底部入口；第一预热器(4)的上部出口通过带有第二阀门(V2)的管路连接第一反应器(R1)上部入口。

4.根据权利要求3所述的一种城市污泥超临界水氧化分段氧化处理系统，其特征在于：所述高压柱塞泵(3)上配置有变频器。

5.根据权利要求1所述的一种城市污泥超临界水氧化分段氧化处理系统，其特征在于：所述第一反应器(R1)、第二反应器(R2)中分别设置有电加热器。

6.一种城市污泥超临界水氧化分段氧化处理工艺，其特征在于，基于权利要求1所述的一种城市污泥超临界水氧化分段氧化处理系统，包括以下步骤：

(1)物料罐(1)中的城市污泥经过搅拌机(2)搅拌后，通过高压柱塞泵(3)加压经过第一预热器预热(4)进行预热，氧化剂通过氧化剂罐(23)底部进入双氧水泵(22)加压经过第二预热器(5)进行预热，预热后的城市污泥与预热后的氧化剂混合后泵入第一 反应器(R1)中通过第一电加热器(E1)加热使城市污泥与氧化剂进行超临界水氧化/气化反应；

(2)超临界水氧化/气化反应后产物通过第一反应器(R1)底部的出口依次经冷却和分离过程，首先，储存在第一水箱(8)中的冷却水通入第一冷却器(9)中对反应产物进行降温冷却；然后，反应产物进入第一高温高压气液分离器(12)中进行气液分离，气相产物进入冷却脱水干燥装置(11)中进行干燥，气体收集在第一集气瓶(10)中；其次，经过第一冷却器(9)换热后的冷却水通入换热器(13)中对第一高温高压气液分离器(12)的液相产物进行预热；

(3)预热后的液相产物与预热氧化剂混合后进入第二反应器(R2)的环形空间内，然后，氧化剂与液相产物通过第二电加热器(E2)加热发生超临界水氧化/湿式氧化反应；

(4)反应后的流体通过第二反应器(R2)底部出口进入第二冷却器(15)中进行冷却降压，然后进入第二高温高压气液分离器(17)中进行气液固分离，气相产物收集在第二集气瓶(19)中，液相产物进入集液箱(20)中，而残渣暂时储存在排污罐(21)中，最终分别将气相、固相及液相产物储存到第一集气瓶(10)、第二集气瓶(19)、排污罐(21)和集液箱(20)中。