[发明专利]超临界水氧化反应器及处理放射性有机废物的方法

说明书

本公开提供了一种超临界水氧化反应器，包括：壳体，内部形成用于提供反应区的腔室，壳体上至少设置有浆料入口、氧化剂入口和出料口；加热装置，用于提高腔室的温度；螺旋环流管，设置在腔室内，螺旋环流管的一端与浆料入口连通，其中，浆料从浆料入口导入螺旋环流管之后，沿螺旋环流管的管道流动，并从螺旋环流管的另一端流出；其中，浆料从螺旋环流管的另一端流出之后，与从氧化剂入口流入腔室的氧化剂混合并发生氧化反应。本公开还提供了一种利用超临界水氧化反应器处理放射性有机废物的方法。

技术领域

本公开涉及一种超临界水氧化反应器和一种利用超临界水氧化反应器处理放射性有机废物的方法。

背景技术

超临界水氧化法是一种新型的湿法氧化技术。通过利用有机废物、水、氧气在超临界水体系中完全混溶的特点，将有机物氧化分解为水、二氧化碳、氮气等气体，所含放射性核素转变为无机盐，从而完成对有机溶剂蒸残液的处理。一般地，超临界水是指温度超过374℃、压力超过22Mpa的一种特殊状态的水。在超临界水状态下有机废物和氧气在超临界水体系中完全混溶，当超临界水温度超过550℃，无机盐在其中的溶解度为零。利用超临界水的这种性能，可以将有机物转化为二氧化碳、水和无机盐，利用无机盐在550℃以上溶解度为零的特点实现放射性元素的分离。

由于水是一种常见的溶剂，各种污染物本身一般都含有水。超临界水氧化技术可以应用于环保、化工、煤气化、核电和火电、新材料合成等多种领域中，用于处理污水、污泥等污染物。

目前，美、法、俄、日等国相关核研究单位近年来积极开展有机废物超临界水处理技术研究，建立了实验装置，部分工作已达到中试规模。研究认为，超临界水氧化法分解效率高、处理周期短、无明火、二次废物少、环境友好，适合处理多种有机废物，是一种极具潜力的处理技术。

但是发明人在实现本发明的过程中发现，在相关技术中，超临界水氧化反应器的处理过程一般是在反应器内将氧化剂和废料直接进行混合，然后待氧化剂和废料的温度达到一定温度之后才能完全发生反应。在这种情况下，废料不仅会降低反应区的温度，而且导致废料在超临界水氧化反应器中的反应时间长，降低反应效率。

发明内容

本公开的一个方面提供了一种超临界水氧化反应器，包括壳体，内部形成用于提供反应区的腔室，上述壳体上至少设置有浆料入口、氧化剂入口和出料口；加热装置，用于提高上述腔室的温度；螺旋环流管，设置在上述腔室内，上述螺旋环流管的一端与上述浆料入口连通，其中，浆料从上述浆料入口导入上述螺旋环流管之后，沿上述螺旋环流管的管道流动，并从上述螺旋环流管的另一端流出；其中，上述浆料从上述螺旋环流管的另一端流出之后，与从上述氧化剂入口流入上述腔室的氧化剂混合并发生氧化反应。

根据本公开的实施例，超临界水氧化反应器还包括折返管，设置在上述腔室中，上述折返管包括两端开口的内管以及一端开口的外管，上述外管套设于上述内管的外部，上述内管与上述氧化剂入口连通。

根据本公开的实施例，上述折返管设置在上述腔室的中心轴位置。

根据本公开的实施例，超临界水氧化反应器还包括搅拌器，搅拌器包括转轴，上述转轴穿过上述壳体伸入上述腔室内，并且/或者上述转轴穿过上述出料口伸入上述腔室内。

根据本公开的实施例，其中，上述壳体包括第一端壁、侧壁以及与上述第一端壁相对的第二端壁，其中，上述浆料入口设置在上述侧壁上，上述氧化剂入口设置在上述第一端壁上，上述搅拌器和上述出料口设置在上述第二端壁上。

根据本公开的实施例，超临界水氧化反应器还包括内衬，设置在上述腔室中，其中，上述螺旋环流管沿上述内衬外壁缠绕设置，其中，上述内衬经渗铝、喷丸锻击以及喷涂热障涂层处理，上述热障涂层包括交替排布的多个铝层和多个氧化铝层。