[发明专利]一种用于超临界水氧化处理的管式蒸发壁反应器

说明书

本发明公开了一种用于超临界水氧化处理的管式蒸发壁反应器，通过将蒸发壁结构反应器连接起来，各段蒸发壁独立调节水量，形成优异性保护水膜，采用分段注氧避免反应器局部超温，并通过在反应器内设立温度分区，在保证高效的有机物降解的同时使析出的无机盐溶解，在解决反应器处理量放大的同时避免了反应器腐蚀和盐沉积堵塞，分离承压和耐蚀功能，降低制造成本，提升系统经济性。同时通过完善的温度和压力监测系统保障反应器的安全稳定运行，使得该技术更适用于工业大规模应用。

技术领域

本发明涉及环境保护及化工领域，特别涉及一种用于超临界水氧化处理高浓度难生化降解废物过程中的管式蒸发壁反应器。

背景技术

超临界水氧化技术是利用水在超临界状态下所具有的特殊性质，使氧化剂和有机物完全溶解在超临界水中并发生均相氧化反应，迅速、彻底地将有机物转化成无害化的CO₂、N₂、H₂O等小分子化合物，氯转化成氯离子的金属盐，硝基物转化成氮气，硫转化成硫酸盐，磷转化成磷酸盐。利用SCWO处理危废液体具有高效的氧化效率高，有机物去除率可达99.9％以上；反应空间密闭，不带来二次污染；反应时间短，设备结构简单，占地面积小；高浓度有机物能够实现自热；微溶的无机盐容易分离出来。总而言之，超临界水氧化技术具有高去除率、低运行成本的特点，且操作控制简单，是一种更为实用的高浓度难生化降解有机废水治理技术。

超临界水氧化技术的核心设备是同时具有高温、高压、高盐浓度和高氧浓度的反应器。在此苛刻的反应条件下，超临界水氧化反应器所面临的突出的问题就是放热量控制、材料腐蚀和盐沉积堵塞等。处理高有机物含量物料是超临界水氧化技术维持自热反应的必要条件，而高浓度有机物氧化反应时会剧烈放热，产生局部的高温，过高的温度会使材料承压能力降低和导致高温腐蚀。高温高压环境中高氧和高盐浓度(如卤素离子或磷酸根离子)会造成服役材料的严重腐蚀，而通过提高材料耐蚀等级来被动提升抗腐蚀能力，则会导致高昂的制造成本。超临界水条件下无机盐溶解度极低，析出的无机盐也会对反应器造成堵塞，致使系统超压引发安全事故或停机。局部高温、材料腐蚀和盐沉积堵塞都会严重影响反应器的安全和稳定运行。目前超临界水氧化反应器主要采用罐式反应器和管式反应器两种形式，两种反应器各有特点：管式反应器便于制造、利于工业放大，但是结构单一不利于设置防腐和防盐沉积结构，适于大规模工业化且弱腐蚀性和低含盐物料；罐式反应器制造相对复杂，工业放大受限，但是利于设置特殊结构防腐和防盐沉积，适用于处理量小且腐蚀性强的物料。在实际应用中常见处理量大、高有机物浓度和高含盐的物料，而大处理量是该技术实现规模化效应，进而提高经济性的关键，此时在反应器的设计和选用上则会面临困难。

因此，为了解决处理量大、高浓度有机物且高含盐物料在反应器设计上的困难，迫切需要一种针对处理量大、高浓度有机物和高腐蚀性的新型反应器，在保证工业放大的同时提高反应器的耐腐蚀性，保障整个系统的安全稳定，加快超临界水氧化技术的工业化进程。

发明内容

本发明的目的是通过反应器结构创新设计，实现工业化放大的同时降低反应器的腐蚀速率和盐沉积堵塞风险，降低反应器制造成本，且要求该反应器便于调节，易于拆装和维护。解决当前的超临界水氧化反应器在处理大规模强腐蚀性物料所面临的困难，提供一种新型反应器，是对传统管式反应器和罐式反应器的改进和提升，可以广泛运用于处理各类高浓度难降解废有机物，尤其是高含盐、高腐蚀性和处理量大的废有机物。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：