[发明专利]一种多途径利用超临界水氧化反应热的一体化反应器

说明书

本发明公开了一种多途径利用超临界水氧化反应热的一体化反应器，包括反应器主体、端部组件、底部封头、分割导流筒及各类换热组件。通过在反应器内合理地设置物料预热组件、掺混水预热组件、取热保护组件、壁面保护组件、顶部壁面控温组件等换热器与分割导流筒、螺旋隔板等装置，利用反应热来预热有机物料和掺混水，还可以产生副产品蒸汽或热水，实现了对有机物料发生超临界水氧化反应热的回收及多途径利用，可以提高反应器的热效率及经济性，同时还降低了反应系统的复杂性和造价；取热保护组件和壁面保护组件还可以保护反应器壁面，防止发生超温。该反应器可广泛用于超临界水氧化技术领域。

技术领域

本发明属于超临界水氧化技术领域，具体涉及一种多途径利用超临界水氧化反应热的一体化反应器。

背景技术

超临界水氧化技术是一种可实现对多种有机废物进行深度氧化处理的技术。超临界水氧化技术的原理是以超临界水(T374.15℃，P22.12MPa)为反应介质，利用其优异的有机物/气体溶解和传递性能，经过均相的氧化反应，将有机物快速转化为CO₂、H₂O、N₂和其他无害小分子，S、P等转化为最高价盐类稳定化，使重金属氧化稳定固相存在于灰分中，实现有机废物的无害化处理及资源化利用。

由于超临界水氧化反应在高温高压下进行，同时有机物在反应过程中会释放大量热量(反应热)，所以反应后流体的温度将达到很高的温度。高效合理地利用反应后高温流体所具有的热量将极大地提高反应器的热效率和经济性。传统的超临界水氧化反应器一般将反应后的高温流体引出反应器，再用换热器进行反应热回收，这样就存在着系统复杂、换热面较大、反应器壁面因温度过高而腐蚀严重、存在盐沉积堵塞管道的风险、管道和换热器需要设置承压壳、造价高等缺陷。

因此，为了解决上述问题，实现对超临界水氧化反应热的多途径利用，提高超临界水氧化反应器的热效率和经济性，需要发明一种新型的反应器。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种多途径利用超临界水氧化反应热的一体化反应器，通过在传统超临界水氧化反应器的内部合理布置一些换热器及导流板/筒，实现反应热的多途径利用，防止壁面超温，同时省去了反应器后的换热系统，极大地降低了系统造价。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明提供一种多途径利用超临界水氧化反应热的一体化反应器，包括：

反应器主体，所述反应器主体的上端密封连接端部组件，下端密封连接底部封头；反应器主体内设置分割导流筒，用于将反应器主体内腔分割为不同反应区域；反应器主体的侧面底部开设有反应后流体汇集器引出口；

端部组件，所述端部组件上开设与反应器主体内腔相连通的超临界水注入口、氧化剂注入口和物料注入口；

底部封头，所述底部封头与反应器主体内腔相连通，反应器主体内反应后的固相产物沉积在底部封头内，底部封头的底部开设有固相产物出口。

本发明进一步的改进在于：

所述反应器主体的壁面上设置有壁面保护组件，壁面保护组件上开设有壁面保护组件引入口和壁面保护组件引出口。

所述分割导流筒为依次套设的第一导流筒和第二导流筒，所述第一导流筒设置位于第二导流筒内；第一导流筒的内部为第一反应区，第一导流筒与第二导流筒之间的区域为第二反应区，第二导流筒与反应器主体壁面之间的区域为第三反应区；

所述第一反应区的上部与超临界水注入口、氧化剂注入口和物料注入口相连通；下部分别与第二反应区以及底部封头相连通；所述第二反应区的上部与第三反应区相连；第三反应区内自上而下依次设置取热保护组件、掺混水预热组件、物料预热组件以及反应后流体汇集器。

所述第一反应区内设置有加热装置。