[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

摘要

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。

主权项

1.一种用于超临界水氧化处理的管式蒸发壁反应器，其特征在于：由氧气入口(1)、物料入口(2)、安全阀(3)、反应流体出口(4)、反应器内腔压力测点(5)、反应器内第一温度测点(6)、反应器内第二温度测点(7)、反应器内第三温度测点(8)、反应器内第四温度测点(9)、顶部封头(10)、燃烧喷嘴(11)、反应器第一温度区(12)、反应器第二温度区(13)、反应器第三温度区(14)、反应器第四温度区(15)、间壁水空腔(16)、第一多孔蒸发壁(17‑1)、第二多孔蒸发壁(17‑1)、第三多孔蒸发壁(17‑1)、第四多孔蒸发壁(17‑1)、外壁第一测温点(18)、外壁第二测温点(19)、外壁第三测温点(20)、外壁第四测温点(21)、间壁水空腔压力测点(22)、蒸发壁水第一调节阀(23)、蒸发壁水第二调节阀(24)、蒸发壁水第三调节阀(25)、蒸发壁水第四调节阀(26)、保温层(27)、底部封头(28)、氧气流量第一调节阀(29)、氧气流量第二调节阀(30)、氧气流量第三调节阀(31)、加碱入口(32)和蒸发壁水入口(33)组成；其中氧气入口(1)、物料入口(2)、碱入口(32)、蒸发壁水入口(33)和反应后流体出口(4)构成了反应器的进出物料；反应器第一温度区(12)、反应器第二温度区(13)、反应器第三温度区(14)和反应器第四温度区(15)构成了反应器内温度物理分区，温度物理分区由常温入射梯度升温至超临界区，再降温至亚临界流出；反应器内腔压力测点(5)、反应器内第一测温点(6)、反应器内第二测温点(7)、反应器内第三测温点(8)、反应器内第四测温点(9)、外壁第一测温点(18)、外壁第二测温点(19)、外壁第三测温点(20)、外壁第四测温点(21)和间壁水空腔压力测点(22)构成了反应器的监测系统；安全阀(4)、蒸发壁水第一调节阀(23)、蒸发壁水第二调节阀(24)、蒸发壁水第三调节阀(25)、蒸发壁水第四调节阀(26)、氧气流量第一调节阀(29)、氧气流量第二调节阀(30)和氧气流量第三调节阀(31)构成了反应器的调控系统；所述管式蒸发壁反应器的具体操作如下：氧气和物料分别由物料入口(1)和氧气入口(2)进入反应器，由燃烧喷嘴(11)喷入反应器內燃烧，逐级分梯度形成亚临界区‑低温超临界区‑高温超临界区‑亚临界激冷区分别与反应器第一温度区(12)、反应器第二温度区(13)、反应器第三温度区(14)和反应器第四温度区(15)相对应，反应器由多段短反应器连接组成，反应流体通过各短反应器后、反应流体经反应流体出口(4)排出，其中反应流体在超临界区析出的无机盐在亚临界激冷区重新溶解后经底部封头(28)的出口后流出；反应器整个内腔除顶部封头(10)和底部封头(28)外都采用第一多孔蒸发壁(17‑1)、第二多孔蒸发壁(17‑2)、第三多孔蒸发壁(17‑3)和第四多孔蒸发壁(17‑4)隔离反应器壁，蒸发壁水经蒸发壁水入口(33)通过蒸发壁水第一调节阀(23)、蒸发壁水第二调节阀(24)、蒸发壁水第三调节阀(25)和蒸发壁水第四调节阀(26)调节进入每段反应器的流量，在平衡水压的作用下蒸发壁水进入间壁水空腔(16)后形成优异性水膜保护第一多孔蒸发壁(17‑1)、第二多孔蒸发壁(17‑1)、第三多孔蒸发壁(17‑1)和第四多孔蒸发壁(17‑1)，进而隔离反应介质保护整个反应器外壁，调控使外壁第一测温点(18)、外壁第二测温点(19)、外壁第三测温点(20)和外壁第四测温点(21)不超过300℃，其中末端蒸发壁流量需蒸发壁水第四调节阀(26)使反应器末端区间第四温度测点(9)维持在300℃以下；氧气进入量通过氧气流量第一调节阀(29)、氧气流量第二调节阀(30)和氧气流量第三调节阀(31)来进行调节，保证反应器内第一测温点(6)、反应器内第二测温点(7)、反应器内第三测温点(8)分别达到340±10℃、420±10℃、650±10℃；反应器壁外设保温层(27)，反应区设安全阀(3)、反应器内腔压力测点(5)和间壁水内腔压力测点(22)，以保障反应器安全稳定运行。