CN114804425A - 一种对有机废物具有强适应性的超临界水氧化处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种对有机废物具有强适应性的超临界水氧化处理装置，主体部分为上部组件、筒体、底部封头，其内部设有掺混水取热组件、加热组件和除盐组件，对待处理有机废物不进行间壁预热，可以强化装置对待处理有机废物的化学需氧量浓度高低、无机盐种类及浓度的适应性，且有效避免或者减缓腐蚀失效风险以及无机盐在狭窄换热管道内析出而诱发沉积堵塞问题。同时，在储盐区设置布氧器进一步强化氧化，底部封头的排盐口可将析出的盐定时排出反应器，从而实现了反应器对高含盐量有机废物的适应性。
Description
技术领域
本发明属于超临界水处理有机废物领域，具体涉及一种对有机废物具有强适应性的超临界水氧化处理装置。
背景技术
超临界水(Supercritical Water，简称SCW)是指温度和压力均高于其临界点(Tc＝374.15℃，Pc＝22.12MPa)的特殊状态的水。与普通的液态水相比，超临界水的各种理化性质发生了显著的变化：密度、黏度、离子积均明显下降，扩散系数较高；水分子间的氢键减弱；介电常数变得极小，在超临界水体系中氧气、空气、过氧化氢、水及绝大多数有机物可以任意比例互溶；但是，无机盐类在SCW中的溶解度极低，容易被分离出来。
传统超临界水氧化工艺借助换热器，将待处理物料作为冷却介质对超临界水氧化反应出水进行降温，同时实现待处理物料的预热升温至超临界温度。临界点温度附近为强腐蚀敏感区，传统工艺中物料预热不可避免地经历该区域，导致换热器等预热设备面临着严重的腐蚀失效风险。此外，若物料中的含盐量较高，物料预热过程中，还很容易出现盐结晶沉积，因而诱发设备及管道设施堵塞问题。因此，传统超临界水氧化处理装置的有关物料预热升温设备的设计，必须结合实际待处理物料的具体特性展开，故而导致已建成处理装置对物料种类及盐含量的适用性非常有限。另外，对于传统超临界水氧化工艺，对物料进行预热时，不同COD物料所需的预热温度不一致，导致装置对物料COD的适应性差。除此之外，反应过程中还可能发生氧化不彻底的问题。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种对有机废物具有强适应性的超临界水氧化处理装置，本发明对物料不进行预热，内部采用掺混水对反应后流体取热，吸热升温后掺混水与冷物料混合，实现物料升温，从而避免传统工艺方案中待处理物料与反应出水直接换热有关设备的投资高、腐蚀/堵塞风险大的问题，并大大提高了处理装置对待处理物料中盐种类与含量、COD浓度高低的适应性。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
第一方面，本发明提供一种对有机废物具有强适应性的超临界水氧化处理装置，包括：
筒体，所述筒体的上部密封连接上部组件，下部密封连接底部封头；筒体内腔的上部与上部组件相连通，下部与底部封头的储盐区相连通；筒体侧面底部开设反应后流体引出口；筒体的内腔中设置有加热组件和脱盐组件；
上部组件，所述上部组件上设置有超临界掺混水入口、第一氧化剂入口及物料入口；
底部封头，所述底部封头的内腔为储盐区，侧面设置有第二氧化剂入口，底部设置有超临界压力排盐口。
本发明进一步的改进在于：
所述筒体内设置有分隔筒，所述分隔筒包括套设的第一隔筒和第二隔筒，第一隔筒的内部为中心反应通道，第一隔筒与第二隔筒之间为强化反应通道，第二隔筒与筒体之间为尾部通道；
中心反应通道上部与超临界掺混水入口、第一氧化剂入口和物料入口相连通，下部与强化反应通道的底部和储盐区的顶部相连通；强化反应通道的顶部与尾部通道的顶部相连通；尾部通道的底部与反应后流体引出口相连通。
所述筒体、上部组件和底部封头的壁面上设置内壁控温组件；所述内壁控温组件上设置有内壁控温流体引入口和内壁控温流体引出口。
所述加热组件和脱盐组件设置于中心反应通道内。
所述第一隔筒和第二隔筒的底部通过分割支撑板相连；第一隔筒顶部与上部组件密封连接；第二隔筒的顶部和底部分别与上部组件和分割支撑板密封连接，第二隔筒的上部开设用于连通强化反应通道和尾部通道的流体通孔。
所述中心反应通道与强化反应通道通过过滤组件相连通。
所述尾部通道内设置有掺混水预热组件和反应后流体汇集器，所述掺混水预热组件上设置有掺混水引入口和掺混水引出口；反应后流体汇集器与反应后流体引出口相连通。
所述掺混水引出口与超临界掺混水入口相连通。
所述储盐区内设置有布氧器。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明对物料不进行预热，中心反应通道设有加热组件和除盐组件，当物料COD浓度高时，无需启动加热组件；当物料的COD浓度低时，启动加热组件可以弥补COD低的物料放热不足、无法达到理想反应温度的问题。本发明物料采用近常温进入反应器，从而避免腐蚀敏感区，防止了无机盐在狭窄换热管道内析出及其管道壁面上沉积的问题。本发明设置有反应强化通道，反应强化通道内部可以填充催化剂，使混合物进一步反应；或外加添加剂，或者空置延长反应时间，可以保障物料能够彻底反应。
进一步的，本发明在储盐区设置有布氧器可以进一步强化氧化，本发明在底部封头设有排盐区、布氧器以及排盐口，在反应器运行的同时，底部封头的排盐口可将析出的盐定时排出反应器，当物料含盐量高时，启动布氧器使储盐区中的未反应完全的无机盐进一步反应，从而实现了反应器对高含盐率物料的适应性。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明的整体结构示意图。
其中，1-中心反应通道；2-脱盐组件；3-强化反应通道；4-加热组件；5-尾部通道；6-分隔支撑板；7-储盐区；8-底部封头；9-布氧器；10-反应后流体汇集器；11-掺混水预热组件；12-筒体；13-过滤组件；14-分隔筒；15-内壁控温组件；16-上部组件；N1-超临界掺混水入口；N2-第一氧化剂入口；N3-物料入口；N4-内壁控温流体引出口；N5-掺混水引出口；N6-反应后流体引出口；N7-内壁控温流体引入口；N8-超临界压力排盐口；N9-第二氧化剂入口；N10-掺混水引入口。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，本发明实施例公开了一种对有机废物具有强适应性的超临界水氧化处理装置，主要由三大主体构件连接装配组成：上部组件16、筒体12、底部封头8。
筒体12与上部组件16、底部封头8之间的连接方式包括但不限于螺栓连接、螺纹连接、焊接及卡箍连接；筒体12由内向外设有包括但不限于中心反应通道1、反应强化通道3与尾部通道5；中心反应通道1内设有加热组件4与除盐组件2；中心反应通道1与首个反应强化通道3之间的分隔筒14下部设置有过滤组件13；过滤组件13两侧流体压差不高于1MPa、过滤精度不小于1微米.反应强化通道3内部，可以填充催化剂，外加添加剂，或者空置；尾部通道5内设有超临界压力掺混水预热组件11与反应后流体汇集器10.
上部组件16上布置有超临界掺混水入口N1、第一氧化剂入口N2及物料入口N3.
底部封头8内部设有布氧器9、侧面设有第二氧化剂入口N9、底部设有超临界压力排盐口N8；整个装置壁面布置有内壁控温组件16。
在本发明的一个实施例中，有机废物、氧化剂、超临界掺混水进行掺混后，在中心反应通道1向下流动，经过加热组件4与除盐组件2，通过中心反应通道1与首个反应强化通道3之间的分隔筒14下部的过滤组件13进入强化反应通道3，实现有机物在其中的进一步降解；反应后流体随后进入尾部通道5，与掺混水预热组件11进行换热，实现余热利用；反应后流体最后由反应后流体引出口N6流出反应器。
在本发明的一个实施例中，冷却水从内壁控温流体引入口N7接通内壁控温组件15，冷却反应器壁面温度后从内壁控温流体引出口N4流出，内壁控温流体引出口N4可以与超临界掺混水入口N1接通，也可以与掺混水引入口N10接通。
在本发明的一个实施例中，底部封头8内部设有布氧器9，氧化剂从第二氧化剂入口N9进入储盐区7，使氧化不彻底的盐进一步反应，最后通过超临界压力排盐口N8排出反应器。
在本发明的一个实施例中，筒体12与底部封头8内部空间由分隔支撑板6分隔开。
根据上述结构描述，本发明启动时，有机废物、一级氧化剂、超临界掺混水分别通过物料入口N3、第一氧化剂入口N2、超临界掺混水入口N1进入反应器，进行掺混后向下流动进入中心反应通道1，经过加热组件4与除盐组件2，通过被加热组件4加热升温，可以弥补低COD物料放热不足，随后反应后流体通过中心反应通道1与首个反应强化通道3之间的分隔筒14下部的过滤组件13进入强化反应通道3向上流动；反应强化通道3内部，可以填充催化剂使混合物进一步反应，或外加添加剂，或者空置延长反应时间。反应后流体随后进入尾部通道5，与掺混水预热组件11进行换热，实现余热利用；反应后流体最后由反应后流体引出口N6流出反应器。
启动运行过程中，冷却水从内壁控温流体引入口N7接通内壁控温组件15，冷却反应器壁面温度后从内壁控温流体引出口N4流出，内壁控温流体引出口N4可以与超临界掺混水入口N1接通，也可以与掺混水引入口N10接通。
装置启动运行过程中，除盐组件2径向与加热组件4配合，避免无机盐在中心反应通道1内沉积，中心反应通道1内析出的无机盐进入底部封头8内部的储盐区7，底部封头8内部设有布氧器9，氧化剂从第二氧化剂入口N9进入储盐区7，使氧化不彻底的盐进一步反应，无机盐最后通过超临界压力排盐口N8排出反应器。
本发明通过对物料不进行间壁预热，避免预热时的盐沉积造成的管道堵塞以及腐蚀问题，通过在中心反应通道设置加热组件，以及在反应器内设有掺混水取热管对温度未达标的物料进行预热，提高反应器对物料COD浓度及盐种类与浓度的适应性；并且在储盐区设置布氧器进一步强化氧化。底部封头8的超临界压力排盐口N8可将析出的盐定时排出反应器，从而实现了反应器对高含盐率物料的适应性。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种对有机废物具有强适应性的超临界水氧化处理装置，其特征在于，包括：
筒体(12)，所述筒体(12)的上部密封连接上部组件(16)，下部密封连接底部封头(8)；筒体(12)内腔的上部与上部组件(16)相连通，下部与底部封头(8)的储盐区(7)相连通；筒体(12)侧面底部开设反应后流体引出口(N6)；筒体(12)的内腔中设置有加热组件(4)和脱盐组件(2)；
上部组件(16)，所述上部组件(16)上设置有超临界掺混水入口(N1)、第一氧化剂入口(N2)及物料入口(N3)；
底部封头(8)，所述底部封头(8)的内腔为储盐区(7)，侧面设置有第二氧化剂入口(N9)，底部设置有超临界压力排盐口(N8)。
2.根据权利要求1所述的对有机废物具有强适应性的超临界水氧化处理装置，其特征在于，所述筒体(12)内设置有分隔筒(14)，所述分隔筒(14)包括套设的第一隔筒和第二隔筒，第一隔筒的内部为中心反应通道(1)，第一隔筒与第二隔筒之间为强化反应通道(3)，第二隔筒与筒体(12)之间为尾部通道(5)；
中心反应通道(1)上部与超临界掺混水入口(N1)、第一氧化剂入口(N2)和物料入口(N3)相连通，下部与强化反应通道(3)的底部和储盐区(7)的顶部相连通；强化反应通道(3)的顶部与尾部通道(5)的顶部相连通；尾部通道(5)的底部与反应后流体引出口(N6)相连通。
3.根据权利要求2所述的对有机废物具有强适应性的超临界水氧化处理装置，其特征在于，所述筒体(12)、上部组件(16)和底部封头(8)的壁面上设置内壁控温组件(15)；所述内壁控温组件(15)上设置有内壁控温流体引入口(N7)和内壁控温流体引出口(N4)。
4.根据权利要求2或3所述的对有机废物具有强适应性的超临界水氧化处理装置，其特征在于，所述加热组件(4)和脱盐组件(2)设置于中心反应通道(1)内。
5.根据权利要求2或3所述的对有机废物具有强适应性的超临界水氧化处理装置，其特征在于，所述第一隔筒和第二隔筒的底部通过分割支撑板(6)相连；第一隔筒顶部与上部组件(16)密封连接；第二隔筒的顶部和底部分别与上部组件(16)和分割支撑板(6)密封连接，第二隔筒的上部开设用于连通强化反应通道(3)和尾部通道(5)的流体通孔。
6.根据权利要求2或3所述的对有机废物具有强适应性的超临界水氧化处理装置，其特征在于，所述中心反应通道(1)与强化反应通道(3)通过过滤组件(13)相连通。
7.根据权利要求2或3所述的对有机废物具有强适应性的超临界水氧化处理装置，其特征在于，所述尾部通道(5)内设置有掺混水预热组件(11)和反应后流体汇集器(10)，所述掺混水预热组件(11)上设置有掺混水引入口(N10)和掺混水引出口(N5)；反应后流体汇集器(10)与反应后流体引出口(N6)相连通。
8.根据权利要求7所述的对有机废物具有强适应性的超临界水氧化处理装置，其特征在于，所述掺混水引出口(N5)与超临界掺混水入口(N1)相连通。
9.根据权利要求1或2所述的对有机废物具有强适应性的超临界水氧化处理装置，其特征在于，所述储盐区(7)内设置有布氧器(9)。
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- 2022-04-29 CN CN202210466933.4A patent/CN114804425A/zh active Pending
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