[发明专利]自生热的地下化学反应器和方法

权利要求书

1.一种地下自生热的反应器，其用于实现废水的湿氧化，所述反 应器包括：

下行装置，所述下行装置用于限定下行流道，并具有下行热交换 段和位于所述下行热交换段下方的下行反应段，所述下行热交换段延 伸到足以形成所述废水的静液柱的深度，所述废水的静液柱具有足以 实现所述湿氧化的压力和温度，所述下行热交换段具有选择的第一横 截面积，

空气注射系统，所述空气注射系统连接到所述下行热交换段与下 行反应段之间的所述下行装置上，用于将压缩的含氧空气注入到所述 废水内并在一定压力下引起所述湿氧化，所述压力增加所述氧气的量， 以便在所述湿氧化期间产生更多的热量，和

上行装置，所述上行装置用于以与所述下行装置成热交换关系而 限定上行流道，并具有上行热交换段和位于所述上行热交换段下方的 上行反应段，所述上行装置与所述下行装置成流动连通，使得沿所述 下行装置向下流动的所述废水和空气作为两相流体向上沿所述上行装 置流动返回，所述上行热交换段具有选择的第二横截面积，该第二横 截面积选择成比所述第一横截面积大很多，以使所述两相流体在所述 上行热交换段中的速度相对于所述废水在所述下行热交换段中的速度 放慢，以便将基本上最大热量从所述上行热交换段中的所述两相流体 传送到所述下行热交换段中的所述废水，

并由此在不从其它源添加热量的情况下维持所述湿氧化，

所述反应器还包括可逆流动的热交换器，所述可逆流动的热交换 器与所述下行热交换段和所述下行反应段成间隔开的关系，并延伸到 所述上行反应段中，用于引发所述湿氧化、控制所述湿氧化的温度和 回收来自所述湿氧化的多余的热。

2.如权利要求1所述的反应器，其中，所述下行热交换段延伸到 足以形成所述废水的静液柱的深度，所述废水的静液柱具有足够的压 力喷射在一密度下的压缩的含氧空气，所述密度高到足以将湿氧化进 行到选择的程度并提供所述空气与所述废水的选择的体积比。

3.如权利要求1所述的反应器，其中，所述第一横截面积和第二 横截面积通过考虑流速和热传递系数来进行选择，使得从所述上行热 交换段向在所述下行热交换段中的所述下行的废水传送的热量基本上 最大化。

4.如权利要求1所述的反应器，其中，所述上行装置包括细长圆 筒形上行管，并且所述下行装置包括至少一个在所述上行管内的细长 圆筒形下行管。

5.如权利要求1所述的反应器，其中，所述上行装置包括细长圆 筒形上行管，所述下行热交换段包括多个在所述上行管内部的间隔开 的细长圆筒形下行热交换管，并且所述下行反应段包括至少一个在所 述上行管内的细长圆筒形下行反应管。

6.如权利要求5所述的反应器，其中，所述下行热交换段包括至 少3个下行热交换管。

7.如权利要求1所述的反应器，包括压力控制装置，所述控制装 置被连接到所述上行装置上以控制所述下行和上行装置中的压力和流 率。

8.如权利要求1所述的反应器，其中，所述下行和上行装置延伸 到3000-6000英尺的深度。

9.如权利要求1所述的反应器，其中，所述下行和上行热交换段 延伸到200-3000英尺的深度。