[发明专利]废有机物的超临界水处理反应器的分区方法

说明书

技术领域

本发明属于废有机物处理领域，涉及利用超临界水氧化或气化法实现有机废水废物无害化处理的反应器，特别涉及一种废有机物的超临界水处理反应器的分区方法。

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(T＝374.15℃，P＝22.12MPa)的特殊状态的水。超临界水兼具液态和气态水的性质，该状态下只有少量的氢键存在，介电常数近似于非极性有机溶剂，具有高的扩散系数和低的粘度。在足够高的压力下，SCW能与空气、氧气和有机物以任意比例混溶，从而形成均一相。此时，气液相界面消失了，也就消除了相间的传质阻力，溶于其中的物质的反应速度不再受传质的影响。同时，高的反应温度(约400～650℃)也使反应速度加快。

超临界水气化技术(Supercritical Water Gasification，简称SCWG)，利用超临界水强大的溶解能力，将有机物溶解，生成高密度、低粘度的液体，然后在高温、高压的反应条件下，生成富含氢气的可燃性气体。发明人进行了污泥超临界水气化(600℃、34.5MPa)实验，结果污泥在超临界水热分解工艺中产生的气体组分及体积含量为：H₂ 46％，CH₄ 39％，CO₂ 10％，N₂ 4％，CO 1％，生成气的热值为2337.9KJ/mol，其能量有效利用率达64.8％(已扣除了加热自身至水热分解温度所需的热量)。

超临界水氧化技术(Supercritical Water Oxidation，简称SCWO)，利用水在超临界状态下所具有的特殊性质，使有机物和氧化剂在超临界水中迅速发生氧化反应来彻底分解有机物。超临界水氧化技术对于处理那些工业部门难销毁的有毒有害物质(如染料废物、制药废物、润滑剂废物、含PCBs的绝缘油、放射性混合废物、多氯联苯、易挥发性酸等)、高浓度难降解的有机废物(污泥、造纸厂料浆等)、军用毒害物质(化学武器，火箭推进剂，炸药等)具有独特的效果。

超临界水部分氧化技术(Supercritical Water Partial Oxidation，简称SCWPO)是一种结合了SCWO在污染物处理和SCWG在制取富氢气体两方面优势的一种新型制氢技术。该技术不仅大大减少了完全气化反应中焦油的产生量，而且改变了气体产物分布，提高了氢气和二氧化碳的纯度等级，同时实现了有机污染物的无害化处理和资源化利用。

关于应用超临界水技术的废有机物处理的试验装置和商业装置，目前国内外已有相关报道，但还存在着不少缺点：

(1)材料腐蚀问题。由于废有机物的超临界水处理反应器处于高温高压条件下，尤其是废有机物中含有卤素、硫或磷，在超临界水中分解后会产生酸，引起设备的强烈腐蚀；即使具有较好耐蚀性的镍基材料，在超临界水中，特别是在亚临界水中，仍遭受了严重的腐蚀。

(2)盐沉积问题。常温下水对大多数盐来说是一种良溶剂，溶解度较大。而大部分盐在低密度的超临界水中溶解度很低(典型为1～100mg/L)。当亚临界溶液被迅速加热到超临界温度时，由于盐的溶解度大幅度降低，有大量沉淀析出，沉积的盐会引起反应器堵塞，这不仅影响了反应器的正常运行，还会带来潜在的危险。

(3)温度控制问题。SCWO过程是一个放热反应，当有机物的质量分数达到1～2％时就能实现自热。对于有机物含量较高的废弃物来说，SCWO过程放热过多容易引起反应器温度无法控制，造成反应条件恶化和反应器器壁应力减小等后果。

发明内容

针对现有的废有机物的超临界水处理反应器存在的缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种废有机物的超临界水处理反应器的分区方法，对废有机物的超临界水反应器进行分区，使反应器利用超临界水作为介质，能够在对有机物进行处理的同时，实现脱盐、控制反应器的壁温和减少反应器腐蚀的功能。

为了达到上述目的，本发明采取以下的技术方案予以实现。