[发明专利]带牺牲内衬的折流罐式超临界水处理反应器

说明书

所属领域

本发明属于环境保护水处理装置，特别涉及一种利用超临界水作为反应介质对难生化降解有机废水进行无害化处理的反应器。

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。该状态下只有少量的氢键存在，介电常数近似于有机溶剂，具有高的扩散系数和低的粘度。有机物、氧气能按任意比例与SCW互溶，从而使非均相反应变为均相反应，大大减小了传质、传热的阻力。而无机物特别是盐类在SCW中的溶解度极低，容易将其分离出来。

有机废水的超临界水处理技术包括超临界水氧化技术(SupercriticalWater Oxidation，简称SCWO)、超临界水气化技术(Supercritical WaterGasification，简称SCWG)和超临界水部分氧化技术(Supercritical WaterPartial Oxidation，简称SCWPO)。

SCWO是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，实现有机物的无害化处理。SCWG是利用水在超临界状态下所具有的特殊性质，在不加氧化剂的条件下，有机物在超临界水中发生水解、热解等反应，生成以氢气为主的可燃性体。SCWPO是利用水在超临界状态下所具有的特殊性质，在提供部分氧化剂的前提下，使有机物分解生成以氢气为主的可燃性气体。氧化剂的加入使得原来在气化中难以分解的物质可以分解，提高气化率，同时，氧化剂也可以使焦油的产生得到抑制，减少反应器的堵塞现象。

虽然超临界水处理技术已经取得了很大进步，但是在反应器设计方面仍有若干需要解决的问题，具体表现在：

1)SCWO、SCWG及SCWPO反应条件苛刻，需要较高的温度及压力(温度大于374.15、压力大于22.12MPa)。这一方面对反应器的材料提出了较高要求，另一方面又降低了反应器安全运行的可靠性。现阶段已有蒸发壁式反应器及水冷壁式反应器：通过引入一股较冷的流体将反应器的承压壁及高温流体隔离，达到高温区域与高压区域分离的目的，从而降低了反应器材料的要求、提高了反应器安全运行的可靠性。但是这两种反应器存在着能量利用效率低，控制复杂等缺点。

2)超临界水环境中，高温、高压、溶解氧以及反应中产生的某些自由基、离子都会加快耐蚀材料的腐蚀速率。已有试验表明：不锈钢、镍基合金、钛合金等高级耐蚀材料在超临界水处理系统尤其是SCWO系统中均会遭受不同程度的腐蚀。材料的腐蚀会导致反应器使用寿命的下降，造成安全事故。

3)超临界水氧化处理中，氨氮的氧化较为困难。在超临界水反应中使用催化剂，可以明显提高包括氨氮在内的反应物的转化率，缩短反应时间，降低反应温度和反应压力。目前封闭反应体系内的催化剂的装载、更换比较困难，且存在催化剂的流失及失活等问题。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术超临界水反应器设计方面所需要解决的问题，提供一种新型的超临界水处理反应器，可以广泛应用于高浓度难生化降解的有机废水的无害化处理和资源化利用。

为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：

一种带牺牲内衬的折流罐式超临界水处理反应器，包括一个筒体及设置在其中的催化剂箱，所述筒体上部连接有顶盖，筒体下部连接有球形封头，所述筒体内侧、球形封头内侧和顶盖内侧构成反应器内壁，其特征在于，所述反应器内壁设有耐高温隔热保温涂料层，耐高温隔热保温涂料层内壁设有封闭涂料层，封闭涂料层内壁设有牺牲性内衬。

上述方案中，所述催化剂箱包括催化剂箱筒体，其上端设有多孔封盖并用一个椭球型封头密封，下端设有多孔底盖，整个催化剂箱通过多孔底盖周围若干个支脚被支撑在反应器筒体中间，催化剂箱中心穿有一个中心导管，其上端置于多孔封盖与椭球型封头所形成的空间中，下端穿出球形封头一直延伸至反应器外。所述中心导管上端顶部设有喇叭口。所述多孔底盖中的孔径大于多孔封盖中的孔径。

与现有技术相比，本发明反应器的优点在于：

1、反应器内壁涂刷耐高温隔热保温涂料和封闭涂料，两种涂层的配合使用，使反应器壁的温度降低，同时防止反应器器壁的腐蚀、增加反应器材料的选择范围，最终降低了反应器的制作成本。

2、反应器为折流罐式结构，能够有效防止盐沉积造成的反应器堵塞，并且催化剂箱拆卸方便，催化剂的安装及更换简单。