[发明专利]实现高温高压水热处理组合式反应器及其处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种化工技术领域的方法及其装置，具体是一种实现高温高压水热处理组合式反应器及其处理方法。

背景技术

化学反应器是化学反应的载体，是化工研究、生产的基础，是决定化学反应好坏的重要因素之一，因此反应器的设计、选型是十分重要的。

间歇操作反应器是指在反应器中反应原料一次加入，在要求温度、压力下，经过一定的时间达到反应终点，将产物一次卸出。其特点是反应器内的工艺参数如温度、压力、反应剂的浓度等随时间变化，这种操作方式适用于反应速度较慢、热效应较小和生产规模不大的场合。连续反应器是指反应原料连续地进入反应器，同时反应产物连续地由反应器流出，反应物和产物均处在流动状态，在稳定状态下反应器内的工艺参数如温度、浓度等不随时间变化，仅随空间位置而改变。

经过对现有技术的检索发现，中国专利号：200720181947，记载了中国科学技术大学朱锡锋的发明，公开了一种生物质固体颗粒热解反应器，热解反应器为扁平状卧式，其一端上部连通着螺旋进料器为进料口，另一端下部为熟解炭出口，中间上部设有热解气出口。这种热解反应器既不需要通入流化载气，内部也不需要安装运动部件。其不足之处在于：该仪器只有单个反应器，难以实现能量的循环利用，因此存在能量利用不充分的缺点，同时反应器无法应用于高温高压水热处理固体和液体料。

进一步检索发现，中国专利公开号CN 101134159A，公开日期2008年3月5日，记载了“利用水蒸气的水分及水蒸气的热量对被处理物进行水热处理的水热处理装置和方法”，该技术利用水蒸气及其热量对塑料容器饭盒或乙烯树脂包装的剩饭等进行水热处理，通过对导入反应釜的水蒸气加热后，将水蒸气送出反应釜，实现水蒸气的高温高压化，及维持水热处理的处理环境。其不足之处在于，仪器对操作环境要求较高，需要预先将反应釜置于高压环境，且该装置不能实现反应的连续化，处理效率不高。

针对现有高温高压水热处理反应器在处理固体和液体料时，存在反应器实现连续性生产难度大、反应器耗能高、能量利用不充分、处理效果不佳等缺陷或不足，本发明开发了一种高温高压水热处理组合式反应器。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种实现高温高压水热处理组合式反应器及其处理方法，本发明实现反应器之间的能量循环使用、在低压或无压下进料、以及连续反应；高温高压水热处理的组合式反应器可用于固体料或液体料的连续高温高压水热反应，具有良好的节能效果。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及实现高温高压水热处理组合式反应器，包括反应釜、热交换器、高压水泵、压力表、阀门、水蒸气输送管、水蒸气输送管和清水输入管，反应釜为3个，反应釜由水蒸气输送管串联相连，高压水泵通过清水输入管与热交换器相连，然后热交换器分别与第一个反应釜、第二个反应釜和第三个反应釜通过清水输入管和水蒸气输送管相连，压力表设置在反应釜出气口的位置，阀门设置在高压水泵与第三个反应釜之间。

所述的反应釜是一个中空的圆柱状密闭反应器，由具有耐久性和耐高温性的钢或不锈钢制成，主要由反应釜釜体、传热装置为釜内蛇管、搅拌装置和轴封装置等组成。其中进料口位于反应釜的上部，排渣口位于反应釜的下部，出气口位于反应釜外壁的上部，出气口连接着压力表和阀门。

所述的热交换器，采用壳管式换热器，由壳体、传热管柬、管板、折流板(挡板)和管箱等部件组成。壳体为圆筒形，内部装有管束，管柬两端固定在管板上，进行换热的冷热两种流体，一种在管内流动，另一种在管外流动，为提高管外流体的传热分系数，通常在壳体内安装若干挡板。挡板可提高壳程流体速度，迫使流体按规定路程多次横向通过管束，增强流体湍流程度。

所述的高压水泵，包括离心泵，由泵体、泵盖、带输出轴的电动机、在泵体内装设的泵轴、轴承座、叶轮、机械密封和机封压盖和包括位于电动机输出轴与泵轴之间设置的对夹式联轴器，以及安装在轴承座上的以辅助支承泵轴的导轴承；所述对夹式联轴器分别与电动机输出轴和泵轴刚性连接，在电动机输出轴与泵轴之间留有便于机械密封和机封压盖装拆的空间距离。用于将清水输送至相应的反应釜内。

所述的3个反应釜通过反应釜出气口的水蒸气输送管串联相连，打开相应的阀门可以将一个反应釜内的高压蒸气经水蒸气输送管进入下一个反应釜，实现一部分热量的循环利用。

所述的换热器位于高压水泵和第一个反应釜之间，用于将反应釜中的剩余水蒸气的热量交换给经高压水泵输送至反应釜内的清水，从而又实现一部分的热量循环利用。