[发明专利]超临界水氧化或气化处理高含盐有机废水的反应器

说明书

技术领域

本发明废水无害化处理技术，特别涉及一种高含盐（无机盐质量浓度5～10wt%）有机废水超临界水氧化或气化处理的反应器。

背景技术

超临界水氧化技术（简称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。超临界水（T>374.15℃，P>22.12MPa）相当于非极性溶剂，能与空气、氧气和有机物以任意比例混溶，从而形成均一相。气液相界面的消失，也就消除了相间的传质阻力，反应速度不再受氧的传质控制。同时，高的反应温度也使反应速度加快，甚至在几秒钟之内就可对有机物达到极高的破坏率。SCWO反应完全、彻底，最终产物为水、N₂、CO₂和无机小分子化合物，没有二次污染的问题，与其它处理技术相比具有显著的优越性。SCWO对于处理那些有毒、难降解的有机废水具有独特的效果，因此，在处理用常规方法难以处理的有机物污染物以及在某些场合取代传统的焚烧法等方面具有良好的应用前景。

近年来，各国都投入了大量的人力物力对SCWO进行研究。目前美国已应用该项技术进行了火箭燃料残渣、核废料、化学武器残留物、爆炸物、易挥发酸、工业料浆、生理垃圾、市政污泥等污染物的无害化处理。德国、法国、瑞典、西班牙和日本等国家也在工业有毒废液、油渣和城市垃圾的有效处理上取得了重要的成果。美国国家关键技术所列的六大领域之一“能源与环境”中就指出，最有前途的有机废物处理技术之一是超临界水氧化技术。

此外，超临界水气化技术（简称SCWG）是利用超临界水独特的物理化学性质，在不加或添加少量氧化剂的条件下，有机物在超临界水中发生水解、热解、部分氧化等反应过程，生成以氢气为主的可燃性气态产品。该技术具有气化效率高、氢气产率高、焦油产率低等优势。因此，SCWO和SCWG具有实现有机废水无害化处理和资源化利用的技术潜力。

高含盐有机废水通常产生于化工、农药和医药等行业，产生量大、有机物种类多、成分复杂、含无机盐质量浓度甚至可达10%。这类有机废水超临界水氧化/气化过程中需要重点解决盐沉积引起的堵塞问题。在高含盐有机废水超临界水氧化/气化过程中，由于无机盐在超临界水中的溶解度极低，这些无机盐会析出，有些粘度较大的无机盐会沉积到反应器内表面上，进而引起反应器或其出口管路的堵塞，造成反应装置非正常停机，严重影响了整套装置运行的可靠性和经济性，制约了超临界水氧化/气化技术的发展。此外，在超临界水条件下，高温高压的反应条件及高浓度溶解氧的反应环境会加剧反应器腐蚀。反应器腐蚀不仅会引起反应器安全问题，降低反应器使用寿命，而且腐蚀产物也会影响处理效果。因此，需要有效克服反应器的腐蚀问题。鉴于高含盐有机废水有机物种类繁多和浓度变化较大，超临界水氧化/气化反应条件相差较大，为了使反应器进料具有较大的适用范围，同时满足在同一反应器上能够进行高含盐有机废水超临界水氧化和气化处理的功能需求，在进行高含盐有机废水超临界水氧化/气化反应器开发设计时就要求能够实现稳定的反应条件。因此，需要开发一种新型反应器去解决上述问题。

发明内容

针对现有高含盐有机废水超临界水氧化/气化反应器在防盐沉积引起的堵塞、防腐蚀、同时满足氧化和气化使用要求方面存在的缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种高含盐有机废水超临界水氧化/气化反应器。

为了达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的；

一种超临界水氧化或气化处理高含盐有机废水的反应器，包括筒体、与该筒体上端部密封连接的顶盖，筒体与顶盖之间的密闭空间为反应室，其特征在于，所述筒体内壁、顶盖下表面设置有耐蚀内衬，顶盖上设置有与筒体内反应室连通的反应流体进口、反应流体出口、压力表和安全阀接口，并设置有若干测温套管伸进反应室不同高度位置，其中，反应流体进口通过一个中心管延伸至反应室的中部，反应室的上部悬空设置一个过滤器，该过滤器与筒体内壁之间留有狭小缝隙；过滤器下方设置有一个将中心管包围的锥形罩，筒体底部设置有与反应室下部连通的浓盐水出口和冷却水进口，筒体外壁设置有加热炉。