[发明专利]一种多功能的超临界水技术实验系统有效

专利信息
申请号: 201410035261.7 申请日: 2014-01-25
公开(公告)号: CN103771549A 公开(公告)日: 2014-05-07
发明(设计)人: 王树众;公彦猛;郭洋;唐兴颖;张洁;钱黎黎;李艳辉 申请(专利权)人: 西安交通大学
主分类号: C02F1/00 分类号: C02F1/00;C02F1/72;C02F11/00;C02F11/06
代理公司: 西安通大专利代理有限责任公司 61200 代理人: 陆万寿
地址: 710049 陕*** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 一种 多功能 临界 技术 实验 系统
【说明书】:

技术领域

发明属于超临界水技术领域,涉及一种多功能的超临界水技术实验系统,特别涉及一种集成蒸发壁式反应器、冷壁式反应器、管式反应器、水热燃烧反应器及流动腐蚀反应器的超临界水氧化、气化和部分氧化实验系统。

背景技术

近几十年来,超临界水技术发展迅速,已被广泛应用于城市污泥及有机废水的无害化治理及可再生能源利用等领域。根据加入氧化剂量的不同,超临界水技术包括超临界水氧化、超临界水气化及超临界水部分氧化技术。目前应用于超临界水技术研究领域的反应器包括管式反应器、蒸发壁反应器、冷壁式反应器及水热燃烧反应器等。

管式反应器结构简单,易于实现,但容易遭受腐蚀和堵塞。蒸发壁式反应器是一种新的超临界水反应器。该反应器的反应器壁由两层构成,内管为多孔蒸发壁,外管为承压壁。内外管的环形空隙内充满蒸发壁水,有机废水和氧气在内管包围的反应区内反应。蒸发壁水通过内管的微孔渗入,可以在内管的内表面形成一种薄保护性水膜,从而阻止有机废水和氧气接触反应器内壁,达到防止盐沉积和腐蚀的目的。

冷壁式反应器与蒸发壁式反应器结构类似,器壁也有内外两层构成,内管为水冷壁,外管为承压壁。冷却水在内外管的环形空隙内流动,冷却并保护承压壁。水热燃烧是一种新的燃烧方式,是指当温度高于有机物的自燃温度时,有机物在超临界水中的氧化反应以火焰的形式进行。

水热燃烧反应器在处理有机废物方面表现出以下优势:(1)反应器体积小。有机物可以在少于1秒的停留时间内完全降解,进而有效地降低了反应器的体积。(2)进口物料温度接近室温条件下反应仍可进行,从而避免了物料在预热阶段的堵塞和腐蚀问题。(3)能量集成,有利于超临界水氧化过程的能量回收。(4)水热火焰温度较高,氨、乙酸等难降解物质可彻底降解。而目前集成上述诸多反应器于一体的多功能超临界水系统未见报道。

腐蚀是超临界水技术难以推广应用的主要原因之一,并且流动腐蚀是加速腐蚀破坏的重要原因。其中在系统的管道弯头、三通及变径处的紊流区,流动腐蚀尤为严重。但目前仍缺乏用于研究超临界水条件下流动腐蚀的实验系统。

现有实验系统功能单一,还没有一种实验系统能够实现可超临界水条件下城市污泥及有机废水的多种实验。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多功能的超临界水技术实验系统,该实验系统集成了蒸发壁式反应器、冷壁式反应器、水热燃烧反应器、管式反应器及流动腐蚀反应器,可实现城市污泥及有机废水的多种超临界水技术实验研究功能。该实验系统能够进行以下实验:蒸发壁式反应器内的超临界水气化、氧化和部分氧化实验;冷壁式反应器内的超临界水气化、氧化和部分氧化实验;水热燃烧反应器内的超临界水氧化实验;管式反应器内的超临界水气化、氧化和部分氧化实验;超临界水气化、氧化和部分氧化条件下的材料流动腐蚀实验。

为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案予以实现:

一种多功能的超临界水技术实验系统,包括甲醇溶液储槽、物料储槽、过氧化氢溶液储槽、清水储槽、甲醇溶液预热器、物料预热器、过氧化氢溶液预热器、清水预热器、蒸发壁或冷壁式反应器、水热燃烧反应器、管式反应器、角式反应器、直式反应器、反应釜、冷却器、背压阀、气体流量计、气液分离器、混合器、甲醇溶液泵、物料泵、过氧化氢溶液泵和清水泵;

甲醇溶液储槽的出口连接甲醇溶液泵的入口,甲醇溶液泵的出口与甲醇溶液预热器的入口连接,甲醇溶液预热器的出口与水热燃烧反应器的燃料入口连接;

物料储槽的出口连接物料泵的入口,物料泵的出口与物料预热器的入口连接,物料预热器的出口分为三股:一股与蒸发壁或冷壁式反应器的物料入口连接;一股与水热燃烧反应器的物料入口连接;一股与混合器的物料入口连接;

过氧化氢溶液储槽的出口连接过氧化氢溶液泵的入口,过氧化氢溶液泵的出口与过氧化氢溶液预热器的入口连接,过氧化氢溶液预热器的出口分为三股:一股与蒸发壁或冷壁式反应器的氧化剂入口连接;一股与水热燃烧反应器的氧化剂入口连接;一股与混合器的氧化剂入口连接;

清水储存于清水储槽中,清水储槽的出口连接清水泵的入口,清水泵的出口与清水预热器的入口连接,清水预热器的出口分为两股:一股与蒸发壁或冷壁式反应器的清水入口连接;一股与水热燃烧反应器的清水入口连接;

混合器的出口分为三股:一股与管式反应器的入口连接,一股与角式反应器的入口连接,一股与反应器的入口连接;角式反应器的出口与直式反应器的入口连接;

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