[发明专利]一种超临界水氧化反应器、超临界水氧化系统及方法

说明书

本发明涉及超临界水氧化技术领域，尤其涉及一种超临界水氧化反应器、超临界水氧化系统及方法。能够解决超临界水氧化反应器需要同时满足耐高温高压性和耐腐蚀性而带来的选材困难的问题，以及超临界水氧化反应器的堵塞问题，能够延长所述超临界水氧化反应器的使用寿命，提高系统运行的稳定性。一种超临界水氧化反应器，包括：外壁、内筒，以及设置在外壁和内筒之间的隔壁；所述内筒环绕的区域为反应区，所述外壁的底部设有排渣口，所述反应区和所述排渣口之间的区域为激冷区；所述内筒和所述隔壁围合成与所述反应区连通的第一换热夹层，所述隔壁和所述外壁围合成与所述激冷区连通的第二换热夹层；所述第一换热夹层上开设有产物出口。

技术领域

本发明涉及超临界水氧化技术领域，尤其涉及一种超临界水氧化反应器、超临界水氧化系统及方法。

背景技术

所谓超临界水，是指当气压和温度达到一定值时，因高温而膨胀的水的密度和因高压而被压缩的水蒸气的密度正好相同时的水。即当水处于其临界点(374.3℃，22.05MPa)的高温高压状态时被称为超临界水(Supercritical Water，简称SCW)，在此条件下水具有许多独特的性质。如烃类等非极性有机物与极性有机物一样可完全与超临界水互溶，氧气、氮气、一氧化碳、二氧化碳等气体也都能以任意比例溶于超临界水中，无机物尤其是盐类在超临界水中的溶解度很小。超临界水还具有很好的传质、传热性质。这些特性使得超临界水成为一种优良的反应介质。

超临界水氧化技术是利用超临界水作为介质，将含有有机物的物料用氧气分解为水和二氧化碳等小分子化合物的技术，由于超临界水与有机物和气体具有良好的互溶性，因此，有机物能够在富氧的均一相中发生氧化反应，反应不存在需要相间转移而产生的限制，并且，反应较为彻底，反应产物清洁、无污染，不会产生硫氧化物、氮氧化物和二噁英等有害气体，有利于环境保护。

但是，由于超临界水氧化反应条件为高温高压，且超临界水反应体系中常含有不溶于超临界水的腐蚀性离子，因此，作为超临界水反应的容器，超临界水氧化反应器的耐高温高压特性和耐腐蚀性，以及超临界水氧化反应所产生的灰渣的堵塞问题等直接影响着超临界水氧化反应的彻底性和系统运行的稳定性，从而限制了超临界水氧化反应器的应用。

发明内容

本发明的实施例提供一种超临界水氧化反应器、超临界水氧化系统及方法，通过分层设计，能够解决超临界水氧化反应器需要同时满足耐高温高压性和耐腐蚀性而带来的选材困难的问题，以及超临界水氧化反应器的堵塞问题，能够延长所述超临界水氧化反应器的使用寿命，提高系统运行的稳定性。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种超临界水氧化反应器，包括：

外壁、内筒，以及设置在所述外壁和内筒之间的隔壁；

其中，所述内筒环绕的区域为反应区，所述外壁的底部设有排渣口，所述反应区和所述排渣口之间的区域为激冷区；所述内筒和所述隔壁围合成与所述反应区连通的第一换热夹层，所述隔壁和所述外壁围合成与所述激冷区连通的第二换热夹层；

所述第一换热夹层上开设有产物出口，所述第一换热夹层内设置有换热管，所述换热管的外壁与所述第一换热夹层的内壁构成分别与所述产物出口和所述反应区连通的产物通道；

所述换热管用于在超临界水氧化反应过程中通入第一换热介质，对所述内筒和进入所述产物通道内的产物进行换热，所述第二换热夹层用于通入第二换热介质，对所述外壁进行换热。

可选的，所述换热管螺旋盘绕在所述第一换热夹层内。

可选的，所述隔壁为上下两端开口的筒状结构，且所述隔壁的上端分别与所述外壁的侧壁和所述内筒的侧壁连接，与所述外壁的顶部和所述内筒的顶部围合成顶部换热区域，并与所述外壁的侧壁围合成下端开口的所述第二换热夹层，与所述内筒的侧壁围合成下端开口的所述第一换热夹层。