[发明专利]一种用于优化调节超临界水氧化蒸发壁式反应器水膜厚度的方法

说明书

本发明公开一种用于优化调节超临界水氧化蒸发壁式反应器水膜厚度的方法，基于一种用于调节超临界水氧化蒸发壁式反应器水膜覆盖率的系统，包括外部的外部承压壁，外部承压壁内设有筒形的多孔蒸发壁；蒸发壁水泵的出口通过管路连接多孔蒸发壁的进水口；气体增压泵和物料泵的出口通过管路连接超临界水氧化蒸发壁式反应器的入口；多孔蒸发壁采用锥形结构；多孔蒸发壁的壁厚从上至下逐渐增加；多孔蒸发壁的壁截面为直角梯形；所述方法包括：通过调节蒸发强度、有机原料的浓度、有机原料的预热温度、蒸发水进口温度、各支路蒸发壁水流量比例实现对水膜厚度的调节。本发明可应用于超临界水氧化蒸发壁式反应器水膜性能参数的优化调节。

技术领域

本发明涉及超临界水氧化蒸发壁式反应器技术领域，特别涉及一种用于优化调节超临界水氧化蒸发壁式反应器水膜厚度的方法。

背景技术

超临界水氧化技术是一种极具应用价值的有机污染物处理技术，其利用超临界水对有机物和氧化剂良好的溶解性质，使有机物在富氧环境下进行均相反应，从而迅速、彻底地将有机物转化而二氧化碳和水等无害化物质以及无机盐。

超临界水氧化技术应用于高毒性、高浓度、难生化降解的有机废料具有以下优势：反应速度快，处理效率高，无二次污染物形成，无需高能耗的干燥过程，运行费用低等。

超临界水氧化技术在处理高含盐、腐蚀性有机废料过程中存在两大技术难题：1)反应器内表面受到物料中腐蚀性物质的侵蚀；2)大多数无机盐在超临界水氧化环境下具有极低的溶解度，从而导致盐颗粒析出，并吸附沉积在设备表面引起传热恶化和反应器的堵塞。

超临界水氧化蒸发壁式反应器可以很好地解决超临界水氧化处理有机废料工艺中的腐蚀和盐沉积问题。其具有由外部承压壁和内部多孔蒸发壁组成的双层壳结构，在多孔壁内外压差推动下，冷却水通过多孔间隙聚集在多孔壁内表面形成一层保护性水膜。该水膜能够隔绝主流体中的腐蚀性物质和无机盐，提供必要的低温保护。同时水膜会溶解、稀释和冲刷多孔壁附近的腐蚀性物质和无机盐，降低壁面的腐蚀速率，防止盐颗粒沉积在多孔壁表面。因此，水膜质量的好坏是蒸发壁式反应器发挥作用的关键因素。

超临界水氧化蒸发壁式反应器水膜的厚度直接关系到水膜质量的好坏，是表征水膜质量的重要指标；反应器水膜厚度越厚，则水膜隔绝主流体中腐蚀性物质和无机盐的作用越好，同时水膜对腐蚀性物质和无机盐的溶解、稀释和冲刷作用越明显。

超临界水氧化蒸发壁式反应器的上部为氧化反应的主要区域，并且上部为高温高压的超临界环境；上部超临界区高温高压条件以及存在的剧烈化学反应使得主流体与水膜间的对流扩散和混合作用异常强烈，使得水膜的形成受到破坏；此外，当所选各个运行参数之间的耦合关系不恰当时，也会造成整个反应器内厚度减小，水膜不连续。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于优化调节超临界水氧化蒸发壁式反应器水膜厚度的方法，能够实现对超临界水氧化蒸发壁式反应器水膜厚度的优化调节，从而得到高质量的多孔蒸发壁水膜。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于优化调节超临界水氧化蒸发壁式反应器水膜厚度的方法，基于一种用于调节超临界水氧化蒸发壁式反应器水膜覆盖率的系统，包括蒸发壁水泵、气体增压泵、物料泵、超临界水氧化蒸发壁式反应器；超临界水氧化蒸发壁式反应器为筒形，包括外部的外部承压壁，外部承压壁内设有筒形的多孔蒸发壁；多孔蒸发壁中形成环形空间为超临界水氧化反应区；蒸发壁水泵的出口通过管路连接多孔蒸发壁的进水口；气体增压泵和物料泵的出口通过管路连接超临界水氧化蒸发壁式反应器的入口；多孔蒸发壁采用锥形结构；多孔蒸发壁的壁厚从上至下逐渐增加；多孔蒸发壁的壁截面为直角梯形；多孔蒸发壁的内壁锥形倾角为α，5°＜α≤15°；所述方法包括：通过调节蒸发强度、有机原料的浓度、有机原料的预热温度、蒸发壁水进口温度、各支路蒸发壁水流量比例实现对水膜厚度的调节，优化水膜形成。