[发明专利]超临界水氧化反应器及其自适应压力调控系统和方法

说明书

本发明属于超临界水氧化技术领域，具体涉及一种超临界水氧化反应器及其自适应压力调控系统和方法。反应器包括反应器主体及蒸发壁，蒸发壁将反应器内腔分隔为反应区和蒸发壁区；反应器主体的顶部设置有进料口、蒸发壁温度传感器和反应区压力传感器；侧壁中部设置有蒸发壁区压力传感器；侧壁下部设置有蒸发壁区流体入口，外接蒸发壁区进料管，其上设置有蒸发壁区进料调节阀；侧壁上部设置有蒸发壁区流体出口，外接蒸发壁区出料管，其上设置有背压控制器；底部设置有出料口；蒸发壁温度传感器、反应区压力传感器、蒸发壁区压力传感器、蒸发壁区进料调节阀和背压控制器分别通过数据传送线与中枢控制模块连接。

技术领域

本发明属于超临界水氧化技术领域，具体涉及一种超临界水氧化反应器及其自适应压力调控系统和方法。

背景技术

超临界水(Supercritical Water，简称SCW)是指温度和压力均高于其临界点(T＝374.3℃，P＝22.05MPa)的特殊状态的水。基于超临界水独特的物理化学性质，发展出了超临界水氧化技术(Supercritical Water Oxidation，简称SCWO)。超临界水氧化技术是利用超临界水独特的物理化学性质，使氧化剂和有机物完全溶解在超临界水中，发生均相反应，将有机物彻底氧化成水、二氧化碳等小分子化合物。相比传统的有机废水及污泥的处理方案，SCWO具有突出的优势，有巨大的经济、环境和社会效益。

超临界水极强的氧化性会对反应器材料造成严重的化学腐蚀，尤其对于高盐含量的废水，其中所含离子在亚临界状态时也会对系统造成电化学腐蚀，过度的腐蚀将造成系统材料失效。为了避免材料的腐蚀问题，提出了蒸发壁式反应器，以亚临界流体隔断超临界流体与反应器承压壁的接触，避免了超临界流体对反应器承压壁材料的腐蚀。在蒸发壁反应器的使用过程中，蒸发壁的温度、压力差、渗透量等参数都会对超临界反应区和蒸发壁防腐蚀效果造成较大的影响，过高的温度和压力差会带来过高的渗透量，造成反应区能量的损失加重，严重的可能导致反应中断；过低的温度和压力差将不能起到有效防腐蚀的作用。若不对蒸发壁的温度、压力差、渗透量等参数进行实时的调控，蒸发壁将不能发挥其应有的作用，严重时可能造成整个反应器失效，引发安全事故。

目前，在超临界水蒸发壁水氧化反应器领域中，尚未对蒸发壁的压力控制提出可靠的解决方案。

发明内容

为了使蒸发壁发挥有效的防腐蚀作用，本发明提供一种蒸发壁式超临界水氧化反应器的自适应压力调控系统及方法，能够保证适宜的蒸发壁渗透量，形成既可隔离超临界流体又不明显降低反应区能量的亚临界水膜。

本发明提供一种蒸发壁式超临界水氧化反应器，其特征在于，包括：反应器主体1以及设置在所述反应器主体1内的蒸发壁2，所述蒸发壁2将反应器内腔分隔为中心的反应区和周围的蒸发壁区；

所述反应器主体1的顶部设置有进料口4、蒸发壁温度传感器6和反应区压力传感器7；所述蒸发壁温度传感器6的测温端伸入所述反应器主体1内并紧贴所述蒸发壁2的内表面；

所述反应器主体1的侧壁中部设置有蒸发壁区压力传感器12；

所述反应器主体1的侧壁下部设置有蒸发壁区流体入口17，所述蒸发壁区流体入口17外接蒸发壁区进料管19，所述蒸发壁区进料管19上设置有蒸发壁区进料调节阀10；

所述反应器主体1的侧壁上部设置有蒸发壁区流体出口18，所述蒸发壁区流体出口18外接蒸发壁区出料管20，所述蒸发壁区出料管20上设置有背压控制器14；

所述反应器主体1的底部设置有出料口8；

所述蒸发壁温度传感器6、反应区压力传感器7、蒸发壁区压力传感器12、蒸发壁区进料调节阀10和背压控制器14分别通过数据传送线与中枢控制模块16连接。