[发明专利]多功能连续式水热氧化实验系统及其使用方法

说明书

本发明公开了一种多功能连续式水热氧化实验系统，包括反应器，所述反应器入口并联有氧化剂管路和物料管路；所述氧化剂管路包括并联的气体氧化剂输送管和液体氧化剂输送管，其中气体氧化剂输送管包括并联的空气氧化剂输送管和氧气输送管；所述氧化剂管路和物料管路上串联有换热装置和预热装置，所述氧化剂管路和物料管路连通换热装置的内管，所述反应器出口通过管道依次连通腐蚀实验装置、换热装置外管、冷却装置和气液分离装置。根据反应条件不同，本发明可以进行各种反应物料的湿式氧化及超临界水氧化实验研究，并具有氧化剂比选、高温腐蚀等功能，与现有技术及实验系统相比，本系统集成性强，功能更完善，操作简单，安全性高。

技术领域

本发明属于水热氧化技术，特别是涉及一种多功能连续式水热氧化实验系统及其使用方法。

背景技术

近几十年来，水热氧化技术得到了快速的发展，已经被广泛应用于化工、农药、印染等行业产生的高浓度有毒、有害废水的处理。根据反应过程中反应器内所处状态的不同，存在湿式氧化反应和超临界水氧化反应等状态。针对不同水质的废水，为获取水质最佳处理条件、氧化剂选择、反应机理、产物分析等都需要对废水进行实验研究，为工业化装置的设计提供基础数据和理论依据。

常见的水热氧化实验装置包括间歇式试验装置和连续式试验装置。因间歇式实验装置加热及降温的耗时长、与真实工业化装置相差甚远，所以极少采用间歇式实验装置。连续式实验装置更利于对反应过程的模拟，但常见的连续式水热氧化反应装置仅注重于水热氧化过程的实现，实验系统功能较单一，常局限于对温度、流量、压力、催化剂的控制，还没有一种实验系统能够充分满足对氧化剂筛选、进出气氧浓度分析、多股进水的需求，并对反应过程腐蚀、温度、流量、压力、催化剂等多项指标进行研究的需求，使实验系统更接近于真实工业处理状态。

腐蚀是限制水热氧化工业运用的一个重要因素，反应器及管道配件的腐蚀受材质、水质及反应条件的不同也各有差异，所以在工业设计前期进行腐蚀实验显得尤为重要。常见水热氧化腐蚀实验是将实验材料投加进主反应器，待反应结束后取出来检测腐蚀情况。此方法虽然简单便利，忽略了对冲刷角度、承压等性质的模拟，极大地限制了湿式氧化腐蚀实验的参考价值。

发明内容

发明目的：本发明为了克服上述技术问题的不足，提供了一种多功能连续式水热氧化实验系统，可进行湿式氧化和超临界水氧化，可有效实现氧化剂比选、氧化剂使用量分析、流动状态下腐蚀实验模拟的功能。本发明还提供了上述系统的使用方法。

技术方案：本发明所述的一种多功能连续式水热氧化实验系统，包括反应器，所述反应器入口并联有氧化剂管路和物料管路；所述氧化剂管路包括并联的气体氧化剂输送管和液体氧化剂输送管，其中气体氧化剂输送管包括并联的空气氧化剂输送管和氧气输送管；所述氧化剂管路和物料管路上依次串联有换热装置和预热装置，所述氧化剂管路和物料管路连通换热装置的内管，所述反应器出口通过管道依次连通腐蚀实验装置、换热装置外管、冷却装置和气液分离装置；所述冷却装置和气液分离装置之间串联有背压阀和取样阀；所述气液分离装置的气体出口依次串联氧浓度分析仪、气体流量计和尾气收集装置；所述气液分离装置的液体出口连接出水收集装置。

进一步的，所述气体氧化剂输送管上依次串联有气动增压机和气体质量流量计，所述气动增压机入口并联导入空气的电动增压机和氧气瓶，分别作为空气输送管和氧气输送管。

所述液体氧化剂输送管和物料输送管上均依次串联有储液槽和泵。

所述反应器从底部进水、上部出水；所述氧化剂和物料通过布孔管的方式进入反应器内部，反应器内部设有催化剂承载装置；所述反应器外的加热装置为管式炉。

进一步的，所述腐蚀实验装置为可拆卸机构，通过上下盖和中间圆柱管构成，所述待试验板材固定在中间圆柱管内，与水流方向呈0-90°设置，实现对与水流呈不同角度的板材腐蚀情况的模拟。