[发明专利]一种管簇式超临界水氧化反应器

说明书

本发明公开了一种管簇式超临界水氧化反应器，包括包括反应器筒体、进料系统、设置在所述反应器筒体内的反应系统、在线温度检测系统、冷却系统和气液分离系统。本发明的管簇式超临界水氧化反应器通过对螺旋管式反应器的合理分布，未反应的冷物料管道与反应后的热流体交叉分布通过空气或者碳化硅颗粒等来实现间接换热，达到热量回收，减少运行成本的目的。

(一)技术领域

本发明涉及超临界水氧化技术领域，具体而言，涉及一种超临界水氧化反应器。

(二)背景技术

超临界水氧化技术(Supercritical Water Oxidation，SCWO)是20世纪80年代由美国学者提出的一种新型高级氧化技术。用超临界水氧化方法处理有机废水具有良好的社会和环境效益，与其他处理方法相比有着巨大的优势，是一项极具发展潜力的有机废水处理技术。然而，到目前为止，超临界水氧化技术还未能普遍地从实验室推广到工程应用，主要是因为材料的腐蚀、固体无机盐颗粒沉积对设备的堵塞、能量平衡及回收、成本高等问题。商业性的运行必须考虑系统热量的回收利用、设备的成本及损耗等问题，以降低污水的处理费用。

超临界水氧化工艺的主要能耗是将废水从室温预热至某一起始反应温度和升压至操作压力下。升压的能耗相对较小，主要的能耗是废水的升温。有机污染物在氧化降解过程中会放出大量的热能。研究表明，当废水中有机物浓度较低时，需要外部补充热量；当废水中有机物浓度较高时，可以实现热量自给(能量平衡)甚至有剩余的热量可回收。因此，在处理高浓度有机废水时，我们通过对工艺和设备的合理设计，利用甚至回收有机污染物氧化降解过程产生的热量，以降低其运行成本。

(三)发明内容

鉴于此，本发明设计了一种管簇式超临界水氧化反应器，旨在通过合理安排管式反应器的分布来实现节能设计甚至有剩余的热量可回收和提高反应器的耐压性能等，从而达到降低SCWO装置建设和运行成本的目的。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种管簇式超临界水氧化反应器，其特征在于：包括反应器筒体、进料系统、设置在所述反应器筒体内的反应系统、在线温度检测系统、冷却系统和气液分离系统；

所述的反应器筒体由上筒体和下筒体构成，所述的上筒体和下筒体通过珐琅连接；所述的下筒体上设有进料口和出料口；

所述的进料系统包括进料管道和与所述的进料管道相连的管道式静态混合器，所述的进料管道包括第一进料管道和与所述第一进料管道并联的第二进料管道，所述的第一进料管道自管道入口至出口依次设有过滤器、第一柱塞泵和第一单项阀；所述的第二进料管道自管道入口至出口依次设有第二柱塞泵和第二单项阀；

所述的反应系统包括若干个相互并联的温控螺旋管式反应器和若干个相互并联的螺旋管式反应器，所述的温控螺旋管式反应器与所述的螺旋管式反应器个数相对应；所述的螺旋管式反应器由呈螺旋状盘绕的钢管组成；所述的温控螺旋管式反应器由呈螺旋状盘绕的钢管和固定在所述螺旋状盘绕的钢管中间的加热棒组成；所述的温控螺旋管式反应器的入口端通过第一圆环状连接管与所述的管道式静态混合器连通；所述的温控螺旋管式反应器的出口端通过圆盘状连接管与所述的螺旋管式反应器入口连通，所述的螺旋管式反应器出口与所述的第二圆环状连接管连通；

所述的在线温度检测系统包括测温装置、温度控制及测温显示器，所述的测温装置由若干个热电偶构成，所述的热电偶在平行于反应器筒体的横切面上和平行于所述反应器筒体的纵向中心轴上均匀分布于所述的反应器筒体内；

所述的冷却装置依次包括安全阀、套管式冷却管道；所述的第二圆环状连接管的出口通过所述的出料口与所述的套管式冷却管道连接，所述的第二圆环状连接管与所述的套管式冷却管道之间设有安全阀；

所述的气液分离系统包括气液分离器；所述的套管式冷却管道的出口与所述的气液分离器连接，所述的套管式冷却管道与所述的气液分离器之间设有第二压力阀，所述的的气体出口和液体出口分别设有第一背压阀、第二背压阀，所述的气液分离器上设有液位计。