[发明专利]一种连续式亚/超临界水热再生活性炭反应器

说明书

本发明公开了一种连续式亚/超临界水热再生活性炭反应器，一方面端盖保护壁和侧面保护壁的设置能够降低壁面温度，大大降低反应器设计温度，同时保护壁内的冷流体通过壁温加热对反应活性炭浆料进行预热，降低了反应器成本的同时利用了低品位热能。另一方面，一回程过程中电加热管用于辅助加热，弥补预热后活性炭浆料的热量，在二回程反应单元中达到温度后的活性炭浆料进行水热反应实现有机物的气化和分解，反应后流体的热量在三回程换热空腔通过换热器进行利用，用于之后反应过程中活性炭浆料的预热。整个反应器提高了活性炭再生效率，实现了能量的循环利用同时降低了装置的投资和运行费用，为整个水热在生活性炭的工业化进程奠定了基础。

技术领域

本发明属于废水处理设备技术领域，具体涉及一种连续式亚/超临界水热再生活性炭反应器。

背景技术

废水活性炭处理法利用活性炭的物理吸附、化学吸附、氧化、催化氧化和还原等性能去除废水中多种污染物的方法，是废水吸附处理法的一种。活性炭具有非常多的微孔和巨大的比表面积，具有很强的物理吸附能力，能有效的吸附废水中的有机污染物。污染物和碳表面之前的相互作用是通过范德华力和诱导性的偶极相互作用发生的。活性碳石墨片将中性有机分子诱发成为分子内偶极子。诱导偶极子使分子彼此吸引并粘在一起，因此它们从溶液中析出，进入碳纳米尺寸的孔或吸附空间中。

但在废水处理过程中，活性炭需用量大，如果吸附后的活性炭无法回收，将会大大增加每吨废水的处理费用，还会对环境造成二次污染。水热再生技术可以利用废水中的酚类、醛类等有机物在高温条件下发生气化、分解等反应，使得吸附在活性炭上的一部分有机物沸腾、气化汽化脱附，一部分有机物发生分解反应，生成小分子烃类脱附出来。因此可以减少对煤资源的消耗，减少大气污染，降低能源浪费，具有很强的经济、环境效益，受到国家政策的支持和鼓励。

当前，水热再生技术所使用的反应器一般为间歇式简单一锅式反应釜，在大批量水热再生的情况下难以实现热量收集、能量循环和余热利用，且活性炭再生效率较低，大大增加了活性炭水热再生的成本，造成水热再生技术工业化和商业化的局限性，主要体现在：

(1)现有反应器基本没有保护壁的设计，使得反应器的设计温度远高于实际使用温度，增加了反应器设计成本。

(2)通常的反应器为直接降温模式，不进行回热，高温热量直接损失，导致反应器成本居高不下。

(3)一些具备加热功能的反应器多为反应器外部设置电加热进行壁面加热，加热效率低导致活性炭再生效率低，此外，如需要具备回热功能，需在系统后设置独立回热装置，增加了系统的运行费用。

因此，亟需一种连续式活性炭水热再生系统的反应器，能够提高活性炭再生的效率且在热能利用的过程中尽可能做到能级匹配，最大限度利用高低品位的热能，提高系统热效率且节约能源。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种连续式亚/超临界水热再生活性炭反应器，能够达到反应器壁温保护以及提高反应器活性炭再生效率的目的。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种连续式亚/超临界水热再生活性炭反应器，包括反应器端盖、反应器承压壁和反应器腔体，在反应器腔体内部由内向外依次连通设置一回程反应空腔、二回程反应空腔和三回程换热空腔；

在反应器端盖内壁紧贴设置端盖保护壁，在反应器承压壁内壁紧贴设置侧面保护壁，在一回程反应空腔中设有电加热管，三回程换热空腔中设有三回程换热器；

待处理的活性炭浆料依次流经侧面保护壁、端盖保护壁及三回程换热空腔进行三级预热处理完成活性炭浆料的预热，预热后的活性炭浆料在一回程反应空腔中被电加热管加热到指定温度后流经二回程反应空腔中进行气化、分解反应，反应后的流体经过管道流经三回程换热空腔中的三回程换热器进行逆流换热，温度降低后由反应器腔体底部的反应物出口流出。