专利名称：高浓度高固体含量液态物质的湿式氧化的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于消除浓缩液态物质中污染物的湿式氧化，具体地说，涉及适合处理这些液态物质的湿式氧化，以产生经过氧化的高固体含量流出物。
本发明的技术背景湿式氧化很适合处理高浓度液态物质或废水。不需要将所有的的物质都看成是需要用湿式氧化处理的“废物”。这种液相氧化处理在升高的温度和压力下用氧气破坏这些废水中污染物的主体部分。使污染物降解的氧化反应产生大量的热能。在湿式氧化系统中液相起热汇作用，借助液态水转化成蒸汽吸收热量，从而提供一种工艺温控措施。
这些高浓度的液态物质或废水还可能包含高浓度的可溶性盐和/或悬浮的固体。额外的盐和/或固体可能是由废水中的污染物的氧化反应产生的。上述的液相蒸发也增加湿式氧化系统中可溶性盐和/或悬浮固体的浓度。
在湿式氧化系统中，高固体浓度可能产生各种负面作用。如果超过可溶性盐的溶解度，系统可能被积垢产物——晶体或其它形式的固体堵塞。高固体浓度还可能干扰氧气从气相向液相的传输，因此抑制湿式氧化过程。此外，高固体浓度还可能增大被处理的液态物质或废水的腐蚀特性。在所有情况下，随着系统中固体浓度的增加，不希望发生的作用都可能被放大。
在破坏污染物的同时，能够从湿式氧化处理的液态物质或废水中回收溶解的/悬浮的固体则更为可取。在这种情况下，高固体含量的流出物是优先的。此时，处理高污染物含量和高固体含量的液态物质或废水可能导致相反的结果，并且可能十分困难。对于在处理这种类型的液态物质或废水时遇到的操作上的困难，通常采用稀释的办法解决，即稀释液态物质或废水的进料，以降低污染物和固体两者的浓度。当处理的目的是生产高固体含量流出物时，这不是一个好办法。于是问题变成怎样稀释才能降低污染物的浓度而不降低固体浓度，同时又能避免形成固体积垢和/或结晶，而且使固体浓度对氧气的传输和结构材料的影响最小。
本发明的目的本发明的目的是借助湿式氧化处理高污染物浓度的液态物质或废水，以除去大部分污染物。本发明的另一个目的是使在湿式氧化系统中高固体浓度的负面作用最小。本发明的第三个目的是生产高固体含量的流出物，以便回收或处理那种流出物内的所述固体。
日本专利公开第JP 55022367号(转让给Asahi ChemicalIndustries KK)揭示了一种在存在铵盐的情况下用铜盐催化的湿式氧化，其中一部分经过氧化的液态物质被循环使用，以稀释废弃的液态物质降低COD的浓度。铜催化剂从流出物中回收，以在该工艺中重新使用。
Othmer在美国专利第4,251,227号中介绍用湿式氧化处理湿的固体废弃物或低级燃料，以生产适合各种用途的低水分燃料以及若干种其他的液体流出物，这些液体流出物有的可以在湿式氧化工艺循环使用，有的则不可以。
Soukup等人在美国专利第4,330,038号中揭示了一种适合含油层蒸汽驱油的湿式氧化工艺，其中来自含油层的水和来自湿式氧化系统的凝结液被循环使用，以进一步处理这些液态物质流。
Copa等人在美国专利5,240,619中介绍了几种两级湿式氧化的流程图，其中来自亚临界湿式氧化反应器的蒸汽相和液相物质被输送到补充的超临界湿式氧化级。
上述文献没有一个涉及于下述问题，即从高污染物浓度的液态物质或废水的湿式氧化处理生产高固体含量流出物的问题。本申请人已经发明了这种工艺，现在介绍如下。本发明的概述本发明包括一种湿式氧化方法，该方法适合对包含高浓度污染物的废水进行湿式氧化，以产生经过氧化的高固体含量的流出物，该方法包括下述步骤将废水进料流与包含氧气的的气体混合，以形成包括气相物质和液相物质的氧化进料混合物；在反应区中给氧化混合物加热，使它们达到足以使一部分废水部分保持在液相的温度和压力，并且加热时间足以去除污染物的主体部分；从所述反应区回收气相物质，借助冷却设备和减压设备冷却和减压，以产生废气相和液体凝聚相；借助分离设备将废气相与液体凝聚相分开；从所述反应区回收所述液相物质，借助冷却设备和减压设备冷却和减压，以产生经过氧化的高固体含量的流出物相；将一部分经过氧化的高固体含量的流出物与所述的液体凝聚相物质合并，以得到污染物含量低的液流；以及用污染物含量低的液流稀释包含高浓度污染物的废水，以得到第一步的废水进料流。
在本发明的替代实施方案中，包含高浓度污染物的液态物质与含氧气体混合，并且与盐水和凝聚物一起直接在所述反应区内循环。
附图的简要说明
图1说明湿式氧化处理工艺的一个实施方案的流程。
图2说明湿式氧化处理工艺的另一个实施方案的流程。
本发明的最佳实施例参照图1，在管线10中的液态物质或废水的进料与来自循环管线12的经过氧化的流出物混合。来自压缩机14的含氧气体(如空气)加到这个经稀释的进料中，以形成包括气相和液相的氧化进料混合物。在一个工艺热交换器16中给氧化混合物加热，并且由辅助加热器18提供补充加热。经过加热的氧化混合物进入湿式氧化反应器20和反应区，在那里发生主要的氧化反应。所示的反应器20是工业界熟知的垂直气泡柱压力容器。保持反应器中的温度和压力，以使一部分液态物质或废水保持在液相。这就是说，温度要保持在水的临界温度347℃以下。保持液相的压力是重要的，因为在液态物质中溶解的盐在水的临界温度以上将变成不溶的。这些不溶的盐可能迅速积垢或全面阻塞湿式氧化系统的管线或反应器。
液态物质或废水在反应器20内保留一段时间，该时间应足以除去来自废物的污染物的主体部分。在反应区或反应器20内的氧化反应是放热反应，并以热的形式产生大量的能量。多余的热量可以借助一部分液相物质蒸发形成蒸汽相从系统中除去。废气和蒸汽相可以从反应器20的顶部经导管22排出。蒸汽在旋进热交换器16中通过给氧化混合物进料加热而得到冷却。借助辅助工艺冷却器24使蒸汽进一步冷却。这产生出一种液态凝聚物和不凝聚气体的混合物，该混合物通过压力控制阀26使压力为大气压。经减压的混合物流经导管28到达分离罐30，在那里液相与气相分离。凝聚液体可能包含挥发性化合物，这些化合物或是原本存在于废水中或是在湿式氧化处理期间形成的。这些物质被送回湿式氧化系统再循环，以进行下述的补充处理。
反应器20内的液面受液面控制传感器32控制，该传感器与液面控制阀34相连。由于一部分液体在反应器内蒸发，所以液相中固体浓度高。与反应器20连通的导管36从液面下排放反应器(即反应区)内的经过氧化的液体。液体经过第二辅助工艺冷却器38冷却之后，通过液面控制阀34和所述氧化流出物导管36流出，以作进一步处理。液相中溶解的和/或悬浮的固体的高浓度导致在这种经冷却的液相物质中溶解的气体浓度比较低。一部分液相物质(即盐水)从流出导管36分出，通过导管40输送，然后与分离罐30内排气后的凝聚物合并。这种混合物通过导管12输送到高压给料泵，在那里它与液态物质进料混合，以便在湿式氧化处理之前稀释液态物质，降低污染物和固体的浓度。
这个流程与现有技术相比有几个独到的优点。第一，生产出一种高固体含量的流出物。这可以满足从流出物中回收溶解的或悬浮的固体的需要，或满足使需要进一步处理的含水流出物的体积最小化的需要。
第二，根据原始废水或高固体含量流出物的具体特征，为了提供需要的流出组合物，可能需要经导管42给进料管线12补充较小流量的稀释水。这种补充稀释水的需求可能是由湿式氧化系统中生成额外的固体或盐引起的，为了保持溶解能力，或为了补偿气体从相分离管排出造成的水蒸气损失，该系统需要补偿一定体积的水。稀释水应当没有或包含极少的污染物或固体，并且可以来自冷却水流、饮用水源等。在这个方案中，不产生其他的需要补充处理的液流。
另一方面，为了提供符合需要的流出组合物，可能需要经导管44排放较小流量的凝聚液流。为了在经氧化的流出物中将固体或盐浓缩到符合需要的浓度，可能需要这种排放。在排放之前，可能需要对这个小流量的凝聚液流进行一些补充处理。
这种小流量的补充或排放都是为了满足湿式氧化处理系统中水的总体平衡的需要。
第三，任何在原始废水中存在的或在湿式氧化反应中生成的挥发性成分都被集中在分离罐30内经排气的凝聚物中。这些成分与液相物质通过返回湿式氧化系统被再循环，经过一个或多个周期被进一步氧化。
参照图2说明本发明的另一个实施方案。那些与图1相同的部分用相同的数字标注。在图2中，高浓度的废水由进料泵8加压，然后经液态物质进料管线10直接注入反应器20(即反应区)。凝聚相和一部分液态物质盐水相在图1所示的分离罐中合并，并且与来自压缩机14的在另一条管线46内的含氧气体混合。借助工艺热交换器16和辅助加热器18给这种混合物加热，然后该混合物进入反应容器20(即反应区)，以便与来自导管10的高浓度进料混合并稀释该进料。
此外，可以将含氧气体分开供给于污染物含量低的液流和液态物质进料流，或者可以在混合物进入反应器20之前使含氧气体在液态物质进料管线10中单独与液态物质进料流混合。系统的其余部分按照参照图1介绍的方式运行。
在结合优选的实施方案具体地介绍本发明时，本领域内的普通技术人员都应当理解，在不脱离本发明的精髓和范围的条件下，在形式和细节上可以作出各种各样的变化。
权利要求
1.一种对包含高浓度污染物的废水进行湿式氧化以产生经过氧化的高固体含量的流出物的湿式氧化方法，该方法包括下述步骤(A)将废水进料流与含氧气体混合，以形成包括气相和液相的氧化进料混合物；(B)在反应区中给所述氧化混合物加热，使它达到足以使一部分所述废水保持在液相的温度和压力，并且加热时间足以除去污染物的主体部分；(C)从所述反应区回收所述气相物质，借助冷却设备和减压设备使所述气相物质冷却和减压，以产生废气相和液体凝聚相；(D)借助分离设备将废气相与液体凝聚相分开；(E)从所述反应区回收所述液相物质，借助冷却设备和减压设备使所述液相物质冷却和减压，以产生经过氧化的高固体含量的流出物；(F)将一部分所述的经过氧化的高固体含量的流出物与所述的液体凝聚相物质合并，以得到污染物含量低的液流；(G)用所述的污染物含量低的液流稀释所述的包含高浓度污染物的废水，以得到步骤(A)的废水进料流。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述含氧气体包括空气，富氧空气或基本纯化的氧气。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述反应区包括垂直的气泡柱压力容器。
4.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(C)所述冷却设备包括工艺热交换器或工艺冷却器。
5.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(E)所述减压设备包括压力控制阀。
6.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(E)所述冷却设备包括工艺冷却器。
7.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(E)所述减压设备包括液面控制阀。
8.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(D)所述分离设备包括相分离容器。
9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括将选定流量的稀释水添加给所述氧化混合物的步骤，以保持湿式氧化方法中水的平衡。
10.根据权利要求1所述的方法，进一步包括从所述分离设备排放选定的一部分所述液体凝聚相的步骤，以保持湿式氧化方法中水的平衡。
11.一种对包含高浓度污染物的废水进行湿式氧化以产生经过氧化的高固体含量的流出物的湿式氧化方法，该方法包括下述步骤(A)将污染物含量低的废水进料流与含氧气体混合，以形成包括气相和液相的低浓度的氧化混合物进料流；(B)在反应区中给所述低浓度的氧化混合物与所述包含高浓度污染物的废水加热，使它们达到足以使一部分所述废水保持在液相的温度和压力，并且加热时间足以除去其中污染物的主体部分；(C)从所述反应区回收所述气相物质，借助冷却设备和减压设备使所述气相物质冷却和减压，以产生废气相和液体凝聚相；(D)借助分离设备将废气相与液体凝聚相分开；(E)从所述反应区回收所述液相物质，借助冷却设备和减压设备使所述液相物质冷却和减压，以产生经过氧化的高固体含量的流出物；(F)将所述的经过氧化的高固体含量的流出物与所述的液体凝聚相物质合并，以得到步骤(A)所述的污染物含量低的液流。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述含氧气体包括空气，富氧空气或基本纯化的氧气。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述反应区包括垂直的气泡柱压力容器。
14.根据权利要求11所述的方法，其中步骤(C)所述冷却设备包括工艺的热交换器或工艺冷却器。
15.根据权利要求11所述的方法，其中步骤(C)所述减压设备包括压力控制阀。
16.根据权利要求11所述的方法，其中步骤(E)所述冷却设备包括工艺冷却器。
17.根据权利要求11所述的方法，其中步骤(E)所述减压设备包括液面控制阀。
18.根据权利要求11所述的方法，其中步骤(D)所述分离设备包括相分离容器。
19.根据权利要求11所述的方法，其中所述高浓度液态物质被直接注入所述的垂直的压力容器反应器。
20.根据权利要求11所述的方法，进一步包括将选定流量的稀释水添加给所述的低浓度氧化混合物或包含高浓度污染物的废水的步骤，以保持湿式氧化方法中水的平衡。
21.根据权利要求11所述的方法，进一步包括从所述分离设备排放选定的一部分所述液体凝聚相的步骤，以保持湿式氧化方法中水的平衡。
全文摘要
一种湿式氧化处理高浓度液态物质或废水的方法,该方法是为了破坏污染物的主体部分,产生高固体含量的流出物,以便回收或处理。液态物质经湿式氧化处理,并将蒸汽流和液体流分开,然后将它们从湿式氧化反应器中排出。蒸汽流经过冷却分离,得到液体凝聚相和气相。来自反应器的液体流经冷却后分成两部分,一部分液体流出物被送去回收或处理,另一部分与凝聚相合并。污染物含量低的液流被用于稀释新进的液态物质和保持液体流出物中的高固体浓度。
文档编号C02F11/06GK1192194SQ96195911
公开日1998年9月2日 申请日期1996年7月24日 优先权日1995年7月28日
发明者理查德·W·莱曼 申请人:美国金波罗过滤技术有限公司