或外管接口与超临界水在线脱固器的流体进口 N4相连通。
[0030]外管I的前端设置第一外管法兰11，末端设置第二外管法兰5;第一外管法兰11和第二外管法兰5均开设有中心孔，且中心孔的直径与外管I的内径相同。第一外管法兰11的外侧密封连接芯管贯通法兰12，芯管贯通法兰12开设有法兰中心孔14，法兰中心孔14的直径与芯管3的内径相同，且芯管3的端部与芯管贯通法兰12密封连接;芯管贯通法兰12的外侧密封连接芯管接引管13，作为芯管接口 NI。第二外管法兰5的外侧密封连接盲法兰6;盲法兰6的内侧设置防磨顺流体4，防磨顺流体4的侧面与外管I的内侧紧密接触，后端面与盲法兰6的内侧面紧密接触，前端面为向后凹陷的椭球面;防磨顺流体4设置于芯管末端的相对面，二者间流通面积不大于芯管3的通流面积。防磨顺流体4采用热套或者钎焊方式固定在盲法兰6上，并采用片状氧化铝、部分稳定氧化锆陶瓷或者钛合金制成。盲法兰6通过螺栓7、螺母8以及垫片9组成的紧固件与第二外管法兰5密封连接。
[0031]实施例1
[0032]如图4所示，本实施例共设置三节双回程管式超临界水反应器，第一、二节双回程管式超临界水反应器的外管接口通过法兰连接，芯管接管16分别与第二、三节反应器的芯管接引管13通过法兰连接，依次类推，各节反应器间沿程串接，以满足反应停留时间的需要。反应物由第一节反应器芯管接口 NI流入、依次流经第一节反应器芯管、第一节反应器芯管-外管环隙、第二节反应器芯管-外管环隙、第二节反应器芯管、芯管接管16、第三节反应器芯管、第三节反应器芯管-外管环隙，最终反应后流体经末节反应器的外管接口 N2流出，继而由中心管19流入超临界水在线脱固器，在惯性力、离心力的综合作用下，流体中固相残渣物料中原有砂砾、矿土等，以及超临界水氛围下不溶解的无机盐或者目标产物纳米金属或者金属氧化物粉体与轻质超临界水发生分离，超临界水、气体等轻质组分由位于筒体18侧面上部的稀相流体出口 N5流出，含固流体由临界水在线脱固器底部稠相流体出口 N3流出。同时，当由冷却水接口N6引入适量冷却水时，可使稠相流体降温至亚临界温度，无机盐重新溶解并以溶液的形式随稠相流体流出。
[0033]实施例2
[0034]如图5所示，本实施例共设置三节双回程管式超临界水反应器，第一节双回程管式超临界水反应器的外管接口 N2经由反应器接引管20连接至第二节反应器的芯管接引管，第二节反应器的外管接口 N2与第三节双回程管式超临界水反应器的外管接口 N2通过法兰连接，最终反应后流体经末节反应器的芯管接口流出，继而由筒体18侧面上部接口 N4流入超临界水在线脱固器，流体中固相残渣物料中原有砂砾、矿土等，以及超临界水氛围下不溶解的无机盐或者目标产物纳米金属或者金属氧化物粉体与轻质超临界水发生分离，超临界水、气体等轻质组分经由位于端盖中心位置的中心管19，S卩稀相流体出口 N5流出，含固流体由临界水在线脱固器底部稠相流体出口 N3流出。同时当由冷却水接口 N6引入适量冷却水时，可使稠相流体降温至亚临界温度，无机盐重新溶解并以溶液的形式随稠相流体流出。
[0035]以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
【主权项】
1.一种双回程管式超临界水反应装置，其特征在于，包括多节沿程串接的双回程管式超临界水反应器和一个超临界水在线脱固器;双回程管式超临界水反应器包括外管(I)和套设于外管(I)内的芯管(3)，芯管(3)与外管(I)之间设置有至少两个支撑架(2);芯管(3)的一端开设芯管接口(NI )，外管(I)的侧面开设外管接口(N2);首节双回程管式超临界水反应器的芯管接口(NI)为反应物入口，末节双回程管式超临界水反应器的芯管接口或外管接口与超临界水在线脱固器的流体进口(N4)相连通。2.如权利要求1所述的一种双回程管式超临界水反应装置，其特征在于，所述外管(I)的前端设置第一外管法兰(11)，末端设置第二外管法兰(5);第一外管法兰(11)和第二外管法兰(5)均开设有中心孔，且中心孔的直径与外管(I)的内径相同。3.如权利要求2所述的一种双回程管式超临界水反应装置，其特征在于，所述第一外管法兰(11)的外侧密封连接芯管贯通法兰(12)，芯管贯通法兰(12)开设有法兰中心孔(14)，法兰中心孔(14)的直径与芯管(3)的内径相同，且芯管(3)的端部与芯管贯通法兰(12)密封连接;芯管贯通法兰(12)的外侧密封连接芯管接引管(13)，作为芯管接口(NI)。4.如权利要求2或3所述的一种双回程管式超临界水反应装置，其特征在于，所述第二外管法兰(5)的外侧密封连接盲法兰(6);盲法兰(6)的内侧设置防磨顺流体(4)，防磨顺流体(4)的侧面与外管(I)的内侧紧密接触，后端面与盲法兰(6)的内侧面紧密接触，前端面为向后凹陷的椭球面;防磨顺流体(4)设置于芯管末端的相对面，二者间流通面积不大于芯管(3)的通流面积。5.如权利要求4所述的一种双回程管式超临界水反应装置，其特征在于，所述防磨顺流体(4)采用热套或者钎焊方式固定在盲法兰(6)上，并采用片状氧化铝、部分稳定氧化锆陶瓷或者钛合金制成。6.如权利要求4所述的一种双回程管式超临界水反应装置，其特征在于，所述盲法兰(6)通过螺栓(7)、螺母(8)以及垫片(9)组成的紧固件与第二外管法兰(5)密封连接。7.如权利要求1或2所述的一种双回程管式超临界水反应装置，其特征在于，所述芯管(3)的中部和末端分别焊接一个支撑架(2)，每个支撑架(2)具有三个支手(15);支手(15)整体呈圆柱体，顶部为球面，该球面直径等于外管(I)的内径，以保证支手(15)顶部与外管(I)内壁面紧密贴合。8.如权利要求1所述的一种双回程管式超临界水反应装置，其特征在于，所述芯管(3)末端的外侧倒角(10)为45° ο9.如权利要求1或2或3所述的一种双回程管式超临界水反应装置，其特征在于，所述芯管(3)壁厚小于外管(I)的壁厚，且芯管(3)的通流面积等于芯管(3)与外管(I)间环隙空间的通流面积。10.如权利要求1或2或3所述的一种双回程管式超临界水反应装置，其特征在于，所述超临界水在线脱固器包括筒体(18)，筒体(18)的上端设置端盖(17)，下端开设稠相流体出口(N3);筒体(18)侧面下部开设冷却水进口(N6)，上部开设流体进/出口 ；端盖上安装有中心管(19)，中心管(19)上端为入口，下端出口伸入筒体(18)内部；当中心管(19)的入口作为反应后流体进口(N4)时，筒体(18)侧面的流体进/出口作为稀相流体出口(N5);当筒体(18)侧面的流体进/出口作为反应后流体进口(N4)时，中心管(19)的入口作为稀相流体出口(N5)0
【专利摘要】本发明公开了一种双回程管式超临界水反应装置，该装置由多节双回程管式超临界水反应器沿程串接而成，以延长反应流体在反应装置内的停留时间，反应后流体由末节反应器出口流入超临界水在线脱固器，实现固相(砂砾、矿土、无机盐或者目标纳米材料等)的在线分离脱出。每节反应器内芯管不承压，管壁薄，仅起分隔流程的作用，相对于传统单流程管式超临界水反应器，在获得相同长度流程的情况下，可显著减少反应器耗材，从而降低其造价。流程转折处设置有椭圆球型防磨顺流体，即避免了高速反应流体对端法兰的冲刷损坏，又起导流作用，抑制此处固相的沉降堆积。可以广泛应用于各类超临界水反应体系。
【IPC分类】C02F1/72, B01J3/00, B01J3/04, C02F11/06
【公开号】CN105617936
【申请号】CN201610136926
【发明人】王树众, 李艳辉, 孙盼盼, 张洁, 王玉珍, 张拓, 宋文瀚
【申请人】西安交通大学, 陕西万丰能源环保科技有限公司
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年3月10日