专利名称：定容内燃式超临界流体氧化装置及其氧化方法
技术领域：
本发明涉及一种超临界流体氧化处理有害有机物质技术，尤其是超临界水和超临界二氧化碳的混合物的高效生成和应用该超临界流体氧化处理有害有机物质的方法，具体是涉及用内燃的方式来加热加压定容容器内亚临界水、氧化剂和有害有机物，使这些物质的温度和压力超过水的临界点(温度> 374°c ；压力> 22. IMPa)。
背景技术：
超临界水氧化(supercriticalwater oxidation，SCW0)技术是处理液态有害有机物质的非常有效的技术。M. D. Bermejo and Μ. J. Cocero (Supercritical Water Oxidation :A Technical Review, AIChE J. 52 0006) 3933-3951)综述了这一技术可以高效彻底地处理有害有机物质(如极毒物质PCBs)在60秒以内分解率可达到 99. 9999%，这是现有其他处理技术无法达到的。但是，由于通常的小型间歇式(Batch system)，如 Veriansyah Bambang, Kim Jae-duck (Supercritical water oxidation for the destruction of toxic organic wastewaters :A Review, J. of Environmental Sciencesl9 (2007) 512-522)所述，这样的SCWO处理系统是通过外部加热定容反应器来加热容器内的物质使之升温升压超过水的临界点，在超临界水的环境下容器内的氧化剂和有害有机物反应达到无害化。这就要求反应器的壁面材料即要具有高传热功能又要具有高耐腐蚀，高耐压功能。Philip A. Marrone, Glenn Τ. Hong(Review Corrosion control methods in superitical water oxidation and gasification processes, J. of Supercritical Fluids 51(2009)83-103)明确指出到现在为止还没有一种材料具有全部这些功能。加之， 有机物的氧化生成的盐会析出附着在反应容器上会增加壁面材料腐蚀和热传导阻力。另外，连续式(Continuous flow system) SCWO处理系统是惯用定压外加热方式 (如德国的 SUW0X)或是定压渗透墙式(Transpiring wall reactor, TffR)如 B. Wellig et al. (Hydrothermal methanol diffusion flame as internal heat source in a SCffO reactor J. of Supercritical Fluids49 Q009) 59-70)是以内燃来加热反应物质。但是这必须使用多个高能耗高压泵在超临界压(高于25MPa)下泵送所有参加反应物质(燃料，氧化剂，有机液，水等)，尽管可用液态氧化剂(如H2O2)直接加入到有机液中来减少高压泵使用个数，但这使得在加热期间有机物与氧化剂反应生成盐附着在流路的内壁和反应器内壁上减少预热效果而且液态氧化剂的价格是很贵的(如H2O2的价格可以高与氧气的十几倍)。这些连续式反应系统为防止严重的腐蚀和盐的附着使用了大量的纯水来分隔反应产物与反应器内壁以及用很高的工作压力来增加盐的溶解度控制盐的析出问题，如 S.Baur et al. (The destruction of industrial aqueous waste containing biocides in supercritical water !development of the SUffOX process for the technical application J. of Supercritical Fluids33 (2005) 149-157)是使用了工作压力为 70MPa。 高压泵的价格是与高压泵的最大泵送量近似于指数关系，这就使得现有的超临界水氧化处理液态有害有机物质的成本过高。特别是大规模化的实施是十分困难的。CN1730414公开了“一种使用超临界水氧化处理废水的方法”，是将废水加压至 22. l-30MPa，预热至300-370°C ；在保持相同压力的条件下，将预热后的废水输入除盐装置升温至450-650°C进行除盐；将含氧化剂流体加压至22. l_30MPa，升温至550-650°C，含氧化剂流体按氧化剂摩尔量为有机物完全氧化理论需氧摩尔量的2-6倍与步骤( 除盐后的废水混合进入超临界反应器，控制温度为550-650°C，压力为22. l_30MPa，停留时间为 10-40秒，进行超临界水氧化反应。CN101182065公开了“一种丙烯酸生产中高浓度有机物废水处理的方法”⑴ 将氧化剂和去离子水混合配制成氧化剂溶液，并置于氧化剂罐内；(2)将丙烯酸生产废水和清水分别置于废水和清水罐内，并在废水内加入催化剂；C3)首先将预热器加热到 300-400°C，反应器加热到400-600°C ； (4)打开高压柱塞泵进样，废水和氧化剂溶液分别经预热、加压后进入反应器微孔陶瓷管内，在压力22j8MPa和温度374°C -600°C下进行超临界水氧化反应，清水由陶瓷膜外壁渗入微孔陶瓷管内；( 处理出水经冷却和气液分离后可实现达标排放。CN101^8080A公开了“一种高浓度有机废水的超临界水氧化处理方法”包括升压、 预热、超临界水氧化反应等过程。通过限定废水中氯离子和盐的含量，使设备腐蚀和管线堵塞控制在可以承受的范围内；控制废水的COD浓度，使氧化反应达到反应自热。上述的现有的技术都是在高温高压条件下运行，处理设备难以大型化。低PH时， 尤其是氯离子存在的条件下，设备腐蚀严重，一般材料难以满足设备要求。超临界水氧化过程中设备中的盐几乎全部析出，容易造成管线的堵塞，致使设备无法连续运行。
发明内容
本发明的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种定容内燃式超临界流体
氧化装置；本发明的另一目的就在于提供一种定容内燃式超临界流体氧化装置的氧化方法。本发明的目的是通过以下技术方案实现的定容内燃式超临界流体氧化装置，是由燃料输入管1经高压燃料计量泵2和燃料输入阀3穿过反应器外壳14、地质聚合物15和反应器内胆17与反应器内腔12相通，并与反应器内胆17和反应器外壳14焊接固定；氧化剂输入管4经氧化剂输入阀5穿过反应器外壳14、无机聚合物15和反应器内胆17与反应器内腔12相通，并与反应器内胆17和反应器外壳14焊接固定；有机废液输入管10经高压有机废液计量泵9和有机废液输入阀8穿过反应器外壳14、地质聚合物15和反应器内胆17与反应器内腔12相通，并与反应器内胆 17和反应器外壳14焊接固定；相分离器M的上部分别通过管线经反应物排出阀18或安全阀19穿过反应器外壳14、地质聚合物15和反应器内胆17与反应器内腔12下部相通，并与反应器内胆17和反应器外壳14焊接固定；相分离器M的下部装有排出阀25和排出管 26 ；相分离器M的上部侧面通过管线和减压阀20与气液分离器22相连，气液分离器22上部设有气体排出管21，气液分离器22下部设有液体排出管23，反应器内腔12上部装有上部温度计11，反应器内腔12下部装有下部温度计13，反应器内腔12中部装有压力计16构成。
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在燃料输入阀3下部的燃料输入管1上装有燃料加热器6，在有机废液输入阀8的前端装有有机废液加热器7。燃料加热器6和有机废液加热器7为太阳能加热器或电加热器。反应器内胆17与反应器外壳14之间的距离0. 3—IOcm,反应器内胆17与反应器外壳14之间充填地质聚合物15，地质聚合物(Geopolymer) 15可以由一系列的无机聚合物所构成，通常可由活性高岭土(偏高岭土)，细磨水淬矿渣、粉煤灰，碱(KOH)，钠水玻璃及水组成，将上述材料按一定比例称重混合，搅拌均勻成浆体后浇注到反应器内胆17与反应器外壳14之间，经养护硬化形成耐高温、耐高压、抗腐蚀而且具有良好隔热性能的材料。将反应器内胆17所承受的压力有效地传递给反应器外壳14。本发明选用的地质聚合物按重量配合比为活性高岭土 细磨矿渣碱钠水玻璃水=80 10 6 17 21 ；或细磨矿渣碱钠水玻璃水=125 8 21 52 ；或细磨矿渣粉煤灰碱钠水玻璃 水=150 100 16 43 53，碱要预先溶于水制成溶液后再使用。所述的碱优选KOH、NaOH, K2CO3 或 Na2CO3。采用的原材料为1级粉煤灰，矿渣是S105级，水玻璃的模数是2. 8.定容内燃式超临界流体氧化装置的氧化方法，包括以下顺序和步骤a、首先关闭燃料输入阀3、有机废液输入阀8、反应物排出阀18和安全阀19，通过氧化剂输入管4和氧化剂输入阀5向反应器内腔12注入0. 3-0. 5MPa氧化剂后关闭氧化剂输入阀5，停止氧化剂注入；b、打开有机废液输入阀8，通过有机废液输入管10和高压有机废液计量泵9向反应器内腔12注入有机废液，当反应器内腔(12)的压力达到5-8MPa时关闭高压有机废液计量泵9和有机废液输入阀8，停止有机废液注入；在有机废液向反应器内腔12注入的过程中，通过有机废液加热器7给有机废液加热；d、打开燃料输入阀3，通过燃料输入管1和高压燃料计量泵2向反应器内腔12注入燃料，在燃料向反应器内腔12注入的过程中，通过加热器6给燃料加热到高于500°C，注入反应容器内腔12中的燃料在氧化剂的帮助下自燃点火；e、通过上部温度计11、下部温度计13和压力计16监视反应器内腔12中的物质的反应状态，当反应器内腔12中的温度、压力超过了水的临界点，即上部温度计11与下部温度计13的温度都达到高于500°C，压力计16的压力达到30MPa-40MI^时关闭高压燃料计量泵2和燃料输入阀3，停止燃料供给，保持30秒；f、然后打开安全阀19，给反应器内腔12减压，当反应器内腔12的压力降到20MPa 以下时关闭安全阀19，打开反应物排出阀18，让反应器内腔12中的物质喷入相分离器M， 使固体盐与流体分离；g、打开减压阀20流体进入气液分离器22，在常压下气液分离，气体CO2W2经气体排出管21排出，液体H2O经液体排出管23排出；h、最后打开排出阀25，含盐液经排出管沈排出，使用TOC (Total organic carbon)分析计(Sievers InnovOx Lab)测量排液，TOC转化率高于99. 3%。所述的氧化剂为氧气。所述的燃料为甲醇水溶液% CH30H+72wt % H2O)燃料的自燃点火温度小于 500 "C。
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效益效果本发明是在0.3-0. 5MPa的低压下向定容反应器供给氧气和在 2. 0-5. OMPa的低压下向反应器供给有机液，燃料用高压计量泵送到反应容器内与氧气混合燃烧，使反应器内的物质超过水的临界点(温度> 374°C;压力> 22. IMPa)。反应器内物质从亚临界状态到超临界状态的能耗得到大幅度降低，这使得装置的运行成本得到大幅度降低。本发明的反应器内胆17采用耐热耐腐蚀的alloy625合金钢，地质聚合物15为隔热传递压力材料，反应器外壳14采用SS316不锈钢，满足耐高温、耐腐蚀、隔热和耐高压的要求， 同时也使得装置的制造成本大幅度地降低。由于反应器是定容内燃式加热加压，即使有析出的盐在内壁面的附着也不会对加热速度产生大的影响。这样的反应器容易规模化，容易添加各种反应调整剂。这是现有超临界水氧化处理技术所不具备的。使用本发明能耗低，效率高，彻底的无害化处理了有害有机物质。解决了现有超临界水氧化技术中的三个问题 (1)反应器内壁面材料腐蚀过快；( 反应流路和反应器内壁盐的附着；C3)设备成本和运行成本过高的问题。与现有技术相比，本发明具有反应器结构简单，处理范围广，效率高，无二次污染，节省能源，无机盐易分离等优点。
附图为定容内燃式超临界流体氧化装置结构图1燃料输入管，2燃料泵，3燃料输入阀，4氧化剂输入管，5氧化剂输入阀，6燃料加热器，7有机废液加热器，8有机废液输入阀，9有机废液输入泵，10有机废液输入管，11上部温度计，12反应器内腔，13下部温度计，14反应器外壳，15无机聚合物，16压力计，17反应器内胆，18反应物排出阀，19安全阀，20减压阀，21气体排出管，22汽液分离器，23液体排出管，M相分离器，25排出阀J6排出管
具体实施例方式下面结合附图和实施例作进一步的详细说明实施例1定容内燃式超临界流体氧化装置，是由燃料输入管1经高压燃料计量泵2和燃料输入阀3穿过反应器外壳14、地质聚合物15和反应器内胆17与反应器内腔12相通，并与反应器内胆17和反应器外壳14焊接固定，氧化剂输入管4经氧化剂输入阀5穿过反应器外壳14、地质聚合物15和反应器内胆17与反应器内腔12相通，并与反应器内胆17和反应器外壳14焊接固定，有机废液输入管10经高压有机废液计量泵9和有机废液输入阀8穿过反应器外壳14、地质聚合物15和反应器内胆17与反应器内腔12相通，并与反应器内胆 17和反应器外壳14焊接固定，相分离器M的上部分别通过管线经反应物排出阀18和安全阀19穿过反应器外壳14、地质聚合物15和反应器内胆17与反应器内腔12下部相通，并与反应器内胆17和反应器外壳14焊接固定，相分离器M的下部装有排出管沈和排出阀25， 相分离器M的上部侧面通过管线和减压阀20与气液分离器22相连，气液分离器22上部设有气体排出管21，气液分离器22下部设有液体排出管23，反应器内，12上部装有上部温度计11，上部温度计11通过导线沿着氧化剂输入管4的外壁与反应器外部相连；反应器内腔12下部装有下部温度计13，下部温度计13通过导线沿着反应物排出管的外壁与反应器外部相连；反应器内腔12中部装有压力计16，压力计16通过导线沿着有机废液输入管10的外壁与反应器外部相连构成。在燃料输入阀3下部的燃料输入管1上装有燃料加热器6，在有机废液输入阀8 的前端装有有机废液加热器7。燃料加热器6和有机废液加热器7为电加热器。反应器内胆17采用耐热耐腐蚀的alloy625合金钢，反应器外壳14采用SS316不锈钢。反应器内胆17与反应器外壳14之间的距离2cm，反应器内胆17与反应器外壳14之间的地质聚合物 Geopolymer)是由800g活性高岭土、200g细磨矿渣、60gK0H、170g钠水玻璃、210g水混合构成；经搅拌均勻成浆体后浇筑到反应器内胆17与反应器外壳14之间，经养护硬化形成耐高温、耐高压、抗腐蚀而且具有良好隔热性能的无机材料，将反应器内胆17所承受的压力有效地传递给反应器外壳14，经测试，抗压强度为65MPa。要预先将KOH制成水溶液再使用。定容内燃式超临界流体氧化装置的氧化方法，包括以下顺序和步骤a、首先关闭燃料输入阀3、有机废液输入阀8、反应物排出阀18和安全阀19，通过氧化剂输入管4和氧化剂输入阀5向反应器内腔12注入0. 5MPa的氧气，后关闭氧化剂输入阀5，停止氧气注入；安全阀19工作压力为60MPa ；b、打开有机废液输入阀8，通过有机废液输入管10和高压有机废液计量泵9向反应器内腔12注入浓度为Iwt. %的苯酚有机废液，当反应器内腔(12)的压力达到时关闭有机废液输入阀8，停止有机废液输入，在有机废液向输入反应器内腔12注入的过程中， 通过有机废液加热器7给有机废液加热到350°C;高压有机废液计量泵(NP-KX-720 最大压力 IOMPa ；0.2-200ml/min)c、打开燃料输入阀3，通过燃料输入管1和高压燃料计量泵2向反应器内腔12注入甲醇水溶液，在高压燃料计量泵2向反应器内腔12注入甲醇水溶液的过程中，通过加热器6给甲醇水溶液加热到高于500°C，注入反应容器内腔12中的甲醇水溶液在氧气的帮助下自燃点火燃烧；高压燃料计量泵2 (NP-KX-520 最大60MPa ；0. 2-20ml/min)d、通过上部温度计11、下部温度计13和压力计16监视反应器内腔12中的物质的反应状态，当反应器内腔12中的温度压力超过了水的临界点，即上部温度计11与下部温度计13的温度都高于500°C，压力计16的压力高于30MI^后关闭高压燃料计量泵2和燃料输入阀3，停止甲醇水溶液供给，保持30秒；e、然后打开安全阀19，给反应器内腔12减压，当反应器内腔12的压力降到20MPa 以下时关闭安全阀19，打开反应物排出阀18，让反应器内腔12中的物质喷入相分离器M， 使固体盐与流体分离；f、打开减压阀20流体进入气液分离器22，在常压下气液分离，气体CO2W2经气体排出管21排出，液体H2O经液体排出管23排出；g、最后打开排出阀25，含盐液经排出管沈排出，使用TOC (Total organic carbon)分析计(Sievers InnovOx Lab)测量排液，TOC转化率高于99. 5%。实施例2定容内燃式超临界流体氧化装置，是由燃料输入管1经高压燃料计量泵2和燃料输入阀3穿过反应器外壳14、地质聚合物15和反应器内胆17与反应器内腔12相通，并与反应器内胆17和反应器外壳14焊接固定，氧化剂输入管4经氧化剂输入阀5穿过反应器外壳14、地质聚合物15和反应器内胆17与反应器内腔12相通，并与反应器内胆17和反应器外壳14焊接固定，有机废液输入管10经高压有机废液计量泵9和有机废液输入阀8穿过反应器外壳14、地质聚合物15和反应器内胆17与反应器内腔12相通，并与反应器内胆 17和反应器外壳14焊接固定，相分离器M的上部分别通过管线经反应物排出阀18和安全阀19穿过反应器外壳14、地质聚合物15和反应器内胆17与反应器内腔12下部相通，并与反应器内胆17和反应器外壳14焊接固定，相分离器M的下部装有排出管沈和排出阀25， 相分离器M的上部侧面通过管线和减压阀20与气液分离器22相连，气液分离器22上部设有气体排出管21，气液分离器22下部设有液体排出管23，反应器内，12上部装有上部温度计11，上部温度计11通过导线沿着氧化剂输入管4的外壁与反应器外部相连；反应器内腔12下部装有下部温度计13，下部温度计13通过导线沿着反应物排出管的外壁与反应器外部相连；反应器内腔12中部装有压力计16，压力计16通过导线沿着有机废液输入管10 的外壁与反应器外部相连构成。在燃料输入阀3下部的燃料输入管1上装有燃料加热器6，在有机废液输入阀8的前端装有有机废液加热器7。燃料加热器6和有机废液加热器7为电加热器。反应器内胆 17采用耐热耐腐蚀的alloy625合金钢，反应器外壳14采用SS316不锈钢。反应器内胆17与反应器外壳14之间的距离4. Ocm,反应器内胆17与反应器外壳 14之间的地质聚合物(Geopolymer)是由IOOOg细磨矿渣、162g K2C03、210g水和168g钠水玻璃混合构成；经搅拌均勻成浆体后浇筑到反应器内胆17与反应器外壳14之间，经养护硬化形成耐高温、耐高压、抗腐蚀而且具有良好隔热性能的无机材料，将反应器内胆17所承受的压力有效地传递给反应器外壳14，经测试抗压强度为90MPa，。K2CO3要预先溶于水中制成溶液再使用。定容内燃式超临界流体氧化装置的氧化方法，包括以下顺序和步骤a、首先关闭燃料输入阀3、有机废液输入阀8、反应物排出阀18和安全阀19，通过氧化剂输入管4和氧化剂输入阀5向反应器内腔12注入0. 4MPa氧气，后关闭氧化剂输入阀5，停止氧气注入；安全阀19工作压力为60MPa ；b、打开有机废液输入阀8，通过有机废液输入管10和高压有机废液计量泵9向反应器内腔12注入浓度为Iwt. %的丙酮(acetone)有机废液，当反应器内腔(12)的压力达到6MPa时关闭有机废液输入阀8，停止有机废液输入，在有机废液向输入反应器内腔12注入的过程中，通过有机废液加热器7给有机废液加热到350°C ；C、打开燃料输入阀3，通过燃料输入管1和高压燃料计量泵2向反应器内腔12注入甲醇水溶液，在高压燃料计量泵2向反应器内腔12注入甲醇水溶液的过程中，通过加热器6给甲醇水溶液加热到高于500°C，喷入反应容器内腔12中的甲醇水溶液在氧化剂的帮助下自燃点火燃烧；d、通过上部温度计11、下部温度计13和压力计16监视反应器内腔12中的物质的反应状态，当反应器内腔12中的温度压力超过了水的临界点，即上部温度计11与下部温度计13的温度达到高于500°C，压力计16的压力高于30MPa后关闭高压燃料计量泵2和燃料输入阀3，停止甲醇水溶液供给，保持30秒；e、然后打开安全阀19，给反应器内腔12减压，当反应器内腔12的压力降到20MPa 以下时关闭安全阀19，打开反应物排出阀18，让反应器内腔12中的物质喷入相分离器M， 使固体盐与流体分离；f、打开减压阀20流体进入气液分离器22，在常压下气液分离，气体CO2W2经气体排出管21排出，液体H2O经液体排出管23排出；g、最后打开排出阀25，含盐液经排出管沈排出，使用TOC (Total organiccarbon)分析计(Sievers InnovOx Lab)测量排液，TOC转化率高于99. 8%。实施例3定容内燃式超临界流体氧化装置，是由燃料输入管1经高压燃料计量泵2和燃料输入阀3穿过反应器外壳14、地质聚合物15和反应器内胆17与反应器内腔12相通，并与反应器内胆17和反应器外壳14焊接固定，氧化剂输入管4经氧化剂输入阀5穿过反应器外壳14、地质聚合物15和反应器内胆17与反应器内腔12相通，并与反应器内胆17和反应器外壳14焊接固定，有机废液输入管10经高压有机废液计量泵9和有机废液输入阀8穿过反应器外壳14、地质聚合物15和反应器内胆17与反应器内腔12相通，并与反应器内胆17和反应器外壳14焊接固定，相分离器M的上部分别通过管线经反应物排出阀18和安全阀19穿过反应器外壳14、地质聚合物15和反应器内胆17与反应器内腔12下部相通，并与反应器内胆17和反应器外壳14焊接固定，相分离器M的下部装有排出管沈和排出阀25，相分离器M的上部侧面通过管线和减压阀20与气液分离器22相连，气液分离器22上部设有气体排出管21，气液分离器22下部设有液体排出管23，反应器内，12上部装有上部温度计11，上部温度计11通过导线沿着氧化剂输入管4的外壁与反应器外部相连；反应器内腔12下部装有下部温度计13，下部温度计13通过导线沿着反应物排出管的外壁与反应器外部相连；反应器内腔12中部装有压力计16，压力计16通过导线沿着有机废液输入管10的外壁与反应器外部相连构成。在燃料输入阀3下部的燃料输入管1上装有燃料加热器6，在有机废液输入阀8的前端装有有机废液加热器7。燃料加热器6和有机废液加热器7为太阳能热器。反应器内胆17采用耐热耐腐蚀的alloy625合金钢，反应器外壳14采用SS316不锈钢。反应器内胆17与反应器外壳14之间的距离6. Ocm,反应器内胆17与反应器外壳14之间的地质聚合物Geopolymer)是由600g细磨矿渣、400g粉煤灰、45gNa0H、172g钠水玻璃和212g水混合构成；经搅拌均勻成浆体后浇筑到反应器内胆17与反应器外壳14之间，经养护硬化形成耐高温、耐高压、抗腐蚀而且具有良好隔热性能的无机材料，将反应器内胆17所承受的压力有效地传递给反应器外壳14，经测试抗压强度为73Mpa。要预先将NaOH制成水溶液再使用。定容内燃式超临界流体氧化装置的氧化方法，包括以下顺序和步骤a、首先关闭燃料输入阀3、有机废液输入阀8、反应物排出阀18和安全阀19，通过氧化剂输入管4和氧化剂输入阀5向反应器内腔12注入0. 3MPa氧气后关闭氧化剂输入阀5，停止氧气注入；b、打开有机废液输入阀8，通过有机废液输入管10和高压有机废液计量泵9向反应器内腔12注入浓度Iwt. %的二氯苯酚O-chlorphenol)，为加速反应和控制腐蚀以及生成盐在反应器内壁面附着，按Ikg有机废液加50mg Na2CO3计量加入Na2CO3到反应器内腔12中，当反应器内腔12的压力达到7MPa时关闭高压有机废液计量泵9和有机废液输入阀8，停止有机废液输入，在有机废液向输入反应器内腔12注入的过程中，通过有机废液加热器7给有机废液加热到350°C ；C、打开燃料输入阀3，通过燃料输入管1和高压燃料计量泵2向反应器内腔12注入甲醇水溶液，自燃点火温度小于500°C。在甲醇水溶液向反应器内腔12注入的过程中，通过加热器6给甲醇水溶液加热到高于500°C，喷入反应容器内腔12中的甲醇水溶液在氧化剂的帮助下自燃点火燃烧；d、通过上部温度计11、下部温度计13和压力计16监视反应器内腔12中的物质的反应状态，当反应器内腔12中的温度压力超过了水的临界点，即上部温度计11与下部温度计13的温度达到高于500°C，压力计16的压力超过35MI^后关闭高压燃料计量泵2和燃料输入阀3，停止燃料供给，保持30秒；e、然后打开安全阀19，给反应器内腔12减压，当反应器内腔12的压力降到20MPa以下时关闭安全阀19，打开反应物排出阀18，让反应器内腔12中的物质喷入相分离器M，使固体盐与流体分离；f、打开减压阀20流体进入气液分离器22，在常压下气液分离，气体CO2W2经气体排出管21排出，液体H2O经液体排出管23排出；g、最后打开排出阀25，含盐液经排出管沈排出，使用TOC (Total organiccarbon)分析计(Sievers InnovOx Lab)测量排液，TOC转化率高于99. 9%。
权利要求
1.一种定容内燃式超临界流体氧化装置，其特征在于，是由燃料输入管(1)经高压燃料计量泵⑵和燃料输入阀⑶穿过反应器外壳(14)、地质聚合物(15)和反应器内胆(17)与反应器内腔(12)相通，并与反应器内胆(17)和反应器外壳(14)焊接固定，氧化剂输入管⑷经氧化剂输入阀(5)穿过反应器外壳(14)、地质聚合物(15)和反应器内胆(17)与反应器内腔(12)相通，并与反应器内胆(17)和反应器外壳(14)焊接固定，有机废液输入管(10)经高压有机废液计量泵(9)和有机废液输入阀(8)穿过反应器外壳(14)、地质聚合物(15)和反应器内胆(17)与反应器内腔(12)相通，并与反应器内胆(17)和反应器外壳(14)焊接固定，相分离器04)的上部分别通过管线经反应物排出阀(18)或安全阀(19)穿过反应器外壳(14)、地质聚合物(15)和反应器内胆(17)与反应器内腔(12)下部相通，并与反应器内胆(17)和反应器外壳(14)焊接固定，相分离器04)的下部装有排出管(26)和排出阀(25)，相分离器04)的上部侧壁通过管线和减压阀OO)与汽液分离器02)相连，汽液分离器0 上部设有气体排出管(21)，汽液分离器0 下部设有液体排出管(23)，反应器内腔(1 上部装有上部温度计(11)，反应器内腔(1 下部装有下部温度计(13)，反应器内腔(12)中部装有压力计(16)构成。
2.按照权利要求1所述的定容内燃式超临界流体氧化装置，其特征在于，在燃料输入阀(3)的下部的燃料输入管(1)上装有燃料加热器(6)，在有机废液输入阀(8)的前端装有有机废液加热器(7)。
3.按照权利要求2所述的定容内燃式超临界流体氧化装置，其特征在于，燃料加热器(6)和有机废液加热器(7)为太阳能加热器或电加热器。
4.按照权利要求1所述的定容内燃式超临界流体氧化装置，其特征在于，反应器内胆(17)与反应器外壳(14)之间的距离为0.3--10cm，其间充填地质聚合物(15)，地质聚合物(15)按重量配合比为活性高岭土 细磨矿渣KOH 钠水玻璃水=80 10 6 17 21 ；或细磨矿S K2CO3 钠水玻璃水=500 81 105 84 ；或细磨矿渣粉煤灰NaOH 钠水玻璃水=600 400 45 172 212，碱要预先溶于水制成溶液后再使用。
5.按照权利要求4所述的定容内燃式超临界流体氧化装置，其特征在于，所述的碱优选 KOH、NaOH, K2CO3 或 Na2CO3。
6.一种定容内燃式超临界流体氧化装置的氧化方法，其特征在于，包括以下顺序和步骤a、首先关闭燃料输入阀(3)、有机废液输入阀(8)、反应物排出阀(18)和安全阀(19)，通过氧化剂输入管⑷和氧化剂输入阀(5)向反应器内腔(12)注入0.3-0. 氧化剂，后关闭氧化剂输入阀(5)，停止氧化剂注入；b、打开有机废液输入阀(8)，通过有机废液输入管(10)和高压有机废液计量泵(9)向反应器内腔(1 注入有机废液，当反应器内腔(1 的压力达到5-8MI^时关闭有机废液输入阀(8)，停止有机废液输入，在有机废液向反应器内腔(1 注入的过程中，通过有机废液加热器(7)给有机废液加热；c、打开燃料输入阀(3)，通过燃料输入管(1)和高压燃料计量泵O)向反应器内腔(12)注入燃料，在燃料向反应器内腔(12)注入的过程中，通过加热器(6)给燃料加热到高于500°C，喷入反应容器内腔(12)中的燃料在氧化剂的帮助下自燃点火燃烧；d、通过上部温度计(11)、下部温度计(13)和压力计(16)监视反应器内腔(12)中的物质的反应状态，当反应器内腔(12)中的温度压力超过了水的临界点，即上部温度计(11)与下部温度计(13)的温度达到高于500°C，压力计(16)的压力达到30MPa-40MI^时关闭燃料输入阀(3)，停止燃料供给，保持20秒；e、然后打开安全阀(19)，给反应器内腔(12)减压，当反应器内腔(12)的压力降到20MPa以下时关闭安全阀(19)，打开反应物排出阀(18)，让反应器内腔(12)中的物质喷入相分离器(M)，使固体盐与流体分离；f、打开减压阀00)流体进入气液分离器(22)，在常压下气液分离，气体C02、02经气体排出管排出，液体H2O经液体排出管排出；g、最后打开排出阀05)，含盐液经排出管06)排出，燃料转化(Totalorganiccarbon(TOC))高于 99. 95%,
7.按照权利要求5所述的定容内燃式超临界流体氧化装置的氧化方法，其特征在于，所述的氧化剂为氧气或吐02。
8.按照权利要求5所述的定容内燃式超临界流体氧化装置的氧化方法，其特征在于，所述的燃料为甲醇水溶液CH30H+72wt% H2O)燃料的自燃点火温度小于500°C。
全文摘要
本发明涉及一种定容内燃式超临界流体氧化装置及其氧化方法。是由燃料输入管、氧化剂输入管穿过反应器外壳、无机聚合物和反应器内胆与反应器内腔相通，相分离器的下部装有排出管和安全阀，反应器内腔中装有上部温度计、下部温度计和压力计构成。由于反应器是定容内燃式加热加压，容易添加各种反应调整剂，降低了能耗，无害化处理了有害有机物，彻底解决了现有超临界水氧化技术中的反应器内壁面材料腐蚀过快；反应流路和反应器内壁盐的附着；设备成本和运行成本过高等问题。这是现有超临界水氧化处理技术所不具备的。与现有技术相比，本发明具有反应器结构简单，处理范围广，效率高，无二次污染，节省能源，无机盐易分离等优点。
文档编号C02F1/72GK102557229SQ201210040119
公开日2012年7月11日 申请日期2012年2月22日 优先权日2012年2月22日
发明者阮炯明, 阮炯正 申请人:长春工业大学