利用超临界水氧化处理有机废液的装置的制作方法

本发明涉及一种处理有机废液的装置，尤其涉及一种利用超临界水氧化处理有机废液的装置。

背景技术：

超临界水氧化(supercriticalwateroxidation，简称scwo)技术是一种可实现对多种有机废物进行深度氧化处理的技术。超临界水氧化技术的原理是以超临界水为反应介质，经过均相的氧化反应，将有机物完全氧化为清洁的h2o、co2和n2等物质，s、p等转化为最高价盐类稳定化，重金属氧化稳定固相存在于灰分中。由于超临界水对有机物和氧气均是极好的溶剂，因此有机物的氧化可以在富氧的均一相中进行，反应不存在因需要相问转移而产生的限制。同时，400～600℃的高反应温度也使反应速度加快，可以在几秒的反应时间内，即可达到99％以上的破坏率。另外，超临界水氧化反应在某种程度上和简单的燃烧过程相似，在氧化过程中释放出大量的热量。

尽管超临界水氧化法具备了很多优点，但其高温高压的操作条件无疑对设备材质提出了严格的要求。另一方面，虽然已经在超临界水的性质和物质在其中的溶解度及超临界水化学反应的动力学和机理方面进行了一些研究，但是这些与开发、设计和控制超临界水氧化过程必需的知识和数据相比，还远不能满足要求。在实际进行工程设计时，除了考虑体系的反应动力学特性以外，还必须注意一些工程方面的因素，例如腐蚀、盐的沉淀、催化剂的使用、热量传递等。

技术实现要素：

本发明提供了一种利用超临界水氧化处理有机废液的装置，具有将有机物氧化分解成二氧化碳、水、氮气以及盐类等无毒的小分子化合物的功能。

具体技术方案如下：

一种利用超临界水氧化处理有机废液的装置，其中，包括顺次相连的进料系统、超临界水反应系统和冷却分离回收系统；进料系统包括有机废液输送管和双氧水输送管；超临界水反应系统包括反应器和冷却组件，反应器外侧套设有预热组件和加热组件，有机废液输送管和双氧水输送管均与反应器的进料口相连，反应器的出料口与冷却组件相连；冷却分离回收系统包括螺旋冷凝器、气液分离器和回收槽，冷却组件与螺旋冷凝器的入口相连，螺旋冷凝器的出口与气液分离器的入口相连，气液分离器的排气口与回收槽相连。

进一步，还包括三通，三通包括两个入口和一个出口，有机废液输送管和双氧水输送管分别与三通的两个入口相连，三通的出口与超临界水反应系统的反应器的进料口相连。

进一步，还包括第一阀门，第一阀门采用针型阀，第一阀门的一端与三通的出口相连，另一端与超临界水反应系统的反应器的进料口相连。

进一步，预热组件包括预热炉，加热组件包括加热炉，预热炉和加热炉均为对开式管式加热炉，预热炉和加热炉顺次套设在反应器的外侧；预热炉设置在靠近反应器进料口的一端，加热炉设置在靠近反应器出料口的一端。

进一步，预热炉的功率小于加热炉的功率，以降低能耗。

进一步，冷却组件包括直管冷凝器、管道补偿器，超临界水反应系统的反应器的出料口与直管冷凝器的入口相连，直管冷凝器的出口与管道补偿器相连，管道补偿器与排污口相连。

进一步，直管冷凝器上设置有冷却水出口和冷却水入口，冷却水出口靠近反应器的出料口设置，冷却水入口靠近管道补偿器设置。

进一步，还包括第一测温管、第二测温管，第一测温管设置在预热组件和加热组件之间，第二测温管设置在管道补偿器与冷却分离回收系统之间。

进一步，有机废液输送管上设置有第一进料单向阀，双氧水输送管上设置有第二进料单向阀；螺旋冷凝器与气液分离器之间设置有背压阀，螺旋冷凝器与背压阀之间设置有泄压阀。

进一步，还包括第一压力表和第二压力表，第一压力表设置在反应器的进料口处，第二压力表设置在螺旋冷凝器和背压阀之间。

本发明设计巧妙，可靠性高，氧化分解有机废液的效率高，采用红外加热，无需引入助燃剂启动工艺，使结构简单化。采用阀门利用重力排盐，无需借助水或其他溶剂排盐，使实验过程简单化。

附图说明

图1为本发明的利用超临界水氧化处理有机废液的装置的整体示意图；

图2为本发明的利用超临界水氧化处理有机废液的装置的流程图；

图3为本发明的利用超临界水氧化处理有机废液的装置的进料系统的示意图；

图4为本发明的利用超临界水氧化处理有机废液的装置的超临界水反应系统的示意图；

图5为本发明的利用超临界水氧化处理有机废液的装置的冷却分离系统的示意图。

具体实施方式

为了更好地了解本发明的目的、功能以及具体设计方案，下面结合附图，对本发明的利用超临界水氧化处理有机废液的装置作进一步详细的描述。

如图1和图2所示，本发明的利用超临界水氧化处理有机废液的装置包括进料系统1、超临界水反应系统2和冷却分离回收系统3，进料系统1、超临界水反应系统2和冷却分离回收系统3顺次连接。有机废液经高压泵输送至入料系统1，入料系统1将有机废液输送至超临界水反应系统进行氧化分解，氧化分解完成后，固体废物直接排出，其余的气体和液体进入冷却分离系统3进行气液分离，从而完成对有机废液的氧化分解。

具体的，如图3所示，进料系统1包括有机废液输送管11、双氧水输送管12、第一进料单向阀13和第二进料单向阀14。有机废液输送管11上设置有第一进料单向阀13，双氧水输送管12上设置有第二进料单向阀14，第一进料单向阀13和第二进料单向阀14可避免超临界水反应系统2中的料液反向流动。有机废液输送管11和双氧水输送管12通过三通15与超临界水反应系统2连接，三通15包括两个入口和一个出口，有机废液输送管11和双氧水输送管12分别与两个进口相连，出口与超临界水反应系统2相连。

优选的，还包括第一阀门51，第一阀门51的一端与三通15相连，另一端与超临界水反应系统2相连，第一阀门51在紧急情况下可阻止有机废液进入超临界水反应系统2中，第一阀门51采用针型阀，针型阀阀形比其他类型的阀门能够耐受更大的压力，密封性能好，所以一般用于较小流量，较高压力的气体或者液体介质的密封，因此非常适合本发明的使用环境。

如图4所示，超临界水反应系统2包括反应器21、预热组件22、加热组件23、冷却组件24和排污口25。反应器21为管道型，反应器21从设计选材上设定为最高工作温度需达到800℃，承受最大压力为30mpa，且耐腐蚀，从加工上要求考虑加热变形以及焊缝泄露问题，本实施例的反应器21的材质为inconel690。反应器21包括进料口和出料口，进料口与三通15的出口相连，出料口与冷却组件24相连。

预热组件22包括预热炉221，本实施例的预热炉221为对开式管式加热炉，采用红外加热，预热炉221套设在反应器21的外侧。加热组件23包括加热炉231，本实施例的加热炉231为对开式管式加热炉，采用红外加热，加热炉231套设在反应器21的外侧。预热炉221设置在靠近反应器21的入料口的一端，加热炉231设置在靠近反应器21的出料口的一端。值得注意的是，预热炉221的功率小于加热炉的功率，本实施例的预热炉221采用2kw对开式管式加热炉，加热炉231采用4kw开式管式加热炉，从而达到省电的目的，节约成本。

预热组件22和加热组件23之间设置有间隙，间隙内设置有第一测温管25，第一测温管25与反应器21相连，用于检测预热后反应器21内的温度。

冷却组件24包括直管冷凝器241、管道补偿器242，超临界水反应系统2的反应器21的出料口与直管冷凝机构241相连，直管冷凝机构241与管道补偿器242相连，管道补偿器242与排污口27相连，排污口27包括固体容纳腔271和排污阀门272，经过直管冷凝器241冷却后的有机废液在流经排污口27时，有机废液中的固体由于重力的作用掉入固体容纳腔271中。有机废液在氧化分解完成后，打开排污阀门272即可将固体排出。

如图5所示，管道补偿器242还与冷却分离回收系统3相连。优选的，管道补偿器242与冷却分离回收系统3之间设置有第二测温管26，第二测温管26用于检测经过直管冷凝器241冷却后的有机废液的温度。管道补偿器242可以补偿管道受温度变化而产生的热胀冷缩。如果温度变化时管道不能完全自由地膨胀或收缩，管道中将产生热应力，热应力会导致管道破裂，从而导致设备的停机，影响正常生产的进行。

值得注意的是，直管冷凝器241上设置有冷却水出口和冷却水入口，冷却水出口设置在靠近反应器21出料口的一端，冷却水入口靠近管道补偿器241设置，以使直管冷凝器241的冷却效果达到最佳。

冷却分离回收系统3包括螺旋冷凝器31、气液分离器32和回收槽33，螺旋冷凝器31的入口与管道补偿器242相连，经过直管冷凝器241冷却过的液体流入螺旋冷凝器31进行进一步冷却。值得注意的是，螺旋冷凝器31的冷却水的出水口靠近管式补偿器242设置，螺旋冷凝器31的冷却水的入水口远离管式补偿器242设置，以使螺旋冷凝器31的冷却效果达到最佳。

螺旋冷凝器31的出口与气液分离器32相连，气液分离器32包括排气口321和排液口322，排气口321与回收槽33相连。值得注意的是，螺旋冷凝器31与气液分离器32之间还设置有背压阀34，第一进料单向阀13、第二进料单向阀14以及背压阀34用以保证本发明内部的高压。值得注意的是，背压阀34的两端分别与第二阀门52和第三阀门53相连，本实施例的第二阀门52和第三阀门53也采用针型阀。优选的，还包括第三测温管35，第三测温管35设置在螺旋冷凝器31与背压阀34之间，第三测温管35用于检经过测螺旋冷凝器31冷却后的有机废液的温度。

优选的，如图3和图5所示，还包括第一压力表4和第二压力表5，第一压力表4设置在三通15与预热组件22之间，第一压力表4用于检测经进料系统进来的有机废液的压力；第二压力表5设置在第三测温管35和背压阀34之间，用于检测从螺旋冷凝器31出口出来的有机废液的压力。第一压力表4和第二压力表5上均设置有压力表针型阀，在超压时，及时关闭压力表针型阀从而保护压力表。

优选的，第三测温管35与第二压力表5之间还设置有泄压阀6，当本发明内部的压力超过预设压力时，泄压阀6打开，释放压力，以防止危险的发生。

本发明在使用时，双氧水和有机废液分别经高压泵泵入进料系统1中，从进料系统1输送至超临界水反应系统2，在超临界水反应系统2中进行加热并氧化分解，之后经过直管冷凝器241进行冷却，冷却后的有机废液中的固体从排盐口排出，液体进入螺旋冷凝器31进一步冷却，冷却后的有机废液进入气液分离器32中，液体经排液口322排出，气体经排气口321进入回收槽33。

本发明设计巧妙，可靠性高，氧化分解有机废液的效率高，采用红外加热，无需引入助燃剂启动工艺，使结构简单化。采用阀门利用重力排盐，无需借助水或其他溶剂排盐，使实验过程简单化。

以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。