一种超临界水氧化处理系统的制作方法

本发明涉及液体浓缩，具体而言，涉及一种超临界水氧化处理系统。

背景技术：

1、超临界水氧化处理有机废液是利用水在超临界工况下的特殊性质，使有机污染物和氧化剂在超临界水均相体系中发生快速、高效的氧化反应，具有有机物降解彻底、无二次污染等优势，是降解有机污染物的绿色水处理技术。当进料废液的cod浓度较高(300000mg/l以上)时，反应释放出来的热量可以维持系统自热需求。而实际废液的浓度一般较低，在实际运行时需要添加辅料以维持系统自热需求，而且需要处理的低浓度废液量较大，这使得系统运行成本较高。

2、将废液浓缩后再进行超临界水氧化处理，可以降低系统处理的废液量、减少辅料消耗量，从而可有效降低超临界水氧化处理成本。工程实际中常用的浓缩方法有蒸发浓缩法、膜分离浓缩法、冷冻浓缩法等。现有技术中通常采用冷冻浓缩进行有机废液浓缩，冷冻浓缩是一种在低温、常压下的浓缩方法，利用固相与液相之间的平衡关系，将料液中的部分溶剂(水)以固态冰晶的方式除去，从而使原料的浓度得以提高。

3、有机废液冷冻浓缩涉及到结冰和融冰两个过程，结冰需要冷源而融冰需要热源，现有技术中，一般通过制冷机内高压制冷剂的蒸发吸热获得冷源进行结冰，而制冷剂被压缩后温度升高，从而获得热源或者靠吸收环境热量融冰，冷源、热源的获得主要消耗为制冷机的电能，导致冷冻浓缩系统的能耗较高。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是：如何降低超临界水氧化处理系统的能耗。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

3、一种超临界水氧化处理系统，包括液氧供料系统、液氧汽化装置、低浓度废液供料系统、废液冷冻浓缩系统、冷冻循环管道和超临界水氧化反应器；所述液氧供料系统、所述液氧汽化装置和所述超临界水氧化反应器依次连接；所述低浓度废液供料系统、废液冷冻浓缩系统和所述超临界水氧化反应器依次连接，所述液氧汽化装置包括第一热交换管道，所述第一热交换管道内的循环介质作为液氧汽化过程中的热源，所述冷冻循环管道内的循环介质作为所述废液冷冻浓缩系统的冷源，所述冷冻循环管道的总出口与所述第一热交换管道进口连接，所述第一热交换管道出口与所述冷冻循环管道的总进口连接。

4、较佳地，所述废液冷冻浓缩系统包括第一渐进冷冻结晶器和冰晶提纯系统，所述冰晶提纯系统包括多个第二渐进冷冻结晶器，所述第一渐进冷冻结晶器用于对低浓度废液进行冷冻浓缩，所述冰晶提纯系统用于对低浓度废液冷冻浓缩过程中产生的冰晶进行提纯。

5、较佳地，所述第一渐进冷冻结晶器包括第一结晶桶、第一刮冰器、第一布液器、第一过滤板和第一收集槽，所述第一结晶桶包括第一外筒体和第一内筒体，所述第一内筒体设于所述第一外筒体内，所述第一内筒体与所述第一外筒体之间留有循环介质流通间隙，形成第一水套，所述第一外筒体上设有第一冷冻循环介质入口和第一冷冻循环介质出口，所述冷冻循环管道的总进口与所述第一冷冻循环介质入口连接，所述第一冷冻循环介质出口与所述冷冻循环管道的总出口连接；所述第一结晶桶的底部为开口结构，所述第一结晶桶的顶部设有第一封盖，所述第一收集槽设置于所述第一结晶桶的下方，所述第一过滤板设置于所述第一结晶桶和所述第一收集槽之间，所述第一收集槽上设有高浓度废液出口，所述高浓度废液出口与所述超临界水氧化反应器连接。

6、较佳地，所述第一刮冰器包括第一旋转刮板和第一转轴，所述第一转轴转动连接在所述第一封盖上，所述第一旋转刮板与所述第一结晶桶的内壁间隙配合。

7、较佳地，所述第一刮冰器还包括第一驱动电机，所述第一驱动电机用于驱动所述第一转轴转动。

8、较佳地，所述第一布液器包括第一布液管和第一喷头，所述第一布液管贯穿所述第一封盖，所述第一布液管的一端连接所述低浓度废液供料系统，另一端设置所述第一喷头，所述第一喷头位于所述第一结晶桶内。

9、较佳地，所述第二渐进冷冻结晶器包括第二结晶桶、第二刮冰器、第二布液器、第二过滤板、第二收集槽和输液泵，所述第二结晶桶包括第二外筒体和第二内筒体，所述第二内筒体设于所述第二外筒体内，所述第二内筒体与所述第二外筒体之间留有循环介质流通间隙，形成第二水套，所述第二外筒体上设有第二冷冻循环介质入口和第二冷冻循环介质出口，所述冷冻循环管道的总进口与所述第二冷冻循环介质入口连接，所述第二冷冻循环介质出口与所述冷冻循环管道的总出口连接；所述第二结晶桶的底部为开口结构，所述第二结晶桶的顶部设有第二封盖，所述第二收集槽设置于所述第二结晶桶的下方，所述第二过滤板设置于所述第二结晶桶和所述第二收集槽之间，所述第二收集槽上设有排液口，所述输液泵的进料口连接所述排液口，所述第二布液器包括第二布液管和第二喷头，所述第二布液管贯穿所述第二封盖，所述第二布液管的一端连接所述输液泵的出料口，另一端设置所述第二喷头，所述第二喷头位于所述第二结晶桶内。

10、较佳地，所述第二收集槽包括第三外筒体和第三内筒体，所述第三内筒体设于所述第三外筒体内，所述第三内筒体与所述第三外筒体之间留有循环水流通间隙，形成第三水套，所述第三外筒体上设有融冰进水口和融冰出水口。

11、较佳地，所述超临界水氧化处理系统还包括反应废液降温装置，所述超临界水氧化反应器上设有高温废液出口，所述高温废液出口连接所述反应废液降温装置，所述反应废液降温装置包括第三热交换管道，所述第三热交换管道出水口连接所述融冰进水口，所述融冰出水口连接所述第三热交换管道进水口。

12、较佳地，所述第一渐进冷冻结晶器和多个所述第二渐进冷冻结晶器从左至右并排设置，所述第一过滤板和所述第二过滤板均呈从左至右倾斜向下设置，适于将其上截留的冰晶导入位于其右侧的所述第二收集槽内。

13、与现有技术相比，本发明超临界水氧化处理系统在运行过程中，液氧汽化过程中需要吸收大量热量，废液冷冻浓缩系统在工作过程中需要吸收大量冷量，本发明中通过第一热交换管道和冷冻循环管道的设置，所述第一热交换管道内的循环介质作为液氧汽化过程中的热源，所述冷冻循环管道内的循环介质作为所述废液冷冻浓缩系统的冷源，实现了将废液冷冻浓缩系统释放的热能用于液氧汽化装置中的液氧汽化，同时利用液氧蒸发对循环冷冻介质进行降温，该超临界水氧化处理系统在有机废液冷冻浓缩和冰晶融化时，无需设置制冷机作为冷源、无需消耗系统外热源，同时降低了超临界水氧化的废液处理量，能耗较低。

技术特征：

1.一种超临界水氧化处理系统，其特征在于，包括液氧供料系统(3)、液氧汽化装置(4)、低浓度废液供料系统(5)、废液冷冻浓缩系统(1)、冷冻循环管道和超临界水氧化反应器(2)；所述液氧供料系统(3)、所述液氧汽化装置(4)和所述超临界水氧化反应器(2)依次连接；所述低浓度废液供料系统(5)、废液冷冻浓缩系统(1)和所述超临界水氧化反应器(2)依次连接，所述液氧汽化装置(4)包括第一热交换管道(41)，所述第一热交换管道(41)内的循环介质作为液氧汽化过程中的热源，所述冷冻循环管道内的循环介质作为所述废液冷冻浓缩系统(1)的冷源，所述冷冻循环管道的总出口(6)与所述第一热交换管道进口(411)连接，所述第一热交换管道出口(412)与所述冷冻循环水管道的总进口(7)连接。

2.根据权利要求1所述的超临界水氧化处理系统，其特征在于，所述废液冷冻浓缩系统(1)包括第一渐进冷冻结晶器(11)和冰晶提纯系统，所述冰晶提纯系统包括多个第二渐进冷冻结晶器(12)，所述第一渐进冷冻结晶器(11)用于对低浓度废液进行冷冻浓缩，所述冰晶提纯系统用于对低浓度废液冷冻浓缩过程中产生的冰晶进行提纯。

3.根据权利要求2所述的超临界水氧化处理系统，其特征在于，所述第一渐进冷冻结晶器(11)包括第一结晶桶(111)、第一刮冰器(112)、第一布液器(113)、第一过滤板(114)和第一收集槽(115)，所述第一结晶桶(111)包括第一外筒体和第一内筒体，所述第一内筒体设于所述第一外筒体内，所述第一内筒体与所述第一外筒体之间留有循环流通间隙，形成第一水套，所述第一外筒体上设有第一冷冻循环介质入口(117)和第一冷冻循环介质出口(116)，所述冷冻循环管道的总进口(7)与所述第一冷冻循环介质入口(117)连接，所述第一冷冻循环介质出口(116)与所述冷冻循环管道的总出口(6)连接；所述第一结晶桶(111)的底部为开口结构，所述第一结晶桶(111)的顶部设有第一封盖(118)，所述第一收集槽(115)设置于所述第一结晶桶(111)的下方，所述第一过滤板(114)设置于所述第一结晶桶(111)和所述第一收集槽(115)之间，所述第一收集槽(115)上设有高浓度废液出口(119)，所述高浓度废液出口(119)与所述超临界水氧化反应器(2)连接。

4.根据权利要求3所述的超临界水氧化处理系统，其特征在于，所述第一刮冰器(112)包括第一旋转刮板(1121)和第一转轴(1123)，所述第一转轴(1123)转动连接在所述第一封盖(118)上，所述第一旋转刮板(1121)与所述第一结晶桶(111)的内壁间隙配合。

5.根据权利要求4所述的超临界水氧化处理系统，其特征在于，所述第一刮冰器(112)还包括第一驱动电机(1122)，所述第一驱动电机(1122)用于驱动所述第一转轴(1123)转动。

6.根据权利要求3所述的超临界水氧化处理系统，其特征在于，所述第一布液器(113)包括第一布液管(1131)和第一喷头(1132)，所述第一布液管(1131)贯穿所述第一封盖(118)，所述第一布液管(1131)的一端连接所述低浓度废液供料系统(5)，另一端设置所述第一喷头(1132)，所述第一喷头(1132)位于所述第一结晶桶(111)内。

7.根据权利要求6所述的超临界水氧化处理系统，其特征在于，所述第二渐进冷冻结晶器(12)包括第二结晶桶(121)、第二刮冰器(122)、第二布液器(123)、第二过滤板(124)、第二收集槽(125)和输液泵，所述第二结晶桶(121)包括第二外筒体和第二内筒体，所述第二内筒体设于所述第二外筒体内，所述第二内筒体与所述第二外筒体之间留有循环介质流通间隙，形成第二水套，所述第二外筒体上设有第二冷冻循环介质入口(127)和第二冷冻循环介质出口(126)，所述冷冻循环管道的总进口(7)与所述第二冷冻循环介质入口(127)连接，所述第二冷冻循环介质出口(126)与所述冷冻循环管道的总出口(6)连接；所述第二结晶桶(121)的底部为开口结构，所述第二结晶桶(121)的顶部设有第二封盖(128)，所述第二收集槽(125)设置于所述第二结晶桶(121)的下方，所述第二过滤板(124)设置于所述第二结晶桶(121)和所述第二收集槽(125)之间，所述第二收集槽(125)上设有排液口，所述输液泵的进料口连接所述排液口，所述第二布液器(123)包括第二布液管(1231)和第二喷头(1232)，所述第二布液管(1231)贯穿所述第二封盖(128)，所述第二布液管(1231)的一端连接所述输液泵的出料口，另一端设置所述第二喷头(1232)，所述第二喷头(1232)位于所述第二结晶桶(121)内。

8.根据权利要求7所述的超临界水氧化处理系统，其特征在于，所述第二收集槽(125)包括第三外筒体和第三内筒体，所述第三内筒体设于所述第三外筒体内，所述第三内筒体与所述第三外筒体之间留有循环水流通间隙，形成第三水套，所述第三外筒体上设有融冰进水口(1251)和融冰出水口(1252)。

9.根据权利要求8所述的超临界水氧化处理系统，其特征在于，还包括反应废液降温装置(8)，所述超临界水氧化反应器(2)上设有高温废液出口(21)，所述高温废液出口(21)连接所述反应废液降温装置(8)，所述反应废液降温装置(8)包括第三热交换管道(81)，所述第三热交换管道出水口(811)连接所述融冰进水口(1251)，所述融冰出水口(1252)连接所述第三热交换管道进水口(812)。

10.根据权利要求9所述的超临界水氧化处理系统，其特征在于，所述第一渐进冷冻结晶器(11)和多个所述第二渐进冷冻结晶器(12)从左至右并排设置，所述第一过滤板(114)和所述第二过滤板(124)均呈从左至右倾斜向下设置，适于将其上截留的冰晶导入位于其右侧的所述第二收集槽(125)内。

技术总结
本发明涉及液体浓缩技术领域，具体而言，涉及一种超临界水氧化处理系统，该系统包括液氧供料系统、液氧汽化装置、低浓度废液供料系统、废液冷冻浓缩系统、冷冻循环管道和超临界水氧化反应器；液氧供料系统、液氧汽化装置和超临界水氧化反应器依次连接；低浓度废液供料系统、废液冷冻浓缩系统和超临界水氧化反应器依次连接，液氧汽化装置包括第一热交换管道，第一热交换管道内的循环介质作为液氧汽化过程中的热源，冷冻循环管道内的循环介质作为废液冷冻浓缩系统的冷源，冷冻循环管道的总出口与第一热交换管道进口连接，第一热交换管道出口与所述冷冻循环管道的总进口连接。本发明的系统，无需设置制冷机作为冷源、不消耗外部热源，能耗较低。

技术研发人员：林振宇,王四芳,李风风,张鸿宇,代洪静
受保护的技术使用者：一重集团大连工程技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8