一种湿式氧化反应器的制作方法

本技术涉及一种反应器，具体涉及一种湿式氧化反应器。

背景技术：

1、湿式氧化（wao）技术是废水热处理技术中的代表，即是在高温、高压下，利用氧化剂将废水中的有机物氧化成为co2和水，从而达到去除污染物的目的。wao的反应机理是在高温和高压条件下，空气中的氧气在催化剂表面生成强氧化性的•oh自由基，将有机污染物及含n、s等的毒物直接氧化成co2和h2o以及n2、so42－等无害物；在此过程中无固废产生，不产生二噁英、nox、so2等二次污染废气。同时在反应过程中能充分利用氧化反应热，实现自热平衡，节能性良好。wao具有去除率高、运行费用低、适应性强、无二次污染和流程简单、占地面积少等优势而备受关注。

2、当前的湿式氧化反应器中，气相与液相均采用往同一个方向并流的流动形式，气相鼓入反应器的液相中后，随着反应的进行，氧化剂（一般是氧气）逐渐被消耗，因此，越靠近反应器的出口气相中氧化剂的分压逐渐降低，造成出水端的液相中溶解的氧化剂浓度很低，而出水端中有大量氧化反应形成的小分子酸等难降解物质，而这些物质反而需要在高氧化剂浓度下才能被降解，因此，采用气液两相并流的方式，湿式氧化的产水中cod等污染物的浓度仍然较高。

3、此外，当前的湿式氧化反应器采用的是穿孔管作为气体分布器，穿孔管鼓出的气体气泡直径很大，气泡尺寸不均匀，气含率低，因此，气液传质效果不佳，氧化剂的利用率不高。

4、cn208150968u公开了一种气液逆流的氧化反应塔，但是，所述逆流方式是通过外置液相循环泵来实现的，不适用于湿式氧化这种高温、高压的应用情景。

5、cn113967448a公开了一种内循环催化湿式氧化反应器和水处理系统，是通过设置导流筒实现废水的气升式内循环，提高了气液传质效果。但是，此内循环反应器中废水部分返混，会造成产水中污染物的去除率不高。

6、cn102513040a公开了一种陶瓷膜微孔气体分布器。但是，气体在液体中的分布是在分布器中错流流动实现的，无法应用于湿式氧化反应器这种气体分布器为死端鼓气方式的情景。

7、cn112340916a公开了一种湿式氧化强化为界面系统，其反应器内有2个液体喷射器，2个进气的微界面发生器，可实现气液的高效传质。但是，该反应器的内部结构非常复杂，而且废水入口紧挨着底部的出料口，且布置在进气的微界面发生器之上，废水在反应器中的停留时间短，大部分气体与釜下侧的死水混合，不利于气体与废水中的污染反应，而且，该反应器需要间歇性从底部排出清洗的废水。

8、cn210855425u公开了一种化工污水湿式氧化反应器，反应器中设置了1个竖直气管，2～5个水平环形气管，可以增加反应器中的供氧范围；同时设置了循环管道，以及循环液泵，促使物料液体产生湍流，进一步使物料与氧气充分接触。但是，该反应器的进水口和溢流口均在顶部，并且设置有循环管，为全混流型反应器，使得反应器中物料和压缩空气产生混流，因此，相比两端进出水的平推流反应器去除率低；还需要额外设置循环液泵，在高温、高压条件下运行，泵的寿命短，且泵的运行能耗高；环形气管上设有若干气孔，采用的是普通的穿孔管气体分布器的形式，产生的气泡直径大，气液传质效果不高。

9、因此，亟待找到一种结构简单，无需外置循环泵即可实现气相与液相逆向流动，气液传质效果好，反应器中液相液位可以灵活调控，废水中污染物去除率高的湿式氧化反应器。

技术实现思路

1、本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种结构简单，无需外置循环泵即可实现气相与液相逆向流动，气液传质效果好，反应器内液相液位可以灵活调控，废水中污染物去除率高，成本低，适宜于工业化生产的湿式氧化反应器。

2、本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种湿式氧化反应器，包括：反应器筒体，所述反应器筒体上部一侧设有废水进水口；所述反应器筒体底部的废水出水口与气力提升管连接，所述气力提升管尾部设有废水排出口；所述气力提升管最低处设有排空口；所述反应器筒体和气力提升管内的下部均设有气体分布器；所述气体分布器在反应器筒体或气力提升管外部分别开设有进气口；所述反应器筒体顶部设有气体冷凝器；所述气体冷凝器上设有尾气排放口。本实用新型湿式氧化反应器中反应器筒体内的气相与液相之间为逆向流动，废水由上部的废水进水口送入反应器，从底部流入气力提升管，再从废水排出口流出，废水出水端的氧化剂浓度比废水进口端更高，气体由反应器筒体内下部的多个气体分布器送入，再由反应筒体顶部的气体冷凝器冷却后，由尾气排放口排出。本实用新型反应器筒体内气相与液相逆向流动的设计，缓解了下层气体中氮气和二氧化碳对上层气体中氧气的稀释，越靠近废水排出口中气相的氧化剂分压越高，也就是废水排出口的氧化剂浓度比废水进口更高，解决了出水口的液相中溶解的氧化剂浓度低，湿式氧化的产水cod等污染物的浓度较高的难题。所述冷凝器上尾气排放口排放的尾气可与废水排出口的废水一起送入下一工序，或视尾气的还原程度，再次循环通入气体分布器。排空口用于在设备停用时反应器内废水的排空。

3、本实用新型湿式氧化反应器的工作过程是：将待处理废水由废水进水口注入，同时启动反应器筒体和气力提升管内的气体分布器，曝入氧化性气体，废水在反应器筒体内与氧化性气体进行反应，经过氧化的废水在气力提升管中进一步被氧化性气体氧化，同时，氧化后的废水在气含率增加，密度降低，废水排出口与废水进水口高程差异的作用下排出。

4、优选地，所述反应器筒体内的气体分布器组数为n，3n-2≤反应器筒体的高度米数，n为整数且≥1。

5、优选地，当有两层及以上气体分布器时，最上层气体分布器比废水进水口的高程低300～2500mm（更优选1000～2000mm），一层气体分布器或两层及以上气体分布器的最下层气体分布器距离反应器筒体底部的高度为30～300mm。

6、优选地，所述气体分布器为普通穿孔管气体分布器或微孔膜气体分布器。

7、优选地，所述微孔膜为无机膜。

8、优选地，所述无机膜的材质为金属膜、陶瓷膜或金属与陶瓷的复合膜等中的一种或几种的组合。更优选地，所述金属膜为镍合金金属膜。无机膜可使得液相中的气体分散成微气泡，并且气泡分布更加均匀，传质效果更好。

9、优选地，所述无机膜的形式为管式膜和/或平板膜。

10、优选地，所述管式膜在反应器筒体内的排布方式为立式或卧式，在气力提升管内的排布方式为立式。

11、优选地，相邻管式膜之间投影不重叠。所述设置可使气体分布更加均匀。

12、优选地，当管式膜为卧式时，管式膜平行于反应器筒体截面设于主进气管上，且管式膜的尾端距离反应器筒体内壁5～50mm（更优选6～30mm）。

13、优选地，当管式膜为立式时，管式膜平行于反应器筒体或气力提升管的轴向设于主进气管上，所述管式膜的长度为20～800mm（更优选100～500mm）。

14、优选地，所述管式膜的直径为10～80mm、孔径为0.1～20μm（更优选0.1～10μm，更进一步优选0.1～5μm）。每根管式膜的尾端用盲板封头，另一端与主进气管相连。

15、优选地，所述平板膜中的膜为圆盘状，膜的边缘距离反应器筒体内壁5～50mm。所述圆盘底部与主进气管连接。

16、优选地，所述气力提升管内设有≥1组气体分布器，最下层气体分布器距离反应器筒体底部的高度为30～300mm。氧化性气体由气体分布器鼓入气力提升管，通过鼓入的氧化性气体的气力提升作用，高气含率下气力提升管中废水密度低于反应器筒体中水的密度，以及u形连通管的原理，使得废水由下往上流动。

17、优选地，所述气力提升管的直径≤反应器筒体直径的1/10。更优选地，所述气力提升管的直径为25～120mm（更优选30～80mm）。

18、优选地，所述废水排出口的高程相比废水进水口的高程低-500～﹢1000mm（更优选0～300mm）。通过控制废水排出口与废水进水口的高程差异，以及气力提升管中气体分布器的出气量，使得气力提升管中废水比反应器中废水的气含率和密度产生差异，实现反应器中液位的控制。反应器中液位的高度决定着废水在反应器中的停留反应时间，影响着废水中污染物的去除效果。

19、优选地，所述废水进水口比反应器筒体顶部低200～500mm。

20、优选地，所述反应器筒体的高径比为4～20:1（更优选6～15:1）。高径比越大，气含率越高，气液传质效果越好，但是，高径比过大将造成反应器材料用量的增加，增加反应器的投资。

21、优选地，所述反应器筒体为不锈钢、镍合金、锆合金或钛合金材质。

22、优选地，所述冷凝器上设有冷却水进水口和冷却水出水口。所述冷凝器通过冷却水或者低温的原水对流经的气体进行降温，并实现水汽的冷凝，冷凝水流回反应器中。

23、优选地，所述冷凝器由直径6～50mm，长度1～30m的钛盘管制作而成。

24、本实用新型的有益效果如下：

25、（1）本实用新型湿式氧化反应器中气相与液相逆向流动，通过气力提升作用和u型连通管的原理实现反应器底部废水在气力提升管中往上流动，无需外置循环泵；废水排出口的氧化剂浓度比废水进水口更高，解决了出水口的液相中溶解的氧化剂浓度低，湿式氧化的产水cod等污染物的浓度较高的难题，废水中cod的去除率可高达99.53%，氨氮的去除率可高达99.55%，实现更低的出水污染物浓度，成本低，适宜于工业化生产；

26、（2）本实用新型湿式氧化反应器采用多组气体分布器并选用无机膜进行曝气，使得液相中的气体分散成微气泡，并且气泡分布更加均匀，传质效果更好；

27、（3）本实用新型湿式氧化反应器通过控制废水排出口与废水进水口的高程差异，以及气力提升管中气体分布器的出气量，使得气力提升管中废水与反应器中废水的气含率和密度产生差异，实现反应器中液位的灵活控制。