一种超临界水氧化反应器的制作方法

1.本发明涉及环保设备技术领域，具体涉及一种超临界水氧化反应器。


背景技术：

2.超临界水氧化法是在超过水的临界温度(374℃)和临界压力(22.13437a) 的高温高压条件下，以空气或其他氧化剂，将有机物或还原性无机物在水相中“燃烧”氧化的方法。在很短的反应停留时间内，有机物迅速氧化成二氧化碳、水，反应产物中还包括空气中未参与反应的氮气，因此可将废水中的废盐转变为普通固废或可再利用盐。
3.反应后高温物料再进入多级换热器中冷却、分级泄压。由于超临界水氧化的高温高压及反应特性，常规换热器的承压、耐温受限，换热器体积大，且控温较差，易造成在换热器中物料达到超临界状态而堵塞。


技术实现要素：

4.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的常规换热器的承压、耐温受限，换热器体积大，且控温较差，易造成在换热器中物料达到超临界状态而堵塞的缺陷，从而提供一种超临界水氧化反应器。
5.为解决上述技术问题，本发明提供的一种超临界水氧化反应器，包括：
6.反应器本体，呈夹套式，夹套内部为反应区，间隙为缓冲区；
7.换热器，与所述反应器本体一体设置；所述换热器包括：至少一组换热组件；所述换热组件至少具有两块相互贴合设置的换热板；所述换热板上开设有凹槽形成的换热流道；其中相邻两块所述换热板内流通有反应产物和换热介质。
8.作为优选方案，换热器还包括：
9.上盖组件，设置在换热组件的一侧；所述上盖组件包括第一上盖板和第二上盖板；
10.所述第一上盖板上开设有多个贯通的流入孔；
11.所述第二上盖板上开设有多个流道槽形成连接流道。
12.作为优选方案，所述上盖板组件还包括：
13.第三上盖板，设置在第二上盖板和换热组件之间；所述第三上盖板上开设有多个贯通的流出孔；所述流出孔与所述换热板上的换热流道对应且连通设置。
14.作为优选方案，还包括：
15.底部组件，设置在换热组件的远离所述上盖组件的一侧；所述底部组件至少包括一块底板；所述底板上开设有排出孔。
16.作为优选方案，所述换热器包括三组换热组件；三组换热组件的第一换热板内的换热介质分别为废水、空气和缓冲溶液。
17.作为优选方案，每组所述换热器组件包括相互贴合设置的第一换热板、第二换热版和第三换热板；所述第一换热板的换热流道内流通有换热介质；所述第二换热板的换热流道内流通有反应产物；所述第三换热板的换热流道内流通有导热油。
18.作为优选方案，所述底部组件包括依次叠合设置的第一底板、第二底板、第三底板、第四底板、第五底板、第六底板、第七底板和第八底板；底板上均开设有排出孔和/或凹槽形成的分流流道。
19.作为优选方案，
20.第一上盖板上设置有第一流入孔、第二流入孔、第三流入孔、第四流入孔、第五流入孔、第六流入孔和第七流入孔；
21.第二上盖板上设置有第一流过孔、第二流道槽、第三流道槽、第四流道槽、第五流道槽、第六流道槽和第七流道槽；
22.第三上盖板上设置有第一流出孔、第二流出孔、第三流出孔、第四流出孔、第五流出孔、第六流出孔和第七流出孔。作为优选方案，换热板均开设有第一换热孔、第二换热孔、第三换热孔、第四换热孔、第五换热孔、第六换热孔、第七换热孔、第八换热孔、第九换热孔和第十换热孔；所述换热板上开设有换热流道；所述换热板上的换热流道的两端与相对应的换热孔连通。
23.本发明技术方案，具有如下优点：
24.1.本发明提供的一种超临界水氧化反应器，包括：反应器本体和换热器；所述换热器包括：至少一组换热组件；所述换热组件至少具有两块相互贴合设置的换热板；其中换热板上开设的凹槽形成的换热流道，相邻两块换热板内流通有反应产物和换热介质，多层换热组件形成微通道换热器，该换热器具有良好的耐高温、耐高压性能，且热利用率高，控温较好；
25.同时，进一步，反应器本体和换热器一体设置，减小设备空间，强化换热、热量回收。
26.2.本发明提供的一种超临界水氧化反应器，还包括：上盖组件；上盖组件的作用为改变换热器上方的接口位置分布，使其分散，便于连接流道。
27.3.本发明提供的一种超临界水氧化反应器，所述换热介质为待预热反应物；具体的，待预热反应物为为废水、空气和缓冲溶液；可将反应产物的热量传递给待预热反应物，对其进行预热，运行过程中高效回收热量用于预热，无需辅助燃料预热，减少运行费用。
28.4.本发明提供的一种超临界水氧化反应器，在第三换热板的换热流道内流通有导热油；反应启动阶段时，在换热器内通过高温导热油预热反应物，从而在反应器本体内引发氧化放热反应，待系统稳定运行后，关闭导热油预热系统；在反应稳定运行期间，若反应产物热量过高，用于预热反应物后仍有富余，可启动导热油循环系统，将富余热量转移用于生产过热蒸汽。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1为本发明的超临界水氧化反应器的结构示意图。
31.图2为本发明上盖组件的结构示意图。
32.图3为本发明的第一上盖板的结构示意图。
33.图4为本发明的第二上盖板的结构示意图。
34.图5为本发明的第三上盖板的结构示意图。
35.图6为本发明的换热组件的结构示意图。
36.图7为本发明的空气板的结构示意图。
37.图8为本发明的产物板的机构示意图。
38.图9为本发明的导热油板的结构示意图。
39.图10为本发明的污水板的结构示意图。
40.图11为本发明的缓冲溶液板的结构示意图。
41.图12为本发明的底部组件的结构示意图。
42.图13为本发明的第一底板的结构示意图。
43.图14为本发明的第二底板的结构示意图。
44.图15为本发明的第三底板的结构示意图。
45.图16为本发明的第四底板的结构示意图。
46.图17为本发明的第五底板的结构示意图。
47.图18为本发明的第六底板的结构示意图。
48.图19为本发明的第七底板的结构示意图。
49.图20为本发明的第八底板的结构示意图。
50.图21为本发明的导热油的流入和流出流程。
51.图22为本发明的空气进入流程。
52.图23为本发明的污水进入流程。
53.图24为本发明的缓冲液进入流程。
54.图25为本发明的净水流出流程。
55.图26为本发明的排气流出流程。
56.附图标记说明：
57.1、反应器本体；2、换热器；3、废水流道；4、空气流道；5、缓冲溶液流道；6、产物流道；
58.上盖板组件100；
59.110、第一上盖板；111、第一流入孔；112、第二流入孔；113、第三流入孔；114、第四流入孔；115、第五流入孔；116、第六流入孔；117、第七流入孔；
60.120、第二上盖板；121、第一流过孔；122、第二流道槽；123、第三流道槽；124、第四流道槽；125、第五流道槽；126、第六流道槽；127、第七流道槽；
61.130、第三上盖板；131、第一流出孔；132、第二流出孔；133、第三流出孔；134、第四流出孔；135、第五流出孔；136、第六流出孔；137、第七流出孔；
62.换热组件200
63.换热组件200依次设置为：空气板210、第一产物板221、第一导热油板 231、污水板240、第二产物板222、第二导热油板232、缓冲溶液板250、第三产物板223、第三导热油板233；
64.21001、第一空气换热孔；21002、第二空气换热孔；21003、第三空气换热孔；21004、
第四空气换热孔；21005、第五空气换热孔；21006、第六空气换热孔、21007、第七空气换热孔；21008、第八空气换热孔；21009、第九空气换热孔；21010、第十空气换热孔；
65.22101、第一产物换热孔a；22102、第二产物换热孔a；22103、第三产物换热孔a；22104、第四产物换热孔a；22105、第五产物换热孔a；22106、第六产物换热孔a；22107、第七产物换热孔a；22108、第八产物换热孔a；22109、第九产物换热孔a；22110、第十产物换热孔a；
66.23101、第一导热油换热孔e；23102、第二导热油换热孔e；23103、第三导热油换热孔e；23104、第四导热油换热孔e；23105、第五导热油换热孔e； 23106、第六导热油换热孔e；23107、第七导热油换热孔e；23108、第八导热油换热孔e；23109、第九导热油换热孔e；23110、第十导热油换热孔e；
67.24001、第一污水换热孔；24002、第二污水换热孔；24003、第三污水换热孔；24004、第四污水换热孔；24005、第五污水换热孔；24006、第六污水换热孔；24007、第七污水换热孔；24008、第八污水换热孔；24009、第九污水换热孔；24010、第十污水换热孔；
68.22201、第一产物换热孔b；22202、第二产物换热孔b；22203、第三产物换热孔b；22204、第四产物换热孔b；22205、第五产物换热孔b；22206、第六产物换热孔b；22207、第七产物换热孔b；22208、第八产物换热孔b；22209、第九产物换热孔b；22210、第十产物换热孔b；
69.23201、第一导热油换热孔f；23202、第二导热油换热孔f；23203、第三导热油换热孔f；23204、第四导热油换热孔f；23205、第五导热油换热孔f； 23206、第六导热油换热孔f；23207、第七导热油换热孔f；23208、第八导热油换热孔f；23209、第九导热油换热孔f；23210、第十导热油换热孔f；
70.25001、第一缓冲溶液换热孔；25002、第二缓冲溶液换热孔；25003、第三缓冲溶液换热孔；25004、第四缓冲溶液换热孔；25005、第五缓冲溶液换热孔；25006、第六缓冲溶液换热孔；25007、第七缓冲溶液换热孔；25008、第八缓冲溶液换热孔；25009、第九缓冲溶液换热孔；25010、第十缓冲溶液换热孔；
71.22301、第一产物换热孔c；22302、第二产物换热孔c；22303、第三产物换热孔c；22304、第四产物换热孔c；22305、第五产物换热孔c；22306、第六产物换热孔c；22307、第七产物换热孔c；22308、第八产物换热孔c；22309、第九产物换热孔c；22310、第十产物换热孔c；
72.23301、第一导热油换热孔g；23302、第二导热油换热孔g；23303、第三导热油换热孔g；23304、第四导热油换热孔g；23305、第五导热油换热孔g； 23306、第六导热油换热孔g；23307、第七导热油换热孔g；23308、第八导热油换热孔g；23309、第九导热油换热孔g；23310、第十导热油换热孔g；
73.300、底部组件；310、第一底板；320、第二底板；330、第三底板；340、第四底板；第五底板350、第六底板360、第七底板370和第八底板380
74.3101、第一排出孔j；3102、第二排出孔j；3103、第三排出孔j；3104、第四排出孔j；
75.3201、第一排出孔k；3202、第二排出孔k；3203、第三分流流道k；3204、第四排出孔k；
76.3301、第一排出孔l；3302、第二排出孔l；3303、第三分流流道l；3304、第四排出孔
l；
77.3401、第一排出孔m；3402、第二排出孔m；3403、第三排出孔m；3404、第四排出孔m；
78.3501、第一排出孔n；3502、第二排出孔n；3503、第三排出孔n；3504、第四分流流道n；
79.3601、第一排出孔o；3602、第二排出孔o；3603、第三排出孔o；3604、第四分流流道o；
80.3701、第一分流流道p；3702、第二分流流道p；3703、第三分流流道p； 3704、第四分流流道p；
81.3801、第一排出孔q；3802、第二排出孔q；3803、第三排出孔q；3804、第四排出孔q。
具体实施方式
82.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
83.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简
84.化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
85.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
86.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
87.本实施例提供一种超临界水氧化反应器，如图1所示，包括：反应器本体和与反应器本体一体设置的换热器；
88.反应器本体内发生超临界反应，反应器本体包括：内腔和外腔；在反应器内腔内为废气和空气的反应区；在外腔内放置有缓冲溶液，从内腔外壁渗入，在内腔内壁形成保护膜；反应后的高温产物回流至换热器降温后排出，反应生成的无机盐随缓冲溶液从反应器底部排出。
89.换热器包括若干组换热组件，换热组件至少具有两块相互贴合设置的换热板，换热板上开设有凹槽形成的换热流道，相邻两块换热板的换热流道内分别流通有反应产物和换热介质。多层换热板组件形成微通道换热器，微通道换热器具有良好的耐高温、耐高压性能，且热利用率高、控温较好。
90.进一步，反应器本体和换热器一体设置，可以减小设备空间，强化换热，增加热量回收。
91.在换热组件的一侧还设置有上盖组件，上盖组件包括依次设置的第一上盖板、第
二上盖板和第三上盖板；上盖组件主要作用为改变各流道在换热器上方的接口位置分布，使其分散，便于连接流道。
92.进一步的，第一上盖板上开设有贯通的流入孔，第二上盖板上开设有流道槽形成的连接流道，第三上盖板上开设有流道槽形成的连接流道。
93.在换热组件远离上盖组件的一侧设置有底部组件，底部组件至少包括一块底板，在底板上开设有排出孔。底部组件主要作用是改变各流道在换热器下方的接口位置分布。
94.在使用的过程中，反应产物和换热介质通过上盖组件的流入孔进入，在连接流道内改变方向后，通过流出孔进入到换热组件，并通过流经到不同的换热板内的换热流道内的方式进行预热或换热；反应产物和换热介质经过换热后，通过底部组件流出。
95.进一步的，在本方案中，换热器包括三组换热组件，三组换热组件的第一换热板内的换热介质分别为待预热反应物和缓冲溶液；待预热反应物为废水和空气；通过回流的高温反应产物与待预热反应物和缓冲溶液进行换热，实现了能量的回收利用。
96.进一步的，每组换热器组件包括相互贴合设置的第一换热板、第二换热板和第三换热板；第一换热板的换热流道内分别流通有废水、空气和缓冲溶液；第二换热板的换热流道内流通有反应产物；第三换热板的换热流道内流通有导热油。
97.反应启动阶段时，在换热器内通过高温导热油预热反应物，从而在反应器内引发氧化放热反应，待系统稳定运行后，关闭导热油预热系统；在反应稳定运行期间，若反应产物热量过高，用于预热反应物后仍有富余，可启动导热油循环系统，将富余热量转移用于生产过热蒸汽。
98.为了实现反应产物和反应原料的在反应器本体和换热器之间的流通，在反应器本体和换热器之间设置有废水流道、空气流道、缓冲溶液流道和产物流道。
99.根据换热组件内流通的流体的数量和类型，在本方案中，底部组件包括依次叠合设置的第一底板、第二底板、第三底板、第四底板、第五底板、第六底板、第七底板和第八底板。
100.进一步，具体的方案为：
101.如图2所示，上盖组件100包括：第一上盖板110、第二上盖板120和第三上盖板；
102.如图3所示，第一上盖板110上设置有第一流入孔1101、第二流入孔1102、第三流入孔1103、第四流入孔1104、第五流入孔1105、第六流入孔1106和第七流入孔1107；
103.如图4所示，第二上盖板120上设置有第一流过孔1201、第二流道槽1202、第三流道槽1203、第四流道槽1204、第五流道槽1205、第六流道槽1206和第七流道槽1207；
104.如图5所示，第三上盖板130上设置有第一流出孔1301、第二流出孔1302、第三流出孔1303、第四流出孔1304、第五流出孔1305、第六流出孔1306和第七流出孔1307；
105.换热组件包括依次叠合设置的第一换热组件、第二换热组件和第三换热组件；每组换热组件中包括第一换热板、第二换热板和第三换热板；
106.在本方案中，如图6所示，换热组件200依次设置为：空气板h210、第一产物板221、第一导热油板231、污水板24、第二产物板222、第二导热油板 232、缓冲溶液板25、第三产物板223、第三导热油板233；
107.在上述换热板均开设有第一换热孔、第二换热孔、第三换热孔、第四换热孔、第五换热孔、第六换热孔、第七换热孔、第八换热孔、第九换热孔和第十换热孔。同时在每个换热
板上开设有换热流道；
108.具体的，如图7所示，空气板210上开设有第一空气换热孔21001、第二空气换热孔21002、第三空气换热孔21003、第四空气换热孔21004、第五空气换热孔21005、第六空气换热孔21006，第七空气换热孔21007、第八空气换热孔21008、第九空气换热孔21009和第十空气换热孔21010；空气板210上的空气换热流道的两端分别连通第四空气换热孔21004和第五空气换热孔21005。
109.如图8所示，第一产物板221开设有第一产物换热孔a22101、第二产物换热孔a22102、第三产物换热孔a22103、第四产物换热孔a22104、第五产物换热孔a22105、第六产物换热孔a22106、第七产物换热孔a22107、第八产物换热孔a22108、第九产物换热孔a22109和第十产物换热孔a22110。第一产物板上的产物换热流道的两端分别连通第三产物换热孔a22103和第十产物换热孔 a22110。
110.如图9所示，第一导热油板231开设有第一导热油换热孔e23101、第二导热油换热孔e23102、第三导热油换热孔e23103、第四导热油换热孔e23104、第五导热油换热孔e23105、第六导热油换热孔e23106、第七导热油换热孔e23107、第八导热油换热孔e23108、第九导热油换热孔e23109和第十导热油换热孔e23110。第一导热油板上的导热油换热流道的两端分别连通第一导热油换热孔e23101和第二导热油换热孔e23102。
111.如图10所示，污水板24开设有第一污水换热孔24001、第二污水换热孔 24002、第三污水换热孔24003、第四污水换热孔24004、第五污水换热孔24005、第六污水换热孔24006、第七污水换热孔24007、第八污水换热孔24008、第九污水换热孔24009和第十污水换热孔24010。污水板24上的污水换热流道的两端分别连通第六污水换热孔24006和第七污水换热孔24007。
112.如图8所示，第二产物板222开设有第一产物换热孔b22201、第二产物换热孔b22202、第三产物换热孔b22203、第四产物换热孔b22204、第五产物换热孔b22205、第六产物换热孔b22206，第七产物换热孔b22207、第八产物换热孔b22208、第九产物换热孔b22209和第十产物换热孔b22210。第二产物板 222上的产物换热流道的两端分别连通第三产物换热孔b22203和第十产物换热孔b22210。
113.如图9所示，第二导热油板232开设有第一导热油换热孔f23201、第二导热油换热孔f23202、第三导热油换热孔f23203、第四导热油换热孔f23204、第五导热油换热孔f23205、第六导热油换热孔f23206、第七导热油换热孔 f23207、第八导热油换热孔f23208、第九导热油换热孔f23209和第十导热油换热孔f23210。第二导热油板232上的导热油换热流道的两端分别连通第一导热油换热孔23201和第二导热油换热孔23202。
114.如图11所示，缓冲溶液板25开设有第一缓冲溶液换热孔25001、第二缓冲溶液换热孔25002、第三缓冲溶液换热孔25003、第四缓冲溶液换热孔25004、第五缓冲溶液换热孔25005、第六缓冲溶液换热孔25006、第七缓冲溶液换热孔 25007、第八缓冲溶液换热孔25008、第九缓冲溶液换热孔25009和第十缓冲溶液换热孔25010。缓冲溶液板上的缓冲溶液换热流道的两端分别连通第八缓冲溶液换热孔25008和第九缓冲溶液换热孔25009。
115.如图8所示，第三产物板223开设有第一产物换热孔c22301、第二产物换热孔c22302、第三产物换热孔c22303、第四产物换热孔c22304、第五产物换热孔c22305、第六产物换热孔c22306、第七产物换热孔c22307、第八产物换热孔c22308、第九产物换热孔c22309
和第十产物换热孔c22310。第三产物板上的产物换热流道的两端分别连通第三产物换热孔c22303和第十产物换热孔 c22310。
116.如图9所示，第三导热油板233开设有第一导热油换热孔g23301、第二导热油换热孔g23302、第三导热油换热孔g23303、第四导热油换热孔g23304、第五导热油换热孔g23305、第六导热油换热孔g23306、第七导热油换热孔 g23307、第八导热油换热孔g23308、第九导热油换热孔g23309和第十导热油换热孔g23310。第三导热油板上的导热油换热流道的两端分别连通第一导热油换热孔g23301和第二导热油换热孔g23302。
117.如图12所示，底部组件300包括：第一底板310、第二底板320、第三底板330、第四底板340、第五底板350、第六底板360、第七底板370和第八底板380；
118.如图13所示，第一底板310上开设有第一排出孔j3101、第二排出孔j3102、十二个第三排出孔j3103和十二个第四排出孔j3104；
119.如图14所示，第二底板320上开设有第一排出孔k3201、第二排出孔k3202、第三分流流道k3203和十二个第四排出孔k3204；
120.如图15所示，第三底板330上开设有第一排出孔l3301、第二排出孔l3302、第三分流流道l3303和十二个第四排出孔l3304；
121.如图16所示，第四底板340上开设有第一排出孔m3401、第二排出孔m3402、第三排出孔m3403和十二个第四排出孔m3404；
122.如图17所示，第五底板350上开设有第一排出孔n3501、第二排出孔n3502、第三排出孔n3503和第四分流流道n3504；
123.如图18所示，第六底板360上开设有第一排出孔o3601、第二排出孔o3602、第三排出孔o3603和第四分流流道o3604；
124.如图19所示，第七底板370上开设有第一分流流道p3701、第二分流流道 p3702、第三分流流道p3703和第四分流流道p3704；
125.如图20所示，第八底板380上开设有第一排出孔q3801、第二排出孔q3802、第三排出孔q3803和第四排出孔q3804。
126.具体流体流程：如图21所示为导热油的流入和流出流程；如图22所示为
127.空气进入流程；如图23所示为污水进入流程；如图24所示为缓冲溶液进入流程；如图25所示为净水流出流程；如图26所示为排气流出流程。
128.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。