一种在内部实现气体产物热交换的超临界反应器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高温高压的化工设备，特别是一种在内部进行气体产物热交换的超临界反应器。
【背景技术】
[0002]超临界水氧化(SCWO)技术最早是在20世纪80年代中期由美国学者Modell提出的一项能完全地、彻底地将有机物结构破坏的深度氧化技术。美国国家关键技术所列的六大领域之一“能源与环境”中指出，最有前途的废物处理技术是SCWO法。
[0003]超临界水(SCW)是指温度超过374.15°C，压力超过22.12Mpa的特殊状态的水，该条件下水的介电系数大大降低，氧化剂和多种有机物质在水体系中形成均一相，消除传质阻力，使本来发生在液相、固相、气相之间的多相反应转化为在SCW中的均相氧化反应，反应速率更快，停留时间更短。而且大多不需使用催化剂，氧化效率很高，大部分有机物的去除率可达99%以上，产物为无机盐、二氧化碳和水。由于反应在封闭的反应器中进行，符合全封闭处理的要求。反应温度远低于焚烧且无二次污染物的产生。
[0004]由于超临界水氧化反应过程中放出大量的热，使得反应器内部的温度和压力急剧升高，高温高压的气体产物加剧了对反应器本身的腐蚀性，且高温气体易发生爆炸，两种因素叠加起来对设备壳体内壁及内部零部件产生严重的腐蚀破坏。因此进行超临界水氧化反应的反应器材料往往需要耐高温、高压、腐蚀，造成生产成本居高不下。
[0005]除了对设备的损坏之外，通常气体产物需要输出至反应器外部冷却后排放，热交换过程在反应器外部的管道中完成，一方面热量在管道输送过程中散失，另一方面高温高压的工作状态更是对管道的材质、密封、强度等提出了很高的要求，进而增加了制造费用。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种在反应器内部降低气体产物的温度的同时对反应物料进行加热，有利于热量回收利用、降低反应器材料要求、降低系统复杂度的在内部进行气体产物热交换的超临界反应器。
[0007]本发明决其技术问题是通过以下技术方案实现的:
[0008]—种在内部进行气体产物热交换的超临界反应器，其特征在于:包括筒体、上端封头、折流挡板、热交换装置及喷烧嘴，筒体上部安装上端封头，上端封头下设置折流挡板、折热交换装置，反应器的喷烧嘴自上端封头穿过热交换装置的中部进入筒体的燃烧区域;所述热交换装置包括套筒及盘管，套筒包括最内层筒、最外层筒和中间层筒，相邻两层筒之间的空间用于容纳一层盘管，最内层筒和最外层筒的底部封闭连接，最内层筒的顶部与折流挡板连接，最外层筒的顶部边沿与折流挡板之间留有窗口；最内层筒与次内层筒之间的折流挡板上设置排气通道，中间层筒与最内层筒、最外层筒一起，在热交换装置的内部形成一个相对封闭的折流气路。
[0009]所述的最内层筒和最外层筒的底部通过环形板封闭连接。
[0010]所述的中间层筒分为顶部与折流挡板连接的第一组筒和底部与环形板连接的第二组筒，且第一组筒和第二组筒交错设置。
[0011 ]所述的盘管包括一个或多个由一条管盘成的双层盘管，各盘管的入口、出口之间为并联关系。
[0012]所述的最内层筒、最外层筒和中间层筒之间通过连接块进行加强连接。
[0013]所述的最外层筒的底部设置一个或多个冷凝水导流管，所述冷凝水导流管的自由端靠近筒体内壁表面。
[0014]在所述的最外层筒、中间层筒上均设有等压孔。
[0015]导热片设置在最内层筒的底部与喷烧嘴的出口段之间。
[0016]上端封头设置有与盘管入口连通的液相入口、与盘管出口连通的液相出口，上端封头还设置有物料入口及燃料入口。
[0017]所述的盘管的液相出口连接反应器的蒸发壁水进口和/或物料预处理装置中的热交换器。
[0018]本发明的优点和有益效果为:
[0019]1、本发明的在内部进行气体产物热交换的超临界反应器，在反应器内部完成超临界蒸汽与盘管内的低温流体之间的热交换，可用于对反应器内部温度进行调整和控制，且低温流体被加热成高温流体，可继续作为超临界蒸发壁用水或物料的预处理还可进行其他的工业利用，减少外部热交换造成的热量损失，有利于能量回收;且超临界蒸汽输出反应器时已经呈低温状态，便于对超临界蒸汽进行后续处理，降低了管道对材料的耐高温、密封要求。
[0020]2、本发明的在内部进行气体产物热交换的超临界反应器，中间层筒与最内层筒、最外层筒一起，在热交换装置的内部形成一个相对封闭的连续的气路，中间层筒分为顶部与折流挡板连接的第一组筒和底部与环形板连接的第二组筒，且第一组筒和第二组筒交错设置，在最小的空间范围内，尽量加大换热面积，使超临界蒸汽与盘管内的低温流体之间充分换热。
[0021]3、本发明的在内部进行气体产物热交换的超临界反应器，最内层筒、最外层筒和中间层筒之间通过间隔的连接块进行加强连接，最内层筒和中间层筒的顶部与折流挡板固定，最内层筒内壁连接喷烧嘴，使热交换装置的上下两端都能够固定，避免在超临界蒸汽的流动过程中因冲击力过大造成的振动。
[0022]4、本发明的在内部进行气体产物热交换的超临界反应器，在外筒周身设有等压孔，用以保持热交换装置的内部压力与筒体的内部压力相等。
[0023]5、本发明的在内部进行气体产物热交换的超临界反应器，在套筒底部积蓄的水具有保护喷烧嘴的出口边缘段的作用，当喷烧嘴的出口温度达到峰值，热量通过导热片导入套筒底部，通过底部积蓄的水能够吸收出口的高温，保护喷烧嘴的边缘段不受高温腐蚀。
[0024]6、本发明的在内部进行气体产物热交换的超临界反应器，经过盘管外表面冷凝的蒸汽经导流管流向蒸发壁形成薄膜，对蒸发壁形成保护。
[0025]7、本发明的在内部进行气体产物热交换的超临界反应器，结构简单易于加工制造、便于维修更换制造费用低、占用空间小。
[0026]8、本发明的在内部进行气体产物热交换的超临界反应器，凝结的少量液态水输出到壳体内壁，保护壳体;冷却效果好，保证了产物气体的输出温度。
【附图说明】
[0027]图1为本发明的结构不意图；
[0028]图2为本发明的一个实施方式的热交换装置的结构示意图。
[0029]附图标记说明
[0030]1-筒体、2-上端封头、3-折流挡板、4-热交换装置、5-气相出口、6-冷凝水导流管、7-导热片、8-套筒、9-盘管、I O-内筒、11-中筒、12_外筒、13-喷烧嘴、14-环形板、15-窗口、16-连接块、17-等压孔。
【具体实施方式】
[0031]下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
[0032]如图1所示，一种在内部进行气体产物热交换的超临界反应器，它包括筒体1、上端封头2、折流挡板3和热交换装置4，其中筒体I为一密封腔体，顶部由上端封头2密封，底部设置有超临界反应的无机盐等产物出口。折流挡板3固定在上端封头2下方的筒体I内，热交换装置4固定在折流挡板3的下方，反应器的喷烧嘴13自上端封头I穿过热交换装置4的中部进入筒体I的燃烧区域。上端封头2上设置一个或多个气相出口 5、液相入口和液相出口，除此之外上端封头2上还设置用于输入反应物料的物料入口和用于输入燃料的燃料入口。
[0033]热交换装置4包括套筒8和盘管9，套筒8可分为最内层筒、最外层筒和中间层筒，盘管