一種緩蝕型超臨界水氧化反應(yīng)出水降溫除氧裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種緩蝕型超臨界水氧化反應(yīng)出水降溫除氧裝置，第一降溫器內(nèi)管入口與超臨界水氧化反應(yīng)出水接管接通，第一降溫器內(nèi)管出口連接至混合器第一入口，混合器出口接至緩沖器，緩沖器出口接至第二降溫器內(nèi)管入口，第二降溫器內(nèi)管出口連接降壓器，降壓器出口接至低溫出水接管；第二降溫器外管入口與冷卻介質(zhì)輸入管接通，第二降溫器外管出口接至第一降溫器外管入口，第一降溫器外管出口接至冷卻介質(zhì)輸出管；除氧劑儲(chǔ)罐連接計(jì)量泵，計(jì)量泵出口接至混合器第二入口。本實(shí)用新型在實(shí)現(xiàn)高溫超臨界水氧化反應(yīng)出水能量回收的同時(shí)，能夠有效解決超臨界水氧化反應(yīng)出水中殘留氧化劑易加劇反應(yīng)出水降溫設(shè)施腐蝕損壞的問題，可以廣泛應(yīng)用于重污染工業(yè)廢水及污泥的超臨界水氧化處理領(lǐng)域。
【專利說明】
一種緩蝕型超臨界水氧化反應(yīng)出水降溫除氧裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于污染物處理及化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種緩蝕型超臨界水氧化反應(yīng)出水降溫除氧裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]超臨界水氧化技術(shù)是利用超臨界水獨(dú)特的理化性質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)重污染工業(yè)廢水及污泥的高效氧化降解。與普通的液態(tài)水相比，超臨界水的各種理化性質(zhì)發(fā)生了顯著的變化:密度、黏度、離子積均明顯下降，擴(kuò)散系數(shù)較高；水分子間的氫鍵減弱；介電常數(shù)變得極小，25MPa下由室溫下的80左右下降至溫度大于或者等于400°C時(shí)的小于2，該值大致相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下一般有機(jī)溶劑的介電常數(shù)。因此，在超臨界水體系中，氧氣、空氣、過氧化氫、水及絕大多數(shù)有機(jī)物可以任意比例互溶，氣液相界面消失，超臨界水氧化體系成為均相反應(yīng)體系，消除了相間的傳質(zhì)傳熱阻力，從而加快了反應(yīng)速度，可在幾秒至幾分鐘內(nèi)將有機(jī)物徹底氧化降解為C02、H20、N2&其他一些有機(jī)小分子化合物，對(duì)大多數(shù)有機(jī)廢物的去除率高達(dá)99.9%。超臨界水氧化技術(shù)在處理難降解、有毒有害有機(jī)污染物方面表現(xiàn)出了極大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
[0003]超臨界水氧化反應(yīng)的常見操作溫度約450?650°C，較高的反應(yīng)溫度使得超臨界水氧化出水具有較高的能量回收潛力。因此，將超臨界水氧化反應(yīng)出水換熱降溫至環(huán)境溫度是必不可少的。然而，當(dāng)超臨界水氧化反應(yīng)出水處于3 2 O?410 °C范圍的臨界點(diǎn)附近高密度水區(qū)時(shí)，水的介電常數(shù)和無(wú)機(jī)鹽的溶解度都很大，該溫度工段為設(shè)備腐蝕敏感區(qū)，若該溫度區(qū)溶液具有較高含量氧化劑，將引發(fā)服役于該溫度段設(shè)備材質(zhì)的急劇快速腐蝕。然而，對(duì)于傳統(tǒng)超臨界水氧化工藝，為了保證有機(jī)污染物的氧化降解效果，氧化劑的供給往往是過量的，有時(shí)氧化系數(shù)(氧化劑的供給量與有機(jī)廢物氧化對(duì)氧化劑的消耗量的比值)甚至可高達(dá)3以上，因此超臨界水氧化反應(yīng)出水中往往殘留較高含量的氧化劑。因此，對(duì)超臨界水氧化反應(yīng)出水降溫、除氧設(shè)備的合理設(shè)置，對(duì)于保證該工藝設(shè)備的安全長(zhǎng)久運(yùn)行具有重要意義。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本實(shí)用新型的目的在于提供一種緩蝕型超臨界水氧化反應(yīng)出水降溫除氧裝置，該裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，能夠有效解決超臨界水氧化反應(yīng)出水中殘留氧化劑易加劇反應(yīng)出水降溫設(shè)施腐蝕損壞的問題。
[0005]本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0006]—種緩蝕型超臨界水氧化反應(yīng)出水降溫除氧裝置，包括第一降溫器、混合器、緩沖器、第二降溫器、降壓器及除氧劑儲(chǔ)罐;第一降溫器的內(nèi)管入口端與超臨界水氧化反應(yīng)出水接管相連通，第一降溫器的內(nèi)管出口端與混合器第一入口端相連，混合器出口端連接至緩沖器入口端，緩沖器出口端連接至第二降溫器的內(nèi)管入口端，第二降溫器的內(nèi)管出口端連接至降壓器入口端，降壓器出口端連接有低溫出水接管;第二降溫器的外管入口端處連接有冷卻介質(zhì)輸入管，第二降溫器的外管出口端與第一降溫器的外管入口端相連，第一降溫器的外管出口端連接有冷卻介質(zhì)輸出管；除氧劑儲(chǔ)罐的出口端處連接有計(jì)量栗，計(jì)量栗出口端與混合器的第二入口端相連。
[0007]在第一降溫器的內(nèi)管出口端與混合器入口端之間的管路上設(shè)有溫度計(jì)。
[0008]在第二降溫器的外管側(cè)設(shè)有旁路控制閥。
[0009]通過調(diào)節(jié)旁路控制閥開度，保持溫度計(jì)的工作溫度為420±10°C。
[0010]在第二降溫器的內(nèi)管出口端與降壓器入口端之間的管路上設(shè)有測(cè)氧儀。
[0011]在緩沖器內(nèi)部設(shè)有抗腐蝕內(nèi)襯。
[0012]除氧劑儲(chǔ)罐中儲(chǔ)存的除氧劑為聯(lián)氨或亞硫酸鹽。
[0013]所述冷卻介質(zhì)為待處理物料或除鹽水。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益的技術(shù)效果:
[0015]本實(shí)用新型公開的緩蝕型超臨界水氧化反應(yīng)出水降溫除氧裝置，包括第一降溫器、混合器、緩沖器、第二降溫器、降壓器及除氧劑儲(chǔ)罐。本實(shí)用新型裝置采用二級(jí)降溫器的設(shè)置，冷卻介質(zhì)分級(jí)合理地從高溫超臨界水氧化反應(yīng)出水中取熱量，既可以保證超臨界水氧化反應(yīng)出水以適宜的溫度進(jìn)入混合器、緩沖器，以避免此處溫度過低引發(fā)第一降溫器末端腐蝕或者溫度過高對(duì)緩沖器容積的增大要求;又可以盡可能地回收超臨界水氧化反應(yīng)出水中熱量，從而有效的提高熱量的利用效率。同時(shí)，混合器的設(shè)置實(shí)現(xiàn)了除氧劑與反應(yīng)出水的快速均勻混合，容積足夠大的緩沖器為除氧劑與反應(yīng)出水中殘留氧化劑提供了足夠的反應(yīng)時(shí)間。
[0016]進(jìn)一步地，本實(shí)用新型在第二降溫器的外管側(cè)設(shè)有旁路控制閥，通過調(diào)節(jié)第二減溫器外管旁路控制閥的開度及冷卻介質(zhì)流量，將第一降溫器內(nèi)管出口處反應(yīng)出水的溫度維持在420± 10°C，較高的溫度保證了殘留氧化劑與除氧劑的快速反應(yīng)，又避免了具有較高含量殘留氧化劑的反應(yīng)出水進(jìn)入腐蝕敏感溫度區(qū)(320?410°C)。
[0017]進(jìn)一步地，在緩沖器內(nèi)壁設(shè)置有防腐型內(nèi)襯，能夠有效避免緩沖器基體材質(zhì)的腐蝕。
[0018]進(jìn)一步地，在第二降溫器的內(nèi)管出口端與降壓器入口端之間的管路上設(shè)有測(cè)氧儀，測(cè)氧儀能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)反饋除氧劑對(duì)反應(yīng)出水中殘留氧化劑的去除效果，并指導(dǎo)后續(xù)運(yùn)行中計(jì)量栗的除氧劑添加量。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型的緩蝕型超臨界水氧化反應(yīng)出水降溫除氧裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]其中，I為第一降溫器、2為混合器、3為緩沖器、4為第二降溫器、5為降壓器、6為除氧劑儲(chǔ)罐、7為計(jì)量栗、8為超臨界水氧化反應(yīng)出水接管、9為冷卻介質(zhì)輸出管、10為低溫出水接管、11為冷卻介質(zhì)輸入管，101為旁路控制閥、TIClOl為溫度計(jì)、D0C102為測(cè)氧儀。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，所述是對(duì)本實(shí)用新型的解釋而不是限定。
[0022]參見圖1，本實(shí)用新型公開的緩蝕型超臨界水氧化反應(yīng)出水降溫除氧裝置，包括第一降溫器1、混合器2、緩沖器3、第二降溫器4、降壓器5及除氧劑儲(chǔ)罐6;第一降溫器I的內(nèi)管入口端與超臨界水氧化反應(yīng)出水接管8相連通，第一降溫器I的內(nèi)管出口端與混合器2入口端相連，混合器2出口端連接至緩沖器3入口端，緩沖器3出口端連接至第二降溫器4的內(nèi)管入口端，第二降溫器4的內(nèi)管出口端連接至降壓器5入口端，降壓器5出口端連接有低溫出水接管10;第二降溫器4的外管入口端處連接有冷卻介質(zhì)輸入管11，第二降溫器4的外管出口端與第一降溫器I的外管入口端相連，第一降溫器I的外管出口端連接有冷卻介質(zhì)輸出管9;除氧劑儲(chǔ)罐6的出口端處連接有計(jì)量栗7，計(jì)量栗7出口端與混合器2的入口端相連。
[0023]在第一降溫器I的內(nèi)管出口端與混合器2入口端之間的管路上設(shè)有溫度計(jì)TIC101。在第二降溫器4的外管側(cè)設(shè)有旁路控制閥101，通過調(diào)節(jié)旁路控制閥101開度，保持溫度計(jì)TIClOl的工作溫度為420±10°C。在第二降溫器4的內(nèi)管出口端與降壓器5入口端之間的管路上設(shè)有測(cè)氧儀DOCl 02。
[0024]在緩沖器3內(nèi)部設(shè)有抗腐蝕內(nèi)襯。除氧劑儲(chǔ)罐6中儲(chǔ)存的除氧劑為聯(lián)氨、亞硫酸等；所述冷卻介質(zhì)為待處理物料、除鹽水等。
[0025]本實(shí)用新型的緩蝕型超臨界水氧化反應(yīng)出水降溫除氧裝置的工作原理如下:
[0026]超臨界水氧化反應(yīng)出水由超臨界水氧化反應(yīng)出水接管(8)進(jìn)入第一降溫器I內(nèi)管，繼而由第一降溫器I內(nèi)管流至混合器2入口 I;除氧劑由除氧劑緩沖罐6，經(jīng)計(jì)量栗7進(jìn)入混合器2入口 2。除氧劑與反應(yīng)出水在混合器2內(nèi)快速混合均勻后進(jìn)入緩沖器3，在緩沖器3內(nèi)除氧劑與反應(yīng)出水中殘留氧化劑發(fā)生充分反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)出水中殘留氧化劑的去除。反應(yīng)后流體由緩沖器3流出，經(jīng)第二降溫器4內(nèi)管進(jìn)入降壓器5，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)出水的進(jìn)一步降溫、降壓。最終反應(yīng)出水由低溫出水接管10輸送出超臨界水氧化反應(yīng)系統(tǒng)外排或者回收利用。設(shè)置于第二降溫器4內(nèi)管出口處的測(cè)氧儀D0C102可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)低溫反應(yīng)出水中的殘留氧化劑量，以反饋給計(jì)量栗，繼而指導(dǎo)后續(xù)運(yùn)行中計(jì)量栗的除氧劑添加量。冷卻介質(zhì)由冷卻介質(zhì)輸入管11進(jìn)入第二降溫器4外管，繼而進(jìn)入第一降溫器I外管，實(shí)現(xiàn)對(duì)超臨界水氧化反應(yīng)出水的兩級(jí)降溫。部分冷卻介質(zhì)也可不經(jīng)過第二降溫器4外管，直接由旁路控制閥101進(jìn)入第一降溫器I外管。最終冷卻介質(zhì)由第一降溫器I外管流出，經(jīng)冷卻介質(zhì)輸出管9輸送至超臨界水氧化反應(yīng)器冷卻介質(zhì)為待處理物料時(shí)或者用戶冷卻介質(zhì)為除鹽水時(shí)，輸出為高溫水或者蒸汽。通過調(diào)節(jié)旁路控制閥101開度及冷卻介質(zhì)流量，可保證第一降溫器內(nèi)管出口處流體溫度維持在420± 10°C，較高的溫度保證了緩沖罐中殘留氧化劑與除氧劑的快速反應(yīng)，又避免了具有較高含量殘留氧化劑的反應(yīng)出水進(jìn)入腐蝕敏感溫度區(qū)320?410°C。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種緩蝕型超臨界水氧化反應(yīng)出水降溫除氧裝置，其特征在于，包括第一降溫器(I)、混合器(2)、緩沖器(3)、第二降溫器(4)、降壓器(5)及除氧劑儲(chǔ)罐(6);第一降溫器(I)的內(nèi)管入口端與超臨界水氧化反應(yīng)出水接管(8)相連通，第一降溫器(I)的內(nèi)管出口端與混合器⑵第一入□端相連，混合器⑵出□端連接至緩沖器⑶入□端，緩沖器⑶出口端連接至第二降溫器(4)的內(nèi)管入口端，第二降溫器(4)的內(nèi)管出口端連接至降壓器(5)入口端，降壓器(5)出口端連接有低溫出水接管(10);第二降溫器(4)的外管入口端處連接有冷卻介質(zhì)輸入管(11)，第二降溫器(4)的外管出口端與第一降溫器(I)的外管入口端相連，第一降溫器(I)的外管出口端連接有冷卻介質(zhì)輸出管(9);除氧劑儲(chǔ)罐(6)的出口端處連接有計(jì)量栗(7)，計(jì)量栗(7)出口端與混合器(2)的第二入口端相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緩蝕型超臨界水氧化反應(yīng)出水降溫除氧裝置，其特征在于，在第一降溫器(I)的內(nèi)管出口端與混合器(2)入口端之間的管路上設(shè)有溫度計(jì)(TIC101)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的緩蝕型超臨界水氧化反應(yīng)出水降溫除氧裝置，其特征在于，在第二降溫器(4)的外管側(cè)設(shè)有旁路控制閥(101)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的緩蝕型超臨界水氧化反應(yīng)出水降溫除氧裝置，其特征在于，通過調(diào)節(jié)旁路控制閥(1I)開度，保持溫度計(jì)(TICl OI)的工作溫度為420 ± 1 °C。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緩蝕型超臨界水氧化反應(yīng)出水降溫除氧裝置，其特征在于，在第二降溫器(4)的內(nèi)管出口端與降壓器(5)入口端之間的管路上設(shè)有測(cè)氧儀(D0C102)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緩蝕型超臨界水氧化反應(yīng)出水降溫除氧裝置，其特征在于，在緩沖器(3)內(nèi)部設(shè)有抗腐蝕內(nèi)襯。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緩蝕型超臨界水氧化反應(yīng)出水降溫除氧裝置，其特征在于，除氧劑儲(chǔ)罐(6)中儲(chǔ)存的除氧劑為聯(lián)氨或亞硫酸鹽。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緩蝕型超臨界水氧化反應(yīng)出水降溫除氧裝置，其特征在于，所述冷卻介質(zhì)為待處理物料或除鹽水。
【文檔編號(hào)】C02F1/00GK205442678SQ201620184169
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年3月10日
【發(fā)明人】王樹眾, 李艷輝, 王來(lái)升, 楊健喬, 張拓, 孫盼盼, 楊闖
【申請(qǐng)人】西安交通大學(xué)