一種緩蝕型超臨界水氧化反應(yīng)物混合-預(yù)氧化裝置的制造方法
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于超臨界水氧化技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種反應(yīng)物混合-預(yù)反應(yīng)設(shè)備，具體是一種緩蝕型超臨界水氧化反應(yīng)物混合-預(yù)氧化裝置。
【【背景技術(shù)】】
[0002]超臨界水(supercritical water，SCW)作為超臨界流體的一種，是指溫度壓力均在其臨界點(diǎn)(374.15°C、22.1MPa)以上的水。與普通的液態(tài)水和水蒸氣相比，超臨界水的各種理化性質(zhì)發(fā)生了很大變化。SCW的主要物性參數(shù)如密度、黏度、離子積和介電常數(shù)均明顯下降，擴(kuò)散系數(shù)較高，傳質(zhì)性能好，可與氣體(如氧氣、氮?dú)獾?及絕大多數(shù)有機(jī)物完全互溶，氣液相界面消失，消除了相間傳質(zhì)阻力，溶解其中物質(zhì)的反應(yīng)速率不再受傳質(zhì)過(guò)程的限制。此外，超臨界水體系較高的環(huán)境溫度(工藝中通常高于400°C)也加速了體系內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)。
[0003]超臨界水氧化技術(shù)(Supercritical Water Oxidat1n，簡(jiǎn)稱SCW0)是利用超臨界水強(qiáng)大的溶解能力，使氧化劑和有機(jī)污染物間發(fā)生均相氧化反應(yīng)，迅速、徹底地?zé)o害化降解各類有機(jī)污染物。超臨界水氧化技術(shù)對(duì)于處理石油開(kāi)采與加工、化工生產(chǎn)、現(xiàn)代冶金、染料中間體、生物制藥、核工業(yè)、軍工等重污染企業(yè)所排放的重污染工業(yè)廢水及污泥具有顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
[0004]對(duì)于傳統(tǒng)超臨界水氧化工藝，有機(jī)廢物與氧化劑(為了保證氧化效果，通常氧化劑的供給量高于有機(jī)廢物氧化消耗對(duì)氧化劑的需求量)往往在反應(yīng)器入口處直接一次性混合，繼而在超臨界水氧化反應(yīng)器內(nèi)沿程發(fā)生氧化反應(yīng)。超臨界水氧化反應(yīng)為放熱反應(yīng)，有機(jī)廢物與高濃度的氧化劑一旦混合，二者發(fā)生劇烈氧化反應(yīng)，放熱集中致使反應(yīng)器入口處溫度急劇攀升，增加了入口處材質(zhì)的服役環(huán)境苛刻性。此外，反應(yīng)器入口處高濃度氧化劑的輸入以及高濃度自由基的產(chǎn)生，增強(qiáng)了該處環(huán)境的氧化性，加劇了反應(yīng)器該部位材質(zhì)的氧化腐蝕。因而，傳統(tǒng)超臨界水氧化反應(yīng)器入口段是服役環(huán)境最惡劣的反應(yīng)器段，其嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)材質(zhì)腐蝕失效，極大地縮短了整個(gè)反應(yīng)器的服役壽命周期。因此，在超臨界水氧化反應(yīng)器前端，控制有機(jī)廢物和氧化劑的混合、預(yù)氧化過(guò)程對(duì)于延長(zhǎng)反應(yīng)器的整體壽命具有重要意義。
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【發(fā)明內(nèi)容】
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[0005]本發(fā)明的目的在于針對(duì)【背景技術(shù)】中超臨界水氧化反應(yīng)器入口段服役環(huán)境苛刻的問(wèn)題，提供一種緩蝕型超臨界水氧化反應(yīng)物混合-預(yù)氧化裝置，該氧化器能夠顯著降低超臨界水氧化器的服役環(huán)境苛刻性，延長(zhǎng)超臨界水氧化反應(yīng)器的服役壽命;又可以控制自身內(nèi)部有機(jī)廢物和氧化劑的混合、預(yù)氧化過(guò)程，避免局部集中放熱而超溫?fù)p壞，可以廣泛應(yīng)用于超臨界水氧化技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。
[0007]—種緩蝕型超臨界水氧化反應(yīng)物混合-預(yù)氧化裝置，包括多節(jié)串接的反應(yīng)物混合-預(yù)氧化器，每節(jié)反應(yīng)物混合-預(yù)氧化器均由外管以及套設(shè)在外管內(nèi)的芯管構(gòu)成，首節(jié)反應(yīng)物混合-預(yù)氧化器的芯管入口反應(yīng)物A進(jìn)口，末節(jié)反應(yīng)物混合-預(yù)氧化器的芯管出口為反應(yīng)物流出口，其余芯管的出口和入口沿程交替串接構(gòu)成芯管通道，外管的側(cè)面均設(shè)置有外管支管，芯管相連接的兩個(gè)外管的外管支管沿程串接組成外管通道;首節(jié)反應(yīng)物混合-預(yù)氧化器的外管側(cè)面，靠近反應(yīng)物A進(jìn)口處開(kāi)設(shè)反應(yīng)物B進(jìn)口 ；每節(jié)反應(yīng)物混合-預(yù)氧化器的芯管入口處均開(kāi)設(shè)有反應(yīng)物A注入口。
[0008]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:
[0009]所述外管的內(nèi)側(cè)設(shè)置具有耐蝕特性的外管內(nèi)襯。
[0010]所述外管內(nèi)襯采用高端鎳基合金、鈦基合金或高溫陶瓷制成。
[0011]所述芯管的外側(cè)設(shè)置具有耐蝕特性的芯管涂層。
[0012]所述芯管涂層采用片狀氧化鋁或者部分穩(wěn)定的氧化鋯制成。
[0013]所述若干反應(yīng)物混合-預(yù)氧化器平行并排布置，芯管的出口通過(guò)芯管接管與下一節(jié)芯管的入口相連通，芯管與芯管接管通過(guò)法蘭連接。
[0014]所述外管支管通過(guò)焊接方式與下一節(jié)外管側(cè)面的外管支管相連通。
[0015]所述每一節(jié)芯管上開(kāi)設(shè)3?4個(gè)反應(yīng)物A注入口。
[0016]所述若干反應(yīng)物混合-預(yù)氧化器“一”字型布置，芯管的出口通過(guò)法蘭與下一節(jié)反應(yīng)物混合-預(yù)氧化器的芯管相連通，外管支管通過(guò)外管接管與下一節(jié)反應(yīng)物混合-預(yù)氧化器的外管支管相連通。
[0017]當(dāng)反應(yīng)物A為有機(jī)廢物時(shí)，反應(yīng)物B為氧化劑；當(dāng)反應(yīng)物A為氧化劑時(shí)，反應(yīng)物B為有機(jī)廢物;氧化劑包括空氣、氧氣、雙氧水、硝酸或硝酸鹽溶液的一種或多種混合物。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0019]本發(fā)明設(shè)置于超臨界水氧化反應(yīng)器前，有機(jī)廢物和氧化劑在該設(shè)備內(nèi)發(fā)生了一定程度的反應(yīng)，反應(yīng)流由該設(shè)備流出后再進(jìn)入超臨界水氧化反應(yīng)器。反應(yīng)流進(jìn)入超臨界水氧化反應(yīng)器后的氧化反應(yīng)較為緩慢，降低了反應(yīng)放熱集中而引發(fā)反應(yīng)器局部超溫的威脅，并且進(jìn)入反應(yīng)器的反應(yīng)流中氧化劑濃度較低。因而本發(fā)明顯著降低了超臨界水氧化器的服役環(huán)境苛刻性，有利于延長(zhǎng)超臨界水氧化反應(yīng)器的服役壽命。
[0020]本發(fā)明有機(jī)廢物和氧化劑分級(jí)逐步混合，發(fā)生初步的超臨界水氧化反應(yīng)，有效避免了一次性直接混合時(shí)二者劇烈反應(yīng)，致使設(shè)備局部集中放熱而超溫?fù)p壞;緩解了高濃度氧化劑對(duì)設(shè)備材質(zhì)的加劇腐蝕。在芯管-外管環(huán)隙空間內(nèi)，有機(jī)廢物和氧化劑發(fā)生預(yù)氧化反應(yīng)生成大量自由基，外管內(nèi)襯與芯管涂層實(shí)現(xiàn)了外管與芯管與高濃度自由基的隔離，從而避免了高濃度自由基引發(fā)外管與芯管的快速腐蝕。
[0021]相對(duì)于超臨界水氧化反應(yīng)器，本發(fā)明的投資成本相當(dāng)?shù)?，其運(yùn)行維護(hù)、更換成本低，有利于降低超臨界水氧化系統(tǒng)裝置的后期整體維護(hù)成本。
[0022]進(jìn)一步的，本發(fā)明反應(yīng)物A注入口在芯管通道上沿程多級(jí)設(shè)置，避免了反應(yīng)物A單級(jí)注入導(dǎo)致氧化反應(yīng)劇烈、放熱集中而引發(fā)設(shè)備局部溫升過(guò)大或者超溫。
【【附圖說(shuō)明】】
[0023]圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]其中:卜外管;2-外管內(nèi)襯;3-芯管涂層;4-芯管;5-外管支管;6_芯管接管;N1-反應(yīng)物A進(jìn)口 ；N2-反應(yīng)物B進(jìn)口 ；N3-反應(yīng)流出口 ；N4-反應(yīng)物A注入口。【【具體實(shí)施方式】】
[0025]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0026]參見(jiàn)圖1，本發(fā)明由多節(jié)反應(yīng)物混合-預(yù)氧化器串接而成:第一節(jié)反應(yīng)物混合-預(yù)氧化器的芯管3出口與第二節(jié)反應(yīng)物混合-預(yù)氧化器的