CN102633350A - 超临界水氧化系统中过量氧回用及二氧化碳回收方法 - Google Patents

超临界水氧化系统中过量氧回用及二氧化碳回收方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102633350A
CN102633350A CN2012101201371A CN201210120137A CN102633350A CN 102633350 A CN102633350 A CN 102633350A CN 2012101201371 A CN2012101201371 A CN 2012101201371A CN 201210120137 A CN201210120137 A CN 201210120137A CN 102633350 A CN102633350 A CN 102633350A
Authority
CN
China
Prior art keywords
oxygen
carbon dioxide
supercritical water
fluid
oxidation system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2012101201371A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102633350B (zh
Inventor
王树众
王玉珍
徐东海
唐兴颖
公彦猛
马红和
郭洋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Jiaotong University
Original Assignee
Xian Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Jiaotong University filed Critical Xian Jiaotong University
Priority to CN2012101201371A priority Critical patent/CN102633350B/zh
Publication of CN102633350A publication Critical patent/CN102633350A/zh
Priority to PCT/CN2012/085882 priority patent/WO2013159530A1/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102633350B publication Critical patent/CN102633350B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/08—Separating gaseous impurities from gases or gaseous mixtures or from liquefied gases or liquefied gaseous mixtures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/06—Treatment of sludge; Devices therefor by oxidation
    • C02F11/08—Wet air oxidation
    • C02F11/086—Wet air oxidation in the supercritical state
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/02—Processes or apparatus using separation by rectification in a single pressure main column system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/50—Oxygen or special cases, e.g. isotope-mixtures or low purity O2
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2220/00—Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
    • F25J2220/52—Separating high boiling, i.e. less volatile components from oxygen, e.g. Kr, Xe, Hydrocarbons, Nitrous oxides, O3
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
    • F25J2245/50—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams the recycled stream being oxygen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2260/00—Coupling of processes or apparatus to other units; Integrated schemes
    • F25J2260/50—Integration in an installation using oxygen, e.g. in the burner of a glass facility, waste incineration or oxygen based process [OBP] in general

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)

Abstract

本发明公开了一种超临界水氧化系统中过量氧回用及二氧化碳回收方法，包括下述步骤：(1)超临界水氧化反应器出水经换热器换热后进入高压气液分离器，上部流体作为热流体介质，依次进入提纯塔内的换热盘管、提纯塔外的冷凝器，使流体温度低于二氧化碳液化温度；(2)冷凝器出口流体进入提纯塔，塔底液态二氧化碳通过换热盘管与高压气液分离器出口流体换热，实现二氧化碳纯化，塔底出口液体二氧化碳灌装回收；(3)提纯塔顶部气相流体进入氧缓冲罐，与超临界水氧化系统所供氧混合后通过高压氧压缩机进入超临界水氧化反应器实现氧的回用。本发明方法可广泛应用于超临界水氧化处理有机废水/废物系统中。

Description

超临界水氧化系统中过量氧回用及二氧化碳回收方法
技术领域
本发明涉及有机废水处理的循环利用，特别涉及一种超临界水氧化系统中过量氧回用及二氧化碳回收方法。
背景技术
超临界水氧化技术(Supercritical Water Oxidation)是一种新型高效的高浓度难降解有机废水处理技术。水在超临界条件下(T＞374.15℃，P＞22.12MPa)兼具气体和液体的性质，该状态下只有少量氢键存在，具有类似液体的密度、溶解能力和良好的流动性，是一种非极性有机溶剂，又具有类似气体的高的扩散系数和低的粘度。超临界水氧化技术即利用水在超临界条件下独特的物理化学性质，在氧的参与下，有机物发生以自由基为主导的氧化反应，使废水中含碳有机物迅速彻底的氧化为二氧化碳和水，具有反应迅速、彻底、清洁环保的优点。
商业化的超临界水氧化装置常用液氧做氧化剂，在超临界系统中氧化系数(氧化剂加入量与理论需氧量之比)和温度是影响有机物处理效率的两个重要因素，为使有机物更彻底的去除，通常需要提高温度或增大氧化系数。然而，当温度高于500℃时，对反应器的腐蚀较严重，所以，通常采用提高过氧系数的方法来提高有机物去除效率，一般控制氧化系数在1.5-4之间。但在超临界水氧化系统的总耗资中，氧气消耗约占70％以上，随着过氧量的增加，系统运行成本也显著增加，严重影响了过程经济性。反应后的流体中含有大量过剩的氧及有机物氧化产生的二氧化碳，若能有效实现氧的循环回用并回收二氧化碳可提高系统经济性。
在目前国内外超临界水氧化系统中，关于氧回用方法的报道很少。国内仅“一种提高超临界水氧化系统氧气利用率的方法”(公开号CN101830554A)通过高压气液分离器与水进行分离后，气体直接回用至反应器来实现氧的回用。但该方法中高压气液分离器上部气态流体中除氧外，还有大量二氧化碳存在。对于COD(化学需氧量)70000mg/L的废水，气相中的二氧化碳仍占到总二氧化碳的60％以上。若不对二氧化碳和氧进行有效的分离，二氧化碳量随运行时间而增大，导致系统压力不稳定，且积累的大量二氧化碳在对氧进行了稀释，影响有机物的去除效率。因此，二氧化碳与氧的有效分离是实现氧的高效回用保证系统安全稳定运行的关键。
发明内容
本发明针对超临界水氧化系统运行中氧成本高的问题，提出了一种在反应器外实现过量氧回用的同时回收二氧化碳的方法。该方法主要利用超临界反应器出水高压的条件，通过换热对氧和二氧化碳混合气体冷却，控制温度低于二氧化碳液化界温度，使二氧化碳液化并提纯来实现氧与二氧化碳分离。
为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：
超临界水氧化系统中过量氧回用及二氧化碳回收方法，
一种超临界水氧化系统中过量氧回用及二氧化碳回收方法，其特征在于，包括下述步骤：
(1)超临界水氧化反应器出水经换热器换热后进入高压气液分离器，高压气液分离器上部流体作为热流体介质，依次进入提纯塔内的换热盘管、提纯塔外的冷凝器，使流体温度低于二氧化碳液化温度；
(2)冷凝器出口流体进入提纯塔，塔底液态二氧化碳通过换热盘管与高压气液分离器出口流体换热，实现二氧化碳纯化，塔底出口液体二氧化碳灌装回收；
(3)提纯塔顶部气相流体进入氧缓冲罐，与超临界水氧化系统所供氧混合后通过高压氧压缩机进入超临界水氧化反应器实现氧的回用。
上述方法中，所述超临界水氧化反应器反应温度为375-700℃、压力为23-30MPa。
所述超临界水氧化反应器出口流体经换热器换热后，温度低于相应压力下的水汽化温度。
所述冷凝器所需冷流体由冷冻机组提供，或者利用超临界水氧化系统中液氧冷能。
所述冷流体介质为水溶液，或者为乙二醇和水的混合溶液，或者为液氧。
本发明提出通过在反应器外实现氧的循环回用及二氧化碳回收，能有效降低超临界水氧化系统中的氧化系数，回收二氧化碳，显著提高系统运行的经济性，可广泛应用于超临界水氧化处理有机废液/废物处理系统中。
附图说明
图1为本发明方法的流程示意图。
图1中：1、换热器；2、高压气液分离器；3、换热盘管；4、冷凝器；5、提纯塔；6、氧缓冲罐；7、高压氧压缩机；8、超临界水氧化反应器
具体实施方式
下面结合附图及发明人给出的一个具体实施例对本发明作进一步详细说明。
按照图1所示的工艺流程，处理量为100t/d的农药废水，COD为70000mg/L，氧化系数为4，超临界水氧化反应器8反应温度为500℃、压力为25MPa，反应后流体经换热器1换热至45℃，进入高压气液分离器2；反应器出水换热后温度低于相应压力下的水汽化温度，保证水气的有效分离。高压气液分离器上部流体中主要为过量的氧和有机物氧化产生的二氧化碳。高压气液分离器2上部流体作为热流体介质首先进入换热盘管3，然后进入冷凝器4进行换热，冷凝器热流体介质进口温度为25℃，出口温度为10℃，冷凝器冷却介质由冷冻机组提供，为16wt％乙二醇和84％水的混合溶液，进口温度为0℃，出口温度为6℃；冷凝器出口流体进入提纯塔5实现液体二氧化碳和气态氧的分离，分离后的液体二氧化碳在塔底换热盘管的作用下，通过与高压气液分离器出口流体换热，温度由10℃提高至20℃，促进溶解在液体二氧化碳中氧的逸出，达到二氧化碳的深度纯化，塔底液体二氧化碳灌装回收。提纯塔上顶部出口气体主要为氧，进入氧缓冲罐6与超临界系统供氧系统提供的氧混合后由高压氧压缩机7输运至超临界水氧化反应器8实现氧的回用。该实例氧气回收率达99％，所产液体二氧化碳纯度为99.5％，可达工业一级标准，产量为5t/d。
提纯塔底部换热盘管利用高压气液分离器气相出口流体对塔内液体二氧化碳加热，通过提高流体温度促进溶解在液体二氧化碳中氧的逸出，达到二氧化碳的深度纯化，控制换热后流体温度不高于相应压力下的液化温度。

Claims (6)

1.一种超临界水氧化系统中过量氧回用及二氧化碳回收方法，其特征在于，包括下述步骤：
(1)超临界水氧化反应器出水经换热器换热后进入高压气液分离器，高压气液分离器上部流体作为热流体介质，依次进入提纯塔内的换热盘管、提纯塔外的冷凝器，使流体温度低于二氧化碳液化温度；
(2)冷凝器出口流体进入提纯塔，塔底液态二氧化碳通过换热盘管与高压气液分离器出口流体换热，实现二氧化碳纯化，塔底出口液体二氧化碳灌装回收；
(3)提纯塔顶部气相流体进入氧缓冲罐，与超临界水氧化系统所供氧混合后通过高压氧压缩机进入超临界水氧化反应器实现氧的回用。
2.如权利要求1所述的超临界水氧化系统中过量氧回用及二氧化碳回收方法，其特征在于，超临界水氧化反应器反应温度为375-700℃、压力为23-30MPa。
3.如权利要求1所述的超临界水氧化系统中过量氧回用及二氧化碳回收方法，其特征在于，超临界水氧化反应器出口流体经换热器换热后，温度低于相应压力下的水汽化温度。
4.如权利要求1所述的超临界水氧化系统中过量氧回用及二氧化碳回收方法，其特征在于，冷凝器所需冷流体由冷冻机组提供，或者利用超临界水氧化系统中液氧冷能。
5.如权利要求4所述的超临界水氧化系统中过量氧回用及二氧化碳回收方法，其特征在于，所述冷流体介质为水溶液，或者为乙二醇和水的混合溶液，或者为液氧。
6.如权利要求5所述的超临界水氧化系统中过量氧回用及二氧化碳回收方法，其特征在于，所述冷流体介质乙二醇和水的混合溶液，为16wt％乙二醇和84％水。
CN2012101201371A 2012-04-23 2012-04-23 超临界水氧化系统中过量氧回用及二氧化碳回收方法 Expired - Fee Related CN102633350B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012101201371A CN102633350B (zh) 2012-04-23 2012-04-23 超临界水氧化系统中过量氧回用及二氧化碳回收方法
PCT/CN2012/085882 WO2013159530A1 (zh) 2012-04-23 2012-12-05 超临界水氧化系统中过量氧回用及二氧化碳回收方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012101201371A CN102633350B (zh) 2012-04-23 2012-04-23 超临界水氧化系统中过量氧回用及二氧化碳回收方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102633350A true CN102633350A (zh) 2012-08-15
CN102633350B CN102633350B (zh) 2013-11-06

Family

ID=46617953

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2012101201371A Expired - Fee Related CN102633350B (zh) 2012-04-23 2012-04-23 超临界水氧化系统中过量氧回用及二氧化碳回收方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN102633350B (zh)
WO (1) WO2013159530A1 (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013159530A1 (zh) * 2012-04-23 2013-10-31 西安交通大学 超临界水氧化系统中过量氧回用及二氧化碳回收方法
CN103616858A (zh) * 2013-11-06 2014-03-05 西安交通大学 Scwo处理难生化含氮浓有机废水的氧气回收控制系统及方法
CN108150232A (zh) * 2017-12-22 2018-06-12 西安交通大学 一种分离超临界混合工质汽轮机排气的系统及抽吸方法
CN110372084A (zh) * 2019-07-24 2019-10-25 天津市德信成环保科技有限公司 一种超临界水氧化系统回收co2的方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019040277A1 (en) * 2017-08-22 2019-02-28 Michael Modell SUPERCRITICAL WATER OXIDATION SYSTEMS FOR ENERGY RECOVERY AND USE THEREOF
CN114835237A (zh) * 2022-04-29 2022-08-02 西安交通大学 一种有机废物超临界水氧化处理系统及其调控方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2819409B1 (fr) * 2001-01-17 2004-11-19 Sederma Sa Utilisation de diosgenine dans des compositions a usage cosmetique ou dermopharmaceutique
CN1604882A (zh) * 2001-10-17 2005-04-06 普莱克斯技术有限公司 超临界二氧化碳的回收
CN101053804A (zh) * 2007-02-14 2007-10-17 浙江大学 水力空化增强超临界辅助雾化制备微粒的系统及其方法
CN101830554A (zh) * 2010-05-18 2010-09-15 山东大学 一种提高超临界水氧化系统氧气利用率的方法
CN101993143A (zh) * 2010-10-27 2011-03-30 南京工业大学 一种利用超临界水氧化法处理碱渣废水的系统和方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102633350B (zh) * 2012-04-23 2013-11-06 西安交通大学 超临界水氧化系统中过量氧回用及二氧化碳回收方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2819409B1 (fr) * 2001-01-17 2004-11-19 Sederma Sa Utilisation de diosgenine dans des compositions a usage cosmetique ou dermopharmaceutique
CN1604882A (zh) * 2001-10-17 2005-04-06 普莱克斯技术有限公司 超临界二氧化碳的回收
CN101053804A (zh) * 2007-02-14 2007-10-17 浙江大学 水力空化增强超临界辅助雾化制备微粒的系统及其方法
CN101830554A (zh) * 2010-05-18 2010-09-15 山东大学 一种提高超临界水氧化系统氧气利用率的方法
CN101993143A (zh) * 2010-10-27 2011-03-30 南京工业大学 一种利用超临界水氧化法处理碱渣废水的系统和方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013159530A1 (zh) * 2012-04-23 2013-10-31 西安交通大学 超临界水氧化系统中过量氧回用及二氧化碳回收方法
CN103616858A (zh) * 2013-11-06 2014-03-05 西安交通大学 Scwo处理难生化含氮浓有机废水的氧气回收控制系统及方法
CN103616858B (zh) * 2013-11-06 2015-12-02 西安交通大学 Scwo处理难生化含氮浓有机废水的氧气回收控制系统及方法
CN108150232A (zh) * 2017-12-22 2018-06-12 西安交通大学 一种分离超临界混合工质汽轮机排气的系统及抽吸方法
CN110372084A (zh) * 2019-07-24 2019-10-25 天津市德信成环保科技有限公司 一种超临界水氧化系统回收co2的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102633350B (zh) 2013-11-06
WO2013159530A1 (zh) 2013-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102633350B (zh) 超临界水氧化系统中过量氧回用及二氧化碳回收方法
CN106865860B (zh) 能量回收型废水催化湿式氧化处理装置及废水处理方法
CN106830558B (zh) 富产蒸汽型高含盐高浓度废水处理装置及废水处理方法
CN103145287B (zh) 一种从焦化废水中回收氨及合成气的方法
CN102674489B (zh) 一种基于蒸汽压缩的高浓度含氨废水的处理方法
WO2021128726A1 (zh) 一种双甘磷高盐废水的处理系统及方法
CN110054164B (zh) 一种稀硫酸浓缩回收系统
CN108383231A (zh) 一种基于mvr系统双相催化处理高盐高浓度有机废水的方法
CN105036443A (zh) 回收蒸汽凝液热量的单塔汽提处理酚氨废水的方法及装置
CN106823692A (zh) 一种含氨废气零排放及氨回收工艺
CN209618920U (zh) 一种用于垃圾渗滤液的处理装置
CN104370404A (zh) 一种三聚氰胺装置废水处理方法及其处理系统
CN210065174U (zh) 一种稀硫酸浓缩回收系统
CN101759272B (zh) 超临界水氧化有机废水处理系统
CN112960717A (zh) 一种利用油田油井产出液余热完成油田水蒸馏净化的系统
CN108467049B (zh) 一种从稀土分离废液中回收氨的系统
CN209098188U (zh) 一种双氧水浓缩提纯装置
CN105174675A (zh) 一种煤气化废水生化污泥的处理方法
CN210751311U (zh) 一种溶液浓缩装置
CN203440262U (zh) 乙炔催化氯化法生产反式1,2-二氯乙烯的装置
CN2892837Y (zh) 高浓度工业废水处理系统
CN201610393U (zh) 超临界水氧化有机废水处理系统
CN104399362B (zh) 一种组合式天然气净化厂低浓度酸气处理装置及方法
CN217418431U (zh) 一种湿式氧化热交换网络系统
CN215138495U (zh) 一种亚硝酸甲酯回收装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20131106

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee