CN107758830A - 可拆卸的湿式氧化处理废水的反应器 - Google Patents

可拆卸的湿式氧化处理废水的反应器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可拆卸的湿式氧化反应器，包括反应器器身，由位于中段的反应器筒体、以及上封头和下封头构成；所述反应器筒体内自下而上设有可拆卸的布气管、布水管和催化剂固定板，所述布气管上分布有不均匀布气孔，所述布水管上分布有均匀布水孔；所述上封头内设置有导流板，上封头顶部设有出水口；所述下封头内设置有残渣分离装置，下封头底部设有排渣口。本发明将反应和分离过程融合于一身，实现反应器可以通过法兰进行拆卸，使得设备结构简单、更换方便、投资和维修成本降低、反应液停留时间长、防腐蚀性能高、残渣易分离。

Description

可拆卸的湿式氧化处理废水的反应器
技术领域
本发明属于废水处理装置，具体涉及一种可拆卸的湿式氧化处理废水的反应器。
背景技术
湿式氧化是一种高效处理有毒、有害、高浓度难降解有机废水的工艺方法，该工艺的原理是在高温、高压条件下，利用氧气或空气(也可使用臭氧或过氧化氢)作为氧化剂，实现废水中的污染物质的氧化分解。该技术能够处理COD浓度高达几万甚至几十万的有毒有害废水。同时，污染物去除效率高，可显著提高废水的可生化性。由于湿式氧化技术具有极大的技术优势，所以在化工废水、污泥处理方面具有广泛的应用前景。目前，国内外对湿式氧化处理效果已经展开了较深入广泛的研究，但国内鲜有湿式氧化技术的工程应用。在高温高压条件下，湿式氧化反应器需要承受较大压力。同时，在高温、高压、溶解氧及反应过程中产生大量的自由基、离子极易导致反应设备的腐蚀。材料的腐蚀不仅导致反应器无法正常运转，降低反应器使用寿命，同时可能造成安全事故。此外，在湿式氧化过程中不溶性残渣极易导致管道堵塞等问题。常见的湿式氧化反应器在发生腐蚀和堵塞时很难实现对反应釜内部的清洗和检查，极大地限制了湿式氧化反应装置的运行。
发明内容
为了克服上述技术问题，本申请提供了一种可有效缓解反应器耐压防腐、堵塞问题，同时解决反应器内部清洗及更换设备繁琐、残渣沉降问题的可拆卸的湿式氧化处理废水的反应器。
技术方案：本发明所述的一种可拆卸的湿式氧化处理废水的反应器，包括：
反应器器身，由位于中段的反应器筒体、以及上封头和下封头可拆卸的连接在一起构成；
所述反应器筒体内自下而上设有可拆卸的布气管、布水管和催化剂固定板，所述布气管上分布有布气孔，所述布水管上分布有布水孔；
所述上封头内设置有导流板，上封头顶部设有出水口；
所述下封头内设置有残渣分离装置，下封头底部设有排渣口。
所述反应器器身通过锆钢复合板制成，内部为锆材防腐层，外部为钢材承压层。所述锆钢复合板，锆材型号可以为R60702或者R60700，厚度一般为0.8～1.2cm，钢材型号为20G钢，厚度一般为2～3cm。反应器筒体内径为80～100cm，高度为1.5～2m。
所述反应器筒体和上封头之间、反应器筒体和下封头之间可拆卸连接，可以选择通过法兰连接固定，方便安装以及拆卸清洗。
优选的，所述上封头呈现为球形，下封头呈现为倒三角形。
所述反应器筒体上设置有贯穿反应器筒体壁的布气管进气管和布水管进水管。所述布气管进气管和布水管进水管直接焊接在反应器筒体壁上。如果采用其他固定形式，则需要注意做好密封措施。
所述布气管通过两根锆材管垂直交叉焊接而成“十”字型交叉管。所述布气管上的布气孔分步在布气管下表面或者侧面，优选布置在布气管横切面下端、左端和右端，孔径从交叉管中心点向四个端口递减。
进一步的，相邻布气孔间隔0.5～1.5cm，孔径从交叉管中心点向四个端口递减，孔径由3～3.5mm递减至1～1.5mm。所述布气管的进气端通过螺纹与固定在反应器筒体上的连接管连接，其余3个端口通过活接固定到反应器筒体上。
所述布水管通过两根锆材管垂直交叉焊接而成“十”字型交叉管，所述布水管横切面下端均匀分布有布水孔，相邻布水孔间隔1～1.5cm，孔径为0.3～1cm。所述布水管的进水端通过螺纹与固定在反应器筒体上连接管连接，其余3个端口通过活接固定到反应器筒体上。
催化剂固定板由顶板与底板构成，通过螺栓固定在反应器筒体内预先焊接好的安装基座上。顶板和底板表面分布有均匀圆孔，顶板孔径为2～3mm，布孔率为30％～35％，底板孔径为3～4mm，布孔率为30％～40％，使得催化剂粒径由下向上减小。
所述导流板由内层筒形导流板和外层筒形导流板构成，其中，导流板由锆材制备，外层导流板直径为反应器筒体内径的3/4，内层导流板直径为反应器筒体内径的1/2，长度均为50～60cm，且内外两层筒形导流板中心线和反应器筒体中心线重合。内层筒形导流板顶部与上封头内部焊接固定，外层筒形导流板底部通过支架焊接在上封头内壁上。外层筒形导流板底部用锆板焊接密封，在导流板与锆板焊接线上均匀预留4个孔径为1～2cm的孔洞。
所述残渣分离装置为倒置的漏斗形，下口直径为50～70cm，残渣分离装置下口与排渣口距离在30～50cm。所述残渣分离装置通过螺栓固定在下封头中部的“十”字形固定支架上，固定支架通过螺栓固定在下封头内预留的支架上。
所述排渣口外接一排渣管，排渣管上设置直角闸阀，并且将直角闸阀淹没于水槽之中。所述外接排渣管长40～60cm。
上述提及的反应器零部件均由锆材制备所得。
按照常规设置，所述上封头上还设有温度仪表接口、压力仪表接口以及安全阀等。
其余涉及湿式氧化反应的加热装置等必要装置附件均根据现有技术可以实现。
有益效果：相比较于现有技术，本申请具有以下优势：
(1)能够有效减缓反应器的腐蚀，具体说明如下：①反应器器壁与废水接触的内壁均由锆材制备而成，可以有效缓解反应过程中产生的大量的自由基、离子对反应器壁的腐蚀。②反应器内的导流板、催化剂固定板、布水管、布气管、残渣分离装置及内部的固定基座及活接等均由锆材制备而成，可有效缓解反应器内部设备因为腐蚀而造成的反应器无法正常工作的现象，同时内部使用锆材降低了焊接的难度。
(2)能够有效防止残渣造成的反应器堵塞，具体说明如下：①在反应器中，容易造成堵塞的部件如催化剂、布水管、布气管等均设置在反应器筒体内部，废水在反应器筒体内流动不存在死水区，残渣不易在反应器筒体内聚集。布气管采用不均匀的布气方式，加速了反应器筒体内的废水的搅拌，起到防止大颗粒残渣集聚的作用。②在反应器筒体内设有催化剂，催化剂固定板内催化剂孔径由下向上减少，在反应过程中能够起到一定的过滤作用，可选底层催化剂为Cu/TiO2催化剂、中层Cu/MnO2/TiO2催化剂、顶部Ru/ZrO2/CeO2—TiO2催化剂，催化剂粒径分别为1～1.5cm、0.8～1cm、0.5～0.8。在催化剂反应效率降低时可通过拆卸催化剂的同时去除残渣。③在导流板外层导流筒底部用锆板焊接密封，在导流板与锆板焊接线上均匀预留4个孔径为1～2cm的孔洞，孔洞孔径大于顶层催化剂粒径，通过催化剂的过滤作用可防止较大粒径残渣进入导流筒而在导流桶内堵塞。④在下封头内部设有倒扣漏斗型残渣分离装置，残渣在重力的作用下可缓慢沉降至残渣分离装置以下，残渣在残渣分离装置的保护下可以免受水流扰动的干扰，防止残渣返回上部反应液。在下封头下部设有较长外接管，用于暂存和降温沉降下来的残渣，待残渣累计到一定程度时可在高压条件下直接开启直角闸阀，将残渣排出。⑤在反应结束后，通过高压泵将清水从出水口打入，清水从上封头流入，经过催化剂，从布水管、布气管、直角闸阀处流出，起到反冲洗的作用，是停留在反应器内部的残渣冲洗出来。
(3)便于反应器的拆卸清洗和安装，具体说明如下：①反应器筒体与球形上封头和下封头均通过法兰连接，在反应结束反应器冷却后，可通过拆卸下封头与反应器筒体的法兰，对反应器筒体及下封头内部进行进一步的检查和更换。②反应器筒体内部的布气管、布水管均采用活接或螺纹的方式连接，可轻松实现对布气管和布水管的检修、更换。③反应器筒体内部的催化剂通过催化剂固定板固定，固定板通过螺栓固定在反应器筒体预留的基座上，可以轻松实现催化剂固定板的拆卸，对催化剂进行更换。
附图说明
图1为本发明反应器的结构剖面示意图；
图2为布水管的仰视图，即图1中A1-A1截面图；
图3为图2中的A2-A2截面图；
图4为布气管的仰视图，即图1中B1-B1截面图；
图5为图4中的B2-B2截面图；
图6为残渣分离装置的结构示意图；
图7为残渣分离装置的俯视图。
其中：反应器筒体(1)、上封头(2)、下封头(3)、布气管(4)、布水管(5)催化剂固定板(6)、布气孔(41)、布水孔(51)、导流板(7)、出水口(8)、残渣分离装置(9)、排渣口(10)、布气管进气管(42)、布水管进水管(52)、顶板(61)、底板(62)、安装基座(101)、内层导流板(71)、外层导流板(72)、排渣管(11)、直角闸阀(12)、水槽(13)、法兰(102)、固定支架(301)。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本申请作出详细说明。
如图1所示的可拆卸的湿式氧化处理废水的反应器，一种可拆卸的湿式氧化处理废水的反应器，包括：反应器器身，由位于中段的反应器筒体1、以及上封头2和下封头3构成，反应器筒体1和上封头2之间、反应器筒体1和下封头3之间通过法兰102连接固定；反应器筒体1内自下而上设有可拆卸的布气管4、布水管5和催化剂固定板6，其中，布气管4上分布有布气孔41，布水管5上分布有布水孔51，催化剂固定板6由表面分布有孔的顶板61与底板62构成，顶板61和底板62均通过螺栓固定在反应器筒体内预先焊接好的安装基座101上，其中，顶板孔径小于底板孔径，一般情况下，顶板和底板表面分布有均匀圆孔，顶板孔径为2～3mm、布孔率为30％～35％，底板孔径为3～4mm、布孔率为30％～40％。反应器筒体1上还设置有贯穿反应器筒体壁的布气管进气管42和布水管进水管52，直接焊接在反应器筒体壁上，布气管进气管42和布水管进水管52两端设有螺纹，用于分别接通布气管进气端和布水管的进水端。
如图4和图5所示，布气管4通过两根锆材管垂直交叉焊接而成“十”字型交叉管，进气端通过螺纹与固定在反应器筒体上的布气管进气管42连接，其余3个端口通过活接固定到反应器筒体1上。布气管4横切面下端、左端和右端分布有布气孔41，相邻布气孔间隔0.5-1.5cm，孔径从交叉管中心点向四个端口递减，孔径由3～3.5mm递减至1～1.5mm。
如图2和图3所示，布水管5通过两根锆材管垂直交叉焊接而成“十”字型交叉管，进水端通过螺纹与固定在反应器筒体1上布水管进水管52连接，其余3个端口通过活接固定到反应器筒体1上，布水管5横切面下端均匀分布有布水孔51，相邻布水孔间隔1～1.5cm，孔径为0.3～1cm。
上封头2呈现为球形，其内设置有导流板7，导流板7由锆材制备，包括筒形的内层导流板71和外层导流板72，其中，外层导流板直径为反应器筒体内径的3/4，内层导流板直径为反应器筒体内径的1/2，长度均为50～60cm，且内外两层筒形导流板中心线和反应器筒体中心线重合。内层筒形导流板71顶部与上封头内部焊接固定，外层筒形导流板72底部通过支架焊接在上封头内壁上。外层筒形导流板底部用锆板焊接密封，在导流板与锆板焊接线上均匀预留4个孔径为1～2cm的孔洞。上封头顶部设有出水口。
下封头3呈现为倒三角形，其内中部焊“十”字形固定支架301，支架上设置有倒置的漏斗形的残渣分离装置9，下口直径为50～70cm，下封头底部设有排渣口，残渣分离装置9下口与排渣口距离在30～50cm。排渣口10外接一长40～60cm的排渣管11，排渣管11上设置直角闸阀12，并且将直角闸阀淹没于水槽13之中。
上述反应器器身内部为锆材防腐层，外部为钢材承压层。所述锆钢复合板，锆材型号为R60702或R60700，厚度一般为0.8～1.2cm，钢材型号为20G钢，厚度一般为2～3cm。反应器筒体内径为80～100cm，高度为1.5～2m。上述提及的反应器零部件均由锆材制备所得。按照常规设置，所述上封头上还设有温度仪表接口、压力仪表接口以及安全阀等。其余涉及湿式氧化反应的加热装置等必要装置附件均根据现有技术可以实现。

Claims (10)

1.一种可拆卸的湿式氧化处理废水的反应器，其特征在于，包括：
反应器器身，由位于中段的反应器筒体(1)、以及上封头(2)和下封头(3)可拆卸的连接在一起构成；
所述反应器筒体(1)内自下而上设有可拆卸的布气管(4)、布水管(5)和催化剂固定板(6)，所述布气管(4)上分布有布气孔(41)，所述布水管(5)上分布有布水孔(51)；
所述上封头(2)内设置有导流板(7)，上封头顶部设有出水口(8)；
所述下封头(3)内设置有残渣分离装置(9)，下封头底部设有排渣口(10)。
2.根据权利要求1所述的可拆卸的湿式氧化处理废水的反应器，其特征在于，所述反应器器身通过锆钢复合板制成，内部为锆材防腐层，外部为钢材承压层。
3.根据权利要求1所述的可拆卸的湿式氧化处理废水的反应器，其特征在于，反应器筒体(1)上设置有贯穿反应器筒体壁的布气管进气管(42)和布水管进水管(52)。
4.根据权利要求1所述的可拆卸的湿式氧化处理废水的反应器，其特征在于，所述相邻布气孔(41)间隔0.5～1.5cm，孔径从交叉管中心点向四个端口递减。
5.根据权利要求1所述的可拆卸的湿式氧化处理废水的反应器，其特征在于，所述相邻布水孔(51)间隔1～1.5cm，孔径为0.3～1cm。
6.根据权利要求1所述的可拆卸的湿式氧化处理废水的反应器，其特征在于，所述催化剂固定板(6)由表面分布有孔的顶板(61)与底板(62)构成。
7.根据权利要求6所述的可拆卸的湿式氧化处理废水的反应器，其特征在于，所述顶板孔径小于底板孔径。
8.根据权利要求1所述的可拆卸的湿式氧化处理废水的反应器，其特征在于，所述导流板(7)包括筒形的内层导流板(71)和外层导流板(72)。
9.根据权利要求1所述的可拆卸的湿式氧化处理废水的反应器，其特征在于，残渣分离装置(9)为倒置的漏斗形。
10.根据权利要求1所述的可拆卸的湿式氧化处理废水的反应器，其特征在于，所述排渣口(10)外接一排渣管(11)，排渣管上设置直角闸阀(12)，并且将直角闸阀淹没于水槽(13)中。
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