CN108439568A - 一种可拆卸的超临界水氧化反应器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可拆卸的超临界水氧化反应器，包括反应器筒体，该反应器采用两层同轴套筒设计，还包括位于反应器筒体的内部的内筒体，该内筒体具有凸座；反应器筒体具有外筒壁以及通过紧固件连接在外筒壁上的上端盖和下端盖；该上端盖和下端盖上具有与凸座卡接的凹槽；内筒体和外筒壁之间形成有环隙。解决了超临界水氧化反应器，使用时间短的问题。

Description

一种可拆卸的超临界水氧化反应器
技术领域
本发明涉及化工领域，更具体地涉及一种可拆卸的超临界水氧化反应器。
背景技术
有机废液通常具有易燃、易挥发、易辐射分解、有毒有害等特性，使得有机废液的销毁及处理较为困难。由于有机废液成分复杂，有机物含量多，难以固化贮存。目前，主要采用氧化、吸附过滤、焚对其进行处理。在氧化和吸附过滤过程中，由于有机废液易与离子状态其他核素形成络合物，难以分离，影响处理效果。焚烧法是目前唯一商业化的处理方法，其处理成本较高，并且会产生二噁英等物质，对环境及人类产生较大影响。
超临界水氧化法处理有机废液技术，在20世纪80年代中期由美国学者Modell提出，其被认为是一项能完全地、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。超临界水是指当温度超过373.9℃，压力超过22.1Mpa的特殊状态的水，在此条件下的超临界水具有常温水所不具备的独特性质，如非极性、低粘度、低密度和高扩散系数。超临界水氧化器以超临界水为反应介质，具有以下优点：1.为放热反应，反应温度远低于焚烧，当反应相中有机物含量达3％时，便可实现自热，无需额外的能量供给；2.有机物去除率高，可达99％以上；3.消除氧化剂和多种有机物质间传质阻力，在超临界水体系中形成均相氧化反应，反应速度快，停留时间短(一般小于1min)，同时将有机废液彻底氧化成无机盐、CO2和H2O，无二次污染物的产生；4.该技术适用范围广，几乎可处理所有有害物质。经过近30年来的研究和开发，目前超临界水氧化技术的工业化程度远没达到最初人们的期望，至今全世界范围内也仅有几座工业化装置在运行，其主要是因为设备内部的腐蚀和堵塞问题。
由于超临界水氧化反应器内部处于高温、高压的环境，以及在处理如含卤素、S、P等化合物时产生的各种无机酸、无机盐颗粒和气体产物，加剧了对反应器筒体、内部零部件、管道、仪表和阀门等的腐蚀性，至今无一种材料能够耐受如此苛刻的环境。堵塞则是由于超临界水的非极性，无机盐在其中的溶解度极低，当处理高含盐的有机废液时，无机盐易析出、结晶，并不断沉积，从而导致反应器的堵塞。堵塞和腐蚀具有协同作用，一旦发生，会加剧设备的腐蚀和堵塞进程。
因此，目前超临界水氧化反应器普遍存在使用时间短的问题，严重影响了超临界水氧化反应器运行的可靠性和安全性，制约了SCWO技术大规模产业化的应用。
发明内容
针对现有超临界水氧化反应器存在的使用时间短的问题，本发明提供一种可拆卸的超临界水氧化反应器。
根据本发明提供的一种可拆卸的超临界水氧化反应器，包括反应器筒体，该反应器采用两层同轴套筒设计，还包括位于反应器筒体的内部的内筒体，该内筒体具有凸座；反应器筒体具有外筒壁以及通过紧固件连接在外筒壁上的上端盖和下端盖；该上端盖和下端盖上具有与凸座卡接的凹槽；内筒体和外筒壁之间形成有环隙。
如此，内筒体与反应器筒体在轴向和径向上保持位置的相对固定，防止内筒体被反应液流动影响；也为内筒体和反应器筒体提供隔离作用，防止(或极大的减少了)反应液与反应器筒体的接触，极大缓解了反应器筒体的壁面被腐蚀的现象；同时，该环隙也防止了反应器在高温高压条件下产生的形变所导致的密封不良问题。
本发明提供的反应器在更换内筒体时，需拆卸上端盖与外筒壁之间的紧固件，取出内筒体，再将替换的内筒体通过卡接的方式置于反应器筒体的内部，提高了反应器的累积运行时间。
优选地，该上端盖与外筒壁具有相配的螺旋状接口，与紧固件联合使用，提高了超临界水氧化反应器的耐压性能。
优选地，该内筒体的内壁面具有环形钩爪。供拆卸内筒体时使用，提高超临界水氧化反应器的累积运行时间。
优选地，该环形钩爪至少为两排。防止内筒体被腐蚀导致挂钩爪卡住，因此设多排挂钩利于更换。
优选地，该内筒体由内筒壁和横向集成底座通过焊接形成。
优选地，该进料口为套管结构；该横向集成底座具有与进料口连通的圆形孔口，该圆形孔口的直径大于进料口的直径，为反应物进入内筒体提供流道。反应物流经进料口和圆形孔口后，在内筒体的内部进行超临界反应，反应产物从出料口流出。
优选地，该凸座设置于内筒壁的上端和横向集成底座的下端，反应器筒体设有与所述凸座卡接的凹槽。
优选地，该内筒壁的上端的凸座设为一圈，横向集成底座的下端的凸座设为两圈。
优选地，该反应器筒体和内筒体采用镍基合金。提高了该超临界水氧化反应器的防腐蚀性能。
优选地，该环隙小于或等于2mm，使拆卸过程简单方便，也避免环隙太大引起的反应器易变形的问题。
本发明提供的反应器拆卸替换内筒便捷，提高了反应器的累计使用时间。
附图说明
图1为本发明的一个优选实施例的结构示意图；
图2为图1所示超临界水氧化器的下端盖的俯视图。
具体实施方式
下面将结合本发明的具体实施方式，对本发明的技术方案进行详细的说明，但如下实施例仅是用以理解本发明，而不能限制本发明，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
参见图1，根据本发明的可拆卸的超临界水氧化反应器采用两层同轴套筒设计，包括反应器筒体1和位于反应器筒体1的内部的内筒体2。反应器筒体1的外部装有加热套管3，为反应器提供超临界高温条件。反应器筒体1具有套管结构的进料口11和出料口12，内筒体2相应的设有与进料口11连通的圆形孔口21，为反应物进入内筒体2提供流道，从而使反应物流经进料口11和圆形孔口21后，在内筒体2的内部进行超临界反应，反应产物从出料口12流出。
具体地，反应器筒体1具有外筒壁13，以及与外筒壁13相连的上端盖14和下端盖15。其中，上端盖14设有一圈凹槽19，下端盖15设有两圈凹槽19分别与内筒体2配合安装。上端盖14与外筒壁13上均设有相配的螺旋状接口，采用拧固式安装方式实现上端盖14与外筒壁13的相对固定，在此基础上，上端盖14和下端盖15再通过紧固件实现与外筒壁13的紧固安装，提高了超临界水氧化反应器的耐压性能。在本实施例中，采用耐高温螺栓16、耐高温螺母17及耐高温套筒18三者配合，进行紧固，保证了反应器筒体1在高温下的紧固性。
下端盖15的中心位置设有套管结构的进料口11，有机废液、清水和氧化剂采用混匀的方式从进料口11进入，流经圆形孔口21后，进入内筒体2的内部，进行超临界水氧化反应，形成具有腐蚀性的反应液，向上部区域流过，最终形成的反应产物从上端盖14的中心设有的套管结构的出料口12排出。
上端盖14的靠近中心线位置设有多高度集成温度计探测口10，实现超临界水氧化反应器内的多点温度测量，从而实现温度场测量，与加热套管配合，控制上述超临界水氧化过程。
内筒体2由内筒壁22和横向集成底座23通过焊接形成。内筒壁22的内壁面上设有三排环形挂钩爪221，供拆卸内筒体2时用。为了防止内筒体2被腐蚀导致挂钩爪221卡住，多设几排挂钩爪221以利于更换，提高超临界水氧化反应器的累积运行时间。参加图2，圆形孔口21位于横向底座23的中心，直径略大于进料口11，为反应物进入提供流道。
内筒壁22的上端设为一圈环形凸座24，横向集成底座23的下表面设有两圈同心环形凸座24，与反应器筒体1具有的凹槽19卡接，从而使内筒体2与反应器筒体1在轴向和径向上保持位置的相对固定，使反应器筒体1和内筒体2间形成环隙，在本实施例中，该环隙为2mm，防止内筒体2被反应液流动影响；也为内筒体2和反应器筒体1提供隔离作用，防止(或极大的减少了)反应液与反应器筒体1的接触，极大缓解了反应器筒体1的壁面被腐蚀的现象，该环隙也防止了反应器在高温高压条件下产生的形变所导致的密封不良问题。
本发明提供的反应器，采用可拆卸设计，更换内筒体2时，拆卸上端盖14与外筒壁13之间的紧固件，拧开上端盖14与外筒壁13间的螺旋结构，利用挂钩爪221将内筒体2取出，再将替换的内筒体2通过卡接的方式置于反应器筒体的内部，提高了反应器的累积运行时间。
应该理解，反应器筒体1采用耐压耐高温的材料，在常温-800℃的温度范围内最高能耐受50MPa的压力。内筒体2也由耐高温耐腐蚀的材料制作，耐受温度在常温-800℃范围内，优选的材料为哈氏合金、因科镍合金、不锈钢316或陶瓷等耐高温耐腐蚀的材料。在本实施例中，采用镍基合金。
以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本发明的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。

Claims (10)

1.一种可拆卸的超临界水氧化反应器，包括反应器筒体，其特征在于，所述反应器采用两层同轴套筒设计，还包括位于反应器筒体的内部的内筒体，该内筒体具有凸座；反应器筒体具有外筒壁以及通过紧固件连接在外筒壁上的上端盖和下端盖；上端盖和下端盖上具有与凸座卡接的凹槽；内筒体和外筒壁之间形成有环隙。
2.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述上端盖与外筒壁具有相配的螺旋状接口。
3.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述内筒体的内壁面具有环形钩爪。
4.根据权利要求3所述的反应器，其特征在于，所述环形钩爪至少为2排。
5.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述内筒体由内筒壁和横向集成底座通过焊接形成。
6.根据权利要求5所述的反应器，其特征在于，所述下端盖具有套管结构的进料口，所述横向集成底座具有与进料口连通的圆形孔口，所述圆形孔口的直径大于进料口的直径。
7.根据权利要求5所述的反应器，其特征在于，所述凸座设置于内筒壁的上端和横向集成底座的下端。
8.根据权利要求7所述的反应器，其特征在于，所述内筒壁的上端的凸座设为一圈，横向集成底座的下端的凸座设为两圈。
9.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述反应器筒体和内筒体采用镍基合金。
10.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述环隙小于或等于2mm。
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