CN109574194A - 超临界水氧化处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种超临界水氧化处理系统，属于有机危废处理领域，包括：配浆罐，具有至少两个高度不同的出液口；乳化泵，进液口与配浆罐高度不同的两个或两个以上的出液口连通；超临界水氧化处理单元，进液端与乳化泵的出液口连通；以及气液分离单元，进液端与超临界水氧化处理单元的出液端连通。在配浆罐内的混合液分层时，乳化泵能够从配浆罐高度不同的出液口抽取配浆罐内不同层的液体，并通过高速剪切形成乳化的混合液，保证了混合液的均匀，乳化后的混合液在超临界水氧化处理单元中被分解，避免了混合液的热值及有害离子(氟、氯、溴、碘等)指标不均匀，导致超临界水氧化处理反应器容易出现熄火停车或局部严重腐蚀的技术问题。
Description
技术领域
本发明属于有机危废处理技术领域，更具体地说，是涉及一种超临界水氧化处理系统。
背景技术
超临界水是指温度和压力均高于其临界点(TC＝374.15℃、PC＝22.12MPa)特殊状态的水，其具有较高扩散系数、低粘度、低介电常数等特性，类似一种非极性有机溶剂，可溶解氧气、氮气、有机物等物质。超临界水氧化处理技术利用超临界水的特殊性质，有机物在富氧的超临界水环境中进行均相反应，高效彻底地将有机物深度破坏，转化成水、二氧化碳等无污染的小分子化合物和无机盐。
在现有的超临界水氧化处理系统对危废混合液进行处理的过程中,混合液的油相与水相在配浆过程中难以混合均匀，容易产生分层，导致混合液的热值及有害离子(氟、氯、溴、碘等)指标不均匀，在后续的处理过程中，超临界水氧化处理反应器容易出现熄火停车或局部严重腐蚀。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超临界水氧化处理系统，以解决现有技术中存在的现有的超临界水氧化处理系统中混合液的油相与水相容易产生分层，导致混合液的热值及有害离子(氟、氯、溴、碘等)指标不均匀，致使超临界水氧化处理反应器容易出现熄火停车或局部严重腐蚀的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种超临界水氧化处理系统，包括：
配浆罐，具有至少两个高度不同的出液口；
乳化泵，进液口与所述配浆罐高度不同的两个或两个以上的出液口连通；
超临界水氧化处理单元，进液端与所述乳化泵的出液口连通；以及
气液分离单元，进液端与所述超临界水氧化处理单元的出液端连通。
进一步地，所述乳化泵的出液口通过缓冲罐与所述超临界水氧化处理单元的进液端连通；所述缓冲罐具有至少两个高度不同的出液口，所述超临界水氧化处理单元的进液端与所述缓冲罐高度不同的两个或两个以上的出液口连通。
进一步地，所述超临界水氧化处理单元包括：
承压外壳，底部设有出液管；
内筒，设于所述承压外壳内腔中，内部为超临界水氧化处理反应腔，下端开放，顶部分别设有穿出所述承压外壳外的危废进管和氧气进管；所述内筒和所述承压外壳之间形成环形冷水腔；以及
两个侧进水管，分设于所述承压外壳的横向两侧，且分别与所述承压外壳位于所述内筒下方的底部连通，两个所述侧进水管的液体流向朝向所述承压外壳纵向的同一侧；
所述危废进管形成所述超临界水氧化处理单元的进液端，所述出液管形成所述超临界水氧化处理单元的出液端，所述氧气进管形成所述超临界水氧化处理单元的进氧端，所述环形冷水腔形成所述超临界水氧化处理单元的压力平衡腔。
进一步地，所述超临界水氧化处理单元还包括上冲进水管，所述上冲进水管设置于所述承压外壳的底面。
进一步地，所述出液管位于所述侧进水管和所述上冲进水管之间。
进一步地，所述承压外壳与两个所述侧进水管连通的部分为圆柱形的连接段，两个所述侧进水管分别与所述连接段相切。
进一步地，两个所述侧进水管的进水方向相互靠近。
进一步地，所述内筒的顶面呈圆形，所述危废进管设于所述内筒顶面的圆心，所述氧气进口具有多个并沿所述内筒顶面的圆周均匀分布。
进一步地，所述内筒的下端呈收缩状开口。
进一步地，所述内筒呈圆柱形，且所述内筒下端的直径在向下方向上逐渐减小。
进一步地，所述承压外壳呈圆柱形，所述内筒与所述承压外壳同轴设置。
进一步地，所述气液分离单元包括气液分离罐，所述气液分离罐的进口通过降压单元与所述超临界水氧化处理单元出液端连通。
进一步地，所述超临界水氧化处理系统还包括：
多效蒸发器，进液口与所述气液分离单元的出液端连接，蒸汽进口与所述气液分离单元的出气端连接；以及
结晶槽，进液口与所述多效蒸发器的出液口连通。
进一步地，所述多效蒸发器的出液口和进液口之间设有盐水循环泵。
进一步地，所述多效蒸发器的冷凝液出口和所述结晶槽的出液口均通过封压水泵与所述超临界水氧化处理单元的压力平衡腔连通；所述封压水泵用于使所述压力平衡腔的压力与所述超临界水氧化处理反应腔的压力平衡。
进一步地，所述超临界水氧化处理系统还包括：液氧储罐，所述结晶槽为蒸发制冷式结晶槽；所述液氧储罐的出液口与所述结晶槽的蒸发介质进口连通，所述结晶槽的蒸发介质出口与所述超临界水氧化处理单元的进氧端连通。
新型提供的超临界水氧化处理系统的有益效果在于：与现有技术相比，本发明的超临界水氧化处理系统在配浆罐内的混合液分层时，乳化泵能够从配浆罐高度不同的出液口抽取配浆罐内不同层的液体，并通过高速剪切形成乳化的混合液，保证了混合液的均匀，之后将乳化后的混合液通入超临界水氧化处理单元中进行超临界水氧化处理，使得混合液被分解为水、二氧化碳等无污染的小分子化合物和无机盐，最后通过气液分离单元分离出气体和无机盐溶液，避免了混合液的热值及有害离子(氟、氯、溴、碘等)指标不均匀，导致超临界水氧化处理反应器容易出现熄火停车或局部严重腐蚀的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的超临界水氧化处理系统的结构图；
图2为图1中超临界水氧化处理单元的主视剖视图；
图3为图2中超临界水氧化处理单元的A-A处剖视图；
图4为图2中超临界水氧化处理单元的B-B处剖视图。
其中，图中各附图标记：
1-配浆罐；2-乳化泵；3-超临界水氧化处理单元；31-承压外壳；311-出液管；32-内筒；321-超临界水氧化处理反应腔；322-危废进管；323-氧气进管；33-环形冷水腔；34-侧进水管；35-上冲进水管；4-缓冲罐；5-气液分离单元；51-降压单元；6-多效蒸发器；7-结晶槽；8-盐水循环泵；9-液氧储罐；10-封压水泵。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请一并参阅图1至图4，现对本发明实施例提供的超临界水氧化处理系统进行说明。超临界水氧化处理系统，包括：
配浆罐1，具有至少两个高度不同的出液口；
乳化泵2，进液口与配浆罐1高度不同的两个或两个以上的出液口连通；
超临界水氧化处理单元3，进液端与乳化泵2的出液口连通；以及
气液分离单元5，进液端与超临界水氧化处理单元3的出液端连通。
与现有技术相比，本发明的超临界水氧化处理系统在配浆罐1内的混合液分层时，乳化泵2能够从配浆罐1高度不同的出液口抽取配浆罐1内不同层的液体，并通过高速剪切形成乳化的混合液，保证了混合液的均匀，之后将乳化后的混合液通入超临界水氧化处理单元3中进行超临界水氧化处理，使得混合液被分解为水、二氧化碳等无污染的小分子化合物和无机盐，最后通过气液分离单元5分离出气体和无机盐溶液，避免了混合液的热值及有害离子(氟、氯、溴、碘等)指标不均匀，导致超临界水氧化处理反应器容易出现熄火停车或局部严重腐蚀的技术问题。
具体地，不同来源的有机危险废物，在配浆罐1按一定比例混合成混合液，配浆罐1可以是具有上、中、下三个出液口，配浆罐1的三个出液口通过管路与乳化泵2的进液口连通，乳化泵2内的高速剪切会将混合液中的有机物快速剪切成一颗颗小油滴，减小油水彼此之间的表面张力，小油滴与水混合后能形成稳定的乳化液，从而使得混合液能够在进入超临界水氧化处理单元3之前保持均匀。气液分离单元5能够对超临界水氧化处理后的混合液进行气液分离，分离后的气体和液体能够按需求进行后续处理。
请一并参阅图1，作为本发明提供的超临界水氧化处理系统的一种具体实施方式，乳化泵2的出液口通过缓冲罐4与超临界水氧化处理单元3的进液端连通；缓冲罐4具有至少两个高度不同的出液口，超临界水氧化处理单元3的进液端与缓冲罐4高度不同的两个或两个以上的出液口连通。
具体地，缓冲罐4的进液口与乳化泵2的出液口连通，缓冲罐4可以是具有上、中、下三个出液口，缓冲罐4的三个出液口通过管路与超临界水氧化处理单元3的进液端连通，避免缓冲罐4内的混合液分层导致进入超临界水氧化处理单元3的混合液热值及有害离子(氟氯溴碘等)指标不均匀。缓冲罐4的三个出液口通过篮式过滤器与超临界水氧化处理单元3的进液端连通，篮式过滤器将固体杂质滤除。
请一并参阅图2，作为本发明提供的超临界水氧化处理系统的一种具体实施方式，超临界水氧化处理单元3包括：
承压外壳31，底部设有出液管311；
内筒32，设于承压外壳31内腔中，内部为超临界水氧化处理反应腔321，下端开放，顶部分别设有穿出承压外壳31外的危废进管322和氧气进管323；内筒32和承压外壳31之间形成环形冷水腔33；以及
两个侧进水管34，分设于承压外壳31的横向两侧，且分别与承压外壳31位于内筒32下方的底部连通，两个侧进水管34的液体流向朝向承压外壳31纵向的同一侧；
危废进管322形成超临界水氧化处理单元3的进液端，出液管311形成超临界水氧化处理单元3的出液端，氧气进管323形成超临界水氧化处理单元3的进氧端，环形冷水腔33形成超临界水氧化处理单元3的压力平衡腔。
在使用时，混合液和氧气分别从危废进管322和氧气进管323进入内筒32进行超临界水氧化处理，反应完成后混合液从内筒32下端进到承压外壳31的下部，然后从承压外壳31两侧的两个侧进水管34中通入急冷水，两个侧进水管34的流向朝向承压外壳31的同一侧，使得两股急冷水在承压外壳31底部的一侧对冲，从而搅动内筒32下端流出的混合液，加速无机盐的溶解，避免承压外壳31底部的堵塞。
具体地，承压外壳31采用能够承受内部压力的壳体。内筒32可以采用一般超临界水处理反应所采用的壳体，可以采用非耐高压材质，通过升高环形冷水腔33内的压力保持内筒32内部和外部的压力平衡。
请一并参阅图2和图4，作为本发明提供的超临界水氧化处理系统的一种具体实施方式，超临界水氧化处理单元3还包括上冲进水管35，上冲进水管35设置于承压外壳31的底面。通过在上冲进水管35通入急冷水，能够向上冲击靠近承压外壳31底面的混合液，与两个侧进水管34一起加剧反应器底部急冷水的对流作用，加速内筒32下端流出混合液中无机盐的溶解，也能有效溶解承压外壳31底面上的结晶盐，减少超临界水氧化处理反应器底部堵塞的风险。具体地，上冲进水管35的进水方向向上并且与沿承压外壳31轴线向上的方向呈锐角设置。
请一并参阅图2，作为本发明提供的超临界水氧化处理系统的一种具体实施方式，出液管311位于侧进水管34和上冲进水管35之间。出液管311位于侧进水管34下方并位于上冲进水管35上方，使得出液管311上下两侧均有急冷水将无机盐溶解，避免无机盐结晶堵塞出液管311。
请一并参阅图2和图4，作为本发明提供的超临界水氧化处理系统的一种具体实施方式，承压外壳31与两个侧进水管34连通的部分为圆柱形的连接段，两个侧进水管34分别与连接段相切。使得侧进水管34的水流能够沿连接段的内壁流动，进而能够准确的发生对冲。图2中的B-B处为连接段。
请一并参阅图2和图4，作为本发明提供的超临界水氧化处理系统的一种具体实施方式，两个侧进水管34的进水方向相互靠近。具体地，两个侧进水管34的进水方向之间的夹角为α，90°≥α≥0°或者90°≥α≥45°。
请一并参阅图3，作为本发明提供的超临界水氧化处理系统的一种具体实施方式，内筒32的顶面呈圆形，危废进管322设于内筒32顶面的圆心，氧气进口具有多个并沿内筒32顶面的圆周均匀分布。危废混合液在内筒32内反应的时间很短，很难与氧化剂氧气充分混合，存在反应不完全的可能。此方案使得从氧气进口进入的氧气将从危废进管322进入的危废混合液包围，使得氧气与危废混合液的接触更充分，使内筒32内的超临界水氧化处理反应进行的更加彻底。具体地，氧气进口可以是四个，并且沿内筒32顶面的圆周均匀分布。
请一并参阅图2，作为本发明提供的超临界水氧化处理系统的一种具体实施方式，内筒32的下端呈收缩状开口。避免危废混合液从内筒32下端无阻力的过快流出，增加危废混合液在超临界水氧化处理反应腔321中的反应时间，同时也能够一定程度上避免急冷水等进入超临界水氧化处理反应腔321中。
请一并参阅图2和图3，作为本发明提供的超临界水氧化处理系统的一种具体实施方式，内筒32呈圆柱形，且内筒32下端的直径在向下方向上逐渐减小。
请一并参阅图2至图4，作为本发明提供的超临界水氧化处理系统的一种具体实施方式，承压外壳31呈圆柱形，内筒32与承压外壳31同轴设置。内筒32的外壁和承压外壳31的内壁之间形成圆筒形的环形冷水腔33。
请一并参阅图1，作为本发明提供的超临界水氧化处理系统的一种具体实施方式，气液分离单元5包括进口通过降压单元51与超临界水氧化处理单元3出液端连通的气液分离罐。具体地，通过降压单元将超临界水氧化处理单元3出口端混合液的压力降低后送入气液分离罐中。降压单元可以采用一般的液体减压器。气液分离罐的出液口设有过滤器滤去混合液中的固体颗粒，气液分离罐中分离出的混合液主要为盐溶液。
请一并参阅图1，作为本发明提供的超临界水氧化处理系统的一种具体实施方式，超临界水氧化处理系统还包括：
多效蒸发器6，进液口与气液分离单元5的出液端连接，蒸汽进口与气液分离单元5的出气端连接；以及
结晶槽7，进液口与多效蒸发器6的出液口连通。
气液分离单元5分离出的水蒸气从蒸汽进口通入，能够利用水蒸气的余热加速混合液的蒸发。
请一并参阅图1，作为本发明提供的超临界水氧化处理系统的一种具体实施方式，多效蒸发器6的出液口和进液口之间设有盐水循环泵8。在多效蒸发器6出液口的混合液浓度较低时，通过盐水循环泵8将多效蒸发器6出液口流出的混合液再次通入多效蒸发器6中进行蒸发浓缩。多效蒸发器6一般具有多个反应罐，每个蒸发罐的盐水循环泵8的出口可以与任一个蒸发罐的进液口连通。
请一并参阅图1，作为本发明提供的超临界水氧化处理系统的一种具体实施方式，多效蒸发器6的冷凝液出口和结晶槽7的出液口均通过封压水泵10与超临界水氧化处理单元3的压力平衡腔连通；封压水泵10用于使压力平衡腔的压力与超临界水氧化处理反应腔321的压力平衡。通过封压水泵10向环形冷水腔33通入封压水，提高环形冷水腔33的压力，使得内筒32外部的压力与内筒32内部的压力达到平衡。
请一并参阅图1，作为本发明提供的超临界水氧化处理系统的一种具体实施方式，超临界水氧化处理系统还包括：液氧储罐9，结晶槽7为蒸发制冷式结晶槽7；液氧储罐9的出液口与结晶槽7的蒸发介质进口连通，结晶槽7的蒸发介质出口与超临界水氧化处理单元3的进氧端连通。在结晶槽7中，利用液氧的蒸发降低混合液的温度，使得混合液中的无机盐能够快速的结晶析出。具体地，结晶槽7包括壳体以及设于壳体内的蒸发管，多效蒸发器6的出液口与壳体内腔连通，液氧储罐9的出液口与蒸发管一端连通，液氧在蒸发管中蒸发，使得壳体内的混合液温度降低析出无机盐结晶，蒸发管的另一端与超临界水氧化处理单元3的进氧端连通，将蒸发形成的氧气通入超临界水氧化处理反应腔321中。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种超临界水氧化处理系统，其特征在于，包括：
配浆罐(1)，具有至少两个高度不同的出液口；
乳化泵(2)，进液口与所述配浆罐(1)高度不同的两个或两个以上的出液口连通；
超临界水氧化处理单元(3)，进液端与所述乳化泵(2)的出液口连通；以及
气液分离单元(5)，进液端与所述超临界水氧化处理单元(3)的出液端连通。
2.如权利要求2所述的超临界水氧化处理系统，其特征在于：所述乳化泵(2)的出液口通过缓冲罐(4)与所述超临界水氧化处理单元(3)的进液端连通；所述缓冲罐(4)具有至少两个高度不同的出液口，所述超临界水氧化处理单元(3)的进液端与所述缓冲罐(4)高度不同的两个或两个以上的出液口连通。
3.如权利要求1所述的超临界水氧化处理系统，其特征在于：所述超临界水氧化处理单元(3)包括：
承压外壳(31)，底部设有出液管(311)；
内筒(32)，设于所述承压外壳(31)内腔中，内部为超临界水氧化处理反应腔(321)，下端开放，顶部分别设有穿出所述承压外壳(31)的危废进管(322)和氧气进管(323)；所述内筒(32)和所述承压外壳(31)之间形成环形冷水腔(33)；以及
两个侧进水管(34)，分设于所述承压外壳(31)的横向两侧，且分别与所述承压外壳(31)位于所述内筒(32)下方的底部连通，两个所述侧进水管(34)的液体流向朝向所述承压外壳(31)纵向的同一侧；
所述危废进管(322)形成所述超临界水氧化处理单元(3)的进液端，所述出液管(311)形成所述超临界水氧化处理单元(3)的出液端，所述氧气进管(323)形成所述超临界水氧化处理单元(3)的进氧端，所述环形冷水腔(33)形成所述超临界水氧化处理单元(3)的压力平衡腔。
4.如权利要求3所述的超临界水氧化处理系统，其特征在于：所述超临界水氧化处理单元(3)还包括上冲进水管(35)，所述上冲进水管(35)设置于所述承压外壳(31)的底面。
5.如权利要求4所述的超临界水氧化处理系统，其特征在于：所述出液管(311)位于所述侧进水管(34)和所述上冲进水管(35)之间。
6.如权利要求3所述的超临界水氧化处理系统，其特征在于：所述气液分离单元(5)包括进口通过降压单元(51)与所述超临界水氧化处理单元(3)出液端连通的气液分离罐。
7.如权利要求3至6任一项所述的超临界水氧化处理系统，其特征在于：所述超临界水氧化处理系统还包括：
多效蒸发器(6)，进液口与所述气液分离单元(5)的出液端连接，蒸汽进口与所述气液分离单元(5)的出气端连接；以及
结晶槽(7)，进液口与所述多效蒸发器(6)的出液口连通。
8.如权利要求7所述的超临界水氧化处理系统，其特征在于：所述多效蒸发器(6)的出液口和进液口之间设有盐水循环泵(8)。
9.如权利要求7所述的超临界水氧化处理系统，其特征在于：所述多效蒸发器(6)的冷凝液出口和所述结晶槽(7)的出液口均通过封压水泵(10)与所述超临界水氧化处理单元(3)的压力平衡腔连通；所述封压水泵(10)用于使所述压力平衡腔的压力与所述超临界水氧化处理反应腔(321)的压力平衡。
10.如权利要求7所述的超临界水氧化处理系统，其特征在于：所述超临界水氧化处理系统还包括：液氧储罐(9)，所述结晶槽(7)为蒸发制冷式结晶槽(7)；所述液氧储罐(9)的出液口与所述结晶槽(7)的蒸发介质进口连通，所述结晶槽(7)的蒸发介质出口与所述超临界水氧化处理单元(3)的进氧端连通。
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