CN109851030A - 超临界水氧化反应器及处理放射性有机废物的方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种超临界水氧化反应器，包括：壳体，内部形成用于提供反应区的腔室，壳体上至少设置有浆料入口、氧化剂入口和出料口；加热装置，用于提高腔室的温度；螺旋环流管，设置在腔室内，螺旋环流管的一端与浆料入口连通，其中，浆料从浆料入口导入螺旋环流管之后，沿螺旋环流管的管道流动，并从螺旋环流管的另一端流出；其中，浆料从螺旋环流管的另一端流出之后，与从氧化剂入口流入腔室的氧化剂混合并发生氧化反应。本公开还提供了一种利用超临界水氧化反应器处理放射性有机废物的方法。

Description

超临界水氧化反应器及处理放射性有机废物的方法

技术领域

本公开涉及一种超临界水氧化反应器和一种利用超临界水氧化反应器处理放射性有机废物的方法。

背景技术

超临界水氧化法是一种新型的湿法氧化技术。通过利用有机废物、水、氧气在超临界水体系中完全混溶的特点，将有机物氧化分解为水、二氧化碳、氮气等气体，所含放射性核素转变为无机盐，从而完成对有机溶剂蒸残液的处理。一般地，超临界水是指温度超过374℃、压力超过22Mpa的一种特殊状态的水。在超临界水状态下有机废物和氧气在超临界水体系中完全混溶，当超临界水温度超过550℃，无机盐在其中的溶解度为零。利用超临界水的这种性能，可以将有机物转化为二氧化碳、水和无机盐，利用无机盐在550℃以上溶解度为零的特点实现放射性元素的分离。

由于水是一种常见的溶剂，各种污染物本身一般都含有水。超临界水氧化技术可以应用于环保、化工、煤气化、核电和火电、新材料合成等多种领域中，用于处理污水、污泥等污染物。

目前，美、法、俄、日等国相关核研究单位近年来积极开展有机废物超临界水处理技术研究，建立了实验装置，部分工作已达到中试规模。研究认为，超临界水氧化法分解效率高、处理周期短、无明火、二次废物少、环境友好，适合处理多种有机废物，是一种极具潜力的处理技术。

但是发明人在实现本发明的过程中发现，在相关技术中，超临界水氧化反应器的处理过程一般是在反应器内将氧化剂和废料直接进行混合，然后待氧化剂和废料的温度达到一定温度之后才能完全发生反应。在这种情况下，废料不仅会降低反应区的温度，而且导致废料在超临界水氧化反应器中的反应时间长，降低反应效率。

发明内容

本公开的一个方面提供了一种超临界水氧化反应器，包括壳体，内部形成用于提供反应区的腔室，上述壳体上至少设置有浆料入口、氧化剂入口和出料口；加热装置，用于提高上述腔室的温度；螺旋环流管，设置在上述腔室内，上述螺旋环流管的一端与上述浆料入口连通，其中，浆料从上述浆料入口导入上述螺旋环流管之后，沿上述螺旋环流管的管道流动，并从上述螺旋环流管的另一端流出；其中，上述浆料从上述螺旋环流管的另一端流出之后，与从上述氧化剂入口流入上述腔室的氧化剂混合并发生氧化反应。

根据本公开的实施例，超临界水氧化反应器还包括折返管，设置在上述腔室中，上述折返管包括两端开口的内管以及一端开口的外管，上述外管套设于上述内管的外部，上述内管与上述氧化剂入口连通。

根据本公开的实施例，上述折返管设置在上述腔室的中心轴位置。

根据本公开的实施例，超临界水氧化反应器还包括搅拌器，搅拌器包括转轴，上述转轴穿过上述壳体伸入上述腔室内，并且/或者上述转轴穿过上述出料口伸入上述腔室内。

根据本公开的实施例，其中，上述壳体包括第一端壁、侧壁以及与上述第一端壁相对的第二端壁，其中，上述浆料入口设置在上述侧壁上，上述氧化剂入口设置在上述第一端壁上，上述搅拌器和上述出料口设置在上述第二端壁上。

根据本公开的实施例，超临界水氧化反应器还包括内衬，设置在上述腔室中，其中，上述螺旋环流管沿上述内衬外壁缠绕设置，其中，上述内衬经渗铝、喷丸锻击以及喷涂热障涂层处理，上述热障涂层包括交替排布的多个铝层和多个氧化铝层。

根据本公开的实施例，超临界水氧化反应器还包括冷却装置，设置在上述侧壁上，用于冷却上述腔室中产生的反应产物；其中，上述加热装置与上述冷却装置并排设置在上述侧壁上，并且，上述加热装置与上述第一端壁的距离小于上述冷却装置与上述第一端壁的距离。

本公开的另一个方面提供了一种利用上述超临界水氧化反应器处理放射性有机废物的方法，该方法包括通过上述加热装置对上述腔室进行预加热；在上述腔室内的温度达到第一温度时，将目标溶液通过上述浆料入口输入上述腔室内，并对上述腔室继续加热，直到上述腔室内的温度达到第二温度；将上述放射性有机废物的浆料通过上述浆料入口输入上述螺旋环流管，沿上述螺旋环流管的管道流动，并从上述螺旋环流管的另一端流出；在上述放射性有机废物的浆料从上述螺旋环流管的另一端流出之后，与从上述氧化剂入口进入上述腔室的氧化剂混合并发生氧化反应。

根据本公开的实施例，上述方法还包括在上述超临界水氧化反应器包括折返管的情况下，上述氧化剂先从上述氧化剂入口进入上述折返管，在依次经过上述折返管的内管和外管之后，从上述外管的开口进入上述腔室。

根据本公开的实施例，在上述超临界水氧化反应器包括搅拌器的情况下，利用上述搅拌器对发生氧化反应之后得到氧化产物进行搅拌；

根据本公开的实施例，将上述氧化产物从上述出料口排出，其中，上述氧化产物从上述出料口排出时的温度为150℃至300℃之间，上述第二温度大于或等于600℃。

在相关技术中，一般在超临界水氧化反应器内将氧化剂和废料直接进行混合，然后待氧化剂和废料的温度达到一定温度之后才能完全发生反应。但是，由于有机料浆分子量大，分子空间结构稳定，难以在较短的时间内氧化。并且，在这种情况下，从外部输入的废料不仅会降低反应区的温度，导致废料在超临界水氧化反应器中的反应时间长，降低反应效率。通过本公开的实施例，在超临界水氧化反应器的腔室内设置了螺旋环流管，当超临界水氧化反应器的腔室内温度达到一定温度时，料浆在螺旋环流管内流动的过程中就可以进行充分预热，升温，甚至可以进行热分解，从而保障了有机料浆的热解时间，保证了有机料浆进行超临界水氧化的完全性，提高了反应效率。

附图说明

为了更完整地理解本公开及其优势，现在将参考结合附图的以下描述，其中：

图1示意性示出了根据本公开实施例的超临界水氧化反应器的示意图；

图2示意性示出了根据本公开另一实施例的超临界水氧化反应器的示意图；

图3示意性示出了根据本公开另一实施例的超临界水氧化反应器的示意图；

图4示意性示出了根据本公开另一实施例的超临界水氧化反应器的示意图；

图5示意性示出了根据本公开实施例的冷却装置的示意图；以及

图6示意性示出了根据本公开实施例的利用超临界水氧化反应器处理放射性有机废物的流程图。

具体实施方式

以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。

在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B和C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。在使用类似于“A、B或C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B或C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。

本公开的实施例提供了一种超临界水氧化反应器，包括壳体，内部形成用于提供反应区的腔室，壳体上至少设置有浆料入口、氧化剂入口和出料口；加热装置，用于提高腔室的温度；螺旋环流管，设置在腔室内，螺旋环流管的一端与浆料入口连通，其中，浆料从浆料入口导入螺旋环流管之后，沿螺旋环流管的管道流动，并从螺旋环流管的另一端流出；其中，浆料从螺旋环流管的另一端流出之后，与从氧化剂入口流入腔室的氧化剂混合并发生氧化反应。

图1示意性示出了根据本公开实施例的超临界水氧化反应器的示意图。需要注意的是，图1所示仅为可以应用本公开实施例的超临界水氧化反应器的示例，以帮助本领域技术人员理解本公开的技术内容，但并不意味着本公开的超临界水氧化反应器不可以是其它构造方式。

如图1所示，超临界水氧化反应器100包括壳体101，加热装置102和螺旋环流管103。

壳体101内部形成用于提供反应区的腔室，壳体101上至少设置有浆料入口1011、氧化剂入口1012和出料口1013。

根据本公开的实施例，壳体101可以包括外壳和内壳(例如，内壳可以是图1中的内衬1014)，外壳和内壳的形状、材质、尺寸大小不做限定。例如，壳体101的主体部分可以是圆柱型，外壳内径为80～219mm，长度1000～9000mm；内壳内径40～133mm，长度1000～9000mm。

加热装置102用于提高腔室的温度。根据本公开的实施例，加热装置102的类型不做限定。例如，加热装置102可以是加热套。本公开可以将加热套套设在壳体101的外壁，通过热传导的方式将热量传递给壳体101内部的腔室，当然本公开也不限定其它加热方式。根据本公开的实施例，超临界水氧化反应器100的外壳两端可以配备压力表，内壳两端与中间可以配备温度探头，加热套与外壳外壁之间可以配备温度探头。

根据本公开的实施例，加热装置102可以覆盖壳体101外壁的一部分。例如，加热装置102可以设置在螺旋环流管103流出浆料的出口所在的预定区域对应的外壁上，从而覆盖壳体101的一部分。具体地，如图1所示，加热装置102包括4块加热套，覆盖壳体101的中间至螺旋环流管103流出浆料的出口的区域。

螺旋环流管103设置在腔室内，螺旋环流管一端1031与浆料入口1011连通，其中，浆料从浆料入口1011导入螺旋环流管103之后，沿螺旋环流管103的管道流动，并从螺旋环流管另一端1032流出，其中，浆料从螺旋环流管1032流出之后，与从氧化剂入口1012流入腔室的氧化剂混合并发生氧化反应。需要说明的是，图1中关于螺旋环流管103中的环流管仅仅是示意性地，本公开不限定环流管的长度和绕圈数。

根据本公开的实施例，螺旋环流管103可以将有机浆料沿着环流管流动，一方面增加有机浆料的流动程度，另一方面增加有机浆料的流速，这样可以增加有机浆料的热解效率。

根据本公开的实施例，螺旋环流管103可以设置在贴近壳体101内壁的位置。具体地，在壳体101包括外壳和内壳的情况下，可以将螺旋环流管103可以设置在外壳和内壳之间。为了加大有机浆料的流动程度，可以将螺旋环流管103缠绕内壳进行设置。根据本公开的实施例，内壳也可以称之为内衬，如图1所示，内衬位置可以如图1所示设置。

根据本公开的实施例，本公开的超临界水氧化反应器100可以用于处理固体可燃物浆料。通过将固体可燃物切碎磨浆，直接导入螺旋环流管103中，可以实现在螺旋环流管103中进行热分解，从螺旋环流管103流出之后，就可以进行超临界水氧化反应。当超临界水的平均温度为600℃时，有机物热解一般为1秒左右，当有机物流量为10L/h，有机物停留时间最少8s以上，效果好于理论所需。

在相关技术中，如果有机物直接进料，则有机物会冷却反应区温度，减低反应效果。当反应温度为600℃时，有机物热解需要时间为1s左右，当反应温度为550℃时，有机物热解所需时间则为5min，会降低反应效率。可见，本公开相比于现有技术，反应时间非常快，提高了处理效率。

在相关技术中，一般在超临界水氧化反应器内将氧化剂和废料直接进行混合，然后待氧化剂和废料的温度达到一定温度之后才能完全发生反应。但是，由于有机料浆分子量大，分子空间结构稳定，难以在较短的时间内氧化。并且，在这种情况下，从外部输入的废料不仅会降低反应区的温度，导致废料在超临界水氧化反应器中的反应时间长，降低反应效率。通过本公开的实施例，在超临界水氧化反应器的腔室内设置了螺旋环流管，当超临界水氧化反应器的腔室内温度达到一定温度时，料浆在螺旋环流管内流动的过程中就可以进行充分预热，升温，甚至可以进行热分解，从而保障了有机料浆的热解时间，保证了有机料浆进行超临界水氧化的完全性，提高了反应效率。

下面参考图2～图5，结合具体实施例对图1所示的反应器做进一步说明。

图2示意性示出了根据本公开另一实施例的超临界水氧化反应器的示意图。

如图2所示，超临界水氧化反应器200包括壳体201、加热装置202、螺旋环流管203和折返管204。

其中，壳体201上设置有浆料入口2011、氧化剂入口2012和出料口2013。螺旋环流管203包括螺旋环流管一端2031和螺旋环流管另一端2032。

需要说明的是，本公开实施例中的壳体201、加热装置202、螺旋环流管203可以参考本公开对图1的描述，为了描述的简洁起见，在此不再赘述。

根据本公开的实施例，折返管204设置在腔室中，折返管204包括两端开口的内管2041以及一端开口的外管2042，外管2042套设于内管2041的外部，内管2041与氧化剂入口2012连通。

根据本公开的实施例，氧化剂从氧化剂入口2012导入后，经过内管2041，然后进入外管2042，最后从外管2042的一端开口处导出。

根据本公开的实施例，折返管204可以设置在腔室的中心轴位置。

根据本公开的实施例，内管2041和外管2042的形状、材质、尺寸大小不做限定。例如，内管2041直径可以是φ25～φ42mm，壁厚可以是4～6mm，外管直径可以是42mm以上，壁厚可以是4～6mm，长度都可以在3000mm～6000mm之间。根据本公开的实施例，折返管204大小适中，可以有效降低生产成本，有利于市场应用。

根据本公开的实施例，折返管可以使得管内氧化剂尽可能升温，增加了预热时间。同时将折返管设置于超临界水反应器中心轴位置，使其受热温度可以达到最高。

根据本公开的实施例，氧化剂的种类不做限定。例如，可以是液氧，双氧水等等。

图3示意性示出了根据本公开另一实施例的超临界水氧化反应器的示意图。

如图3所示，超临界水氧化反应器300包括壳体301、加热装置302、螺旋环流管303、折返管304和搅拌器305。

其中，壳体301上设置有浆料入口3011、氧化剂入口3012和出料口3013。螺旋环流管303包括螺旋环流管一端3031和螺旋环流管另一端3032。折返管304包括两端开口的内管3041以及一端开口的外管3042。

需要说明的是，本公开实施例中的壳体301、加热装置302、螺旋环流管303和折返管304等可以参考本公开对图1和/或图2的描述，为了描述的简洁起见，在此不再赘述。

根据本公开的实施例，搅拌器305包括转轴3051，转轴3051穿过壳体301伸入腔室内，并且/或者转轴3051穿过出料口3013伸入腔室内。

根据本公开的实施例，需要说明的是，搅拌器305还可以包括转子、隔离套、磁块等等搅拌器所需部件(图3中未示出)。

根据本公开的实施例，浆料入口3011、氧化剂入口3012和出料口3013的设置位置不做限定。

根据本公开的实施例，壳体301包括第一端壁、侧壁以及与第一端壁相对的第二端壁，其中，浆料入口3011设置在侧壁上，氧化剂入口3012设置在第一端壁上，搅拌器305和出料口3013设置在第二端壁上，可选地，出料口3013也可以设置在侧壁上。

根据本公开的实施例，搅拌器305可以是磁力搅拌器，在超临界水氧化反应器300竖直安装的情况下，可以通过将其安装于超临界水氧化反应器300的底部，主要用于搅拌反应器底部沉积物，防止出现固体颗粒物沉积、板结、堵塞出料口。

根据本公开的实施例，本公开的超临界水氧化反应器300可以用于处理固体可燃物浆料。一般而言，如果固体直接进料超临界水氧化反应器会导致超临界水氧化反应器内堵塞，本公开突破了国内外进料为液体或气体的技术瓶颈，可以将固体经过切碎磨浆后，将浆料的颗粒低于50μm，浆料被泵入超临界水氧化反应器，为防止大颗粒在超临界水反应器内部沉积消除了障碍。同时，在超临界水反应器浆料的输送通道上，设置了螺旋环流通道，使得浆料流速局部增大，避免了浆料沉积。进一步地，在超临界水氧化反应器内设置搅拌器，伸入腔室内，避免了浆料颗粒在超临界水反应器内部沉积。不仅实现了固体颗粒氧化完全彻底，而且避免了超临界水氧化反应器内堵塞。

根据本公开的实施例，超临界水氧化反应器还可以包括内衬。该内衬可以相当于超临界水氧化反应器的内壳。

根据本公开的实施例，可以将内衬设置在腔室中，其中，螺旋环流管可以沿内衬外壁缠绕设置。内衬可以经渗铝、喷丸锻击以及喷涂热障涂层处理，热障涂层包括交替排布的多个铝层和多个氧化铝层。

根据本公开的实施例，内衬经渗铝、喷丸锻击以及喷涂热障涂层处理，热障涂层包括交替排布的多个铝层和多个氧化铝层之后，相当于在内衬上生成了防腐涂层，可以使得通过超临界水的高温作用在内衬的内壁形成一层致密的凝胶层，阻止超临界水与内衬金属的接触与腐蚀。

根据本公开的实施例，形成致密的凝胶层的关键条件是在金属与凝胶层之间有一层致密的特殊金属原子。一方面，这层特殊的金属原子通过金属键与本体金属相连。另一方面又以化学键的形式与凝胶层相连。为了制备这层金属原子，本发明采用镍基金属，首先对金属本体进行渗铝处理，之后用喷丸锻击金属表面，以便形成致密的金属铝原子层，之后喷涂热障涂层，通过金属铝、三氧化二铝陶瓷层的交替喷涂，金属表面形成6～8层的热障涂层，厚度约2～3mm。热障涂层遇到超临界水后，这层热障涂层将转变为致密的凝胶层。凝胶层可以阻止超临界水与内衬金属的接触与腐蚀。

图4示意性示出了根据本公开另一实施例的超临界水氧化反应器的示意图。

如图4所示，超临界水氧化反应器400包括壳体401、加热装置402、螺旋环流管403、折返管404、搅拌器405和冷却装置406。

其中，壳体401上设置有浆料入口4011、氧化剂入口4012和出料口4013。螺旋环流管403包括螺旋环流管一端4031和螺旋环流管另一端4032。折返管404包括两端开口的内管4041以及一端开口的外管4042。搅拌器405包括转轴4051。

需要说明的是，本公开实施例中的壳体401、加热装置402、螺旋环流管403、折返管404和搅拌器405等可以参考本公开对图1、图2和图3的描述，为了描述的简洁起见，在此不再赘述。

冷却装置406设置在侧壁上，用于冷却腔室中产生的反应产物；其中，加热装置402与冷却装置406可以并排设置在侧壁上，并且，加热装置402与第一端壁的距离小于冷却装置406与第一端壁的距离。

根据本公开的实施例，如图4所示，加热装置402与第一端壁的距离小于冷却装置406与第一端壁的距离，也即，加热装置402更靠近第一端壁，冷却装置406远离第一端壁。由于浆料和氧化剂在靠近第一端壁的位置发生反应，因此，可以在靠近第一端壁的位置设置加热装置402，可以在靠近第二端壁的位置设置冷却装置406。

图5示意性示出了根据本公开实施例的冷却装置406的示意图。

如图5所示，冷却装置406可以由冷却套组组成，覆盖在超临界水氧化反应器400的外壁，每个冷却套组包括2个半冷却套4061，2个半冷却套4061可以以固定孔和螺栓4062固定，半冷却套4061中可以充入冷却水，例如按照图5中箭头方式从2个半冷却套4061一端充入水后，然后从2个半冷却套4061另一端排出水。

根据本公开的实施例，需要说明的是，冷却装置406在冷却腔室中产生的反应产物时，一般不会将反应产物的温度降低到常温，可以是将反应产物的温度降低到比常温高，甚至是高于水沸腾的温度，例如，从500℃降低到300℃，如此设计，由于反应产物排出时的温度较高，不仅减轻了超临界水反应器降温的负担，同时提高超临界水氧化反应器流出物温度后，可以充分利用反应产物自身的温度为后面的反应产物分离设备创造了自发蒸发的必要条件。需要说明的是，冷却装置406的另一个功能是防止腔室的温度过高，从而防止过热反应。

根据本公开的实施例，还提供了一种利用超临界水氧化反应器处理放射性有机废物的方法。根据本公开的实施例，处理放射性有机废物所需的超临界水氧化反应器可以是本公开图1至图4中任一所述的超临界水氧化反应器。

在相关技术中，一般在超临界水氧化反应器内将氧化剂和废料直接进行混合，然后待氧化剂和废料的温度达到一定温度之后才能完全发生反应。但是，由于有机料浆分子量大，分子空间结构稳定，难以在较短的时间内氧化。并且，在这种情况下，从外部输入的废料不仅会降低反应区的温度，导致废料在超临界水氧化反应器中的反应时间长，降低反应效率。通过本公开的实施例，在超临界水氧化反应器的腔室内设置了螺旋环流管，当超临界水氧化反应器的腔室内温度达到一定温度时，放射性有机废物在螺旋环流管内流动的过程中就可以进行充分预热，升温，甚至可以进行热分解，从而延长了放射性有机废物的热解时间，保证了放射性有机废物进行超临界水氧化的完全性，提高了反应效率。

图6示意性示出了根据本公开实施例的利用超临界水氧化反应器处理放射性有机废物的流程图。

如图6所示，利用超临界水氧化反应器处理放射性有机废物包括步骤S601～S604。

在步骤S601，通过加热装置对腔室进行预加热。

步骤S602，在腔室内的温度达到第一温度时，将目标溶液通过浆料入口输入腔室内，并对腔室继续加热，直到腔室内的温度达到第二温度。

根据本公开的实施例，例如，可以利用电加热套预热反应器，使反应器腔室内的温度达到第一温度，例如可以是300℃。根据本公开的实施例，目标溶液可以是蔗糖溶液，可以启动蔗糖溶液供料泵，将蔗糖溶液通过浆料入口输入腔室内，将反应器温度加热到第二温度，其中，第二温度大于或等于600℃，例如可以是650℃以上。

根据本公开的实施例，在超临界水氧化反应器包括折返管的情况下，氧化剂先从氧化剂入口进入折返管，在依次经过折返管的内管和外管之后，从外管的开口进入腔室。

步骤S603，将放射性有机废物的浆料通过浆料入口输入螺旋环流管，沿螺旋环流管的管道流动，并从螺旋环流管的另一端流出。

根据本公开的实施例，在达到反应条件的情况下，例如，超临界水氧化温度保持在650℃～750℃，压力保持在20～25Mpa的情况下，启动有机废物供料泵，将放射性有机废物的浆料通过浆料入口输入螺旋环流管。一般工况下，反应器内壳靠近喷嘴部分温度为650℃～800℃，相对应外壳部分温度不超过600℃，经过内外壳加套与外壳加套的双重冷却后，反应产物温度降低到120℃～300℃以下，但不应太低，应该有足够的温度将反应产物自身能够全部蒸发。

步骤S604，在放射性有机废物的浆料从螺旋环流管的另一端流出之后，与从氧化剂入口进入腔室的氧化剂混合并发生氧化反应。

根据本公开的实施例，在超临界水氧化反应器包括搅拌器的情况下，利用搅拌器对发生氧化反应之后得到的氧化产物进行搅拌。

根据本公开的实施例，将氧化产物从出料口排出时，氧化产物从出料口排出时的温度为可以是120℃至300℃之间，可选地，可以是150℃至300℃之间。

根据本公开的实施例，相关技术中一般反应温度为600℃，本公开相比其它超临界水反应的反应温度高，有效提高了反应速率。同时，氧化产物的出口温度高，可以是300℃，减轻了超临界水反应器的负担。对于固体可燃物处理能力可以达到20～200kg/h，甚至更高处理水平。

本公开可以利用超临界水氧化反应器处理固体可燃物浆料。通过将固体可燃物切碎磨浆，直接导入螺旋环流管中，可以实现在螺旋环流管中进行热分解，从螺旋环流管流出之后，就可以进行超临界水氧化反应。当超临界水的平均温度为600℃时，有机物热解一般为1秒左右，当固体可燃物流量为10L/h，有机物停留时间最少8s以上，效果好于理论所需。

本领域技术人员可以理解，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本公开中。特别地，在不脱离本公开精神和教导的情况下，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本公开的范围。

尽管已经参照本公开的特定示例性实施例示出并描述了本公开，但是本领域技术人员应该理解，在不背离所附权利要求及其等同物限定的本公开的精神和范围的情况下，可以对本公开进行形式和细节上的多种改变。因此，本公开的范围不应该限于上述实施例，而是应该不仅由所附权利要求来进行确定，还由所附权利要求的等同物来进行限定。

Claims (10)

1.一种超临界水氧化反应器，包括：

壳体，内部形成用于提供反应区的腔室，所述壳体上至少设置有浆料入口、氧化剂入口和出料口；

加热装置，用于提高所述腔室的温度；

螺旋环流管，设置在所述腔室内，所述螺旋环流管的一端与所述浆料入口连通，其中，浆料从所述浆料入口导入所述螺旋环流管之后，沿所述螺旋环流管的管道流动，并从所述螺旋环流管的另一端流出；

其中，所述浆料从所述螺旋环流管的另一端流出之后，与从所述氧化剂入口流入所述腔室的氧化剂混合并发生氧化反应。

2.根据权利要求1所述的反应器，还包括：

折返管，设置在所述腔室中，所述折返管包括两端开口的内管以及一端开口的外管，所述外管套设于所述内管的外部，所述内管与所述氧化剂入口连通。

3.根据权利要求2所述的反应器，其中，

所述折返管设置在所述腔室的中心轴位置。

4.根据权利要求1所述的反应器，还包括：

搅拌器，包括转轴，所述转轴穿过所述壳体伸入所述腔室内，并且/或者所述转轴穿过所述出料口伸入所述腔室内。

5.根据权利要求4所述的反应器，其中，

所述壳体包括第一端壁、侧壁以及与所述第一端壁相对的第二端壁，其中，所述浆料入口设置在所述侧壁上，所述氧化剂入口设置在所述第一端壁上，所述搅拌器和所述出料口设置在所述第二端壁上。

6.根据权利要求5所述的反应器，还包括：

内衬，设置在所述腔室中，其中，所述螺旋环流管沿所述内衬外壁缠绕设置，其中，所述内衬经渗铝、喷丸锻击以及喷涂热障涂层处理，所述热障涂层包括交替排布的多个铝层和多个氧化铝层。

7.根据权利要求5所述的反应器，还包括：

冷却装置，设置在所述侧壁上，用于冷却所述腔室中产生的反应产物；其中，所述加热装置与所述冷却装置并排设置在所述侧壁上，并且，所述加热装置与所述第一端壁的距离小于所述冷却装置与所述第一端壁的距离。

8.一种利用权利要求1至7中任一项所述的超临界水氧化反应器处理放射性有机废物的方法，包括：

通过所述加热装置对所述腔室进行预加热；

在所述腔室内的温度达到第一温度时，将目标溶液通过所述浆料入口输入所述腔室内，并对所述腔室继续加热，直到所述腔室内的温度达到第二温度；

将所述放射性有机废物的浆料通过所述浆料入口输入所述螺旋环流管，沿所述螺旋环流管的管道流动，并从所述螺旋环流管的另一端流出；

在所述放射性有机废物的浆料从所述螺旋环流管的另一端流出之后，与从所述氧化剂入口进入所述腔室的氧化剂混合并发生氧化反应。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述方法还包括：

在所述超临界水氧化反应器包括折返管的情况下，所述氧化剂先从所述氧化剂入口进入所述折返管，在依次经过所述折返管的内管和外管之后，从所述外管的开口进入所述腔室。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述方法还包括：

在所述超临界水氧化反应器包括搅拌器的情况下，利用所述搅拌器对发生氧化反应之后得到氧化产物进行搅拌；

将所述氧化产物从所述出料口排出，其中，所述氧化产物从所述出料口排出时的温度为150℃至300℃之间，所述第二温度大于或等于600℃。