CN112588217A - 超临界水氧化加热方法、装置和超临界水氧化系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种本发明实施例提供的一种超临界水氧化加热方法、装置和超临界水氧化系统，具体实现方案为：该装置包括：预热器、氧化加热单元、加热材料供给单元。预热器用于将装载的水通过加热材料加热到第一预设温度时，将加热后的水输入至氧化加热单元。氧化加热单元用于将加热到第一预设温度的水、加热材料和氧气进行氧化反应，以将生成的氧化生成物加热到第二预设温度。氧化加热单元用于将加热后的氧化生成物输入至超临界水氧化反应器，以使超临界水氧化反应器内的温度大于或等于300摄氏度。本发明实施例的装置由于采用了预热器和氧化加热单元相结合的结构，氧化加热单元利用氧化反应提供热量，造价成本较低。

Description

超临界水氧化加热方法、装置和超临界水氧化系统

技术领域

本发明实施例涉及氧化技术领域，尤其涉及一种超临界水氧化加热方法、装置和超临界水氧化系统。

背景技术

水的超临界点为374.3℃，22.05MPa，在此条件下水具有许多独特的性质。如烃类等非极性有机物与极性有机物一样可完全与超临界水互溶，氧气、氮气、一氧化碳、二氧化碳等气体也都能以任意比例溶于超临界水中，无机物尤其是盐类在超临界水中的溶解度很小。超临界水还具有很好的传热性质。这些特性使得超临界水成为一种优良的反应介质。

超临界水氧化技术是一种超级氧化技术。水在超临界状态下具有特殊性质，可以溶解氧气、有机物等非极性物质，同时氧气在超临界水环境中具有极高的氧化性。

超临界水氧化工艺是一种自热式氧化工艺，但初始反应温度较高，需在系统中设置开工加热器对系统预热。开工加热器一般采用电加热器，由于一般情况下，系统处理量较大，此时的电加热器的功率也较大，造价成本较高。

发明内容

本发明提供一种超临界水氧化加热方法、装置和超临界水氧化系统，用以解决目前开工加热器造价成本较高的问题。

本发明实施例第一方面提供一种超临界水氧化加热装置，所述装置包括：

预热器、氧化加热单元、加热材料供给单元；其中，所述预热器和氧化加热单元内部压强大于或等于水超临界压强；

所述加热材料供给单元分别与所述预热器输入端、所述氧化加热单元的其中一个输入端和超临界水氧化反应器的其中一个输入端连接；所述预热器的输出端与所述氧化加热单元的另一个输入端连接；

所述氧化加热单元的输出端与所述超临界水氧化反应器的另一个输入端连接；

所述加热材料供给单元用于给所述预热器、氧化加热单元和超临界水氧化反应器供给加热材料和/或氧气；

所述预热器用于将装载的水通过加热材料加热到第一预设温度时，将加热后的水输入至所述氧化加热单元；

所述氧化加热单元用于将加热到所述第一预设温度的水、加热材料和氧气进行氧化反应，以将生成的氧化生成物加热到第二预设温度；

所述氧化加热单元用于将加热后的氧化生成物输入至超临界水氧化反应器，以使超临界水氧化反应器内的温度大于或等于300摄氏度。

进一步地，如上所述的装置，还包括：控制单元；

所述控制单元通信连接所述加热材料供给单元；

所述控制单元用于接收加热控制指令，并根据所述加热控制指令生成对应的加热控制信息；

所述控制单元用于将所述加热控制信息发送至所述加热材料供给单元，以使所述加热材料供给单元根据所述加热控制信息给所述预热器和所述氧化加热单元供给对应重量的加热材料。

进一步地，如上所述的装置，所述加热材料包括加热反应物和/或点火介质

所述预热器在将装载的水通过加热材料加热到第一预设温度时，具体用于：

将装载的水通过加热反应物和/或点火介质进行加热，以使装载的水达到第一预设温度。

进一步地，如上所述的装置，还包括：显示单元；所述预热器内设有第一温度传感器；所述氧化加热单元设有第二温度传感器；

所述显示单元分别与所述第一温度传感器和所述第二温度传感器通信连接；

所述显示单元用于获取所述第一温度传感器和所述第二温度传感器采集的对应温度信息，并根据所述温度信息进行对应显示。

进一步地，如上所述的装置，所述预热器还包括：第一控制器和第一输出端阀门；

所述第一控制器与所述第一温度传感器通信连接；所述第一控制器与所述第一输出端阀门连接；

所述第一控制器用于获取所述第一温度传感器检测的温度信息，并根据所述温度信息判断所述预热器装载的水是否达到了所述第一预设温度；若达到了所述第一预设温度，则控制所述第一输出端阀门打开，以将装载的水输入所述氧化加热单元。

进一步地，如上所述的装置，所述氧化加热单元还包括：第二控制器和第二输出端阀门；

所述第二控制器与所述第二温度传感器通信连接；所述第二控制器与所述第二输出端阀门连接；

所述第二控制器用于获取所述第二温度传感器检测的温度信息，并根据所述温度信息判断所述氧化加热单元中的所述氧化生成物是否达到了所述第二预设温度；若达到了所述第二预设温度，则控制所述第二输出端阀门打开，以将氧化生成物输入所述超临界水氧化反应器。

进一步地，如上所述的装置，所述第一预设温度为300摄氏度。

进一步地，如上所述的装置，所述第二预设温度为450摄氏度。

本发明实施例第二方面提供一种超临界水氧化加热方法，包括：

加热材料供给单元给预热器、氧化加热单元和超临界水氧化反应器供给加热材料和/或氧气；

预热器将装载的水通过加热材料加热到第一预设温度时，将加热后的水输入至所述氧化加热单元；

氧化加热单元将加热到所述第一预设温度的水、加热材料和氧气进行氧化反应，以将生成的氧化生成物加热到第二预设温度；

所述氧化加热单元将加热后的氧化生成物输入至超临界水氧化反应器，以使超临界水氧化反应器内的温度大于或等于300摄氏度。

本发明实施例第三方面提供一种超临界水氧化系统，包括：第一方面任一所述的超临界水氧化加热装置和超临界水氧化反应器；

所述超临界水氧化加热装置中的氧化加热单元的输出端与所述超临界水氧化反应器的一个输入端连接。

本发明实施例提供的一种超临界水氧化加热方法、装置和超临界水氧化系统，该装置包括：预热器、氧化加热单元、加热材料供给单元；其中，所述预热器和氧化加热单元内部压强大于或等于水超临界压强；所述加热材料供给单元分别与所述预热器输入端、所述氧化加热单元的其中一个输入端和超临界水氧化反应器的其中一个输入端连接；所述预热器的输出端与所述氧化加热单元的另一个输入端连接；所述氧化加热单元的输出端与所述超临界水氧化反应器的另一个输入端连接；所述加热材料供给单元用于给所述预热器、氧化加热单元和超临界水氧化反应器供给加热材料和/或氧气；所述预热器用于将装载的水通过加热材料加热到第一预设温度时，将加热后的水输入至所述氧化加热单元；所述氧化加热单元用于将加热到所述第一预设温度的水、加热材料和氧气进行氧化反应，以将生成的氧化生成物加热到第二预设温度；所述氧化加热单元用于将加热后的氧化生成物输入至超临界水氧化反应器，以使超临界水氧化反应器内的温度大于或等于300摄氏度。本发明实施例的装置通过预热器将装载的水通过加热材料加热到第一预设温度后，达到氧化起活温度，此时，将加热后的水输入至所述氧化加热单元。然后通过所述氧化加热单元将加热到所述第一预设温度的水、加热材料和氧气进行氧化反应，以将生成的氧化生成物加热到第二预设温度。此时氧化加热单元将第二预设温度的氧化生成物输入至超临界水氧化反应器，以使超临界水氧化反应器内的温度大于或等于300摄氏度，从而满足超临界水氧化反应器的氧化起活温度，同时，由于采用了预热器和氧化加热单元相结合的结构，氧化加热单元利用氧化反应提供热量，总体使用的功率较低，造价成本较低。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1为本发明第一实施例提供的超临界水氧化加热装置结构示意图；

图2为本发明第二实施例提供的超临界水氧化加热装置的加热流程示意图；

图3为本发明第三实施例提供的超临界水氧化加热方法的流程示意图；

图4为本发明第四实施例提供的超临界水氧化系统结构示意图。

符号说明：

10、预热器；20、氧化加热单元；30、加热材料供给单元；40、超临界水氧化反应器；200、超临界水氧化加热装置。

通过上述附图，已示出本发明明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本发明构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本发明的实施例进行描述。

下面结合说明书附图对本发明实施例进行介绍。

图1为本发明第一实施例提供的超临界水氧化加热装置结构示意图，如图1所示，本实施例提供的超临界水氧化加热装置包括：

预热器10、氧化加热单元20、加热材料供给单元30。其中，所述预热器和氧化加热单元内部压强大于或等于水超临界压强。

加热材料供给单元30分别与预热器10输入端、氧化加热单元20的其中一个输入端和超临界水氧化反应器的其中一个输入端连接。预热器10的输出端与氧化加热单元20的另一个输入端连接。

氧化加热单元20的输出端与超临界水氧化反应器的另一个输入端连接。

加热材料供给单元30用于给预热器10、氧化加热单元20和超临界水氧化反应器供给加热材料和/或氧气。

预热器10用于将装载的水通过加热材料加热到第一预设温度时，将加热后的水输入至氧化加热单元20。

氧化加热单元20用于将加热到第一预设温度的水、加热材料和氧气进行氧化反应，以将生成的氧化生成物加热到第二预设温度。

氧化加热单元20用于将加热后的氧化生成物输入至超临界水氧化反应器，以使超临界水氧化反应器内的温度大于或等于300摄氏度。

本实施例中，反应物种类包括以下的一种或多种：

油脂、润滑油、有机废水、有机污泥、各种含有机物的废水，其中，化学需氧量的范围为：10～100000PPm。

本实施例中，点火介质的种类：蔗糖、其他有机物或反应物直接点火，初始点火热量来自预热器。超临界水氧化反应器是目前超临界水氧化工艺常用的一种装置。同时，需要说明的是，预热器10和氧化加热单元20内部满足水的超临界点压力值。

本实施例中，氧气使用含量与反应物的化学需氧量相关，一般情况下，氧气过量率为5％。

本实施例中，预热器10可以是电加热器，主要靠电能起加热的作用。氧化加热单元20通过水和氧气，生成的氧化生成物是水、无机盐和氧化物等。

本实施例中，通过预热器10进行第一步的加热，从而将水的温度提高到第一预设温度，使输出至氧化加热单元20的水满足氧化起活，可以与氧发生反应进一步的升温。从而对于电能的需求可以进一步的降低，耗能较低。

本发明实施例的超临界水氧化加热装置通过预热器10将装载的水通过加热材料加热到第一预设温度后，达到氧化起活温度，此时，将加热后的水输入至氧化加热单元20。然后通过氧化加热单元20将加热到第一预设温度的水、加热材料和氧气进行氧化反应，以将生成的氧化生成物加热到第二预设温度。此时氧化加热单元20将第二预设温度的氧化生成物输入至超临界水氧化反应器，以使超临界水氧化反应器内的温度大于或等于300摄氏度，从而满足超临界水氧化反应器的氧化起活温度，同时，由于采用了预热器10和氧化加热单元20相结合的结构，氧化加热单元20利用氧化反应提供热量，总体使用的功率较低，造价成本较低。

本实施例提供的超临界水氧化加热装置，在上一实施例提供的超临界水氧化加热装置的基础上，对各个装置进行了进一步地细化，则本实施例提供的超临界水氧化加热装置还包括以下技术方案。

可选的，在本实施例中，还包括：控制单元。

控制单元通信连接加热材料供给单元30。

控制单元用于接收加热控制指令，并根据加热控制指令生成对应的加热控制信息。

控制单元用于将加热控制信息发送至加热材料供给单元30，以使加热材料供给单元30根据加热控制信息给预热器10和氧化加热单元20供给对应重量的加热材料。

本实施例中，控制单元可以是单片机、微处理器等具有控制功能的设备，本实施例对此不做限定。通过控制单元可以在准备进行加热时，自动化的控制加热材料供给单元30给预热器10和氧化加热单元20供给相应重量大小的加热材料。

可选的，在本实施例中，加热材料包括加热反应物和/或点火介质

预热器10在将装载的水通过加热材料加热到第一预设温度时，具体用于：

将装载的水通过加热反应物和/或点火介质进行加热，以使装载的水达到第一预设温度。

可选的，在本实施例中，还包括：显示单元。预热器10内设有第一温度传感器。氧化加热单元20设有第二温度传感器。

显示单元分别与第一温度传感器和第二温度传感器通信连接。

显示单元用于获取第一温度传感器和第二温度传感器采集的对应温度信息，并根据温度信息进行对应显示。

可选地，本实施例中，预热器10还包括：第一控制器和第一输出端阀门。

第一控制器与第一温度传感器通信连接。第一控制器与第一输出端阀门连接。

第一控制器用于获取第一温度传感器检测的温度信息，并根据温度信息判断预热器10装载的水是否达到了第一预设温度。若达到了第一预设温度，则控制第一输出端阀门打开，以将装载的水输入氧化加热单元20。

可选的，本实施例中，氧化加热单元20还包括：第二控制器和第二输出端阀门。

第二控制器与第二温度传感器通信连接。第二控制器与第二输出端阀门连接。

第二控制器用于获取第二温度传感器检测的温度信息，并根据温度信息判断氧化加热单元20中的氧化生成物是否达到了第二预设温度。若达到了第二预设温度，则控制第二输出端阀门打开，以将氧化生成物输入超临界水氧化反应器。

可选的，本实施例中，第一预设温度为300摄氏度。

可选的，本实施例中，第二预设温度为450摄氏度。

本实施例中，当第一预设温度设为300摄氏度时，可以直接满足氧化起活，同时，对于能源的损耗最低。当第二预设温度设为450摄氏度时，可以使氧化加热单元20输出的氧化生成物结合超临界水氧化反应器还需要增加的其他物质后仍然能满足氧化起活需求的300摄氏度。

图2为本发明第二实施例提供的超临界水氧化加热装置的加热流程示意图。如图2所示。

预热器10在通过加热材料，如反应物或点火介质，将水加热到300℃，到达氧化起活温度。然后将加热后的水输入氧化加热单元20中，并同时通过加热材料供给单元(图中未示出)提供氧气使氧化加热单元20中与氧气产生氧化反应，燃烧到450℃。此时，氧化加热单元20的出口物料与低温物料(反应物或点火介质以及水)混合后进入超临界水氧化反应器40，保证超临界水氧化反应器40的进口物料也达到300℃起活。

本实施例还提供一种方法，请参阅图3，图3为本发明第三实施例提供的超临界水氧化加热方法的流程示意图。本实施例的超临界水氧化加热方法包括：

步骤S101，加热材料供给单元给预热器、氧化加热单元和超临界水氧化反应器供给加热材料和/或氧气。

步骤S102，预热器将装载的水通过加热材料加热到第一预设温度时，将加热后的水输入至氧化加热单元。

步骤S103，氧化加热单元将加热到第一预设温度的水、加热材料和氧气进行氧化反应，以将生成的氧化生成物加热到第二预设温度。氧化加热单元将加热后的氧化生成物输入至超临界水氧化反应器，以使超临界水氧化反应器内的温度大于或等于300摄氏度。

本实施例提供的超临界水氧化加热方法中，基于超临界水氧化加热装置的结构与功能，该超临界水氧化加热装置的结构与功能与本发明上述实施例一或实施例二提供的超临界水氧化加热装置的结构和功能类似，在此不再一一赘述。

图4为本发明第四实施例提供的超临界水氧化系统结构示意图，如图4所示，本实施例中，超临界水氧化系统，包括：

实施例一或实施例二中的超临界水氧化加热装置200和超临界水氧化反应器40。

超临界水氧化加热装置200中的氧化加热单元的输出端与超临界水氧化反应器40的一个输入端连接。

本实施例提供的超临界水氧化系统中，超临界水氧化加热装置的结构与功能与本发明上述实施例一或实施例二提供的超临界水氧化加热装置的结构和功能类似，在此不再一一赘述。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明实施例的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明实施例的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明实施例的一般性原理并包括本发明实施例未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明实施例的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。

应当理解的是，本发明实施例并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明实施例的范围仅由所附的权利要求书来限制。

Claims (10)

1.一种超临界水氧化加热装置，其特征在于，包括：

预热器、氧化加热单元、加热材料供给单元；其中，所述预热器和氧化加热单元内部压强大于或等于水超临界压强；

所述加热材料供给单元分别与所述预热器输入端、所述氧化加热单元的其中一个输入端和超临界水氧化反应器的其中一个输入端连接；所述预热器的输出端与所述氧化加热单元的另一个输入端连接；

所述氧化加热单元的输出端与所述超临界水氧化反应器的另一个输入端连接；

所述加热材料供给单元用于给所述预热器、氧化加热单元和超临界水氧化反应器供给加热材料和/或氧气；

所述预热器用于将装载的水通过加热材料加热到第一预设温度时，将加热后的水输入至所述氧化加热单元；

所述氧化加热单元用于将加热到所述第一预设温度的水、加热材料和氧气进行氧化反应，以将生成的氧化生成物加热到第二预设温度；

所述氧化加热单元用于将加热后的氧化生成物输入至超临界水氧化反应器，以使超临界水氧化反应器内的温度大于或等于300摄氏度。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：控制单元；

所述控制单元通信连接所述加热材料供给单元；

所述控制单元用于接收加热控制指令，并根据所述加热控制指令生成对应的加热控制信息；

所述控制单元用于将所述加热控制信息发送至所述加热材料供给单元，以使所述加热材料供给单元根据所述加热控制信息给所述预热器和所述氧化加热单元供给对应重量的加热材料。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述加热材料包括加热反应物和/或点火介质

所述预热器在将装载的水通过加热材料加热到第一预设温度时，具体用于：

将装载的水通过加热反应物和/或点火介质进行加热，以使装载的水达到第一预设温度。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：显示单元；所述预热器内设有第一温度传感器；所述氧化加热单元设有第二温度传感器；

所述显示单元分别与所述第一温度传感器和所述第二温度传感器通信连接；

所述显示单元用于获取所述第一温度传感器和所述第二温度传感器采集的对应温度信息，并根据所述温度信息进行对应显示。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述预热器还包括：第一控制器和第一输出端阀门；

所述第一控制器与所述第一温度传感器通信连接；所述第一控制器与所述第一输出端阀门连接；

所述第一控制器用于获取所述第一温度传感器检测的温度信息，并根据所述温度信息判断所述预热器装载的水是否达到了所述第一预设温度；若达到了所述第一预设温度，则控制所述第一输出端阀门打开，以将装载的水输入所述氧化加热单元。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述氧化加热单元还包括：第二控制器和第二输出端阀门；

所述第二控制器与所述第二温度传感器通信连接；所述第二控制器与所述第二输出端阀门连接；

所述第二控制器用于获取所述第二温度传感器检测的温度信息，并根据所述温度信息判断所述氧化加热单元中的所述氧化生成物是否达到了所述第二预设温度；若达到了所述第二预设温度，则控制所述第二输出端阀门打开，以将氧化生成物输入所述超临界水氧化反应器。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一预设温度为300摄氏度。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二预设温度为450摄氏度。

9.一种超临界水氧化加热方法，其特征在于，包括：

加热材料供给单元给预热器、氧化加热单元和超临界水氧化反应器供给加热材料和/或氧气；

预热器将装载的水通过加热材料加热到第一预设温度时，将加热后的水输入至所述氧化加热单元；

氧化加热单元将加热到所述第一预设温度的水、加热材料和氧气进行氧化反应，以将生成的氧化生成物加热到第二预设温度；

所述氧化加热单元将加热后的氧化生成物输入至超临界水氧化反应器，以使超临界水氧化反应器内的温度大于或等于300摄氏度。

10.一种超临界水氧化系统，其特征在于，包括：权利要求1-8任一所述的超临界水氧化加热装置和超临界水氧化反应器；

所述超临界水氧化加热装置中的氧化加热单元的输出端与所述超临界水氧化反应器的一个输入端连接。

Images