CN213037484U - 一种类非均相湿式催化氧化的设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种类非均相湿式催化氧化的设备。包括反应筒、夹套、循环机构、进料机构和催化机构；反应筒外壁包裹有夹套，夹套一侧设有蒸汽管道；进料机构包括与原水管道、氧化剂管道和气体管道，混合器固定于反应筒筒内顶部，混合器底部出口与液体分布器相连通；催化机构设置于反应筒筒内中部；循环机构包括循环泵和循环管道，反应筒顶部和底部分别设有循环进口端和循环出口端；循环出口端其中一个分支经循环管道连接至循环进口端；循环出口端的另一个分支经热交换器连接至出水口。本实用新型可以在较低的温度和气压下对废水中的有机物进行氧化，大大提高了安全性。

Description

一种类非均相湿式催化氧化的设备

技术领域

本实用新型属于废水处理技术领域，具体涉及一种类非均相湿式催化氧化的设备。

背景技术

湿式催化氧化法是高效处理废水的重要方法之一，传统的湿式催化氧化法需要在高温高压的环境下进行，易引发安全事故，如近期化工厂不断发生的爆炸事故。除了安全性以外，现在很多化工废水都含氯离子，氯离子会对设备形成很大的损害，更何况在高温高压下。哪怕是纯钛，也不能保证可以持续运用三年。

实用新型内容

为了解决背景技术中的问题，本实用新型提供了一种类非均相湿式催化氧化的设备及其方法，通过加入氧化剂和催化剂提高效率，以弥补温度和气压的不足，该方法可在较低的温度和气压下对废水中的有机物进行氧化。

本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型包括反应筒、夹套、循环机构、进料机构和催化机构；反应筒外壁包裹有夹套，夹套一侧设有蒸汽管道；进料机构包括与混合器连通的原水管道、氧化剂管道和气体管道，混合器固定于反应筒筒内顶部，混合器底部出口与液体分布器相连通；催化机构设置于反应筒筒内中部，催化机构包括蜂窝状催化剂和置放架，置放架为网状结构，蜂窝状催化剂间隔堆放于置放架上；循环机构包括循环泵和循环管道，反应筒顶部和底部分别设有循环进口端和循环出口端；循环出口端设有两个分支，循环出口端其中一个分支经循环管道连接至循环泵的进水段，循环泵的出水端再经循环管道连接至循环进口端；循环出口端的另一个分支经热交换器连接至出水口。

液体分布器位于催化机构上方，液体分布器的喷洒面积覆盖蜂窝状催化剂的分布区域。催化剂通过反应筒上端开有的通孔投放至反应筒内。

进液泵Ⅰ和进液泵Ⅱ分别通过原水管道和氧化剂管道连接至混合器；贮气罐通过气体管道连接至混合器，并通过气泵加压。

循环管道内水的流速是原水管道中水流速的10-15倍。

通过蒸汽管道朝夹套内通入蒸汽，以维持反应筒内的反应温度。

所述反应筒底部设有排污口，反应筒底部沉积的污泥通过排污口定期排除。

本实用新型的有益效果是：

1)本实用新型可以在较低的温度和气压(小于150度，0.5MPa)的情况下，对废水中的有机物进行氧化，大大提高了安全性。除了提高安全性的同时，更意味着较低的建设成本。低温低压减轻了氯离子对设备形成的损害，延长了设备寿命，用2205不锈钢就可以达到一定的使用年限。

2)本实用新型设计的内循环装置，使原水可以不断的通过内循环进行氧化，进一步提高了反应效率。

3)和普通的芬顿法相比，本实用新型产生很少的污泥，大大降低了污泥的处理成本。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构图；

图中：反应筒1、夹套2、蒸汽管道3、原水管道4、氧化剂管道5、气体管道6、混合器7、液体分布器8、循环泵9、循环进口端10、循环出口端11、出水口12、热交换器13、进液泵Ⅰ14、进液泵Ⅱ15、凝水出口16、排污口17、催化剂18。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型包括反应筒1、夹套2、循环机构、进料机构和催化机构；反应筒1外壁包裹有夹套2，夹套2一侧设有蒸汽管道3；进料机构包括与混合器7连通的原水管道4、氧化剂管道5和气体管道6，混合器7固定于反应筒1筒内顶部，混合器7底部出口与液体分布器8相连通；催化机构设置于反应筒1筒内中部，催化机构包括蜂窝状催化剂18和支撑架，支撑架由多层网状结构组成，蜂窝状催化剂18间隔堆放于支撑架上；循环机构包括循环泵9 和循环管道，反应筒1顶部和底部分别设有循环进口端10和循环出口端11；循环出口端11设有两个分支，循环出口端11其中一个分支经循环管道连接至循环泵9的进水段，循环泵9的出水端再经循环管道连接至循环进口端10；循环出口端11的另一个分支经热交换器13连接至出水口12。

具体实施中，反应筒的工作压力0.5MPa，工作温度150℃；反应筒的设计压力0.6MPa，工作温度155℃；反应筒的材质为S22053。夹套的工作压力0.6MPa，工作温度158℃；夹套的设计压力0.75MPa，工作温度167℃；夹套的材质为 S30408，夹套内的介质为蒸汽。蒸汽液化后从凝水出口16流出。

具体实施中，反应筒1通过钢支架设置于地面上方。

具体实施中，液体分布器8位于催化机构上方，液体分布器8的喷洒面积覆盖蜂窝状催化剂18的分布区域。

具体实施中，进液泵Ⅰ14和进液泵Ⅱ15分别通过原水管道4和氧化剂管道 5连接至混合器7；贮气罐通过气体管道6连接至混合器7，并通过气泵加压。

具体实施中，原水管道4、氧化剂管道5、气体管道6和蒸汽管道上均设有压力控制仪，反应筒1内设有液位仪，液位仪的感应端位于反应筒1筒内且位于催化机构下方，通过液位仪检测液位是否达到目标值进行出水口出水速度的调节。

具体实施中，反应筒1底部设有排污口17，反应筒1底部沉积的污泥通过排污口17定期排除。

具体实施中，循环管道内水的流速是原水管道4中水流速的10-15倍。

具体实施例：

氧化剂跟原水分别通过原水管道4和氧化剂管道5进入混合器7混合，混合液经混合器7底部出口流入液体分布器8，混合液通过液体分布器8均匀喷淋于蜂窝状催化剂18上，原水在催化剂18和氧化剂的作用下进行氧化反应；流入反应筒1底部的原水通过循环管道重复进入反应筒1内，并通过液体分布器8 重复喷淋于蜂窝状催化剂18上，以加强氧化效果；经过循环氧化处理的原水经循环出口端11的另一个分支进入热交换器，通过热交换器后经出水口12排出。

具体实施中，氧化剂可以采用双氧水、次氯酸钠等。

通过热交换器将经过循环氧化处理的液体与未经处理的原水进行换热，达到预热效果的同时达到节能的目的。同时由于氧化反应会产生一定的热量，因此本实用新型的氧化过程实际热量消耗很小。通过蒸汽管道朝夹套2内通入蒸汽，使反应筒1内的反应温度维持在100-150度。

通过气体管道6朝反应筒1内通入加压后的空气，为反应筒1增加压力。

为了弥补废水中的有机物氧化反应时温度和气压的不足，除了加入氧化剂，还需要加入本实用新型制备的蜂窝状催化剂18提高效率。蜂窝状催化剂18主要由黏土、秸秆、木屑、碳、铁粉和贵金属调配得到，其中黏土约为45—55％，木屑约为5-10％，碳约为5-10％，铁粉约为5-10％，秸秆约为5-10％，贵金属含量约为18-20％。

具体实施中，贵金属可以采用铜、铁、锰、铬等。

蜂窝状催化剂18的制备方法为：将黏土、秸秆、木屑、碳、铁粉和贵金属捏合成型后，放入1200℃的砖窑烧制10分钟，淬火后，自然形成蜂窝状，可以堆积，也可以随着水流不停流动，以达到充分和水接触的目的。

蜂窝状催化剂密度小于水的密度，可以随着水流不停流动，以达到充分和水接触的目的。蜂窝状催化剂在水力冲击下不会碎裂。

本实用新型制备的蜂窝状催化剂18在150度、0.5MPa的条件下，彻底被激活，和加入的氧化剂反应，形成大量的羟基自由基，从而使整个氧化反应更加高效的运行。例如蜂窝状催化剂18和加入过氧化氢反应，形成大量的羟基自由基，由下表可以看到羟基自由基的标准电极点位远高于过氧化氢和其他氧化剂。

氧化剂	分子式	标准电极点位/V
			氟	F<sub>2</sub>	2.87
羟基自由基	OH<sup>-</sup>	2.80
			臭氧	O<sub>3</sub>	2.07
过氧化氢	H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>	1.78
			高锰酸根	MnO<sub>4</sub><sup>-</sup>	1.67
二氧化氯	CLO<sub>2</sub>	1.50
			氯气	Cl<sub>2</sub>	1.36
重铬酸根	Cr<sub>2</sub>O<sub>7</sub><sup>2-</sup>	1.33
			氧气	O<sub>2</sub>	1.23

Claims (6)

1.一种类非均相湿式催化氧化的设备，其特征在于，包括反应筒(1)、夹套(2)、循环机构、进料机构和催化机构；反应筒(1)外壁包裹有夹套(2)，夹套(2)一侧设有蒸汽管道(3)；

进料机构包括与混合器(7)连通的原水管道(4)、氧化剂管道(5)和气体管道(6)，混合器(7)固定于反应筒(1)筒内顶部，混合器(7)底部出口与液体分布器(8)相连通；

催化机构设置于反应筒(1)筒内中部，催化机构包括蜂窝状催化剂(18)和置放架，置放架为网状结构，蜂窝状催化剂(18)间隔堆放于置放架上；

循环机构包括循环泵(9)和循环管道，反应筒(1)顶部和底部分别设有循环进口端(10)和循环出口端(11)；循环出口端(11)设有两个分支，循环出口端(11)其中一个分支经循环管道连接至循环泵(9)的进水段，循环泵(9)的出水端再经循环管道连接至循环进口端(10)；循环出口端(11)的另一个分支经热交换器(13)连接至出水口(12)。

2.根据权利要求1所述的一种类非均相湿式催化氧化的设备，其特征在于，液体分布器(8)位于催化机构上方，液体分布器(8)的喷洒面积覆盖蜂窝状催化剂(18)的分布区域。

3.根据权利要求1所述的一种类非均相湿式催化氧化的设备，其特征在于，进液泵Ⅰ(14)和进液泵Ⅱ(15)分别通过原水管道(4)和氧化剂管道(5)连接至混合器(7)；贮气罐通过气体管道(6)连接至混合器(7)，并通过气泵加压。

4.根据权利要求1所述的一种类非均相湿式催化氧化的设备，其特征在于，循环管道内水的流速是原水管道(4)中水流速的10-15倍。

5.根据权利要求1所述的一种类非均相湿式催化氧化的设备，其特征在于，通过蒸汽管道朝夹套(2)内通入蒸汽，以维持反应筒(1)内的反应温度。

6.根据权利要求1所述的一种类非均相湿式催化氧化的设备，其特征在于，通过热交换器(13)将经过循环氧化处理的液体与未经处理的原水进行换热。

Images