DE4443078C2 - Verfahren zum Schutz innerer Behälterwandungen bei der überkritischen Wasseroxydation - Google Patents

Verfahren zum Schutz innerer Behälterwandungen bei der überkritischen Wasseroxydation

Info

Publication number
DE4443078C2
DE4443078C2 DE4443078A DE4443078A DE4443078C2 DE 4443078 C2 DE4443078 C2 DE 4443078C2 DE 4443078 A DE4443078 A DE 4443078A DE 4443078 A DE4443078 A DE 4443078A DE 4443078 C2 DE4443078 C2 DE 4443078C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pressure
tube
supercritical
barrier fluid
reaction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE4443078A
Other languages
English (en)
Other versions
DE4443078A1 (de
Inventor
Justus Brans
Valentin Casal
Manfred Gegenheimer
Hans Schmidt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
Original Assignee
Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Forschungszentrum Karlsruhe GmbH filed Critical Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Priority to DE4443078A priority Critical patent/DE4443078C2/de
Publication of DE4443078A1 publication Critical patent/DE4443078A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE4443078C2 publication Critical patent/DE4443078C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J3/00Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
    • B01J3/04Pressure vessels, e.g. autoclaves
    • B01J3/046Pressure-balanced vessels
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0053Details of the reactor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0053Details of the reactor
    • B01J19/0073Sealings
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/02Apparatus characterised by being constructed of material selected for its chemically-resistant properties
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J3/00Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
    • B01J3/008Processes carried out under supercritical conditions
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051Controlling the temperature
    • B01J2219/00074Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
    • B01J2219/00087Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor
    • B01J2219/00094Jackets
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051Controlling the temperature
    • B01J2219/00132Controlling the temperature using electric heating or cooling elements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00162Controlling or regulating processes controlling the pressure
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/02Apparatus characterised by their chemically-resistant properties
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/54Improvements relating to the production of bulk chemicals using solvents, e.g. supercritical solvents or ionic liquids

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schutz innerer Behälterwandungen vor dem Angriff korrosiver Medien, insbesondere von Behältern aus hochfesten Stählen von Reakto­ ren, in denen Stoffumwandlungen mit Hilfe der überkritischen Wasseroxydation, wie z. B. die Stoffumsetzung von schadstoff­ beladenen Abfällen mit schwer abbaubaren Stoffen, stattfinden und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Stoffumwandlung durch Oxidation in überkritischem Wasser mit einem Reaktionsbehälter, in welchem die überkritische Reaktion abläuft.
Ein bekanntes Verfahren zur Zersetzung von schadstoffbeladenen Abfällen ist die Oxidation in überkritischem Wasser. Damit können schwer abbaubare und/oder toxische Stoffe bei Anwesen­ heit von Sauerstoff in praktisch inerte Substanzen umgewandelt werden. Unter der Bedingung p < 221 bar, T < 374°C besitzt Wasser eine sehr hohe Löslichkeit für organische Stoffe und eine praktisch unbegrenzte Löslichkeit für Sauerstoff. Da in über­ kritischem Wasser Organika und Sauerstoff molekular gemischt werden können, gibt es keine reaktionsbehindernden Phasengren­ zen. Daraus folgen sehr hohe Oxidationsraten, die zu sehr kur­ zen Reaktionszeiten führen.
Zur Beseitigung besonders gefährlicher organischer Verbindun­ gen wie z. B. chlorierter oder fluorierter Kohlenwasserstoffe hat daher die Naßoxidation in überkritischem Wasser ein hohes Potential. Ein wesentlicher Hinderungsgrund für die Anwendung des Verfahrens war bisher die ungenügende Korrosionsbeständig­ keit selbst säurefester metallischer Werkstoffe mit hohen me­ chanischen Festigkeiten, die die überkritischen Bedingungen erfordern. Bei der überkritischen Oxidation der Schadstoffe bilden sich nämlich aus deren anorganischen Bestandteilen Säu­ ren, welche in der Regel, insbesondere durch die zusätzliche Anwesenheit von Sauerstoff, den Behälterwerkstoff in wenigen Stunden zerstören. Werkstoffe, die unter den genannten Bedin­ gungen eine genügende Korrosionsfestigkeit aufweisen, wie ge­ sintertes Al2O3 oder metallische Sonderwerkstoffe besitzen nicht die für Druckbehälter notwendigen mechanischen Eigen­ schaften
Das innere Beschichten der Druckapparatur mit keramischen Werk­ stoffen führt zu wenig befriedigenden Ergebnissen, da
  • - Keramik eine geringere Wärmedehnung besitzt als die Behälterwerkstoffe und eine Beschichtung beim Aufheizen der Anlage daher leicht reißt,
  • - Keramik relativ spröde ist, daher ebenfalls reißt, wenn sich die Stahlstruktur unter mechanischer Belastung dehnt, sowie
  • - mit chemischen oder physikalischen Methoden aufgebrachte Keramikschichten sich nicht sintern lassen. Ein solches Sintern wäre aber zur Umwandlung der Keramik in eine me­ chanisch feste und chemisch beständige Form wünschens­ wert.
Alternativ sind in EP 0 708 058 A2 und WO 94/18128 A1 Vorrich­ tungen und Verfahren beschrieben, bei denen in der Druckappara­ tur zwischen der Behälterwandung und dem Bereich der überkriti­ schen Oxidation eine zusätzliche separate Zwischenwand als Kor­ rosionsschutz eingesetzt wird. Wesentlich dabei ist, dass zwi­ schen Behälterwandung und Zwischenwand eine Spülflüssigkeit mit einem Druck entsprechend dem Prozessdruck der Nassoxidation, d. h. des korrosiven Mediums, eingeleitet wird. Bei richtiger Pro­ zessführung, d. h. bei strikter Überwachung und Anpassung von Prozessdruck und Spülflüssigkeitsdruck, muss die Zwischenwand lediglich korrosiven, jedoch nicht mechanischen Belastungen standhalten. Korrosionsschäden an der Zwischenwand werden u. A. dadurch vermieden, indem an der Zwischenwand ein stabiler Spül­ flüssigkeitsfilm eingestellt wird, welcher die Korrosionsprodukte, d. h. korrosive Medien, von der Zwischenwand fernhalten soll. Die Spülflüssigkeit dient hier dann als Sperrfluid.
In der nachveröffentlichten, jedoch prioritätsälteren EP 0 708 058 A2 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Nassoxidation von organischen Abfallmaterial mit überkritischem Wasser beschrieben. Bei dem Verfahren wird eine Vorrichtung verwendet, welche für die Spülflüssigkeit durchlässige Zwi­ schenwände aufweist. Die Spülflüssigkeit zwischen Behälterwan­ dung und Zwischenwand dringt durch eine Vielzahl von Öffnungen in der Zwischenwand zum Prozessraum der Nassoxidation und bil­ det nach Überwindung der Zwischenwand auf dieser einen Spül­ flüssigkeitsfilm. Dabei wird die Spülflüssigkeit im Film von nachströmender Spülflüssigkeit laufend ersetzt. Die Zwischen­ wand besteht dabei aus bis zu sieben übereinandergeschichteten metallischen Lagen, wobei jede dieser Lagen mit einer Vielzahl von feinen Bohrungen und Kanälen versehen ist.
Aus der WO 94/18128 A1 ist ein vergleichbares Verfahren be­ kannt, wobei als Zwischenwand ein wasserdurchlässiges Innenrohr zum Einsatz kommt, welches aus einem porösen Material besteht. Dabei wird als Spülflüssigkeit Wasser mit einem Oxidationsmit­ tel von außen durch das Innenrohr zu dem im Innenrohr befindli­ chen Abfallstrom (Prozessraum) geführt, wobei sich auf der Innenseite des Innenrohrs ein Spülflüssigkeitsfilm bildet.
Ausgehend davon hat die vorliegende Erfindung zur Aufgabe, ein weiteres Verfahren und eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung zu schaffen, welches bzw. welche eine Spülflüssigkeitszugabe lediglich an einer definierten Stelle in der Zwischenwand vorsieht.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die vorliegende Erfindung be­ züglich des Verfahrens die Verfahrensschritte vor die in den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1 bis 5 angeführt sind.
Zur Lösung der Aufgabe bezüglich der Vorrichtung werden erfin­ dungsgemäß die Merkmale vorgeschlagen, die in den kennzeichnen­ den Teilen der Ansprüche 6 bis 8 angeführt sind.
Insbesondere wird die Aufgabe durch Einsetzen einer Zwischen­ wand gelöst, welche das Sperrfluid (Spülflüssigkeit) dem korro­ siven Medium nach der überkritischen Oxidation an nur einer eng begrenzten Stelle durch die Zwischenwand hindurch in Form einer definierten Leckage zugegeben wird, wobei dadurch der Druckaus­ gleich erfolgt und das korrosive Medium von der Behälterwandung vollständig ferngehalten wird.
Auf diese Art ermöglicht es die vorliegende Erfindung in beson­ ders vorteilhafter Weise, die Druckhalte- und Dichtfunktion vollkommen von der der Funktion der Einschließung der säurehaltigen korrosiven Produkte zu trennen und die durch Korro­ sion gefährdete Wand des Reaktionsbehälters davor zu schützen.
Weitere Einzelheiten der vorliegenden Erfindung werden im fol­ genden und anhand der Figur näher erläutert. Diese zeigt einen Schnitt durch eine schematisch dargestellte Vorrichtung als Ausführungsbeispiel zur Durchführung des neuen Verfahrens.
Grundlage der Erfindung ist ein neues Verfahren zum Schutz in­ nerer Behälterwandungen vor dem Angriff korrosiver Medien, insbesondere von Behältern aus hochfesten Stählen, in denen mit Hilfe der überkritischen Wasseroxydation die Stoffumwand­ lung von schwer abbaubaren Stoffen stattfindet. Nach dem Ver­ fahren wird zwischen dem Druckrohr 1 als Wandung eines Behäl­ ters und dem Reaktionsrohr 13, welches bei dem Verfahren als Ausführungsbeispiel das korrosive Medium im Reaktionsstrom 15 (bestehend aus dem Schadstoffstrom 6 und dem Sauerstoffträger­ strom 7) einschließt, ein nichtkorrosives Sperrfluid 8, 9 gleichen Druckes wie das korrosive Medium angeordnet, das von diesem mittels einer druckdurchlässigen Zwischenwand mit Spal­ ten, Bohrungen oder Schlitzen getrennt ist. Das Sperrfluid 8, 9 kann das gleiche Fluid wie das Trägerfluid der Teilreakti­ onsströme 6 und 7 sein. Die Wandung selbst besteht aus gegen­ über dem korrosiven Medium 15 korrosionsbeständigem Material. Damit werden die Bereiche des korrosiven Mediums 15 und des Sperrfluides 8, 9 druckmässig miteinander gekoppelt, bezüglich ihrer korrosiven Wirkung jedoch voneinander entkoppelt. Dem Sperrfluid kann dabei gegenüber dem korrosiven Medium 15 gese­ hen, eine gerichtete Strömung aufgegeben werde, es kann aber auch relativ zum korrosiven Medium stagnieren oder quasi sta­ gnieren.
Wichtig für den störungsfreien Ablauf der überkritischen Oxi­ dation ist somit das Verhindern des Austretens des Reaktions­ stromes 15 aus dem inneren Bereich der Oxidation in den äußeren Bereich des Sperrfluides 8, 9. Prinzipiell kann dies auf verschiedene Art erfolgen:
  • - Das Sperrfluid befindet sich in einem engen Spalt von ring­ förmigem Querschnitt. Die Volumenströme von Reaktionsstrom und Sperrfluid werden so ausgelegt, daß nur der Spülstrom des Sperrfluides zum Reaktionsstrom übertreten kann.
  • - Die innere Apparatur (das Reaktionsrohr 13) ist auf einer Seite in der äußeren gedichtet (Dichtung, Flansch, Schweißung oder Lötung), auf der anderen erfolgt die Ab­ dichtung nur über einen Spalt. Dort leckt die Spaltströmung in den Reaktionsstrom, jedoch nicht umgekehrt.
  • - Die innere Apparatur ist beidseitig mittels Dichtungen in der äußeren gedichtet. Die Ausführung erlaubt ein Schieben ineinander, so daß die innere Apparatur spannungsfrei bleibt.
  • - Die innere Apparatur ist geteilt. Beide Hälften sind je­ weils in der äußeren gedichtet. Die Teilungsfuge ist sehr eng. Der Spülstrom wird so dimensioniert, daß nur eine Leckage von außen nach innen möglich ist. Diese Version als bevorzugte Ausführungsform wird im folgenden beispielsweise genauer beschrieben.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, deren schema­ tischer Aufbau in der Figur dargestellt ist und in der das Verfahren ausgeübt werden soll, besitzt als äussere Hülle ein Druckrohr 1 aus gegenüber dem überkritischen Druck hochfestem Material, in welchem das, im Ausführungsbeispiel gem. der Fi­ gur aus den zwei Zwischenrohren 4 und 5 bestehende, vorteil­ hafterweise koaxial im Druckrohr 1 angeordnete Reaktionsrohr 13 aus gegenüber dem überkritischen Fluid korrosionsfestem Ma­ terial untergebracht ist. Das Druckrohr 1 ist an seiner Ein­ speiseseite unter einer gegen den Prozeßdruck dichten Abdich­ tung an einen Einspeisekopf 2 angeschlossen, auf der Austrittsseite auf dieselbe Art an einen Ausströmkopf 3. Die Außenwand der Reaktionsapparatur, die unter dem hohen Prozeß­ druck steht, besteht somit aus den Teilen 1, 2 und 3 als äus­ sere Begrenzung. Vom Inneren des Einspeisekopfes 2 her ragt das erste Zwischenrohr 4 in den Innenraum des Druckrohres 1 und ist gegenüber dem Druckrohr 1 abgedichtet. Dabei ist es jedoch so befestigt, daß eine gewisse Beweglichkeit zwischen den Rohren 1 und 4 aufrechterhalten bleibt. Entsprechend ragt das zweite Zwischenrohr 5 vom Ausströmkopf 3 her in den Innen­ raum des Rohres 1, wobei die Abdichtung in gleicher Weise wie im Einströmkopf vorgenommen wird. Die beiden Zwischenrohre 4 und 5 sind somit axial beweglich fixiert, wobei zwischen ihren beiden Stirnseiten ein kleiner Spalt 17 frei bleibt. Dieser Spalt 17 stellt die Verbindung vom Ringraum zwischen Druckrohr 1 und dem Reaktionsrohr 13 her. Es ist auch möglich, ein ein­ teiliges Reaktionsrohr 13 vorzusehen, dann muß es jedoch mit Bohrungen, Schlitzen oder dergleichen zum Druckausgleich ver­ sehen sein. Die gesamte Apparatur ist somit unter diesem Druckausgleich vollständig mit Fluiden gefüllt, d. h. die Wan­ dungen in Inneren des Druckrohres 13 stehen nur mit dem korro­ siven Medium, seine Aussenwandung sowie die Innenwand des Druckrohres 1 nur mit dem Sperrfluid in Kontakt.
Die Rohre 1 und 13 bzw. deren Teile 4 und 5 sind nun auf be­ sondere Weise an die verschiedenen Prozeßflüssigkeiten ange­ schlossen:
Die zu oxidierende, schadstoffbeladene Flüssigkeit 18, im Aus­ führungsbeispiel CH2Cl2, wird - in der Figur von links - dem er­ sten Zwischenrohr 4 mittels der Leitung 19 durch den Einspei­ sekopf 2 hindurch als Schadstoffstrom 6 zugeführt. Im Bereich der Einspeisestelle 24 des Rohres 4 wird der Sauerstoffträger 20, hier z. B. H2O2, über die Leitung 21 als Sauerstoffträger­ strom 7 ebenfalls durch den Einspeisekopf 2 hindurch zuge­ führt. Der Schadstoffstrom 6 und der Sauerstoffträgerstrom 7 werden unter überkritischem Druck aber unterkritischen Temperaturen (z. B. bei Raumtemperatur) in geeigneter Weise ge­ mischt (z. B. in einer Mischkammer oder in einer jet-Mischung) und mittels der Heizung 10 auf überkritische Temperatur er­ wärmt und die überkritische Reaktion läuft dann im Inneren des Reaktionsrohres 13 als Reaktion zwischen den Strömen 6 + 7 bzw. den Substanzen 18 + 20. Dabei entsteht aus den beiden Strömen 6 + 7 der Reaktionsstrom 15, das korrosive Medium. Somit kann dieser nur in dem korrosionsfesten Rohrteil 4 des Rohres 13 und, wie im folgenden beschrieben, im Rohrteil 5 strömen.
In den Ringraum zwischen Druckrohr 1 und dem Reaktionsrohr 13 bzw. den beiden Zwischenrohren 4 und 5 wird im Bereich des Einspeisekopfes 2 von der einen Seite her mittels der Zulei­ tung 23 ein Spülstrom 8 der Spülflüssigkeit 22, z. B. H2O, eingeleitet. Ebenso wird ein zweiter Spülstrom 9 einer weite­ ren Spülflüssigkeit 25, z. B. NaOH oder auch H2O, im Bereich des Ausströmkopfes 3 mittels der Zuleitung 26 von der anderen Seite her in den Ringraum eingeleitet. Beide Spülströme 8 und 9 vereinigen sich im Spalt 17 zwischen den beiden Rohren 4 und 5. Der vom Einspeisekopf 2 kommende Spülstrom 8 besteht wie bereits erwähnt aus destilliertem Wasser, der vom Abströmkopf kommende 9 entweder auch aus destilliertem Wasser oder aber einer Lauge.
Mit einer Lauge als Spülflüssigkeit lassen sich auf besonders vorteilhafte Weise Säuren, die bei der Naßoxidation der Ströme 6 + 7 im Reaktionsstrom 15 entstehen, unter Bildung von Salzen neutralisieren. Durch die beiden Spülströme 8 und 9 in dem Ringspalt um das Reaktionsrohr 13 herum wird sicher verhin­ dert, daß die bei der Oxidation 6 + 7 im Reaktionsrohr 13 ent­ stehenden Säuren mit dem Druckrohr 1 in Berührung kommen. Bei Spülung mit Lauge als Spülflüssigkeit 25 im Ringspalt 17 durch den Spülstrom 9, wie im Beispiel dargestellt, wird die Menge der Lauge 25 so dimensioniert, daß beim Mischen des Reaktions­ stromes 15 mit den beiden Spülströmen 8 und 9 die Temperatur auf Werte unter der kritischen Temperatur abgesenkt wird, damit die sich bildenden Salze in Lösung bleiben oder der Spalt 17 muß im Bereich des Kühlers 12 angeordnet sein. Um das Druckrohr 1 herum oder innerhalb von ihm ist eine zusätzliche Heizung 10 zum Aufheizen des Reaktionsstromes 15 auf überkri­ tische Temperatur angeordnet ebenso wie zwei Kühler 11 und 12. Der Kühler 11 im Bereich des ersten Zwischenrohres 4 dient dazu, daß der Einspeisekopf 2 kalt gehalten werden kann. Der Kühler 12 im Bereich des zweiten Zwischenrohres 5 kühlt den Gesamtstrom 16 aus den Bestandteilen 6 + 7 + 8 + 9 so weit ab, daß die Dichtungen im Abströmkopf 3 nicht beschädigt werden. Vom Abströmkopf 3 wird dann der Gesamtstrom 16 mittels der Leitung 14 als Abstrom abgeführt.
Durch die beschriebene Anordnung des Druckrohres 1 und des Re­ aktionsrohres 13 können nun die Funktionsgruppen Dicht- und Druckhaltefunktion nach außen, sowie die Funktion den Reakti­ onsraum einzuschließen, sauber voneinander getrennt werden. Dadurch wird es möglich, für beide Funktionen jeweils ge­ eignete Werkstoffe auszuwählen. Für das Druckrohr 1 und die Köpfe 2 und 3 beispielweise ein geeigneter Druckbehälterwerk­ stoff, für das Reaktionsrohr 13 bzw. seine beiden Rohrteile 4 und 5 ein für die Prozeßbedingungen geeigneter korrosionsfe­ ster Werkstoff. Dessen mechanische Eigenschaften sind unwich­ tig, da das Reaktionrohr 13 einerseits keinen mechanischen Be­ lastungen mehr unterliegt und weil es andererseits so im Druckrohr 1 gelagert ist, daß sich dessen Bewegungen durch thermische oder mechanische Dehnung nicht übertragen können. Als Werkstoffe für das Reaktionsrohr 13 bzw. seine Rohrteile 4 und 5 kommen keramische Werkstoffe, aber auch metallische so­ wie Gläser in Frage.
Bezugszeichenliste
1
Druckrohr
2
Einspeisekopf
3
Ausströmkopf
4
erstes Zwischenrohr
5
zweites Zwischenrohr
6
Schadstoffstrom
7
Sauerstoffträgerstrom
8
erster Spülstrom
9
zweiter Spülstrom
10
Heizung
11
Kühler
12
Kühler
13
Reaktionsrohr (
4
+
5
)
14
Ableitung
15
Reaktionsstrom, korrosives Medium (
6
+
7
)
16
Gesamtstrom (
6
+
7
+
8
+
9
)
17
Spalt
18
schadstoffbeladene Flüssigkeit
19
Leitung
20
Sauerstoffträger
21
Leitung
22
Spülflüssigkeit
23
Leitung
24
Einspeisestelle
25
Spülflüssigkeit
26
Zuleitung

Claims (8)

1. Verfahren zum Schutz innerer Behälterwandungen vor dem An­ griff korrosiver Medien, insbesondere von Behältern aus hoch­ festen Stählen von Reaktoren, in denen Stoffumwandlungen mit Hilfe der überkritischen Wasseroxydation, insbesondere die Stoffumsetzung von schadstoffbeladenen Abfällen mit schwer abbaubaren Stoffen, stattfinden, bei welchem zwischen der Wandung des Behälters und dem korrosiven Medium ein nichtkor­ rosives Sperrfluid gleichen Druckes wie das korrosive Medium angeordnet wird, das von diesem mittels einer Zwischenwand getrennt ist, die aus gegenüber dem korrosiven Medium korro­ sionsbeständigem Material besteht und über welche die Berei­ che des korrosiven Mediums und des Sperrfluids druckmässig miteinander gekoppelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrfluid dem korrosiven Me­ dium nach der überkritischen Oxidation an nur einer eng be­ grenzten Stelle durch die Zwischenwand hindurch in Form einer definierten Leckage zugegeben wird, wobei dadurch der Druck­ ausgleich erfolgt und das korrosive Medium von der Behälter­ wandung vollständig ferngehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Sperrfluid gegenüber dem korrosiven Medium gesehen, eine ge­ richtete Strömung aufgegeben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrfluid aus dem Trägerfluid der überkritischen Reakti­ onspartner besteht.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Sperrfluid eine Lauge ist und dem kor­ rosiven Medium bis zur Neutralisation der in der überkriti­ schen Reaktion entstehenden oder im Abfallstrom enthaltenen Säuren der überkritischen Reaktionspartner zugegeben wird.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Sperrfluid aus zwei Teilströmen be­ steht, deren einer parallel zum korrosiven Medium strömt und deren anderer entgegegesetzt zu diesem strömt.
6. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche zur Stoffumwandlung mit Hilfe der überkritischen Wasseroxidation in einem Behälter, der als äu­ ssere Hülle ein Druckgefäß aus gegenüber dem überkritischen Druck hochfestem Material mit einem Sperrfluid darin besitzt, in welchem eine, dieses gegenüber dem überkritischen Reakti­ onsbereich trennende Zwischenwand aus gegenüber dessen Fluid korrosionsfestem Material mit Druckausgleich zwischen ihrer Außen- und Innenseite angeordnet ist, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
  • a) die Zwischenwand besteht aus einem Reaktionsrohr (13) aus gegenüber dem in ihm strömenden Fluid (15, 6, 7) korrosions­ festem Material, das gegenüber dem Druckgefäß (1) abge­ dichtet ist und an einer eng begrenzten Stelle einen Durchlaß (17) in Form eines Spaltes einer Bohrung oder ei­ nes Schlitzes zwischen dem Reaktionsbereich (15, 6, 7) und dem Bereich des Sperrfluides (8, 9) im Druckgefäß (1) auf­ weist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch die weite­ ren Merkmale
  • a) das Reaktionsrohr (13) besteht aus zwei Zwischenrohren (4 und 5), die sich im Inneren des Druckrohres (1) annähernd berühren, wodurch zwischen ihren Stirnseiten ein Spalt (17) frei bleibt, der eine Verbindung vom Ringraum zwi­ schen dem Druckrohr (T) den beiden Zwischenrohren (4 und 5) herstellt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch die weiteren Merkmale:
  • a) das Druckgefäß besteht aus einem äußeren Druckrohr (1), welches an seiner Einspeiseseite unter einer gegen den Prozeßdruck dichten Abdichtung an einen Einspeisekopf (2) angeschlossen ist,
  • b) vom Inneren des Einspeisekopfes (2) her führt das Reakti­ onsrohr (13) in das Druckrohr (1), ist in ihm unter Auf­ rechterhaltung einer gewissen Beweglichkeit, jedoch abge­ dichtet, befestigt und führt von dort in das Innere des Ausströmkopfes (3), wobei es dort gegenüber dem Druckrohr (1) ebenso befestigt und abgedichtet ist,
  • c) das Reaktionsrohr (13) ist im Inneren des Einspeisekopfes (2) an den Brennstoffstrom (6) und den Sauerstoffträger­ strom (7) angeschlossen und weist an seinem anderen Ende in dem Ausströmkopf (3) die Abflußleitung (14) auf
  • d) der Zwischenraum zwischen dem Reaktionsrohr (13) und dem Druckrohr (1) ist an den Spülstrom (8) des Sperrfluides (22) angeschlossen.
DE4443078A 1994-12-03 1994-12-03 Verfahren zum Schutz innerer Behälterwandungen bei der überkritischen Wasseroxydation Expired - Fee Related DE4443078C2 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4443078A DE4443078C2 (de) 1994-12-03 1994-12-03 Verfahren zum Schutz innerer Behälterwandungen bei der überkritischen Wasseroxydation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4443078A DE4443078C2 (de) 1994-12-03 1994-12-03 Verfahren zum Schutz innerer Behälterwandungen bei der überkritischen Wasseroxydation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE4443078A1 DE4443078A1 (de) 1996-06-05
DE4443078C2 true DE4443078C2 (de) 2002-09-26

Family

ID=6534839

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE4443078A Expired - Fee Related DE4443078C2 (de) 1994-12-03 1994-12-03 Verfahren zum Schutz innerer Behälterwandungen bei der überkritischen Wasseroxydation

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE4443078C2 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111632569A (zh) * 2020-05-24 2020-09-08 西安交通大学 一种用于超临界水氧化反应耦合的流动腐蚀-盐沉积装置

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10120581A1 (de) * 2001-04-26 2002-10-31 Wehrle Werk Ag Verfahren zur chemischen Umsetzung eines fluiden Mediums
JP4334298B2 (ja) * 2003-08-19 2009-09-30 株式会社東芝 有機廃棄物の処理装置および処理方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2670275A (en) * 1950-09-02 1954-02-23 Du Pont Metal oxide production
DE933752C (de) * 1953-01-16 1955-10-06 Degussa Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung feinverteilter Metalloxyde
WO1994018128A1 (en) * 1993-02-05 1994-08-18 Mcguinness Thomas G Supercritical oxidation reactor apparatus and method
EP0708058A2 (de) * 1994-10-14 1996-04-24 Foster Wheeler Development Corporation Verfahren und Anlage zur superkritischen Nassoxidation

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2670275A (en) * 1950-09-02 1954-02-23 Du Pont Metal oxide production
DE933752C (de) * 1953-01-16 1955-10-06 Degussa Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung feinverteilter Metalloxyde
WO1994018128A1 (en) * 1993-02-05 1994-08-18 Mcguinness Thomas G Supercritical oxidation reactor apparatus and method
EP0708058A2 (de) * 1994-10-14 1996-04-24 Foster Wheeler Development Corporation Verfahren und Anlage zur superkritischen Nassoxidation

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111632569A (zh) * 2020-05-24 2020-09-08 西安交通大学 一种用于超临界水氧化反应耦合的流动腐蚀-盐沉积装置
CN111632569B (zh) * 2020-05-24 2021-12-28 西安交通大学 一种用于超临界水氧化反应耦合的流动腐蚀-盐沉积装置

Also Published As

Publication number Publication date
DE4443078A1 (de) 1996-06-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4225631C2 (de) Vorrichtung zum Reinigen oder Abstreifen von innenliegenden Flächen von Strömungsmittelrohren
AT391750B (de) Verfahren zum aufbringen eines aus zement-sand-moertel bestehenden ueberzuges auf die innenflaeche einer rohrleitung und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
DE4138916C2 (de) Vorrichtung in Modulbauweise zum Behandeln schadstoffbelasteter wäßriger Flüssigkeiten mittels UV-Strahlung
DE2420445C2 (de) Blaslanze für Sauerstoff oder ein Gemisch aus Sauerstoff und Brennstoff
DE2420444C3 (de) Blaslanze zum Mischen von Sauerstoff und Brennstoff
DE4443077C2 (de) Verfahren zum Schutz von Wandungen in Behältern vor dem Angriff korrosiver Medien und Vorrichtung
DE4443078C2 (de) Verfahren zum Schutz innerer Behälterwandungen bei der überkritischen Wasseroxydation
DE102005030230B3 (de) Vorrichtung zur Behandlung von organischen Substanzen
DE10114173A1 (de) Reaktor
DE102005055555A1 (de) Filter-Vorrichtung und Filter-Verfahren
DE2909024B2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Ausspulen eines sehr engen Spalts
DE19924762C1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Innenoberflächenbehandlung von metallischen Rohren
DE3122338C2 (de) Dampferzeuger
DE2005841A1 (de) Probenentnahmeventil
DE3702561A1 (de) Rohrduese zum einbringen eines reaktionsmittels in ein heisses gas
WO2002087739A1 (de) Verfahren zur chemischen umsetzung eines fluiden mediums unter erhöhtem druck und erhöhter temperatur
DE19617790A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur regenerativen Nachverbrennung und schaltbarer Verteiler für Fluide
DE19648508C1 (de) Industrielle Abluftreinigungsvorrichtung
DE3913135A1 (de) Plattenwaermetauscher fuer die waermerueckgewinnung oder abkuehlung eines fluids, insbesondere von schadstoffbeladenem dampf
WO1998033208A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur reinigung von substratoberflächen
DE102010033303A1 (de) Vorrichtung zum Schließen und Öffnen einer Be-/Entladeöffnung einer Prozesskammer
EP0271696A2 (de) Verfahren und Vorrrichtung zur Herstellung von dünnwandigen Hohlkörpern aus konzentrischen metallischen Schichten
EP2472180A1 (de) Brennervorrichtung
DE3705705A1 (de) Vorrichtung, anlage und verfahren zum entfernen von schadstoffen aus rauchgasen
DE102015222247A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten von Kapillarrohren

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: KARLSRUHER INSTITUT FUER TECHNOLOGIE, 76131 KA, DE

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20110701