本发明专利技术公开的一种预热、催化、脱盐一体化超临界水反应器，属于能源化工及污水处理等技术领域。包括反应器顶盖、反应器基体及反应器底盖。一方面通过保护壁的设置，可以实现掺混水的预热及壁面温度的降低；反应器内多级对撞射流混合以及多回程混合反应空腔的设置，实现了充分混合、有效延长反应时间和利于有机物彻底降解，催化床层和机械除盐装置能够提高复杂有机物的转化率、降低反应所需的温度同时防止壁面的盐沉积；另一方面，掺混预热器和物料预热器的设置能够有效利用反应后流体的热量，为掺混水和物料多级预热。整个反应器功能齐全，处理效率高，不形成二次污染，能够实现能量梯级利用和低品位热能的高效利用。级利用和低品位热能的高效利用。级利用和低品位热能的高效利用。
【技术实现步骤摘要】
一种预热、催化、脱盐一体化超临界水反应器
[0001]本专利技术属于污水处理设备
，具体涉及一种处理废水的超临界水反应器，具体涉及一种预热、催化、脱盐一体化超临界水反应器。
技术介绍
[0002]随着工业迅速发展，废水的种类和数量迅猛增加，对水体的污染也日趋广泛和严重，威胁人类的健康和安全。超高浓度有机废液具有有机物浓度高、成分复杂和具有强酸强碱性的特点。如果超高浓度废液在水体、土壤等自然环境中不断累积、储存，不仅会污染环境，而且最后进入人体将会极大危害身体健康。目前超高浓度有机废液的处理方法主要有焚烧法、吸附法、超声波降解法、微生物法等，但其不可避免的出现去除率低、效果差、设备投资大、处理成本高等缺点，而微生物法多停留在实验室阶段，尚无工程实际应用。
[0003]超临界水氧化(Supercritical Water Oxidation，SCWO)技术是一种可实现对多种有机废物进行深度氧化处理的技术。超临界水氧化是通过氧化作用将有机物完全氧化为清洁的H2O、CO2和N2等物质，S、P等转化为最高价盐类稳定化，重金属氧化稳定固相存在于灰分中。超临界水氧化技术效率高、处理彻底，反应为均相反应、反应速率快、适用范围广，其在处理各种废水和剩余污泥方面已取得了较大的成功。
[0004]但当前超临界水氧化工艺的系统反应器多为管式反应器或者简单釜式反应器，存在一些技术问题尚未解决：
[0005](1)需要额外供给大量热量，不能进行余热回收，能量利用率低，提高了超临界水氧化的工业化成本。
[0006](2)超临界水、物料和氧气的混合不充分和不均匀，导致温度场和浓度场的梯度，管式反应器或者简单釜式反应器极短的停留时间会导致反应不充分和不完全，从而使得超临界水氧化反应进行不充分，废液和废水处理效率低。
[0007](3)反应过程中会出现无机盐结晶现象，无机盐晶体会沉积在管道或者反应器上，有可能会引起反应器或管路的堵塞，严重时直接导致超压报警或者停机，严重影响反应器和系统的安全和稳定性。
[0008]因此亟需一种具有多种功能的超临界水氧化反应器，能够同时实现热量利用、延长停留时间、提高处理效率并降低反应温度以及防止盐沉积问题。
技术实现思路
[0009]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种预热、催化、脱盐一体化超临界水反应器，能够同时解决热量利用低、反应不完全、处理效率低以及无机盐沉积堵塞的问题。
[0010]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0011]本专利技术公开的一种预热、催化、脱盐一体化超临界水反应器，包括反应器基体，在反应器基体顶部设有反应器端盖，底部设有反应器底盖；
[0012]在反应器端盖内壁面紧贴设置端盖保护壁，且在反应器端盖上设置有分别用于向反应器基体内部腔室输送热掺混水、氧气、物料和冷却水的送料装置，在反应器端盖中轴位置还设有搅拌装置和悬吊于搅拌装置上的机械除盐装置；
[0013]在反应器基体内部由内到外同轴套设有混合空腔、反应空腔和换热空腔，反应空腔和换热空腔之间通过过渡通道连通，在混合空腔的内壁面和换热空腔的内壁面均紧贴设置保护壁，在换热空腔内由上至下分布有掺混水预热器、催化床层和物料预热器；
[0014]在反应器底盖壳侧设有反应后流体出口，底部设有盐产物出口，在反应器底盖外壁还设有冷却水结构。
[0015]优选地，所述混合空腔的数量为一个，反应空腔和换热空腔的数量为一个或多个，反应空腔和换热空腔可以通过增加套筒来增加空腔的个数。
[0016]进一步优选地，混合空腔为类圆柱形空腔，反应空腔和换热空腔为圆柱形空腔。
[0017]更进一步优选地，反应器基体内部由内到外同轴套设有一回程混合空腔、二回程反应空腔和三回程换热空腔；具体是由圆底套筒分隔而成的一回程混合空腔、二回程反应空腔和三回程换热空腔；
[0018]进一步优选地，在三回程换热空腔上部紧挨掺混水预热器设置均布板；
[0019]进一步优选地，在一回程混合空腔的内壁面紧贴设置一回程保护壁，在三回程换热空腔的内壁面紧贴设置侧面保护壁，侧面保护壁出口和侧面保护壁入口与侧面保护壁构成U型通路。
[0020]更进一步优选地，所述反应器端盖顶部设有阶梯状凸台，在阶梯状凸台上由上至下依次开设有加热掺混水入口、氧气一入口、热物料一入口和热物料二入口，上述入口分别对应通向混合腔的掺混水入口螺旋通道、氧气一螺旋通道、热物料一螺旋通道和热物料二通道；
[0021]阶梯状凸台上最底层凸台上开设有氧气二入口和一回程保护壁入口，在反应器端盖两侧还设有预热掺混水出口、端盖冷却水入口、物料入口、一回程保护壁出口、端盖冷却水出口、预热掺混水入口和物料出口。
[0022]更进一步优选地，所述端盖冷却水入口、端盖保护壁和端盖冷却水出口构成通路；预热掺混水入口、掺混水预热器和预热掺混水出口构成通路；物料入口、物料预热器和物料出口构成通路。
[0023]更进一步优选地，所述加热掺混水入口、氧气一入口和侧面保护壁入口为水平入口；氧气二入口为垂直入口。
[0024]优选地，所述冷却水结构包括嵌套设置在反应器底盖外侧的冷却套，冷却套上开设冷却水入口和冷却水出口，冷却套与冷却水入口和冷却水出口构成冷却水通路。
[0025]优选地，端盖保护壁以及混合空腔的内壁面和换热空腔的内壁面均紧贴设置的保护壁不限于膜式壁、水冷壁或换热盘管等可以实现壁面温度保护的换热元件。掺混水预热器和物料预热器不限于采用螺旋管式、蛇形管式或带整体翅片的换热器，层数和高度根据换热能力计算调整。
[0026]优选地，在三回程换热空腔底部侧壁还设有过滤装置，降温到常温后液相产物通过过滤装置后由反应后流体出口流出，含盐的固相产物从盐产物出口流出。
[0027]优选地，所述悬吊于搅拌装置上的机械除盐装置有两个，一个设置在混合空腔中，
一个设置在换热空腔中；机械除盐装置采用搅拌刮刷或刮刀等结构。
[0028]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0029]本专利技术公开的预热、催化、脱盐一体化超临界水反应器，一方面，超临界水反应器能够实现罐体的自热，通过罐体侧面保护壁、顶盖内侧保护壁及一回程保护壁的设置，可以实现掺混水的预热及端盖和反应器基体壁面的设计温度的降低；此外，反应器内多级对撞射流混合以及多回程混合反应空腔的设置，实现了充分混合、有效延长反应时间和利于有机物彻底降解，同时催化床层和机械除盐装置的设置能够提高复杂有机物的转化率、降低反应所需的温度同时防止壁面的盐沉积；另一方面，掺混水预热器和物料预热器的设置，能够有效利用反应后流体的大量热量，为掺混水和物料多级预热。整个反应器功能齐全，集预热、催化和脱盐于一体，处理效率高，处理彻底，不形成二次污染，实现能量梯级利用和低品位热能的高效利用，具有良好的经济性和技术性，有利于加快超临界水氧化工业化和商业化的进程。
[0030]进一步地，反应器基体内部由内到外同轴套本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种预热、催化、脱盐一体化超临界水反应器，其特征在于，包括反应器基体(11)，在反应器基体(11)顶部设有反应器端盖(6)，底部设有反应器底盖(23)；在反应器端盖(6)内壁面紧贴设置端盖保护壁(7)，且在反应器端盖(6)上设置有分别用于向反应器基体(11)内部腔室输送热掺混水、氧气、物料和冷却水的送料装置，在反应器端盖(6)中轴位置还设有搅拌装置和悬吊于搅拌装置上的机械除盐装置；在反应器基体(11)内部由内到外同轴套设有混合空腔、反应空腔和换热空腔，反应空腔和换热空腔之间通过过渡通道(15)连通，在混合空腔的内壁面和换热空腔的内壁面均紧贴设置保护壁，在换热空腔内由上至下分布有掺混水预热器(18)、催化床层(9)和物料预热器(20)；在反应器底盖(23)壳侧设有反应后流体出口(N16)，底部设有盐产物出口(N18)，在反应器底盖(23)外壁还设有冷却水结构。2.根据权利要求1所述的预热、催化、脱盐一体化超临界水反应器，其特征在于，所述混合空腔的数量为一个，反应空腔和换热空腔的数量为一个或多个，混合空腔为类圆柱形空腔，反应空腔和换热空腔为圆柱形空腔。3.根据权利要求2所述的预热、催化、脱盐一体化超临界水反应器，其特征在于，反应器基体(11)内部由内到外同轴套设有一回程混合空腔(17)、二回程反应空腔(21)和三回程换热空腔(22)，在三回程换热空腔(22)上部紧挨掺混水预热器(18)设置均布板(16)；在一回程混合空腔(17)的内壁面紧贴设置一回程保护壁(19)，在三回程换热空腔(22)的内壁面紧贴设置侧面保护壁(10)，侧面保护壁出口(N14)和侧面保护壁入口(N15)与侧面保护壁(10)构成U型通路。4.根据权利要求3所述的预热、催化、脱盐一体化超临界水反应器，其特征在于，所述反应器端盖(6)顶部设有阶梯状凸台，在阶梯状凸台上由上至下依次开设有加热掺混水入口(N1)、氧气一入口(N2)、热物料一入口(N3)和热物料二入口(N4)，上述入口分别对应通向混合腔的掺混水入口螺旋通道(2)、氧气一螺旋通道(3)、热物料一螺旋通道(4)和热物料二通道(5)；阶梯状凸台上最底层凸台上开设...
【专利技术属性】
技术研发人员：王树众，刘璐，姜观宇，徐甜甜，李艳辉，李建娜，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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