(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910702638.2
(22)申请日 2019.07.31
(71)申请人 中广核研究院有限公司
地址 518000 广东省深圳市福田区上步中
路西深圳科技大厦15层（1502-1504、
1506）
申请人 中广核核电运营有限公司
岭东核电有限公司
大亚湾核电运营管理有限责任公司
中国广核集团有限公司
中国广核电力股份有限公司
(72)发明人 袁誉坤 林鹏 汪栋 尹宇发宁 织造方法
刘夏杰 李晴 李丽丽 李坤锋
洪振旻 王浩宇 姜磊 赵滢
何小平 邓才远 张惠炜 万勇
(74)专利代理机构 广州三环专利商标代理有限公司 44202代理人 张艳美 侯柏龙(51)Int.Cl.C02F 1/72(2006.01)
机床顶针
(54)发明名称一种超临界水氧化反应器和超临界水氧化系统(57)摘要本发明提供了一种超临界水氧化反应器，包括反应器筒体、氧化剂内管、搅拌装置及套设在反应器筒体的加热器和冷却器，反应器筒体内具有工作区域，反应器筒体沿轴向开设有料液进口及沿径向开设有料液出口，加热器对应于所述工作区域的加热区域形成超临界区域，冷却器对应于工作区域的冷却区域形成亚临界区域，氧化剂内管包括位于反应器筒体内且沿轴向设置的第一管及第一管沿径向弯折延伸且部分伸出反应器筒体外形成的第二管，第二管上设有若干通孔，搅拌装置安装在反应器筒体上对工作区域提供搅动以使氧化剂与待处理的有机废液混合均匀。本申请能有效减少超临界水氧化反应器内无机盐的析出，避免超临界水氧化反应对超临界水 氧化反应器内部的腐蚀。权利要求书1页 说明书5页 附图2页CN 112299546 A 2021.02.02
C N 112299546
A
1.一种超临界水氧化反应器，其特征在于，包括反应器筒体、氧化剂内管、搅拌装置及套设在所述反应器筒体的加热器和冷却器，所述反应器筒体内具有工作区域，所述反应器筒体沿轴向开设有料液进口及沿径向开设有料液出口，所述加热器对应于所述工作区域的加热区域形成超临界区域，所述冷却器对应于所述工作区域的冷却区域形成亚临界区域，所述氧化剂内管包括位于所述反应器筒体内且沿轴向设置的第一管及所述第一管沿径向弯折延伸且部分伸出所述反应器筒体外形成的第二管，所述第
二管上设有若干通孔，所述搅拌装置安装在所述反应器筒体上对所述工作区域提供搅动以使氧化剂与待处理的有机废液混合均匀，待处理的有机废液经所述料液进口流入所述工作区域，在所述工作区域中被处理后经所述料液出口排出。
2.根据权利要求1所述的超临界水氧化反应器，其特征在于，所述搅拌装置包括搅拌电机、连接所述搅拌电机的搅拌轴及设于所述搅拌轴上的搅拌叶片，所述搅拌电机设于所述反应器筒体的外侧，所述搅拌轴位于所述工作区域内且沿轴向设置，所述搅拌电机驱动所述搅拌轴转动及带动所述搅拌叶片转动。
3.根据权利要求1所述的超临界水氧化反应器，其特征在于，若干所述通孔对称设于所述第二管。
4.根据权利要求1所述的超临界水氧化反应器，其特征在于，所述加热器包括独立加热的第一组加热器、第二组加热器、第三组加热器和第四组加热器，所述第一组加热器的加热区间为预热区间，所述第二组加热器、所述第三组加热器和所述第四组加热器的加热区间为超临界区域。
5.根据权利要求4所述的超临界水氧化反应器，其特征在于，所述第一组加热器、第二组加热器、第三组加热器和第四组加热器的加热区域均设有对应的温度传感器，用于感应该加热区域的温度。
6.根据权利要求1所述的超临界水氧化反应器，其特征在于，所述第一管上设有调节阀、流量表和压力检测表，以控制进入所述工作区域内氧化剂的含量。
7.根据权利要求1所述的超临界水氧化反应器，其特征在于，还包括压力传感器和安全阀，所述压力传感器用于监测所述反应器筒体内部的压力变化。
8.一种超临界水氧化系统，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的超临界水氧化反应器。
9.根据权利要求8所述的超临界水氧化系统，其特征在于，还包括依次连通的料液暂存箱、过滤器、高压柱塞泵、热交换器、冷凝器、背压阀、气水分离器和无机废液箱，所述气水分离器包括管路和壳侧，所述管路的出口连通所述料液进口，所述料液出口连通所述壳侧的入口，所述壳侧的出口连通所述冷凝器。
10.根据权利要求9所述的超临界水氧化系统，其特征在于，还包括氧气瓶和高压氧泵，所述高压氧泵将所述氧气瓶内的氧气输送至所述第一管。
权 利 要 求 书1/1页CN 112299546 A
一种超临界水氧化反应器和超临界水氧化系统
技术领域
[0001]本发明涉及超临界水氧化反应器的技术领域，更具体的涉及一种超临界水氧化反应器和超临界水氧化系统。
流(H)背景技术
[0002]超临界水氧化法(Supercritical Water Oxidation，简称SCWO)是指在温度和压力高于水的临界温度(374.3℃)和压力(22.1MPa)之上的反应条件下，以超临界水为反应介质，以空气或氧气等为氧化剂，将水中有机污染物彻底氧化成CO2和H2O等的过程。目前，利用超临界水氧化反应器处理液体有机污物比较广泛，但存在一些问题。如：
[0003]中国专利106334506A公开了的超临界水氧化反应器为罐式反应器，反应器内部通过添加牺牲层和补偿层，来减轻超临界水氧化反应对反应器内层的腐蚀，每次长时间运行之后，需在反应器内层上重新包覆牺牲层，才可以投入下次使用，操作复杂且牺牲层消耗量较大；在设备启动阶段，反应器内部易发生局部高温和富氧的情况，存在安全隐患。[0004]中国专利106847358B公开了将超临界水氧化技术应用于放射性有机废液的处理中，超临界水氧化反应器采用了管式反应釜，反应器外部仅设置了管式炉进行加热，同时该反应器没有除盐措施，在超临界状态下，无机盐会析出，析出的无机盐一部分附着在反应器内壁上，影响反应器的传热且加剧设备的腐蚀，一部分随反应流体排出反应器，排出的无机盐会堵塞系统后续管路，导致装置无法正常运行。
[0005]中国专利102249461A超临界水氧化反应器为管式反应器。为防止无机盐堵塞管路，采用了水力旋流器将大颗粒盐分离，同时设置了多个贮盐罐和多个过滤器，占地面积大，能耗高，流程复杂；超临界水氧化反应器内部仅通过提高流速的方式来防止无机盐的沉积。
[0006]因此，有必要提供一种超临界水氧化反应器和超临界水氧化系统以解决现有的问题。
发明内容
[0007]本发明的目的在于提供一种超临界水氧化反应器，有效减少超临界水氧化反应器内无机盐的析出，避免超临界水氧化反应对超临界水氧化反应器内部的腐蚀，防止析出的无机盐在后续的管路中造成堵塞。还可有效避免氧化剂的局部富集情况，防止超临界水氧化反应器内部局部过热的情况发生。
[0008]为实现上述目的，本发明提供了一种超临界水氧化反应器，包括反应器筒体、氧化剂内管、搅拌装置及套设在所述反应器筒体的加热器和冷却器，所述反应器筒体内具有工作区域，所述反应器筒体沿轴向开设有料液进口及沿径向开设有料液出口，所述加热器对应于所述工作区域的加热区域形成超临界区域，所述冷却器对应于所述工作区域的冷却区域形成亚临界区域，所述氧化剂内管包括位于所述反应器筒体内且沿轴向设置的第一管及所述第一管沿径向弯折延伸且部分伸出所述反应器筒体外形成的第二管，所述第二管上设
有若干通孔，所述搅拌装置安装在所述反应器筒体上对所述工作区域提供搅动以使氧化剂与待处理的有机废液混合均匀，待处理的有机废液经所述料液进口流入所述工作区域，在所述工作区域中被处理后经所述料液出口排出。
[0009]与现有技术相比，本申请的超临界水氧化反应器中，待处理的有机废液从料液进口进入到反应器筒体内的工作区域，处理后通过料液出口排出，流入和排出均很顺畅。氧化剂从第一管进入经第二管扩撒至工作区域，通过若干通孔均匀分布到反应器筒体内的工作区域中，可有效避免氧化剂的局部富集情况，防止反应器筒体内部局部过热的情况发生。在反应器筒体的外侧套设加热器和冷却器，使得加热器对应于工作区域的位置形成超临界区域，冷却器对应于工作区域的位置形成亚临界区域，实现超临界区间析出的无机盐在进入亚临界区间后可再次溶解，以减少反应器筒体内无机盐的析出，防止析出的无机盐在后续的管路中造成堵塞；搅拌装置安装在反应器筒体上对工作区域提供搅动以使氧化剂与待处理的有机废液混合均匀。也就是说，利用搅拌装置来维持反应器筒体内部的湍流，一方面保证进入内部的氧化剂与反应流体混合均匀；另一方面加剧反应内部的传热与传质。[0010]较佳的，所述搅拌装置包括搅拌电机、连接所述搅拌电机的搅拌轴及设于所述搅拌轴上的搅拌叶片，所述搅拌电机设于所述反应器筒体的外侧，所述搅拌轴位于所述工作区域内且沿轴向设置，所述搅拌电机驱动所述搅拌轴转动及带动所述搅拌叶片转动。[0011]较佳的，若干所述通孔对称设于所述第二管。脱模剂原料
[0012]较佳的，所述加热器包括独立加热的第一组加热器、第二组加热器、第三组加热器和第四组加热器，所述第一组加热器的加热区间为预热区间，所述第二组加热器、所述第三组加热器和所述第四组加热器的加热区间为超临界区域。
[0013]较佳的，所述第一组加热器、第二组加热器、第三组加热器和第四组加热器的加热区域均设有
对应的温度传感器，用于感应该加热区域的温度。
双眼皮胶条[0014]较佳的，所述第一管上设有调节阀、流量表和压力检测表，以控制进入所述工作区域内氧化剂的含量。
[0015]较佳的，超临界水氧化反应器还包括压力传感器和安全阀，所述压力传感器用于监测所述反应器筒体内部的压力变化。
[0016]本申请还提供了一种超临界水氧化系统，包括上述的超临界水氧化反应器。[0017]较佳的，超临界水氧化系统还包括依次连通的料液暂存箱、过滤器、高压柱塞泵、热交换器、冷凝器、背压阀、气水分离器和无机废液箱，所述气水分离器包括管路和壳侧，所述管路的出口连通所述料液进口，所述料液出口连通所述壳侧的入口，所述壳侧的出口连通所述冷凝器。
[0018]较佳的，超临界水氧化系统还包括氧气瓶和高压氧泵，所述高压氧泵将所述氧气瓶内的氧气输送至所述第一管。
附图说明
[0019]图1为本发明超临界水氧化系统的结构示意图。
[0020]图2为本发明超临界水氧化反应器的结构示意图。
[0021]符号说明
[0022]超临界水氧化系统200，超临界水氧化反应器100，反应器筒体10，料液进口11，料
液出口12，工作区域13，超临界区域14，亚临界区域15，预热区间16，限位部17，氧化剂内管20，第一管21，第二管23，搅拌装置30，搅拌电机31，搅拌轴33，搅拌叶片35，加热器40，第一组加热器41，第二组加热器42，第三组加热器43，第四组加热器44，冷却器50，料液暂存箱110，过滤器120，高压柱塞泵130，热交换器140，冷凝器150，背压阀160，气水分离器170，无机废液箱180，氧气瓶191，高压氧泵192。
具体实施方式
[0023]现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。[0024]请参考图1-图2，本申请的超临界水氧化系统200包括超临界水氧化反应器100、依次连通的料液暂存箱110、过滤器120、高压柱塞泵130、热交换器140、冷凝器150、背压阀160、气水分离器170和无机废液箱180，气水分离器170包括管路和壳侧，管路的出口连通料液进口11，料液出口12连通壳侧的入口，壳侧的出口连通冷凝器150。具体地，待处理有机废液和软水首先按照一定的比例在料液暂存箱110中混匀，可以添加适量表面活性剂。稀释混匀后的待处理料液经过滤器120过滤后进入高压柱塞泵130，过滤器120用以去除料液中的固体颗粒，保护高压柱塞泵130，同时也避免固体颗粒堵塞管道。待处理料
液经高压柱塞泵130后进入热交换器140进行预热。其中，待处理料液经高压柱塞泵130后从管路的入口进入，走管路，从管路的出口进行到超临界水氧化反应器100的料液进口11，经过超临界水氧化反应器100进行超临界水氧化反应后，高温反应流体经料液出口12排出从壳侧的入口进入，走壳侧，与热交换器140中管路中的待处理料液进行热交换，从壳侧的出口流入至冷凝器150。冷凝器150进行降温处理后流入背压阀160，经过背压阀160降压处理后进入气水分离器170中进行气水分离，废气从气水分离器170顶部排出，无机废液进入无机废液箱180暂存。
铁塔基础[0025]请参考图2，超临界水氧化反应器100包括反应器筒体10、氧化剂内管20、搅拌装置30及套设在反应器筒体10的加热器40和冷却器50，反应器筒体10内具有工作区域13，反应器筒体10沿轴向H开设有料液进口11及沿径向M开设有料液出口12，加热器40对应于工作区域13的加热区域形成超临界区域14，冷却器50对应于工作区域13的冷却区域形成亚临界区域15，氧化剂内管20包括位于反应器筒体10内且沿轴向H设置的第一管21及第一管21沿径向M弯折延伸且部分伸出反应器筒体10外形成的第二管23，第二管23上设有若干通孔，进一步，第一管21沿反应器筒体10内的中心轴向H设置。搅拌装置30安装在反应器筒体10上对工作区域13提供搅动以使氧化剂与待处理的有机废液混合均匀，待处理的有机废液经料液进口11流入工作区域13，在工作区域13中被处理后经料液出口12排出。具体地，反应器筒体10采用镍基合金制备。在第二管23上设有若干通孔，有助于氧化剂的扩散，氧化剂可通过这些通孔均匀分布于反应器筒体10内部或工作区域13内，可有效避免氧化剂的局部富集情况，防止反应器
筒体10内部局部过热的情况发生。利用在反应器筒体10的外侧套设加热器40和冷却器50，使得该超临界水氧化反应器100集加热和冷却功能于一体，能够创造出超临界区域14(即加热区间)和亚临界区域15(即冷却区间)，使得超临界区域14析出的无机盐在进入亚临界区域15后可再次溶解，可减少反应器筒体10内部无机盐的析出，同时防止析出的无机盐在后续的管路中造成堵塞。此外，在工作区域13与料液出口12之间设有限位部17，以减小工作区域13与料液出口12之间的连通间隙，提高对液态有机污物的处理效果。
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