連續式超臨界水氣化偏二甲肼廢液的裝置的制造方法
【專利說明】
【技術領域】
[0001]本發明屬于可再生資源及廢棄物的潔凈利用領域，具體涉及一種超臨界水氣化偏二甲肼的裝置。
【【背景技術】】
[0002]傳統處理偏二甲肼廢液的方法有:
[0003]I)活性炭吸附法。該方法各項指標均符合國家排放標準和有關規定，但再生活性碳時，需要對釋放出來的偏二甲肼進行再處理。
[0004]2)自然凈化法。該方法是一種有效、經濟、適用、簡便、節能的污水處理方法，但處理時間較長，對溶解氧和光照條件要求較高，污水處理池上方會有少量氨氣和肼類揮發物。
[0005]3)臭氧-紫外-活性炭法。該方法分解有害物徹底，耗時短，處理簡單，便于操作，處理后污水可直接放，但只能處理低濃度污水，耗水量大，效率低，而且設備建設、管理和維護費用較高。
[0006]4)離子交換法。該方法的離子交換樹脂飽和后，經再生處理可恢復其交換能力，是一種簡單實用的處理方法，但一次投資較多，陽離子會影響樹脂交換能力，而且污水中推進劑并沒有被破壞，而是轉移到離子交換樹脂上，會產生二次污染。
[0007]5)氯化法。該方法處理速度快，但肼類推進劑與次氯酸鹽反應中產生亞硝胺和氯代烴，這些物質毒性較大，排入水體會引起二次污染，另外反應時還會有大量的熱放出，且水體中過量的次氯酸鈣對生物有不利影響。
[0008]6)納米級Ti02光催化氧化法。該方法能很好的降解偏二甲肼，但該方法在實際應用中還存在一些工藝問題，總體上是經濟有效的，有很好的開發前景。
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【發明內容】
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[0009]本發明的目的在于提供一種連續式超臨界水氣化偏二甲肼廢液的裝置，利用超臨界水管式反應器氣化偏二甲肼，該裝置結構緊湊，操作方便。
[0010]為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案:
[0011]一種連續式超臨界水氣化偏二甲肼廢液的裝置，包括偏二甲肼儲箱、混合器、水箱、預熱系統和反應器；偏二甲肼儲箱的出口連接混合器的第一入口 ；水箱的出口經預熱系統連接混合器第二入口 ；混合器出口連接反應器入口，反應器中的水為超臨界態，超臨界水與偏二甲肼與在反應器中反應進行回收。
[0012]優選的，所述預熱系統包括第一換熱器、第二換熱器和預熱器；水箱的出口通過預熱水加壓泵和預熱水流量計連接第一換熱器的殼側入口，第一換熱器的殼側出口連接第二換熱器殼側入口，第二換熱器的殼側出口連接的預熱器的入口，預熱器的出口連接混合器第二入口 ；反應器出口連接第二換熱器管側入口，第二換熱器管側出口連接第一換熱器管側入口，第一換熱器管側出口連接冷卻器入口，冷卻器出口連接過濾器入口，過濾器出口連接減壓閥入口，減壓閥出口連接氣液分離器入口，氣液分離器的氣體出口連接產氣分析系統。
[0013]優選的，偏二甲肼儲箱的出口通過物料加壓泵和物料流量計連接混合器的第一入
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[0014]優選的，在混合器處偏二甲肼溶液與超臨界水混合成混合液，混合液中偏二甲肼的質量百分濃度為0.1%?10%。
[0015]優選的，反應器中的反應溫度為550°C，反應壓力為25Mpa。
[0016]優選的，水箱中添加有氧化劑；氧化劑將氧化成N °，有毒的偏二甲肼溶液在超臨界水中降解成無毒的CO2，H2，N2氣體。
[0017]優選的，反應器中填有催化劑；所述催化劑為骨架鎳或負載型催化劑。
[0018]優選的，反應器的加熱方式為三段加熱，上中下分別由三段獨立的爐絲加熱。
[0019]優選的，預熱水流量計的出口分成兩路，一路通過第一單向閥連接第一換熱器的殼側入口，另一路通過第二單向閥連接預熱器的入口 ；第一換熱器的殼側分成兩路，一路通過第三單向閥連接第二換熱器殼側入口，另一路通過第四單向閥連接預熱器的入口 ；第二換熱器的殼側出口通過第五單向閥連接的預熱器的入口 ；第二換熱器管側出口通過第六單向閥連接第一換熱器管側入口，第一換熱器管側出口通過第七單向閥連接冷卻器入口。
[0020]超臨界水氣化技術可以在比傳統氣化方法低的溫度條件下氣化有機物。超臨界水氣化工藝是在水的臨界點(374°C，22.1Mpa)以上的溫度和壓力條件下進行的。反應產生的氣體主要由氫氣、甲烷、一氧化碳和二氧化碳構成，反應后排放液體中COD去除率可達99%以上。產氣可以直接利用，也可以進一步分離得到高品質的氫氣，產液含有微量的有機物，可以循環再利用。本發明采用以下技術方案予以實現。
[0021]本發明中，首先一路水經加壓泵加壓并由換熱器和預熱器加熱到超臨界態后輸送到混合器，另一路中偏二甲肼溶液經加壓泵加壓并打入系統，在混合器處偏二甲肼溶液與超臨界水混合并迅速升溫到超臨界態。偏二甲肼與超臨界水在反應器中反應，生成氫氣、二氧化碳等氣體，之后產物經由換熱器和冷卻器冷卻，濾網過濾雜質以后到減壓閥泄壓至常壓。減壓閥出口的氣液兩相流體經過氣液分離器進行分離，氣體產物進氣相色譜分析成分并收集，液體產物可以循環再利用。
[0022]本發明的進一步改進在于，換熱器設計為兩個串聯，兩個換熱器可以同時運行，也可以通過閥門的切換單獨運行一個，保證裝置安全可靠的運行。
[0023]本發明的進一步改進在于，反應器的加熱方式為三段加熱，上中下分別由三段獨立的爐絲加熱，保證反應器中的溫度場均勻分布。
[0024]本發明的進一步改進在于，物料加壓泵和預熱水加壓泵的出口都連接有單向閥，防止高溫高壓的流體回流，保證加壓泵的安全穩定運行。
[0025]本發明的進一步改進在于，物料加壓泵和預熱水加壓泵的出口的管路都連接安全閥，一旦系統超壓可以及時開啟，保證系統的安全運行。
[0026]本發明的進一步改進在于，系統的溫度、壓力、物料流量、水流量、產氣流量等信號都由Plc讀取并實時記錄在上位機中，并在組態軟件的監控畫面中實時顯示。
[0027]本發明的進一步改進在于，與換熱器并聯的管路可以在反應結束以后沖洗整個系統，過濾器前面設計有排污閥，沖洗系統時排污閥打開。
[0028]本發明的進一步改進在于，所處理的物料為偏二甲肼溶液，整個實驗裝置在密閉的通風系統中進行，氣相色譜實時自動測定產氣成分。
[0029]本發明的進一步改進在于，減壓閥及針閥均由氣動執行機構控制，電機為防爆型，通過Plc發出信號實現裝置的自動控制，上位機組態軟件可以實時監控設備的運行情況，保證裝置長時間穩定安全運行。
[0030]本發明的進一步改進在于，在水箱中可以添加氧化劑，如雙氧水溶液，氧化劑的加入可以將N3-氧化成N °，偏二甲肼溶液在超臨界水中短時間內降解成無毒的C02，H2, N2等氣體；
[0031]本發明的進一步改進在于，在反應器中可以裝填催化劑，催化劑的存在可以進一步降低反應所需的溫度和壓力，提高原料的碳氣化率和氫氣選擇性，降低產液的COD值，降低反應介質對反應器壁和系統管路的腐蝕，降低工藝的復雜性和成本。
[0032]相對于現有技術，本發明的優點是:
[0033]I)在550°C和25Mpa條件下，超臨界水氣化10%的偏二甲肼溶液，其COD去除率能達到99%以上；
[0034]2)相比于釜式反應器，連續式超臨界水氣化偏二甲肼裝置可以使反應物料迅速升高到設定的溫度，進一步提高碳氣化率和COD去除率，降低產液中的氨氮濃度；
[0035]3)本發明在反應器中可以裝填常規催化劑。催化劑可以進一步降低反應所需的溫度和壓力，縮短反應時間，降低產液的COD值和氨氮濃度，降低工藝的復雜性和成本；
[0036]4)本發明可以利用生成的氫氣、一氧化碳等還原性氣體原位還原催化劑，氧化物催化劑在使用前不需要還原活化；
[0037]5)本發明可以通過添加氧化劑將N3-氧化成N °，有毒的偏二甲肼溶液在超臨界水中降解成無毒的CO2，H2，