一種緩蝕型超臨界水氧化反應物混合-預氧化裝置的制造方法
【專利說明】
【技術領域】
[0001]本發明屬于超臨界水氧化技術領域，涉及一種反應物混合-預反應設備，具體是一種緩蝕型超臨界水氧化反應物混合-預氧化裝置。
【【背景技術】】
[0002]超臨界水(supercritical water，SCW)作為超臨界流體的一種，是指溫度壓力均在其臨界點(374.15°C、22.1MPa)以上的水。與普通的液態水和水蒸氣相比，超臨界水的各種理化性質發生了很大變化。SCW的主要物性參數如密度、黏度、離子積和介電常數均明顯下降，擴散系數較高，傳質性能好，可與氣體(如氧氣、氮氣等)及絕大多數有機物完全互溶，氣液相界面消失，消除了相間傳質阻力，溶解其中物質的反應速率不再受傳質過程的限制。此外，超臨界水體系較高的環境溫度(工藝中通常高于400°C)也加速了體系內的化學反應。
[0003]超臨界水氧化技術(Supercritical Water Oxidat1n，簡稱SCW0)是利用超臨界水強大的溶解能力，使氧化劑和有機污染物間發生均相氧化反應，迅速、徹底地無害化降解各類有機污染物。超臨界水氧化技術對于處理石油開采與加工、化工生產、現代冶金、染料中間體、生物制藥、核工業、軍工等重污染企業所排放的重污染工業廢水及污泥具有顯著的技術優勢。
[0004]對于傳統超臨界水氧化工藝，有機廢物與氧化劑(為了保證氧化效果，通常氧化劑的供給量高于有機廢物氧化消耗對氧化劑的需求量)往往在反應器入口處直接一次性混合，繼而在超臨界水氧化反應器內沿程發生氧化反應。超臨界水氧化反應為放熱反應，有機廢物與高濃度的氧化劑一旦混合，二者發生劇烈氧化反應，放熱集中致使反應器入口處溫度急劇攀升，增加了入口處材質的服役環境苛刻性。此外，反應器入口處高濃度氧化劑的輸入以及高濃度自由基的產生，增強了該處環境的氧化性，加劇了反應器該部位材質的氧化腐蝕。因而，傳統超臨界水氧化反應器入口段是服役環境最惡劣的反應器段，其嚴重的結構材質腐蝕失效，極大地縮短了整個反應器的服役壽命周期。因此，在超臨界水氧化反應器前端，控制有機廢物和氧化劑的混合、預氧化過程對于延長反應器的整體壽命具有重要意義。
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【發明內容】
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[0005]本發明的目的在于針對【背景技術】中超臨界水氧化反應器入口段服役環境苛刻的問題，提供一種緩蝕型超臨界水氧化反應物混合-預氧化裝置，該氧化器能夠顯著降低超臨界水氧化器的服役環境苛刻性，延長超臨界水氧化反應器的服役壽命;又可以控制自身內部有機廢物和氧化劑的混合、預氧化過程，避免局部集中放熱而超溫損壞，可以廣泛應用于超臨界水氧化技術應用領域。
[0006]為達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現。
[0007]—種緩蝕型超臨界水氧化反應物混合-預氧化裝置，包括多節串接的反應物混合-預氧化器，每節反應物混合-預氧化器均由外管以及套設在外管內的芯管構成，首節反應物混合-預氧化器的芯管入口反應物A進口，末節反應物混合-預氧化器的芯管出口為反應物流出口，其余芯管的出口和入口沿程交替串接構成芯管通道，外管的側面均設置有外管支管，芯管相連接的兩個外管的外管支管沿程串接組成外管通道;首節反應物混合-預氧化器的外管側面，靠近反應物A進口處開設反應物B進口 ；每節反應物混合-預氧化器的芯管入口處均開設有反應物A注入口。
[0008]本發明進一步的改進在于:
[0009]所述外管的內側設置具有耐蝕特性的外管內襯。
[0010]所述外管內襯采用高端鎳基合金、鈦基合金或高溫陶瓷制成。
[0011]所述芯管的外側設置具有耐蝕特性的芯管涂層。
[0012]所述芯管涂層采用片狀氧化鋁或者部分穩定的氧化鋯制成。
[0013]所述若干反應物混合-預氧化器平行并排布置，芯管的出口通過芯管接管與下一節芯管的入口相連通，芯管與芯管接管通過法蘭連接。
[0014]所述外管支管通過焊接方式與下一節外管側面的外管支管相連通。
[0015]所述每一節芯管上開設3?4個反應物A注入口。
[0016]所述若干反應物混合-預氧化器“一”字型布置，芯管的出口通過法蘭與下一節反應物混合-預氧化器的芯管相連通，外管支管通過外管接管與下一節反應物混合-預氧化器的外管支管相連通。
[0017]當反應物A為有機廢物時，反應物B為氧化劑；當反應物A為氧化劑時，反應物B為有機廢物;氧化劑包括空氣、氧氣、雙氧水、硝酸或硝酸鹽溶液的一種或多種混合物。
[0018]與現有技術相比，本發明具有以下有益效果:
[0019]本發明設置于超臨界水氧化反應器前，有機廢物和氧化劑在該設備內發生了一定程度的反應，反應流由該設備流出后再進入超臨界水氧化反應器。反應流進入超臨界水氧化反應器后的氧化反應較為緩慢，降低了反應放熱集中而引發反應器局部超溫的威脅，并且進入反應器的反應流中氧化劑濃度較低。因而本發明顯著降低了超臨界水氧化器的服役環境苛刻性，有利于延長超臨界水氧化反應器的服役壽命。
[0020]本發明有機廢物和氧化劑分級逐步混合，發生初步的超臨界水氧化反應，有效避免了一次性直接混合時二者劇烈反應，致使設備局部集中放熱而超溫損壞;緩解了高濃度氧化劑對設備材質的加劇腐蝕。在芯管-外管環隙空間內，有機廢物和氧化劑發生預氧化反應生成大量自由基，外管內襯與芯管涂層實現了外管與芯管與高濃度自由基的隔離，從而避免了高濃度自由基引發外管與芯管的快速腐蝕。
[0021]相對于超臨界水氧化反應器，本發明的投資成本相當低，其運行維護、更換成本低，有利于降低超臨界水氧化系統裝置的后期整體維護成本。
[0022]進一步的，本發明反應物A注入口在芯管通道上沿程多級設置，避免了反應物A單級注入導致氧化反應劇烈、放熱集中而引發設備局部溫升過大或者超溫。
【【附圖說明】】
[0023]圖1為本發明的整體結構示意圖。
[0024]其中:卜外管;2-外管內襯;3-芯管涂層;4-芯管;5-外管支管;6_芯管接管;N1-反應物A進口 ；N2-反應物B進口 ；N3-反應流出口 ；N4-反應物A注入口。【【具體實施方式】】
[0025]下面結合附圖對本發明做進一步詳細描述:
[0026]參見圖1，本發明由多節反應物混合-預氧化器串接而成:第一節反應物混合-預氧化器的芯管3出口與第二節反應物混合-預氧化器的