申请日2009.05.05
公开(公告)日2009.11.04
IPC分类号B01F13/00; B01F3/04
摘要
本发明属于废有机物的超临界水处理领域，涉及超临界水处理过程中的反应物料和氧化剂(氧化剂包括氧气、空气、过氧化氢溶液等)的混合装置，公开了一种废有机物的超临界水处理用混合器。它包括：筒体(1)，设置在筒体(1)顶部的物料入口(N1)，设置在筒体(1)顶部侧壁的溶氧混合管(2)，溶氧混合管(2)上设置有氧气入口(N3)和超临界水入口(N2)，连接筒体(1)的下封头(3)，设置在下封头(3)底部的混合物料出口(N5)，同轴设置在筒体(1)内的具有多孔蒸发壁的内筒(4)，以及设置在筒体(4)侧壁的蒸发壁水入口;所述筒体(1)的内壁和内筒(4)之间留有空隙。
权利要求书
1、一种废有机物的超临界水处理用混合器，其特征在于，包括：筒体 (1)，设置在筒体(1)顶部的物料入口(N1)，设置在筒体(1)顶部侧壁的 溶氧混合管(2)，溶氧混合管(2)上设置有氧气入口(N3)和超临界水入口 (N2)，连接筒体(1)的下封头(3)，设置在下封头(3)底部的混合物料出 口(N5)，同轴设置在筒体(1)内的具有多孔蒸发壁的内筒(4)，以及设置 在筒体(4)侧壁的蒸发壁水入口;所述筒体(1)的内壁和内筒(4)之间留 有空隙。
2、根据权利要求1所述的一种废有机物的超临界水处理用混合器，其特 征在于，所述筒体(1)的侧壁对称设置有四个蒸发壁水入口。
3、根据权利要求1所述的一种废有机物的超临界水处理用混合器，其特 征在于，所述蒸发壁水入口连通有提供蒸发壁水的集箱(6)。
4、根据权利要求1所述的一种废有机物的超临界水处理用混合器，其特 征在于，所述蒸发壁水为亚临界水。
说明书
废有机物的超临界水处理用混合器
技术领域
本发明属于废有机物的超临界水处理领域，涉及超临界水处理过程中的 反应物料和氧化剂(氧化剂包括氧气、空气、过氧化氢溶液等)的混合装置， 特别涉及一种废有机物的超临界水处理用混合器。
背景技术
超临界状态的水相当于非极性溶剂，能与空气、氧气和有机物以任意比 例混溶，从而形成均相。此时，气液相界面消失了，也就消除了相间的传质 阻力，溶于其中的物质的反应速度不再受传质的影响。同时，高的反应温度 (约400～650℃)也使反应速度加快。
近年来，超临界水氧化技术(Supercritical Water Oxidation，简称SCWO) 成为一种受到高度关注的废有机物的极具优势的处理技术。它在处理废有机 物时有着独到之处，利用水在超临界状态下所具有的特殊性质(弱的氢键作 用，介电常数近似于有机溶剂，高的扩散系数，低粘度等)，使废有机物和氧 化剂在超临界水中迅速发生氧化反应来彻底分解。
超临界水氧化对于处理那些有毒、难降解的废有机物具有独特的效果。 SCWO反应完全、彻底，最终产物为水、N2、CO2等小分子无机化合物，且 符合全封闭的要求，产物清洁，不需要作进一步的处理。另外，由于无机盐 在超临界水中的溶解度特别低，因此可以很容易地从中分离出来，处理后的 废水可完全回收利用。SCWO反应过程是一个放热反应，当废有机物的质量 分数达到1～2%时就能实现自热。对于有机物含量较高的废有机物来说，除一 部分热量用于加热自身反应物料至反应温度以维持反应的进行外(即自热)， 剩余部分的热量可通过换热器产生热能，从而实现废有机物的资源化利用。
近年来，各国都投入了大量的人力物力对该技术进行研究。超临界水氧 化反应装置，目前国内外已有相关报道，但还存在着不少缺点。如目前的超 临界水氧化装置，要么是物料(为流体状态的废有机物)与反应介质先混合 后一起预热，要么只预热反应介质，而物料不预热。前一种情况下，如果预 热温度达到超临界温度，则物料在预热管内就开始发生热解、裂解反应，会 产生焦油、焦炭，堵塞管路，并且对最终的产物有很大的影响;如果预热温 度低，则在进入反应器后，还需要继续加温达到超临界温度，势必会使反应 器结构更复杂。后一种情况下，由于物料不预热，在进入反应器之前混合， 导致整个流体的温度下降很多，使反应器需要设计更多的加热部分。
发明内容
本发明的目的在于一种废有机物的超临界水处理用混合器，用于氧气、 物料的预热混合，连接于反应器的前端，能够向反应器提供预热效果良好的 混合物料，简化反应器的结构和降低控制的复杂度。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。
一种废有机物的超临界水处理用混合器，其特征在于，包括：筒体，设 置在筒体顶部的物料入口，设置在筒体顶部侧壁的溶氧混合管，溶氧混合管 上设置有氧气入口和超临界水入口，连接筒体的下封头，设置在下封头底部 的混合物料出口，同轴设置在筒体内的具有多孔蒸发壁的内筒，以及设置在 筒体侧壁的蒸发壁水入口;所述筒体的内壁和内筒之间留有空隙。
本发明的进一步特点和改进在于：
所述筒体的侧壁对称设置有四个蒸发壁水入口。
所述蒸发壁水入口连通有提供蒸发壁水的集箱。
所述蒸发壁水为亚临界水。
本发明中，利用氧气与超临界水互溶的特性，在溶氧混合管内先利用超 临界水溶解氧气，再在筒体内与物料发生混合和预热后，迅速由混合物料出 口流入下游的超临界水氧化反应器。一方面，可以保证反应物料与氧气的混 合更加均匀;另一方面可以提高混合物料的温度，有利于下游的超临界水氧 化反应的进行;同时混合物料的温度控制有比较简单，相应的反应器的功能 相对单一，结构相对简单。
本发明中，利用具有多孔蒸发壁的内筒将筒体为两个区域：内筒和筒体 内壁之间的狭小空隙为亚临界区，内筒内侧为超临界区域。蒸发壁水流入多 孔蒸发壁以及筒体之间的狭小空间。蒸发壁水从这个狭小空间，流入内筒的 多孔蒸发壁内表面，并在多孔蒸发壁的内表面形成一定厚度的均匀水膜。该 水膜具有防腐蚀、防堵塞的作用：一方面，在超临界水中析出的盐可以再次 溶解在水膜中，避免盐等沉淀物在内筒壁上结垢;另一方面，水膜的形成有 效地阻止了酸与筒体的直接接触而造成的腐蚀。
综上所述，本发明具有突出的实质性特点和显著进步，能够向反应器提 供预热效果良好的混合物料，简化反应器的结构和降低控制的复杂度。
