帶合成氣回收的有機廢水超臨界水氣化-氧化處理方法技術

本發明專利技術公開了一種帶合成氣回收的有機廢水超臨界水氣化-氧化處理方法，包括下述步驟，（1）有機廢水經高壓泵依次進入預熱器、超臨界水氣化裝置；同時，氧經壓縮機分流一部分進入超臨界水氣化裝置。（2）超臨界水氣化裝置出口流體經換熱器進入高壓氣液分離器；上部產生H2、CO、CH4為主的合成氣回收利用，底部流體依次進入加熱器、超臨界水氧化反應器；同時壓縮機后的氧另分流一部分進入超臨界水氧化反應器；（3）超臨界水氧化反應器后的流體依次經冷卻器、背壓閥，最后達標排放。本發明專利技術可廣泛應用于高濃度有機廢水的處理。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于有機廢水資源化利用及無害化處理領域，特別涉及一種超臨界水氣化-氧化組合工藝處理高濃度有機廢水及回收合成氣的方法。
技術介紹
水在超臨界條件下(T>374. 15°C, P>22. 12MPa)兼具氣體和液體的性質，該狀態下只有少量氫鍵存在，具有類似液體的密度、溶解能力和良好的流動性，是一種非極性有機溶齊U，又具有類似氣體的高的擴散系數和低的粘度。超臨界水氣化技術利用超臨界水獨特的物理化學性質，在不加氧化劑或添加少量氧的條件下，有機物在超臨界水中均相條件下發生氧化、水解、熱解等反應，生成以h2、CO、CH4為主的可燃性氣態產品。該過程中少量氧的加入促進羥基自由基，加速C-C鍵的斷鍵和 芳環的失穩開環；此外，少量的氧化劑還可避免物料在反應過程中的結焦。相比傳統的氣化技術，超臨界水氣化技術具有更高的氣化效率，可以達到98%以上；該技術可以直接處理含水量90%以上的濕生物質或有機液體，且不需要高耗能的干燥過程；超臨界水不僅作為一種良好的反應媒介，且成為可燃性氣體產物中氫氣的重要來源，使得氫氣的氣化效率可以遠超過100%。超臨界水氧化技術是一種新型高效的高濃度難降解有機廢水處理技術。該技術是在超臨界水環境下，并在過量氧的參與下，有機物發生以自由基為主導的氧化反應，使廢水中含碳有機物迅速徹底的氧化為二氧化碳和水，具有反應迅速、徹底、清潔環保的優點。但高濃度有機物廢水中化學需氧量(COD)濃度高達10000mg/L，傳統的有機廢水處理通常只考慮有機污染物的無害化處理，并未考慮有機物廢水中的資源化利用問題。
技術實現思路
本專利技術針對高濃度有機物廢水中有機物含量高，有資源化利用價值的特點，提出一種超臨界水氣化-氧化組合處理工藝，在氣化階段對有機物進行降解產生以h2、co、ch4為主的合成氣，在氧化段實現剩余有機物的徹底降解，使廢水達標排放，提高有機廢水處理的經濟性。為達到上述目的，本專利技術采取如下技術方案予以實現的。—種，其特征在于，包括下述步驟(I)有機廢水經高壓泵、預熱器進入超臨界水反應器；同時，氧經壓縮機分流一部分進入超臨界水氣化反應裝置。(2)超臨界水氣化反應器后流體經換熱器進入高壓氣液分離器，頂部氣體回收利用；底部流體經換熱器，進入超臨界水氧化反應器；同時，氧經壓縮機后分流一部分進入超臨界水氧化反應器。(3)超臨界水氧化反應器出口流體，經換熱器、背壓閥，直接排放。 上述的一種超臨界水氣化-氧化組合工藝處理高濃度有機廢水制備合成氣方法。超臨界水氣化和超臨界水氧化反應溫度為370-700°C，操作壓力為22-32MPa，具體根據待處理有機廢水的性質確定。所述的預熱器可以采用煤為燃料，也可以用燃氣為原料，也可以用蒸汽直接加熱，也可以采用電加熱。所述的超臨界水氣化反應器出口流體經換熱后，溫度為25-80°C，壓力為22-32MPa。所述的超臨界水氣化反應器后的換熱器，冷流體介質可以為軟化水，也可以為待處理有機廢水。所述的超臨界水氧化反應器出口流體經冷卻器冷卻后，溫度為20_45°C，壓力為22-32MPa。 所述的高壓氣液分離器后的加熱器可以用蒸汽直接加熱，也可以用煤為燃料，也可以采用燃氣為原料，也可以采用電加熱。所述的超臨界水氧化反應器后的冷卻器，冷流體介質可以為軟化水，也可以為待處理有機廢水。本專利技術提出采用超臨界水氣化-氧化組合工藝，實現高濃度有機廢水資源化利用及無害化處理，提高系統經濟性。附圖說明圖I為本專利技術方法的流程示意圖。圖I中1、聞壓栗；2、壓縮機；3、預熱器；4、超臨界水氣化反應器；5、換熱器；6、聞壓氣液分離器；7、加熱器；8、超臨界水氧化反應器；9、冷卻器；10、背壓閥。具體實施例方式下面結合附圖及一個具體實施例對本專利技術作進一步的詳細說明參照圖I，處理量為100t/d的農藥廢水，COD (化學需氧量)為70000mg/L，有機廢水經高壓泵I輸送至預熱器3，使廢水預熱至550°C，進入超臨界水氣化反應器4 ;氧經壓縮機2壓縮至25MPa，分流有機物完全氧化需用量的O. 4倍至超臨界水氧化反應器4，反應溫度為550°C、壓力為25MPa ;反應后流體經換熱器5換熱至45°C，進入高壓氣液分離器6 ;換熱器5的冷流體介質為軟化水，經換熱產生170°C蒸汽回用；高壓氣液分離器6上部產生以H2XOXH4為主的合成氣進行回收；底部剩余流體經加熱器7加熱至500°C進入超臨界水氧化反應器8 ;壓縮機2后的氧以有機物完全氧化所需氧的3倍量進入超臨界水氧化反應器8，反應器8內反應溫度為500°C，壓力為25MPa ;超臨界水氧化反應器8出口流體經冷卻器9，使流體冷卻至25°C;冷卻器冷流體介質為軟化水，換熱后產生170°C蒸汽可回用。經冷卻器9冷卻后的冷流體經背壓閥降至O. IMpa后無公害排放。系統中的預熱器3和加熱器7可以采用煤為燃料，也可以用燃氣為原料，也可以采用蒸汽加熱，也可以采用電加熱。該實例合成氣產率為80%，并可產生170°C蒸汽7t/h，處理后的廢水COD為IOmg/L，NH3-N為5mg/L，已達國家GB8978-1996 —級排放標準。本專利技術并不局限于以上實施例，本專利技術中所涉及的工藝參數可根據所要處理不同濃度有機廢水的具體情況進行調整，如超臨界水氣化反應器4和超臨界水氧化反應器8的反應溫度可在375-700°C之間調整，壓力可在22-32Mpa之間調整。此外，在超臨界水氣化反應器4內，氧的供應量也可以為零；換熱器5、冷卻器9中的冷流體介 質也可以為未處理的有機廢水。權利要求1.一種，其特征在于，包括下述步驟 (1)有機廢水依次經高壓泵、預熱器，進入超臨界水氣化裝置；同時，氧經壓縮機后分流一部分進入該超臨界水氣化裝置； (2)超臨界水氣化裝置出口流體經過換熱器進入高壓氣液分離器； (3)高壓氣液分離器上部分離出以H2、CO、CH4為主的合成氣，進行回收；底部流體經加熱器進入超臨界水氧化反應器，同時，氧經壓縮機后分流的另一部分進入該超臨界水氧化反應器； (3)經超臨界水氧化反應器后的流體依次經冷卻器、背壓閥后達標排放。2.如權利要求I所述的，其特征在于，所述超臨界水氣化裝置和超臨界水氧化反應器中的反應溫度為375-700°C，壓力為22-32MPa。3.如權利要求I所述的，其特征在于，所述進入超臨界水氣化裝置內的氧，其含量低于有機廢水中有機物完全氧化的理論需氧量。4.如權利要求I所述的，其特征在于，所述進入超臨界水氧化器中的氧量大于氣化后有機廢水中剩余有機物完全氧化需要的氧量。5.如權利要求I所述的，其特征在于，所述換熱器、冷卻器的冷流體介質為軟化水，換熱后作為蒸汽回用。6.如權利要求I所述的，其特征在于，所述換熱器、冷卻器的冷流體介質為待處理有機廢水。全文摘要本專利技術公開了一種，包括下述步驟，(1)有機廢水經高壓泵依次進入預熱器、超臨界水氣化裝置；同時，氧經壓縮機分流一部分進入超臨界水氣化裝置。(2)超臨界水氣化裝置出口流體經換熱器進入高壓氣液分離器；上部產生H2、CO、CH4為主的合成氣回收利用，底部流體依次進入加熱器、超臨界水氧化反應器；同時壓縮機后的氧另分流一部分進入超臨界水氧化反應器；(3)超臨界水氧化反應器后的流體依次經冷卻器、背壓閥，最后達標排放。本本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種帶合成氣回收的有機廢水超臨界水氣化？氧化處理方法，其特征在于，包括下述步驟：（1）有機廢水依次經高壓泵、預熱器，進入超臨界水氣化裝置；同時，氧經壓縮機后分流一部分進入該超臨界水氣化裝置；（2）超臨界水氣化裝置出口流體經過換熱器進入高壓氣液分離器；（3）高壓氣液分離器上部分離出以H2、CO、CH4為主的合成氣，進行回收；底部流體經加熱器進入超臨界水氧化反應器，同時，氧經壓縮機后分流的另一部分進入該超臨界水氧化反應器；（3）經超臨界水氧化反應器后的流體依次經冷卻器、背壓閥后達標排放。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王樹眾，王玉珍，郭洋，徐東海，公彥猛，唐興穎，張潔，
申請(專利權)人：西安交通大學，西安交通大學蘇州研究院，
類型：發明
國別省市：