專利名稱：帶合成氣回收的有機(jī)廢水超臨界水氣化-氧化處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于有機(jī)廢水資源化利用及無(wú)害化處理領(lǐng)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(jī)廢水及回收合成氣的方法。
背景技術(shù)：
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(zhì)，該狀態(tài)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(dòng)性，是一種非極性有機(jī)溶齊U，又具有類似氣體的高的擴(kuò)散系數(shù)和低的粘度。超臨界水氣化技術(shù)利用超臨界水獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，在不加氧化劑或添加少量氧的條件下，有機(jī)物在超臨界水中均相條件下發(fā)生氧化、水解、熱解等反應(yīng)，生成以h2、CO、CH4為主的可燃性氣態(tài)產(chǎn)品。該過(guò)程中少量氧的加入促進(jìn)羥基自由基，加速C-C鍵的斷鍵和 芳環(huán)的失穩(wěn)開(kāi)環(huán)；此外，少量的氧化劑還可避免物料在反應(yīng)過(guò)程中的結(jié)焦。相比傳統(tǒng)的氣化技術(shù)，超臨界水氣化技術(shù)具有更高的氣化效率，可以達(dá)到98%以上；該技術(shù)可以直接處理含水量90%以上的濕生物質(zhì)或有機(jī)液體，且不需要高耗能的干燥過(guò)程；超臨界水不僅作為一種良好的反應(yīng)媒介，且成為可燃性氣體產(chǎn)物中氫氣的重要來(lái)源，使得氫氣的氣化效率可以遠(yuǎn)超過(guò)100%。超臨界水氧化技術(shù)是一種新型高效的高濃度難降解有機(jī)廢水處理技術(shù)。該技術(shù)是在超臨界水環(huán)境下，并在過(guò)量氧的參與下，有機(jī)物發(fā)生以自由基為主導(dǎo)的氧化反應(yīng)，使廢水中含碳有機(jī)物迅速?gòu)氐椎难趸癁槎趸己退哂蟹磻?yīng)迅速、徹底、清潔環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。但高濃度有機(jī)物廢水中化學(xué)需氧量(COD)濃度高達(dá)10000mg/L，傳統(tǒng)的有機(jī)廢水處理通常只考慮有機(jī)污染物的無(wú)害化處理，并未考慮有機(jī)物廢水中的資源化利用問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)高濃度有機(jī)物廢水中有機(jī)物含量高，有資源化利用價(jià)值的特點(diǎn)，提出一種超臨界水氣化-氧化組合處理工藝，在氣化階段對(duì)有機(jī)物進(jìn)行降解產(chǎn)生以h2、co、ch4為主的合成氣，在氧化段實(shí)現(xiàn)剩余有機(jī)物的徹底降解，使廢水達(dá)標(biāo)排放，提高有機(jī)廢水處理的經(jīng)濟(jì)性。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的。—種帶合成氣回收的有機(jī)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(I)有機(jī)廢水經(jīng)高壓泵、預(yù)熱器進(jìn)入超臨界水反應(yīng)器；同時(shí)，氧經(jīng)壓縮機(jī)分流一部分進(jìn)入超臨界水氣化反應(yīng)裝置。(2)超臨界水氣化反應(yīng)器后流體經(jīng)換熱器進(jìn)入高壓氣液分離器，頂部氣體回收利用；底部流體經(jīng)換熱器，進(jìn)入超臨界水氧化反應(yīng)器；同時(shí)，氧經(jīng)壓縮機(jī)后分流一部分進(jìn)入超臨界水氧化反應(yīng)器。(3)超臨界水氧化反應(yīng)器出口流體，經(jīng)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(jī)廢水制備合成氣方法。超臨界水氣化和超臨界水氧化反應(yīng)溫度為370-700°C，操作壓力為22-32MPa，具體根據(jù)待處理有機(jī)廢水的性質(zhì)確定。所述的預(yù)熱器可以采用煤為燃料，也可以用燃?xì)鉃樵希部梢杂谜羝苯蛹訜幔部梢圆捎秒娂訜帷Ｋ龅某R界水氣化反應(yīng)器出口流體經(jīng)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(yīng)器后的換熱器，冷流體介質(zhì)可以為軟化水，也可以為待處理有機(jī)廢水。所述的超臨界水氧化反應(yīng)器出口流體經(jīng)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?xì)鉃樵希部梢圆捎秒娂訜帷Ｋ龅某R界水氧化反應(yīng)器后的冷卻器，冷流體介質(zhì)可以為軟化水，也可以為待處理有機(jī)廢水。本發(fā)明提出采用超臨界水氣化-氧化組合工藝，實(shí)現(xiàn)高濃度有機(jī)廢水資源化利用及無(wú)害化處理，提高系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性。


圖I為本發(fā)明方法的流程示意圖。圖I中1、聞壓栗；2、壓縮機(jī)；3、預(yù)熱器；4、超臨界水氣化反應(yīng)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(yīng)器；9、冷卻器；10、背壓閥。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及一個(gè)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明參照?qǐng)DI，處理量為100t/d的農(nóng)藥廢水，COD (化學(xué)需氧量)為70000mg/L，有機(jī)廢水經(jīng)高壓泵I輸送至預(yù)熱器3，使廢水預(yù)熱至550°C，進(jìn)入超臨界水氣化反應(yīng)器4 ;氧經(jīng)壓縮機(jī)2壓縮至25MPa，分流有機(jī)物完全氧化需用量的O. 4倍至超臨界水氧化反應(yīng)器4，反應(yīng)溫度為550°C、壓力為25MPa ;反應(yīng)后流體經(jīng)換熱器5換熱至45°C，進(jìn)入高壓氣液分離器6 ;換熱器5的冷流體介質(zhì)為軟化水，經(jīng)換熱產(chǎn)生170°C蒸汽回用；高壓氣液分離器6上部產(chǎn)生以H2XOXH4為主的合成氣進(jìn)行回收；底部剩余流體經(jīng)加熱器7加熱至500°C進(jìn)入超臨界水氧化反應(yīng)器8 ;壓縮機(jī)2后的氧以有機(jī)物完全氧化所需氧的3倍量進(jìn)入超臨界水氧化反應(yīng)器8，反應(yīng)器8內(nèi)反應(yīng)溫度為500°C，壓力為25MPa ;超臨界水氧化反應(yīng)器8出口流體經(jīng)冷卻器9，使流體冷卻至25°C;冷卻器冷流體介質(zhì)為軟化水，換熱后產(chǎn)生170°C蒸汽可回用。經(jīng)冷卻器9冷卻后的冷流體經(jīng)背壓閥降至O. IMpa后無(wú)公害排放。系統(tǒng)中的預(yù)熱器3和加熱器7可以采用煤為燃料，也可以用燃?xì)鉃樵希部梢圆捎谜羝訜幔部梢圆捎秒娂訜帷Ｔ搶?shí)例合成氣產(chǎn)率為80%，并可產(chǎn)生170°C蒸汽7t/h，處理后的廢水COD為IOmg/L，NH3-N為5mg/L，已達(dá)國(guó)家GB8978-1996 —級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明并不局限于以上實(shí)施例，本發(fā)明中所涉及的工藝參數(shù)可根據(jù)所要處理不同濃度有機(jī)廢水的具體情況進(jìn)行調(diào)整，如超臨界水氣化反應(yīng)器4和超臨界水氧化反應(yīng)器8的反應(yīng)溫度可在375-700°C之間調(diào)整，壓力可在22-32Mpa之間調(diào)整。此外，在超臨界水氣化反應(yīng)器4內(nèi)，氧的供應(yīng)量也可以為零；換熱器5、冷卻器9中的冷流體介 質(zhì)也可以為未處理的有機(jī)廢水。
權(quán)利要求
1.一種帶合成氣回收的有機(jī)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(jī)廢水依次經(jīng)高壓泵、預(yù)熱器，進(jìn)入超臨界水氣化裝置；同時(shí)，氧經(jīng)壓縮機(jī)后分流一部分進(jìn)入該超臨界水氣化裝置； (2)超臨界水氣化裝置出口流體經(jīng)過(guò)換熱器進(jìn)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(jìn)行回收；底部流體經(jīng)加熱器進(jìn)入超臨界水氧化反應(yīng)器，同時(shí)，氧經(jīng)壓縮機(jī)后分流的另一部分進(jìn)入該超臨界水氧化反應(yīng)器； (3)經(jīng)超臨界水氧化反應(yīng)器后的流體依次經(jīng)冷卻器、背壓閥后達(dá)標(biāo)排放。
2.如權(quán)利要求I所述的帶合成氣回收的有機(jī)廢水超臨界水氣化-氧化處理方法，其特征在于，所述超臨界水氣化裝置和超臨界水氧化反應(yīng)器中的反應(yīng)溫度為375-700°C，壓力為22-32MPa。
3.如權(quán)利要求I所述的帶合成氣回收的有機(jī)廢水超臨界水氣化-氧化處理方法，其特征在于，所述進(jìn)入超臨界水氣化裝置內(nèi)的氧，其含量低于有機(jī)廢水中有機(jī)物完全氧化的理論需氧量。
4.如權(quán)利要求I所述的帶合成氣回收的有機(jī)廢水超臨界水氣化-氧化處理方法，其特征在于，所述進(jìn)入超臨界水氧化器中的氧量大于氣化后有機(jī)廢水中剩余有機(jī)物完全氧化需要的氧量。
5.如權(quán)利要求I所述的帶合成氣回收的有機(jī)廢水超臨界水氣化-氧化處理方法，其特征在于，所述換熱器、冷卻器的冷流體介質(zhì)為軟化水，換熱后作為蒸汽回用。
6.如權(quán)利要求I所述的帶合成氣回收的有機(jī)廢水超臨界水氣化-氧化處理方法，其特征在于，所述換熱器、冷卻器的冷流體介質(zhì)為待處理有機(jī)廢水。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種帶合成氣回收的有機(jī)廢水超臨界水氣化-氧化處理方法，包括下述步驟，(1)有機(jī)廢水經(jīng)高壓泵依次進(jìn)入預(yù)熱器、超臨界水氣化裝置；同時(shí)，氧經(jīng)壓縮機(jī)分流一部分進(jìn)入超臨界水氣化裝置。(2)超臨界水氣化裝置出口流體經(jīng)換熱器進(jìn)入高壓氣液分離器；上部產(chǎn)生H2、CO、CH4為主的合成氣回收利用，底部流體依次進(jìn)入加熱器、超臨界水氧化反應(yīng)器；同時(shí)壓縮機(jī)后的氧另分流一部分進(jìn)入超臨界水氧化反應(yīng)器；(3)超臨界水氧化反應(yīng)器后的流體依次經(jīng)冷卻器、背壓閥，最后達(dá)標(biāo)排放。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于高濃度有機(jī)廢水的處理。
文檔編號(hào)C02F1/74GK102874916SQ20121036104
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月25日
發(fā)明者王樹(shù)眾, 王玉珍, 郭洋, 徐東海, 公彥猛, 唐興穎, 張潔 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué), 西安交通大學(xué)蘇州研究院