超临界水氧化.ppt

第4章 超临界水氧化技术Supercritical Water Oxidation 内 容 超临界流体技术概述 超临界流体技术概述 4.1.1 超临界流体 对于纯物质，当系统温度及压力达到某一特定点时，其气-液两相密度趋于相同，两相合并为一均勻相，此一特定点即为该物质的临界点，所对应的温度、压力和密度则分别定义为该纯物质的临界温度(TC),临界压力(PC)和临界密度(?C) 。 温度与压力分别高于临界温度和临界压力的均匀相称之为超临界流体(Supercritical Fluid, SCF) (物质的第四态 ) 4.1.2 超临界流体的特性 4.1.2 超临界流体的特性 4.2.1 高温水状态 超临界水：温度和压力分别高于其临界温度和临界压力 亚临界水：温度低于其临界温度，而密度高于临界密度的水 水蒸气：温度低于或高于其临界温度，而密度低于临界密度的气态水 4.2.1 高温水状态 4.2.2 超临界水的特性 4.2.2 超临界水的特性 4.2.2 超临界水的特性 4.2.2 超临界水的特性 4.2.2 超临界水的特性 4.3.1 氧化原理 4.3.1 氧化原理 4.3.2 反应机理 4.3.3 反应动力学 4.3.3 反应动力学 4.3.3 反应动力学 4.3.3 反应动力学 4.3.4 超临界水氧化工艺流程 超临界水氧化反应 超临界水氧化技术的应用及评价 4.4.1 超临界水氧化技术的应用 4.4.1 超临界水氧化技术的应用 4.4.1 超临界水氧化技术的应用 4.4.1 超临界水氧化技术的应用 4.4.2 超临界水氧化的评价 多相反应转化为均相氧化反应,反应速率快、停留时间短,反应器结构简单且体积小； 均相反应消除了多相反应的相际传质阻力,反应效率大大提高,有机物分解率可达99%以上； 反应环境封闭, 产物通常为水、CO2 、氮气,不产生NOx和SO2等二次污染物,反应产物清洁,废水处理后可完全回收利用； 适用范围广 可适用于各种有毒物质、废水、废物的处理; 放热反应,当反应相中有机物含量高达2%时,便可实现自热. 4.4.2 超临界水氧化的评价 强腐蚀性 超临界水具有强的腐蚀性 不锈钢、镍基合金、钛等高级耐腐蚀材料在SCWO系统中均会遭受不同程度的腐蚀. (1) 流出液中的某些金属离子(如铬等)会影响水处理的质量; (2) 影响系统正常工作,降低设备的使用寿命. 在300-500℃,pH值2-9, 氯化物浓度为400mg/L的条件下, 对合金腐蚀情况的测试研究 在300℃的亚临界状态下，水的介电常数和无机盐的溶解度均较大,主要以电化学腐蚀为主; 当温度升至400℃以上时，水的介电常数和盐的溶解度迅速下降，这时以化学腐蚀为主. 4.4.2 超临界水氧化的评价 2. 盐的沉淀 为缓解设备的腐蚀问题，常在进料中加入碱以中和SCWO过程形成的酸, 结果形成大量无机盐并析出. (1) 导致系统的换热率降低,增加系统压降， (2) 引起反应器或管路堵塞. 3. 催化剂 研发在超临界水中既稳定又具有活性的催化剂，是成功实现催化超临界氧化过程的技术关键. 4. 热量传递 基于腐蚀与盐堵塞问题的超临界水氧化研究进展 4.5.1 具有溶盐池的逆流反应器 4.5.2 逆流管式反应工艺 4.5.3 固体流态化反应与吸附工艺 4.5.4 渗透壁反应器 4.5.5 SUWOX反应器 4.5.6 双壳搅拌反应器 Thank You ! 二、含硫废水 产生于石油炼制、石油化工、炼焦、染料、印染、制革、造纸等工厂 通常的处理方法：气提法、液相催化氧化法、多相催化氧化法、燃烧法等 超临界水氧化法 效果良好, 处理复杂体系优势显著 450℃、26MPa超临界水氧化条件下，氧硫比为3.47，反应时间为17s，S2-可被完全氧化成SO42-除去。 三、降解聚苯乙烯泡沫 处理废弃PS泡沫的主要方法：①填埋；②焚烧利用热能；③挤出造粒；④热分解为气体和液体；⑤溶剂溶解制涂料或胶粘剂 PS泡沫 SCWO 气体 液体 固体 燃料或化工原料 粘稠糊状物用作防水涂料或胶粘剂 残渣用作铺路或其他建筑材料 五、污泥的处理 Shanableh研究结果 停留5min, 99%的有机污染物 被 迅速氧化成CO2、H2O等无机物 四、受污染土壤的修复 2001 年在美国得克萨斯州的哈灵根水厂 首次建成两条城市污水污泥SCWO 处理的作业线 总处理量132.5 t/d 六、从固体废弃物中制取能源 日本三菱水泥公司