超临界水氧化技术教学课件.ppt

1、超临界水氧化技术超临界水氧化技术(scwo)(scwo)Supercritical water oxidation 21 1、发展背景、发展背景 2 2、基本原理介绍、基本原理介绍3 3、工艺流程介绍与应用、工艺流程介绍与应用超临界水氧化技术超临界水氧化技术(scwo)4 4、目前、目前存在问题存在问题31、发展背景、发展背景提提 出出8080年代中期美国学者年代中期美国学者ModdlModdl首次提出首次提出应应 用用 废水处理废水处理,特别是特别是工业废水工业废水、城市下水城市下水中的难分解中的难分解有害有机物有害有机物 难分解有机固体废弃物、难分解有机固体废弃物、污泥的处理污泥的处理等等

2、概概 念念有机物有机物 空、氧气等氧化剂空、氧气等氧化剂 超临界水中超临界水中二氧化碳二氧化碳氮气氮气水水盐类等盐类等均相快均相快速氧化速氧化转转换换成成为为41 1、发展背景、发展背景 2 2、基本原理介绍、基本原理介绍3 3、工艺流程介绍与应用、工艺流程介绍与应用超临界水氧化技术超临界水氧化技术(scwo)4 4、存在问题存在问题与发展与发展52.1 2.1 超临界水的特性超临界水的特性 2.2 2.2 超临界水氧化超临界水氧化(SCW0)(SCW0)原理原理 2、基本原理介绍、基本原理介绍6超临界水概念超临界水概念2.1 超临界水的特性超临界水的特性当将水的温度和压力升高到临界当将水的温

3、度和压力升高到临界(T=374.3(T=374.3，P=22.05MPa)P=22.05MPa)以上以上时，就会处于一种既不同于气态，也时，就会处于一种既不同于气态，也不同于液态和固态的新的流体态不同于液态和固态的新的流体态 超临界态，该状态的水即称之为超临超临界态，该状态的水即称之为超临界水界水水的状态与压强、浓度关系图水的状态与压强、浓度关系图7超临界水性质超临界水性质2.1 超临界水的特性超临界水的特性流体流体常态水常态水超临界水超临界水过热水蒸气过热水蒸气温度温度T25450450压力压力MPa0.1281.5介电常数介电常数78.51.81.0氧溶解性（氧溶解性（mg/L)8有机物溶

4、解性（有机物溶解性（mg/L)随化合物不同而变化随化合物不同而变化随化合物不同而变化随化合物不同而变化密度密度g/cm30.9980.1280.00419扩散系数（扩散系数（m2s）7.7410-67.6710-42.6510-5黏度黏度g/（ms）0.8900.02982.6510-5极低的黏度和极大的扩散系数极低的黏度和极大的扩散系数具有良好的传递性和快速移动能力具有良好的传递性和快速移动能力能快速扩散进入溶质内部能快速扩散进入溶质内部82.1 超临界水的特性超临界水的特性超临界水特性超临界水特性良好的溶解性能良好的溶解性能非极性有机物质良好溶剂非极性有机物质良好溶剂密度密度溶解度溶解度超

5、临界水类似于常温常压下极性超临界水类似于常温常压下极性有机物的介电常数，显示出了有机物的介电常数，显示出了非非极性物质极性物质的性质的性质,成为对非极性成为对非极性有机物质具有良好溶解能力的溶有机物质具有良好溶解能力的溶剂。剂。气体的溶解度空前提高气体的溶解度空前提高在超临界水中在超临界水中,氧气、氮气等气体的溶解度空前氧气、氮气等气体的溶解度空前提高提高,以致于可以以致于可以任意比例与超临界水混合任意比例与超临界水混合.介电常数介电常数92.1 超临界水的特性超临界水的特性超临界水特性超临界水特性流体的传输性能改善流体的传输性能改善气液相界面消失气液相界面消失有机物和氧化物在超临界水中能够形

6、成有机物和氧化物在超临界水中能够形成均一相均一相，克服了传质阻力，加快了反应速率。克服了传质阻力，加快了反应速率。102.2 超临界水氧化超临界水氧化(SCW0)原理原理反应化学方程反应化学方程有机化合物十有机化合物十02 C02十十H20(1)有机化合物中的杂原子有机化合物中的杂原子O酸、盐、氧化物酸、盐、氧化物 (2)酸酸+NaOH 无机盐无机盐+水水 (3)在氧化过程中释放出大量的热，所放出的热足以维持在氧化过程中释放出大量的热，所放出的热足以维持反应的进行，无需外界补充能量。反应的进行，无需外界补充能量。11ROO+RHROOH+R2.2 超临界水氧化超临界水氧化(SCW0)原理原理自

7、由基反应机理自由基反应机理RH+O2R+HO2RH+HO2R+H2O2H2O2+M-2HOM M为均质或非均质介质为均质或非均质介质HOHO具有具有很高的活性很高的活性，几乎，几乎能与所有的含氢化合物反应能与所有的含氢化合物反应RH+HOR+H2OR+O2ROO小分子化合物小分子化合物甲酸甲酸乙酸乙酸不稳定不稳定氧化氧化 C02H20121 1、发展背景、发展背景 2 2、基本原理介绍、基本原理介绍3 3、工艺流程介绍与应用、工艺流程介绍与应用超临界水氧化技术超临界水氧化技术(scwo)4 4、存在问题存在问题与发展与发展13 3、工艺流程介绍与应用3.1 工艺流程工艺流程3.2 反应器类型反

8、应器类型3.3 废物处理中的应用废物处理中的应用143.1 工艺流程工艺流程进料系统进料系统分离器分离器预热器预热器反应器反应器冷却器冷却器（或热回收系统）（或热回收系统）高压泵高压泵反应器：反应器：耐温：耐温：500500，耐压：耐压：300kg/cm300kg/cm2 2 15 3.2 反应器类型反应器类型管式反应器管式反应器塔式（釜式）反应器塔式（釜式）反应器TWR反应器反应器16 3.2 反应器类型反应器类型管式反应器管式反应器管管 式式 反反 应应 器器2 23 3根无缝不锈钢管根无缝不锈钢管并列组成并列组成优点：优点：原料丰富原料丰富 制造简单制造简单 费用低费用低缺点：缺点：导致

9、盐类和固体堆积导致盐类和固体堆积 要求废水良好流动性要求废水良好流动性17 3.2 反应器类型反应器类型管式反应器管式反应器塔式（釜式）反应器塔式（釜式）反应器反应区反应区沉降区沉降区沉淀区沉淀区高温氧化反应高温氧化反应无机盐下沉无机盐下沉盐水带走盐水带走18 3.2 反应器类型反应器类型管式反应器管式反应器TWR反应器反应器超临界水氧化反应物和反应釜内壁之间超临界水氧化反应物和反应釜内壁之间不再直接接触，而是有一层采用特殊设不再直接接触，而是有一层采用特殊设计形成的去离子水隔离层。计形成的去离子水隔离层。19 3.3 废物处理中的应用废物处理中的应用酚类化合物处理酚类化合物处理多氯联苯有机物

10、处理多氯联苯有机物处理农业及农药、染料中间体苯胺的处理农业及农药、染料中间体苯胺的处理污泥处理污泥处理人类代谢物处理人类代谢物处理201 1、发展背景、发展背景 2 2、基本原理介绍、基本原理介绍3 3、工艺流程介绍与应用、工艺流程介绍与应用超临界水氧化技术超临界水氧化技术(scwo)4 4、存在问题存在问题214、存在问题、存在问题存在问题存在问题腐蚀问题腐蚀问题 在在SCWO SCWO 环境中环境中,高浓度高浓度的溶解氧、高温高压的溶解氧、高温高压的条件、极端的的条件、极端的pH pH 以及以及某些种类的无机离子均某些种类的无机离子均可使腐蚀加快。可使腐蚀加快。由于超临界条件下无机由于超临界条件下无机物的溶解度很小物的溶解度很小,过程过程中产生盐的沉淀会引起中产生盐的沉淀会引起反应器或管路的堵塞反应器或管路的堵塞,使热传递效率急剧下降使热传递效率急剧下降,甚至会发生事故甚至会发生事故。盐堵塞问题盐堵塞问题 热量传递问题热量传递问题因为水的性质的临界点附近变化很大，在超因为水的性质的临界点附近变化很大，在超临界水氧化过程中也要考虑临界点附近的热临界水氧化过程中也要考虑临界点附近的热量传递问题。量传递问题。22超临界水氧化技术超临界水氧化技术(scwo)