一種高效的廢水濕式空氣氧化反應(yīng)器
早期的濕式空氣氧化反應(yīng)曾使用單筒式反應(yīng)器，使用表明，由于廢水濕式空氣氧化反應(yīng)是一個強(qiáng)烈的放熱反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物的溫度不斷升高，使反應(yīng)物料出口端達(dá)到很高的溫度，對設(shè)備材質(zhì)的要求很苛刻，設(shè)備造價(jià)昂貴[1]。其次，這種結(jié)構(gòu)的反應(yīng)器不能直接利用反應(yīng)熱加熱被處理的廢水，廢水要求預(yù)先加熱至氧化反應(yīng)的起始溫度后才進(jìn)入氧化反應(yīng)器，故處理系統(tǒng)要增加廢水預(yù)熱器，增加了廢水處理流程的復(fù)雜性，同時(shí)也增加了設(shè)備的故障率，使廢水處理成本上升。
為了克服單筒式反應(yīng)器的上述不足之處，發(fā)展了一種雙筒式反應(yīng)器，也沒有任何活動部件，它不但使整個反應(yīng)器內(nèi)的物料溫度均勻，而且還能有效地利用反應(yīng)熱直接加熱進(jìn)人的廢水和利用高壓空氣的壓頭實(shí)現(xiàn)反應(yīng)物在反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行循環(huán)、提高了反應(yīng)效率及處理系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。
這種雙層筒式濕式空氣氧化反應(yīng)器的簡圖如圖1所示。
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采用這種雙層筒式反應(yīng)器，被處理的廢水由進(jìn)口管8進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)外簡之間的空間，向下流至底部，與底部從壓縮空氣進(jìn)口管15進(jìn)入的高壓空氣混合，由于高壓空氣的噴射作用使氣液混合物在內(nèi)簡內(nèi)迅速上升至內(nèi)筒頂端與上封頭之間的自由空間，然后轉(zhuǎn)向外筒與內(nèi)簡之間的空間再與進(jìn)入的廢水混合，下流至內(nèi)簡下端（如圖1中箭頭所示），形成循環(huán)。在循環(huán)過程中反應(yīng)產(chǎn)生的反應(yīng)熱直接加熱被處理的廢水。循環(huán)的次數(shù)將視處理的要求而定。因而，這種反應(yīng)器具有混合完全、溫度均勻，反應(yīng)效率高，熱回收效率高，設(shè)備體積小，造價(jià)低，運(yùn)行穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，反應(yīng)器的設(shè)計(jì)頗為重要，反應(yīng)器的設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：
、賰(nèi)外筒直徑的確定
為了確保處理物料能夠形成循環(huán)，混合完全、溫度均勻，充分回收反應(yīng)熱。廢水的上升空間及其下降空間的截面積有一定要求，要適當(dāng)選擇。通常物料的上升空間與下降空間的截面積之比為3.5：1至1：3。如果物料的下降空間過于狹窄，則流體阻力增大，物料的循環(huán)量減少，熱交換效率下降，難以將進(jìn)入的廢水加熱到氧化反應(yīng)的起始溫度，將導(dǎo)致氧化反應(yīng)難以繼續(xù)進(jìn)行。相反，如果廢水的上升空間過于狹窄，則由反應(yīng)器底部高壓空氣噴射作用產(chǎn)生的微小空氣粒子會結(jié)合成大顆粒，減少了廢水氧化反應(yīng)所必須的氣液接觸面積，也會妨礙氧化反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行和氧化效率的提高。
、趦(nèi)筒上下端面的位置
內(nèi)筒上下端面的位置也有一定的要求。通常，內(nèi)筒上端面位于外筒上封頭法蘭端面之下一定距離，而內(nèi)筒的下端面要與外筒下封頭法蘭端面對齊或法蘭端面以上一定距離，這樣才能保證內(nèi)筒頂端以上和內(nèi)簡下端以下的自由空間，以保證物料的循環(huán)量。
、蹚U水進(jìn)口管的位置
廢水進(jìn)口管的位置要位于內(nèi)筒頂端面以下一定距離。如果距離不夠，則廢水進(jìn)入反應(yīng)器后不是往下流進(jìn)行循環(huán)，而會向上流至反應(yīng)物的出口，使被處理廢水走短路，導(dǎo)致處理失敗。
④壓縮空氣進(jìn)口管出口位置壓縮空氣進(jìn)口管的出口位置要位于內(nèi)簡下端面以上一定距離，以便利用其噴嘴的噴射力作為物料混合和循環(huán)的動力，使物料在內(nèi)筒內(nèi)迅速上升，保證物料的混合和循環(huán)的順利進(jìn)行。
、菡羝M(jìn)口管出口位置
蒸汽出口管出口位置要低于壓縮空氣進(jìn)口管出口位置，一般要低50mm左右。
按照上述設(shè)計(jì)要點(diǎn)設(shè)計(jì)的雙層筒式氧化反應(yīng)器，曾使用1400kPa的壓縮空氣對國內(nèi)某煉油廠的廢堿液進(jìn)行氧化處理，其處理效果如表1所示。
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由此可知，這種雙層筒式氧化反應(yīng)器是集氧化反應(yīng)、物料循環(huán)和物料換熱于一體的。它完全適用于石油、化工、制藥等行業(yè)含有難降解的有機(jī)廢水的濕式空氣氧化處理，值得推廣使用。
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