超临界水氧化反应器的CFD 分析
2021-09-08殷越
一重技术 2021年4期
殷 越
当物质处于超过临界压力和温度时称为超临界状态[1]。在超临界状态下,物质的气液参数的性质非常接近,具备液体的密度和溶解度,以及一些与密度相关的溶解特性,如介电常数、粘度和扩散系数等,这些参数易于通过压力进行控制;同时,还具有气相流体的一些优点,比如,粘度小、扩散系数大、渗透性好,与其他气体的互溶性强,良好的传质和传热特性。
1 超临界水氧化技术
超临界水氧化方法是在超过水的临界温度374℃(或647 K) 和临界压力22.1 MPa 的条件下,使用空气或者纯氧气作为氧化剂,将有机物在水中氧化,转化为无机盐[2]。在超临界水中,有机反应物与氧化物完全混合,反应速率大大加快。在氧化反应的同时还会释放大量的热,足够维持反应的进行,无需补充能量。在超临界状态下,无机盐在水中的溶解性急剧下降,生成的无机盐会析出沉降。而在低于超临界反应温度的亚临界区域,水溶解无机盐的机能提高,可以将超临界状态下析出的无机盐再次溶于水中[3]。
2 SCWO 反应器
由于超临界反应温度高且反应速度快,造成反应器外壁温度过高,并且对反应器外壁腐蚀严重,缩短反应器的使用寿命。为了解决这一问题,在反应器内加入一层多孔内衬管结构,在多孔内衬管外侧通入冷却水,即蒸发壁式反应器。
蒸发壁式反应器又称水膜反应器,是指在反应器内衬管的内壁面和反应液之间形成一层水膜,以阻止反应液对内衬管的侵蚀,同时冲刷再溶解沉积的无机盐,达到防腐防堵的双重目的。……
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