超临界水氧化技术 (2)精选文档.ppt
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1、超临界水氧化技术本讲稿第一页,共四十七页内容(content)研究背景及意义研究背景及意义超临界水的概念及其特性超临界水的概念及其特性SCWO技术的研究与应用技术的研究与应用SCWO技术的成本分析技术的成本分析结论与展望结论与展望本讲稿第二页,共四十七页背景背景(background)超临界水氧化(Super Critical Water Oxidation or SCWO)法是由美国学者Modell等人于20世纪80年代中期提出的一种新颖的水污染控制方法,具有节能、高效、适用性强等特点。美国国家关键技术所指出,最有前途的废物处理技术是SCWO法。美国能源部会同国防部和财政部于1995年召开了
2、第一次SCWO研讨会,讨论用SCWO法处理政府控制污染物(government wastes)。美国能源部科学家Paul W.Hart指出:“鉴于SCWO法具有诸多优点,用它来代替焚烧法是极有生命力的”。我国在我国在SCWO法方面的研究工作才刚刚开始法方面的研究工作才刚刚开始。本讲稿第三页,共四十七页超临界水的概念及其特性超临界水的概念及其特性定义:定义:纯物质有气、液、固三相,当系统温度及压力达到某一特定点时,其气-液两相密度临近相同,两相合并为均一相。此特定点称为该物质的临界点,所对应的温度、压力和密度则分别称为该纯物质的临界温度(TC)、临界压力(PC)和临界密度(C)。高于临界温度和临
3、界压力的状态则称为超临界状态。处于超临界状态时,气液两相性质非常接近,以至于无法分辨,故称之此状态下的均匀相为超临界流体超临界流体(SCF)。超临界流体超临界流体(Super Critical Fluid or SCF)本讲稿第四页,共四十七页超临界流体相图超临界流体相图本讲稿第五页,共四十七页 The critical point of some SCFSubstanceMolecular formulatemperature/oCPressure/MPadensity/(g/cm3)methanolCH3OH239.48.090.272ethanolC2H5OH243.03.650.276
4、carbon dioxideCO231.07.370.468toluolC6H5CH3318.64.110.292waterH2O374.322.050.322本讲稿第六页,共四十七页水与水与CO2相图相图超临界水临界点是374.2、22MPa;超临界二氧化碳的临界点是31 、7.3MPa;甲醇则需要239 和7.9MPa本讲稿第七页,共四十七页Supercritical Water Oxidation(SCWO)利用水在温度374,压力 22MPa的超临界状态下,兼具气体与液体高扩散性、高溶解力及低表面张力的特性,对有机废弃物进行氧化分解,将其转化成H2O及CO2,达到去毒无害的目的的一种高
5、级氧化技术。本讲稿第八页,共四十七页significance在超临界状态下(一般系统条件约在2435MPa及400650),水与有机物质以及氧气可完全互溶,故可形成单相反应单相反应。通常在几秒的反应时间內,即可达99.9%以上的破坏率,无机盐类几乎可不溶而分离,可应用于处理难分解的有机氯化物、污泥、飞灰中的Dioxin及其它危险性有机物质等。恢复常温常压后,水与一般流体无异,无二次污染。超临界水处理技术是一极具清洁处理效益的技术,不需后处理设备。本讲稿第九页,共四十七页P=25MPaPhysicochemical characteristics of SCW本讲稿第十页,共四十七页超临界水与普
6、通水溶解能力对比溶质普通水超临界水无机物大部分易溶微溶或不溶有机物大部分微溶或不溶易溶气体大部分微溶或不溶易溶本讲稿第十一页,共四十七页有机废水在超临界水中的氧化反应有机化合物有机化合物+O2CO2+H2O有机化合物中的杂原子有机化合物中的杂原子O酸、盐、化合物酸、盐、化合物酸酸+NaOH无机盐无机盐本讲稿第十二页,共四十七页SCWO机理机理 (Li提出提出)RH+O2 R.+HO2.RH+HO2.R.+H2O2 H2O2+M 2HO.RH+HO.R.+H2O R.+O2 ROO.ROO.+RH ROOH+R.断裂进行直至生成甲酸(乙酸)CO2+H2O本讲稿第十三页,共四十七页3.1.2 SC
7、WO反应途径反应途径 H2O22OH2HO2H2O2+O2OH+HO2H2O+O2H2O2+OHH2O+HO2Holgate等人研究的超临界水中自由基反应途径(见图)本讲稿第十四页,共四十七页Mass transfer resistance of interphase.本讲稿第十五页,共四十七页hydrocarbon CmHnOr+pOmCO2+(n/2)H2OqCH3COOH+qOk1k2k3本讲稿第十六页,共四十七页nitrogenous compoundssNH3+tO2CmNqHnOr+pOyN2+mCO2+xH2qCH3COOH+qO本讲稿第十七页,共四十七页chlorine com
8、pound rCHCL3+rO2CmCLsHnOr+pOmCO2+xH2O+sHqCH3COOH+qO本讲稿第十八页,共四十七页SCWO、WAO与传统焚烧法的对比与传统焚烧法的对比过程过程SCWOWAO焚烧焚烧温度40060015035020003000压力Mpa20.040.02.020.0常压催化剂不需需不需停留时间1min15120min长(10min)去除率99.99%75%90%99.99%自热是是否适用性普适受限制普适排出物无毒、无色有毒、有色含NOX等后续处理不需需需本讲稿第十九页,共四十七页SCWO法对某些有机物的分解率法对某些有机物的分解率本讲稿第二十页,共四十七页本讲稿第二
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