基于氧气回收的超临界水氧化工艺优化

针对超临界水氧化系统中氧气过量造成的运行费用过高问题,该文研究了一种基于高压水吸收原理的氧气回收方法。基于PSRK模型,通过Aspen Plus方法建立了基于氧气回收的超临界水氧化系统模拟流程,分析了超临界水氧化系统中高压气液分离器内压力和温度等参数对O_2和CO_2分离效果的影响。结果显示,随着高压气液分离器内压力的升高,气相中O_2的纯度增加,但O_2进入气相的比例下降。当温度升高时,O_2进入气相的比例缓慢上升,但气相中O_2的纯度下降。当高压气液分离器内压力为8 MPa、温度为27℃时,O_2进入气相的比例为89.29%,气相中O_2的纯度可达83.33%。对系统的物料能耗成本分析结果显示,当过氧量系数为2时,基于氧气回收的超临界水氧化系统物料能耗成本为2.811元/kg COD(化学需氧量),同比下降21.01%,且随着过氧量系数的增加,系统的物料能耗成本同比下降趋势变大。

基于氮气保护膜的超临界水氧化系统模拟与经济性分析

利用空分装置将空气制成氮气和氧气,以氮气作为保护膜替换水膜反应器中的水膜,可同时解决超临界水氧化系统中氧化剂和蒸发水的消耗。建立基于氮气膜反应器的超临界水氧化(SCWO)系统模拟流程,研究主要运行参数对氮气膜反应器混合段、反应段以及冷凝段流体温度的影响,确定优化的运行参数。在此基础上,对基于氮气膜反应器与水膜反应器的SCWO系统经济性进行对比。研究表明:在系统启动阶段,氮气膜反应器混合段流体温度随着上支路氮气流量以及温度的升高而升高,其中上支路氮气温度对混合段流体温度影响较大;提高混合段流体温度有助于加快有机废液去除速率;冷凝段流体温度随着下支路氮气流量的增加而降低。基于氮气膜反应器的SCWO系统处理成本为195. 87元/t,低于基于水膜反应器的SCWO系统处理成本(222. 78元/t),具有良好的工业应用前景。