乙醇废水的超临界水氧化反应路径及动力学研究

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超临界水氧化技术处理工业废水的研究进展_刘春明

2011年第30卷第8期CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS ·1841·化工进展超临界水氧化技术处理工业废水的研究进展刘春明，董秀芹，张敏华（天津大学中石化石油化工技术开发中心绿色合成与转化重点实验室，天津 300072）摘要：超临界水氧化技术是一种新型、高效的废物处理技术，在处理有毒、难降解工业废水时有其独特的优势。

本文介绍了超临界水氧化技术的基本原理，总结了近几年来国内外超临界水氧化技术处理工业废水的研究进展，分析了该技术存在的技术问题，主要包括腐蚀、盐沉积、高能耗等，并在此基础上提出了相应的解决对策。

关键词：超临界水氧化；工业废水；腐蚀；盐沉积中图分类号：X 703 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2011）08–1841–07Industrial wastewater oxidation in supercritical waterLIU Chunming，DONG Xiuqin，ZHANG Minhua（Key Laboratory of Green Synthesis Conversion，R&D Center for Petrochemical Technology，SINOPEC，Tianjin University，Tianjin 300072，China）Abstract：Supercritical water oxidation（SCWO）is a new and highly effective technique for disposal of organic wastes. It has special advantages of disposing of wastes that are noxious or difficult to decompose. The paper summarizes its basic principles and applications for treatment of industrial wastes，and analyzes some of its disadvantages. These disadvantages refer to corrosion，salt precipitation and high energy consumption. Some possible approaches to resolving these problems are also discussed.Key words：supercritical water oxidation；industrial wastewater；corrosion；precipitation超临界水氧化（supercritical water oxidation，简称SCWO）技术是一种新型、高效的废物处理技术，是近二十多年来发展起来的极具潜力的有机废物处理方法。

超临界水氧化技术

操作条件
严格控制反应器温度、压力、氧气流量等操作条件，确保废水在最佳状态下进行氧化反应。
效果评估与经济效益分析
处理效果
经过超临界水氧化技术处理后，废水中的有机物、氨氮等污染物去除率达到 95%以上，废水达标排放，有效降低了对周边环境的影响。
VS
经济效益
相对于传统废水处理方法，超临界水氧化技术具有处理效率高、占地面积小、运行成本低等优点。经测算，该项目投资回收期约为5年，具有良好的经济效益。
生活污水处理
02
该技术可去除生活污水中的难降解有机物，提高污水处理效率
，减少污泥产量。
印染、制药等行业废水
03
超临界水氧化技术可解决印染、制药等行业废水处理难题，实
现废水达标排放。
有机废弃物资源化利用
餐厨垃圾处理
该技术可将餐厨垃圾转化为可再生能源，减少垃圾填埋量，降低
环境污染。
农业废弃物利用
超临界水氧化技术可将农业废弃物转化为生物燃料或肥料，提高废弃物利用率，促进循环农业发展。
产业发展规划与目标
产业发展规划
政府将超临界水氧化技术纳入环保产业发展规划，推动产业集聚和升级，提高产业整体竞争力。
产业发展目标
通过政策引导和市场机制，推动超临界水氧化技术在危险废物处理、污水处理、能源利用等领域的应用和推广，实现产业规模化、高端化发展。
资金支持与优惠措施
政府资金支持
政府通过设立专项资金、建立投资基金等方式，对超临界水氧化技术研发和产业化给予资金支持。
超临界水氧化技术
汇报人：日期:
目录
• 技术原理及特点 • 工艺流程及关键设备 • 应用领域与市场前景 • 研究进展与发展趋势 • 工程实例分析 • 政策法规与产业支持

超临界水氧化技术详解

超临界水氧化(SCWO)法，作为一项环境友好型技术，是20世纪80年代中期由美国学者Modell提出的一种具有适应性强，节省能耗，高效等特点的水处理技术，特别是对于有机污染物浓度高，种类多，危害大，难生化的工业废水、城市污水，超临界水氧化技术能够完全氧化污水中的污染物，处理产生的二次污染小，且设备与运行费用相对较低，受到国内研究者的广泛关注,被视为是最有前途的废物处理技术。

1. 超临界水氧化技术（1）超临界水的性质超临界水，是一种非协同，非极性溶剂[1]。

超临界水在温度高于374 ℃，压力高于22.1 MPa的条件下制得，此条件下的超临界水具有液态水和气态水双重性质,汽液两相之间的界面消失，成为一个均相体系，流体传送随之增强，有利于反应的快速进行，它对有机物、气体具有较好的溶解能力，可以和氧气等气体完全互溶，而无机盐则溶解度很小，同时，水的介电常数、密度和粘度也随着温度和压力的升高而降低。

总之，超临界水因为其溶解能力特殊、密度易变、粘度较低、表面张力较低，扩散性强，所以比非超临界水的活性更强，反应更迅速。

（2）技术原理在高温、高压下，利用分子氧作为氧化剂，以超临界水作为溶剂，把有机物氧化分解为CO2和H2O的高级氧化技术，称为超临界水氧化(SCWO)法。

超临界水氧化反应，可以用自由基反应理论来解释，产生自由基的过程为[2]：RH + O2R· + HO2·RH + HO2·R· + H2O2PhOH + O2PhO· + HO2·PhOH + HO2·PhO· + H2O2式中：Ph ——芳香族化合物。

在具有液体和气体的性质的超临界水中加入分子氧，活性氧与键能最弱的C—H作用产生自由基HO2·，它与有机物中的H生成H2O2，H2O2进一步分解产生羟基自由基：H2O22HO·羟基自由基HO·具有高活性，它与有机物反应产生有机自由基R，而有机自由基又与O2反应得到有机过氧自由基，有机过氧自由基进一步与有机物反应产生有机过氧氢化物和有机自由基，由于过氧氢化物不稳定，其键发生断裂而生成较小分子量的化合物乙酸或甲醇，最后转化为CO2、H2O等物质。

超临界水氧化技术在处理废水中的研究与应用

超临界水氧化技术在处理废水中的研究与应用
内容
1. 2. 3. 4. 5. 研究背景及意义；超临界水的概念及其特性； SCWO技术的研究与应用； SCWO技术的成本分析；结论
1.研究背景及意义
1.1研究背景
• 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，六大领域之一的“能源与环境”中,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SCWO法方面的研究工作才刚刚开始。
超临界水氧化系统流程图
超临界水氧化系统处理有害废液对照图 (左：反应前废液；右：反应后COD＜30ppm)
技术规格
反应系统包括：进料系统、高压泵、预热器、反应器、冷却器（或热回收系统）、分离器等。反应器：
• 耐温：≧500℃，耐压：≧300kg/cm2 • 处理量：≧30㎏/h • 反应時间：数秒至数分钟
2.4超临界流体在环境保护方面的应用
• 有毒有机废水的处理超临界水氧化技术（SCWO），有毒有机物可在几秒钟内被完全氧化成无害的物质,。目前在日本和美国已建成了超临界水氧化处理的中试装置，我国在这方面的工程应用还是空白。 • 废塑料的回收利用超临界条件下热分解可使废塑料分解成有用的小分子，从而使其得以回收。它的优点是分解过程中几乎不产生其它气体，有利于环保。这方面日本的研究者作了较多的工作。 • 精密仪器清洗利用超临界二氧化碳对有机物较强的溶解能力和它较强的扩散渗透能力，可用于电子元件和精密机械零件的精密清洗，代替即将禁止使用的氟里昂，可减少对臭氧层的破坏。 • 超临界络合萃取将二氧化碳超临界萃取与有机溶剂络合作用相结合，可用于某些原料、泥土和放射废水中有害重金属离子的去除。

污水处理中的超临界水氧化技术应用

谢谢
THANKS
污水处理中的超临界水氧化技术应用
汇报人：可编辑
2024-01-04
目录
CONTENTS
• 引言 • 超临界水氧化技术基础 • 污水处理中的超临界水氧化技术应用 • 技术优势与挑战 • 实际应用案例
01 引言
Cቤተ መጻሕፍቲ ባይዱAPTER
技术背景
01
超临界水氧化技术是一种利用超临界水（温度和压力均超过水的临界点）作为反应介质，进行有机物氧化分解的方法。
总结词
该案例介绍了超临界水氧化技术在城市污水处理厂的应用，通过技术改造和升级，提高了污水处理效率和污染物去除率，减少了二次污染，为城市环境治理提供了有效手段。
详细描述
某城市污水处理厂采用传统的活性污泥法处理工艺，但存在处理效率低下、二次污染严重等问题。引入超临界水氧化技术后，通过高温高压条件下的氧化反应，实现对污水中的有机物和有害物质的快速分解和去除。处理后的水质显著改善，满足了排放标准，同
超临界水氧化技术的研究起步。
20世纪90年代
该技术逐渐应用于污水处理领域。
21世纪初
随着技术不断改进和完善，超临界水氧化技术在污水处理领域的应用逐渐广泛。
02 超临界水氧化技术基础
CHAPTER
超临界水性质
高溶解能力
超临界水具有高溶解能力，可以有效地溶解有机物、氧气等物质。
介于液体和气体之间
适用范围广
超临界水氧化技术适用于多种有机废水的处理，具有广泛的适用性。
技术挑战与解决方案
技术成本高
超临界水氧化技术的设备投资和运行成本较高，需要进一步降低成本。
操作条件严格
超临界水氧化技术需要高温高压的条件，对设备的安全性和稳定性要求较高。

超临界水技术研究与应用

超临界水技术研究与应用超临界水是一种高温、高压和高密度的水，它的物理性质与常规水有很大不同。

在超临界水状态下，水的溶解性、反应活性和传质速率都会显著提高。

这种独特的性质使得超临界水技术在多个领域都有广泛的应用，包括化学反应、废物处理、能源转换等。

本文将介绍超临界水技术的研究和应用现状，并探讨其未来发展方向。

一、超临界水技术研究现状超临界水技术的研究始于20世纪60年代，最初是为了增加化学反应的速率和效率。

随着研究的深入，超临界水还被发现具有处理废物、转换能源等方面的应用潜力。

目前，超临界水技术已经成为了热点研究领域，并引起了学术界和产业界的广泛关注。

在化学反应领域，超临界水技术被广泛应用于有机合成、催化反应、生物质转化等方面。

相比于传统的溶剂反应，超临界水反应能够以更高的速度和效率完成反应，并且避免了有机溶剂的使用，减少了环境污染。

例如，超临界水中的糠醛可以通过核糖还原酶的作用被转化为高降解性的2,3-丁二醇，广泛应用于生物柴油的生产。

在废物处理领域，超临界水可以将固体废弃物转化为可燃气体和碳质基质，并达到高效率的能量回收。

以食品废弃物为例，将其在超临界水中处理可以将其转化为可燃气体，并得到高纯度的氮肥。

这种技术不仅可以解决固体废弃物的处理问题，还能够实现能源的回收利用。

在能源转换领域，超临界水技术被用于制备氢气、生产生物柴油、燃料电池等。

由于超临界水具有高压、高温的特点，可以促进生物质的分解和水解反应，从而实现生物质能的转化和利用。

例如，超临界水中的生物质可以通过水解制备出高浓度的乙醇，进一步转化为氢气和二氧化碳，用于燃料电池的发电。

二、超临界水技术应用现状超临界水技术在不同领域有着广泛的应用，包括化学、环境保护、能源等。

在化学领域，超临界水技术已经成为一种重要的有机合成方法。

超临界水的物理性质使得其中的溶剂能够促进反应速率和效率，从而降低了成本。

目前，已经有许多企业开始应用超临界水技术进行药物合成、化学品生产等工业化生产。

超临界水氧化HMX废水的动力学研究

～
５０Ｃ、～２Ｓ条件下，度和时间对ＨＭＸ去除率及Ｃ９Ｏ０温ＯＤ去除率的的影响较显著。４Ｏ５０Ｃ、３ａ过氧在５～９２ＭＰ、
量３０的条件下，ＭＸ的反应级数为２２，应活化能为５７７１／ｌ准频率因子为２３８１０Ｈ．４反．２ × ０Ｊｍｏ，．４ × ０。
关键词：理化学；临界水氧化技术；炸药废水；应动力学；物超火反ＨＭＸ中图分类号：Ｊ５Ｔ５；Ｘ７３１０．文献标志码：Ａ文章编号：０７７１（０８０ — ０１０１０—８２２０）３０６ —３
ＳｕｙｏｉｔｃｆＨＭＸａｔｗａｅｘｄａｉｎｉｕｒｒｔｃｌＷａｅｔｄｎＫｎｅｉｓ０Ｗｓｅｔｒ０ｉｔｏｎＳｐｅｃｉｉａｔｒ
维普资讯
第３卷第３期１２００８年６月
火炸药学报
ＣｈｎｓｏｒａｆＥｘｌｓｖｓ＆ＰｒｐｌａｔｉｅｅＪｕｎｌｏｐｏｉｅｏｅ水的动力学研究
ＺＨＡＯａ — ｕＢｏｇｏ，ＬＩＹｕｃｎ，ＧＥＮＧｎ — ｉ，ＬＵＯｅ — ａＪＡＮＧｎ — ａＵ —ｕＰｅｇｙｎＷｎｈｏ，ＩＨｏｇｙｎ
（．ｅｃｌＩｄｓｒｎｏｏｙＩｓｉｕｅ１ＣｈｍｉａｎｕｔｙａｄＥｃｌｇｎｔｔ，ＮｏｔｉｅｓｔｆＣｈｎ，Ｔａｙａ３０１ｔｒｈＵｎｖｒｉｙｏｉａｉｕｎ００５，Ｃｈｎｉａ；

超临界水氧化技术在废水处理中的研究进展

１超临界氧化技术的氧化原理
２１００年第９期第３７卷总第２９０期
ｗｗｇｃｅｃｒｗ．ｄｈｍ．ｏｎ
１７０
超临界水氧化技术在废水处理中的研究进展
蔺洪永，田鹏，刘汉章
（中原环保股份有限公司，河南郑州４００）５００
【摘要】超临界水氧化法是一种新兴且非常有效的废水处理方法，文章介绍了超临界水的氧化机理，综述了这一高新技术在废水处理方面的
ｔｅｒｎｅｎｗｅｔｒｄｃｉｎｉａｔｗａｅｅｔｅｔＦｉａｌｈｘｓｉｇｐｏｌｍｓａｄｓｌｉｇｍｅｈｄｅａｅｏＳｈｏｙａｄｔｅｓｏｕｔｎｗｓｃｔｒｒａｍｎ．ｎｌｔｅｅｉｔｒｂｅｎｏｖｎｔｏｓｒｌｔｄｔＣＷＯｗｅｅｄｓｕｓｄａｄｔｅｎｗｘｄｔｎｈｐｏｔｙｎｒｉｃｓｅｎｅｏｉａｉｈｏｔｃｎｌｇｒｇｏｎｓｘｅｔｄｅｈｏｏｙｆｅｒｕｄｗａｐｃｅｏｅＫｅｗｏｄ：ｓｐｒｒｔａａｅｘｉａｉｎｗａｔｔｒｒａｍｅｔｒｓａｃｅｅｏｍｅｔｙｒｓｕｅｃｉｃｌｔｒｏｄｔｏ；ｉｗｓｅｗａｅｅｔｎ；ｅｅｒｈｄｖｌｐｎｔ
最新研究成果，论述了该法存在的阕题和解决方法，并对发展前景作了展望。【词】临界水氧化法；废水处理；研究进展关键超［中圈分类号Ｉ５Ｘ［献标识码］文Ａ［文章编号］０７１６（０００—１７０１０ —８５２１）９００ —２

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Ｓｕｄｙｏｈｅｃｉａｈｗａｄｋｎｅｉｓｏｔｎｌ研ｌｔｗａｅｉｐｏａｔｎｔｅｒａｔｏｎｐｔｙａｎｉｔｃｆｅｈａｏａｅｔｒｄｓｓｌｓｂｕｐｒｒｔｃｌｗａｅｘｄａｉｎｙｓｅｃｉｉａｔｒｏｉｔｏ
文章蝻号：２３２￣（０２．１０２－３８５－４８２０）０．０１０
乙醇废水的超临界水氧化反应路径及动力学研究
向波涛，王涛，忠耀沈（华学工北】０）清尢化系，京０８０４
摘要：究了超临界水氧化法（ｃ研ｓｗ０）理乙醇废术过程的反应路径和动力学．醇ｓｗｏ反应的最终产物为ｃ２ｃ是此处乙ｃｏ，ｏ过程的中问产物以幂指数方程描述乙醇ｓｗｏ反应动力学，到对于乙醇的反应级数为１对氧气的反应级散为０求出括ｃ得，
忱能和指前固子分剐为３５ｘ】ｊｍｌ和７７ ‘ ．程计算值和实验值吻台较好ｔ差基本在１％１．１－ｏ４ｘ】自方误ｏ￣内・
关羹词：临界水氧化磕（Ｇ超ＳＷＯ）乙醇；水；应路径；力学；废反动
参数的影响．果表明，Ｃ结ＳＷＯ可以快速、底地将乙醇氧化为二氧化碳去陈．文在此基础彻本
上，一步对这一过程的反应路径及动力学进行了研究．进
１实验
实验在自行建造的ＳＷＯ连续反应装置上进行．验流程、法同文献［实验数据按如Ｃ实方２．
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ｉｓｆｏ７ｏ５０￣ｅｎｒｍ４５１５２， …
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ｔｅＴｅｌｌｔｄａｄｅｐｆｍ￣ｔ］ｒｓｌｓｗ聃ａ￣ｗｅｌａ￣ａｅｎｘｅｉａｅｕｔｌ
下方法处理．验中乙醇人口浓度［ｔＨ］实ＥＯ和０：人口浓度［。指的是乙醇废水和富氧水两０］
维普资讯
－期２００年１月２第
环
境
科
学
学
ＶｏＩ丝．１．Ｎ０Ｊｒ．，ＯＯａ，２２
一ＴＡＴ— ＮＩＡＥＣＩＡＣＲＣＵＡＣＴＡＳＥＮＴＩＥＩ．ＭＳ
中围分类号：７３Ｘ８文献标识码：＾
Ｋ坷啪ｒ：ｕ￣ｒｃａｏｉａｏ（Ｃ由ｓｐｉＭｗｔｘｄｔｎＳＷＯ）山ａ０；ｗ町；ｍＢｎｐｔｗ：Ｉｎｔｓｉｆ盯ｉ；Ｔｌ聃Ｉｗｌｃ０ａｈ￣ｔ￣ｃｉｉ
在湿式空气氧化法处理有机废水时，废水中含有较多的乙醇，处理相对较为困难 … ．若则我们以乙醇溶液为模拟废水研究了超临界水氧化法（ＣＳＷＯ）乙醇废水的处理工艺以及过程对