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随着工业技术发展,更多的工业废水被排放。废水中污染物浓度高、难降解、成分复杂、危害性大,难以用传统的处理方式处理。超临界水氧化技术(Supercritical Water Oxidation, SCWO)作为一种新型的废水处理技术,具有独特优势。但因反应过程中存在严重的腐蚀、堵塞、能耗高等问题,阻碍了其工业化应用。本文就SCWO工艺中盐沉积造成设备堵塞及过程能耗高两个关键问题展开研究。
首先,本文优化了前处理脱盐核心环节预热器的工艺参数。研究思路是确定适宜的工艺参数,使得在预处理过程中,废水中的有机物能在超/亚临界水中完全互溶,而无机盐最大程度地沉积在预处理装置的底部,并能及时排出。基于此思路,本文采用模拟软件Aspen plus对四种酚类有机物体系的相平衡进行模拟,分析了各酚类有机物-水体系汽液相平衡组成随体系温度、压力的变化趋势;汇总了体系达到均相时二元临界点所需的温度、压力。研究发现采用Peng-Robinson状态方程和Wong-Sandler混合规则计算所得的模拟结果与实验值吻合;酚类有机物-水体系的相平衡组成随着温度增大而逐渐增大;当体系的压力达到一定值时,随着模拟温度的逐渐升高,气液相界面消失,体系达到二元临界点,此时有机物与水以任意比例互溶;所得的酚类有机物-水体系的二元临界点连线与二元混合物Ⅰ类相行为的临界轨线一致,验证了PR-WS物性方法适用于高温高压极性混合物体系,且根据二元临界点的连线可以预测不同温度压力下的二元临界点。综合有机物、无机物溶解度在超/亚临界状态下溶解度随温度、压力变化的趋势,提出预热器的适宜工作范围为10-15 MPa,350-400℃。
此外,利用Aspen plus计算了工艺过程反应热,分析了反应热随反应温度、压力的变化趋势。结果表明,反应热在亚临界区随着温度的升高而降低;而在超临界区,随着温度的升高而增加;在反应温度为450℃左右存在最小值。反应热随压力增大而增大,基本呈线性关系。废水中有机物大于一定浓度时,SCWO过程产生的反应热不仅能够满足反应过程自运行所需的热量,还能够将多余的净热量输出。
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Basic Info :
Degree: 工学硕士
Mentor: 方涛
Student No.:
Year: 2015
Language: Chinese
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