Установка для утилизации отходов и соответствующий способ - RU2017134698A
Код документа: RU2017134698A
Формула
1. Установка (1) для утилизации отходов, содержащая
реактор (SCWO) окисления в сверхкритической воде;
реактор (SCWG) газификации в сверхкритической воде;
систему подачи, выполненную с возможностью подачи по меньшей мере двух токов (W1_IN, W2_IN, W3_IN, Wn_IN) органических отходов к упомянутым реактору (SCWO) окисления в сверхкритической воде и реактору (SCWG) газификации в сверхкритической воде и с возможностью подачи по меньшей мере одного водного потока (PW, PLS), внутри упомянутой установки (1);
при этом упомянутая система подачи выполнена с возможностью подачи упомянутого по меньшей мере одного водного тока (PW, PLS) с последовательным протеканием через упомянутые реактор (SCWO) окисления в сверхкритической воде и реактор (SCWG) газификации в сверхкритической воде;
при этом система подачи дополнительно выполнена с возможностью подачи упомянутых по меньшей мере двух токов органических отходов с параллельным протеканием через упомянутые реактор (SCWO) окисления в сверхкритической воде и реактор (SCWG) газификации в сверхкритической воде с обеспечением избирательной подачи каждого из упомянутых токов органических отходов к упомянутому реактору (SCWO) окисления в сверхкритической воде и упомянутому реактору (SCWG) газификации в сверхкритической воде.
2. Установка (1) по п. 1, в которой упомянутый по меньшей мере один водный ток содержит
первый водный ток (PLS), содержащий продукты реакции упомянутого реактора (SCWG) газификации в сверхкритической воде, причем упомянутый первый водный ток подается упомянутым реактором (SCWG) газификации в сверхкритической воде к упомянутому реактору (SCWO) окисления в сверхкритической воде.
3. Установка (1) по п. 2, в которой
упомянутый по меньшей мере один водный ток дополнительно содержит второй водный ток (PW), поступающий от упомянутого реактора (SCWO) окисления в сверхкритической воде, причем упомянутый второй водный ток подается упомянутым реактором (SCWO) окисления в сверхкритической воде к упомянутому реактору (SCWG) газификации в сверхкритической воде; и
упомянутая система подачи дополнительно выполнена с возможностью подачи дополнительного водного тока (WW_IN) к упомянутому реактору (SCWG) газификации в сверхкритической воде, причем упомянутый второй водный ток (PW) подастся упомянутой системой подачи, когда дополнительный водный ток (WW_IN), подаваемый к упомянутому реактору газификации в сверхкритической воде, имеет расход, который недостаточен относительно потребности реактора газификации в сверхкритической воде, для восстановления требуемого расхода.
4. Установка (1) по любому из пп. 1-3, в которой продукты реакции (PW) упомянутого реактора (SCWO) окисления в сверхкритической воде протекают через первый проточный контур первого (НЕХ1), второго (НЕХ2) и третьего (НЕХ3) теплообменников и направляются к первому сепаратору (FLASH1) жидкость/газ, причем упомянутый второй теплообменник имеет второй проточный контур, через который проходит диатермическая текучая среда теплоносителя (THER1IN, THER1OUT).
5. Установка (1) по п. 4, в которой упомянутый первый сепаратор (FLASH1) жидкость/газ предназначен для разделения потока продуктов реакции упомянутого реактора (SCWO) окисления в сверхкритической воде на жидкофазный поток (11LIQ), проходящий через первый мембранный сепаратор (MEMBR1), и на газофазный поток (11GAS), направляемый к серному скрубберу (SCRUB).
6. Установка (1) по п. 5, в которой упомянутый первый мембранный сепаратор (MEMBR1) выполнен с возможностью разделения упомянутого жидкофазного потока (11LIQ) на
водный поток (12), направляемый к упомянутому реактору (SCWG) газификации в сверхкритической воде с прохождением через второй проточный контур упомянутого третьего теплообменника (НЕХ3) и упомянутого первого теплообменника (НЕХ1) для его нагрева до сверхкритической температуры потоком продуктов реакции упомянутого реактора (SCWO) окисления в сверхкритической воде, проходящим через первый проточный контур первого (НЕХ1) и третьего (НЕХ3) теплообменника; и
поток кислотного водного раствора, направляемого к нейтрализатору (NEUTRAL).
7. Установка (1) по п. 6, в которой упомянутый нейтрализатор (NEUTRAL) выполнен с возможностью нейтрализации упомянутого потока кислотного водного раствора, в частности, посредством потока (CACO3IN) карбоната кальция, и дополнительно выполнен с возможностью подачи потока нейтрализованного кислотного водного раствора к разделителю (SPL), который передает его первую фракцию (15-1), содержащую избыток карбоната кальция, к упомянутому серному скрубберу (SCRUB), а вторую его фракцию (15-2) ко второму мембранному сепаратору (MEMBR2), которая извлекает из него поток чистой воды (SWW), и возвращает оставшийся поток (16) к упомянутому нейтрализатору (NEUTRAL).
8. Установка (1) по любому из пп. 1-7, в которой продукты реакции упомянутого реактора (SCWG) газификации в сверхкритической воде охлаждаются (COOL2, НЕХ5, COOL3) и отправляются в третий мембранный сепаратор (FLASH3), предназначенный для разделения потока упомянутых продуктов реакции на жидкофазную фракцию (31LIQ) и газофазную фракцию (31GAS), при этом жидкофазная фракция (31LIQ) представляет собой первый водный поток (PLS), подаваемый к упомянутому реактору (SCWO) окисления в сверхкритической воде, тогда как газофазная фракция (31GAS) направляется к блоку (H2SREM, CO2REM, H2CONV) дополнительной обработки.
9. Установка (1) по п. 8, в которой жидкофазная фракция (31LIQ) подается в смесительный блок (М2), выполненный с возможностью смешивания упомянутой жидкофазной фракции со смесью из одного или более упомянутых по меньшей мере двух токов органических отходов (W1_IN, W2_IN) для доставки ее с целью обработки к упомянутому реактору (SCWO) окисления в сверхкритической воде.
10. Установка (1) по п. 8, в которой упомянутый блок (HS2REM, CO2REM, H2CONV) дополнительной обработки включает в себя ловушку (H2SREM) сероводорода, ловушку (CO2REM) углекислого газа и изотермический каталитический реактор (H2CONV), предназначенные для преобразования водорода и окиси углерода в воду и метан.
11. Установка по п. 8, в которой продукты реакции упомянутого реактора (SCWG) газификации в сверхкритической воде охлаждаются при протекании через первый охладитель (COOL2), теплообменник (НЕХ5) и второй охладитель (COOL3), расположенные последовательно друг за другом, при этом через упомянутый теплообменник (HEX5) проходит диатермическая текучая среда теплоносителя (THER2IN, THER2OUT).
12. Способ утилизации отходов в установке (1) для утилизации отходов, содержащей
реактор (SCWO) окисления в сверхкритической воде;
реактор (SCWG) газификации в сверхкритической воде;
систему подачи токов отходов, выполненную с возможностью подачи по меньшей мере двух токов (W1_IN, W2_IN, W3_IN, Wn_IN) органических отходов к упомянутым реактору (SCWO) окисления в сверхкритической воде и реактору (SCWG) газификации в сверхкритической воде и для подачи по меньшей мере одного водного тока (PW, PLS) внутри упомянутой установки (1);
при этом способ содержит следующие этапы
подачу, посредством упомянутой системы подачи, упомянутых по меньшей мере двух токов (W1_IN, W2_IN, W3_IN, Wn_IN) органических отходов с параллельным протеканием через упомянутые реактор (SCWO) окисления в сверхкритической воде и реактор (SCWG) газификации в сверхкритической воде и с избирательным направлением каждого из упомянутых потоков органических отходов к упомянутому реактору (SCWO) окисления в сверхкритической воде или к упомянутому реактору (SCWG) газификации в сверхкритической воде;
подачу, посредством упомянутой системы подачи, упомянутого по меньшей мере одного водного тока (PW, PLS) с последовательным протеканием через упомянутые реактор (SCWG) газификации в сверхкритической воде и реактор (SCWO) окисления в сверхкритической воде.
13. Способ по п. 12, в котором упомянутый по меньшей мере один водный ток включает в себя первый водный ток (PLS), содержащий продукты реакции упомянутого реактора (SCWG) газификации в сверхкритической воде, при этом упомянутый первый водный ток подается упомянутым реактором газификации в сверхкритической воде к упомянутому реактору (SCWO) окисления в сверхкритической воде.
14. Способ по п. 13, в котором
упомянутый по меньшей мере один водный ток дополнительно включает в себя второй водный ток (PW), приходящий из упомянутого реактора (SCWO) окисления в сверхкритической воде, при этом упомянутый второй водный ток подается упомянутым реактором окисления в сверхкритической воде к упомянутому реактору газификации в сверхкритической воде; и
упомянутая система подачи дополнительно выполнена с возможностью подачи дополнительного водного тока (WW_IN) к упомянутому реактору (SCWG) газификации в сверхкритической воде;
при этом упомянутый способ дополнительно содержит подачу упомянутого второго водного тока (PW) посредством упомянутой системы подачи, когда дополнительный водный ток (WW_IN), подаваемый к упомянутому реактору газификации в сверхкритической воде имеет расход, который недостаточен относительно потребности реактора (SCWG) газификации в сверхкритической воде, для восстановления требуемого значения расхода.
15. Способ по любому из пп. 12-14, дополнительно содержащий охлаждение продуктов реакции упомянутого реактора (SCWO) окисления в сверхкритической воде и подачу охлажденных продуктов реакции к первому сепаратору (FLASH1) жидкость/газ, выполненному с возможностью разделения жидкофазной фракции (11LIQ) и газофазной фракции (11GAS) потока продуктов реакции.
16. Способ по п. 15, дополнительно содержащий направление упомянутой жидкофазной фракции (11LIQ) к первому мембранному сепаратору (MEMBR1), выполненному с возможностью разделения упомянутого потока жидкости на
водный поток (PW), рециркулируемый и используемый для охлаждения продуктов реакции упомянутого реактора (SCWO) окисления в сверхкритической воде для его нагрева до сверхкритических условий для использования в упомянутом реакторе (SCWG) газификации в сверхкритической воде, причем упомянутый водный поток (PW) представляет собой упомянутый первый водный ток;
поток кислотного водного раствора, направляемого в нейтрализатор (NEUTRAL); и
дополнительно содержащий направление упомянутой газофазной фракции (11GAS) в серный скруббер (SCRUB).
17. Способ по любому из пп. 12-16, дополнительно содержащий нейтрализацию упомянутого потока кислотного водного раствора в упомянутом нейтрализаторе и направление потока нейтрализованного кислотного водного раствора:
частично ко второму мембранному сепаратору (MEMBR2), выполненному с возможностью извлечения потока (PW) чистой воды и рециркуляции остального потока к упомянутому нейтрализатору (NEUTRAL); и
частично к упомянутому серному скрубберу (SCRUB).
18. Способ по п. 12, дополнительно содержащий охлаждение продуктов реакции упомянутого реактора (SCWG) газификации в сверхкритической воде и направление охлажденных продуктов реакции к сепаратору (FLASH3) жидкость/газ, выполненному с возможностью разделения жидкофазной фракции (31LIQ) и газофазной фракции (11GAS) потока упомянутых продуктов реакции, причем жидкофазная фракция является упомянутым вторым водным током (PLS).
19. Способ по п. 18, дополнительно содержащий направление упомянутой жидкофазной фракции (31LIQ) на впуск упомянутого реактора окисления в сверхкритической воде и направление упомянутой газофазной фракции (31GAS) к блоку (H2SREM, CO2REM, H2CONV) дополнительной обработки.
