超临界水设备材料

A. 什么是超临界水超临界水有什么用途

所谓超临界水，是指当气压和温度达到一定值时，因高温而膨胀的水的密度和因内高压而被压缩的水蒸气的密容度正好相同时的水。此时，水的液体和气体便没有区别，完全交融在一起，成为一种新的呈现高压高温状态的液体。（如果你家的高压锅可以的话，你也可以试试）

当水处于其临界点(374.3℃，22.05MPa)的高温高压状态时被称为超临界水(Supercritical Water，简称SCW)，在此条件下水具有许多独特的性质。如烃类等非极性有机物与极性有机物一样可完全与超临界水互溶，氧气、氮气、一氧化碳、二氧化碳等气体也都能以任意比例溶于超临界水中，无机物尤其是盐类在超临界水中的溶解度很小。超临界水还具有很好的传质、传热性质。这些特性使得超临界水成为一种优良的反应介质。
着眼于环保领域应用的超临界水氧化反应(Supercritical Water Oxidation,简称SCWO)是目前研究最多的一类反应过程。SCWO是指有机废物和空气、氧气等氧化剂在超临界水中进行氧化反应而将有机废物去除。

B. 超临界水氧化技术的优缺点

优点：
（1）效率高，处理彻底，有机物在适当的温度、压力和一定的保留时间下，能完全被氧化成二氧化碳、水、氮气以及盐类等无毒的小分子化合物，有毒物质的清除率达99.99%以上，符合全封闭处理要求：（2）由于SCWO是在高温高压下进行的均相反应，反应速率快，停留时间短（可小于1min），所以反应器结构简洁，体积小；（3）适用范围广，可以适用于各种有毒物质、废水废物的处理；（4）不形成二次污染，产物清洁不需要进一步处理，且无机盐可从水中分离出来，处理后的废水可完全回收利用；（5）当有机物含量超过2%时，就可以依靠反应过程中自身氧化放热来维持反应所需的温度，不需要额外供给热量，如果浓度更高，则放出更多的氧化热，这部分热能可以回收。
缺点：
尽管超临界水氧化法具备了很多优点，但其高温高压的操作条件无疑对设备材质提出了严格的要求。另一方面，虽然已经在超临界水的性质和物质在其中的溶解度及超临界水化学反应的动力学和机理方面进行了一些研究，但是这些与开发、设计和控制超临界水氧化过程必需的知识和数据相比，还远不能满足要求。
在实际进行工程设计时，除了考虑体系的反应动力学特性以外，还必须注意一些工程方面的因素，例如腐蚀、盐的沉淀、催化剂的使用、热量传递等。（1）腐蚀 在超临界水氧化环境中比通常条件下更易导致金属的腐蚀。高浓度的溶解氧、高温高压的条件、极端的pH值以及某些种类的无机离子均可使腐蚀加快。腐蚀会产生两个方面的问题，一是反应完毕后的流出液中含有某些金属离子（如铬等），会影响处理的质量；二是过度的腐蚀会影响压力系统正常工作。在300～500℃、pH值2～9、氯化物浓度为400mg/L的条件下，对13种合金的腐蚀进行了实验研究。结果表明，在给定的温度范围内pH对腐蚀的影响不大。在300℃的亚临界状态下，由于水的介电常数和无机盐的溶解度均较大，主要以电化学腐蚀为主。当温度升至400℃以上时，水的介电常数和盐的溶解度迅速下降，这时以化学腐蚀为主。（2）盐的沉淀 在超临界水氧化中，往往在进料中加入碱中和过程中产生的酸和生成的盐，因超临界条件下无机物的溶解度很小，过程中会有盐的沉淀。某些盐的粘度较大，有可能会引起反应器或管路的堵塞。通过反应器形式的优化和适当的操作方式可予以部分地改善。对于某些高含盐体系可能需要预处理。（3）催化剂 在一些物质的超临界水氧化研究中使用了催化剂，主要是为了提高复杂有机物的转化率、缩短反应时间或降低所需的反应温度。可应用的绝大部分催化剂是以往湿式空气氧化和亚临界水氧化过程研究中使用的。均相催化和非均相催化相比，非均相催化的综合效果较好。（4）热量传递 因为水的性质在临界点附近变化很大，在超临界水氧化过程中也必须考虑临界点附近的热量传递问题。在临界点温度以下但接近临界点时，水的运动粘度很低，温度升高时自然对流增加，热导率增加很快。但当温度超过临界点不多时，传热系数急剧下降，这可能是由于流体密度下降以及主体流体和管壁处流体的物理性质的差异所导致。虽然，超临界水氧化技术仍存在着一些有待解决的问题，但由于它本身所具有的突出优势，在处理有害废物方面越来越受到重视，是一项有着广阔发展和应用前景的新型处理技术。

C. 超临界水氧化（scwo）技术处理有机废水，固废物。工作环境是怎么样的，过程中自动化程度高吗

超临界是一种高温高压下直接氧化废水固废的处理装置，反应器为反回应釜。设备完善的答的话总体工作环境还是不错的，操作人员不会直接和废水、固废接触。自动化程度根据厂家而定，由于该技术尚未成熟，自动化控制应该还不够完善。
目前该技术的主要风险是压力容器压力大（想想家用压力锅就知道了），反应温度压力不易控制，反应釜内残渣较多，容易积渣。另外，SCWO对反应器材质要求很高，一般钢材腐蚀速度很快。这也需要经常性的检修以防范风险。

D. 超临界水

所谓超临界水,是指当气压和温度达到一定值时,因高温而膨胀的水的密度和因高内压而被压缩的水蒸气的密度正好相容同时的水.此时,水的液体和气体便没有区别,完全交融在一起,成为一种新的呈现高压高温状态的液体.安德里亚指出,超临界水具有两个显著的特性.一是具有极强的氧化能力,将需要处理的物质放入超临界水中,充入氧和过氧化氢,这种物质就会被氧化和水解.有的还能够发生自燃,在水中冒出火焰.另一个特性是可以与油等物质混合,具有较广泛的融合能力.这些特点使超临界水能够产生奇异功能.

E. 超临界水的简介

水的临界温度T=374℃ ，临界压力P=22．1MPa。当体系的温度和压力超过临界点时，称为超临界水。这种看似气体的液体有很多性质，比如具有极强的氧化能力，将需要处理的物质放入超临界水中，再向其中溶解氧气（可以大量溶解），其氧化性强于高锰酸钾。二是许多物质都可以在其中燃烧，冒出火焰。三是可以溶解很多物质（比如油），且在溶解时体积会大大缩小，这是因为超临界水在这时会紧紧裹住油。四是它能够缓慢地溶解腐蚀几乎所有金属，甚至包括黄金（与王水相仿）。五是它的超级催化作用，在超临界水中，化学物质会反应得很快，有些更可以达到恐怖的100倍！ 科学家还只能通过电脑模型来研究超临界状态的水如何形成，因为他们还无法直接利用机械获取热液喷口的样本。一般钻头在还没开始工作之前就已经被高温融化了，或者被处于超临界状态的水给氧化了。 德国科学家在对大西洋底一处高温热液喷口进行考察时发现，这个喷口附近的水温最高竟然达到464°C ，这不仅是迄今为止人们在自然界发现温度最高的液体，也是第一次观察到自然状态下处于超临界状态的水。
据报道，这个热液喷口位于大西洋中部山脊(Mid-Atlantic Ridge) ，最早是由德国不来梅雅各布大学（Jacobs University in Bremen）的地球化学家安德里亚（Andrea Koschinsky）教授和她的研究小组于2005年发现的，他们在接下来的几年里对这个热液喷口进行了长期的跟踪研究。
安德里亚介绍说，海底热液喷口又称“海底黑烟囱”，它是由海底地壳扩张分离运动形成的。地壳扩张分离，海水渗进地下遭遇炽热的岩浆形成热液，热液携带矿物质从排放口返回大海。海底热液排出后遇到冰冷的海水，导致热液中溶解的硫化物遇冷凝固。凝固的矿物质在热液出口周围不断堆积，最终形成了巨大的“烟囱”。2005年，他们对这个热液喷口周围液体的温度进行测量时，发现即使它的最低温度也有407°C，最高更是达到了惊人的464°C。这是迄今为止科学家们在地球上发现温度最高的水，更让人惊奇的是这些水竟然处于超临界状态。安德里亚对这一发现非常兴奋，她说，“它确实是水，但不是普通的水。这是人类第一次在自然状态下观察到超临界状态水的存在，以前人们只能在实验室通过技术来达到水的超临界状态”。
安德里亚指出，对于超临界状态水的研究非常有意义。世界上有许多国家都在进行超临界水的研究和开发利用，其中以德国和日本最为突出。德国开发出一种技术，可以利用超临界水对污染物进行处理。他们在超临界状态水达到500℃时通入氧，然后对聚氯乙烯塑料进行处理，处理后的塑料中有99%被分解，而且还很少有氯化物产生，从而避免了过去燃烧塑料产生有毒氯化物对环境产生污染的问题。
日本则把超临界水的研究和开发列入高新科技研究计划，投入了大量的资金和人力。如日本研究人员开发出一种技术，利用超临界水回收处理有害的甲苯二胺。整个处理过程只需30分钟，是用酸催化剂处理所花费时间的二十分之一，回收效率可以高达80%。而且，回收品能够被再次利用，作为制造聚氨基甲酸乙树脂的原料。这种方法还可以将电线塑料外皮制成灯油和煤油，回收率也可以达到80%，而且所用的时间比热分解方法大大缩短。此外，他们还采用超临界水，在400℃、300个大气压的条件下，对燃烧灰烬中有毒物质进行氧化处理，几乎全部被分解，从而达到了无害化。据报道，日本化学技术战略机构正在计划将超临界水用于发电技术。 超临界水有许多特殊的性质：
1.超临界水的密度可从类似于蒸汽的密度值连续地变到类似于液体的密度值，特别是在临界点附近，密
度对温度和压力的变化十分敏感。
2.氢键度(X，表征形成氢键的相对强度)与温度的关系式：X=(一8.68×10一4)T/K+0.851。该式表征了氢
键对温度的依赖性，适用范围为280K ～800K(7℃～527℃)。在298K～773K范围内，温度和X大致呈线
性减小关系。
3.即使在中等温度和密度条件下，超临界水的离子积也比标准状态下水的离子积高出几个数量级。
4.超临界水的低粘度使超临界水分子和溶质分子具有较高的分子迁移率，溶质分子很容易在超临界水中
扩 散，从而使超临界水成为一种很好的反应媒介。
5.德国Karlsruhe大学的EUlrish Frank等利用静态测量和模型计算得出的结果表明，水的相对介电常数随密
度的增大而增大，随温度的升高而减小，但温度的影响更为突出。在低密度的超临界高温区域内，
相对介电常数降低了一个数量级，这时的超临界水类似于非极性的有机溶剂。根据相似相溶原理，
在临界温度以上，几乎全部有机物都能溶解。相反，无机物在超临界水中的溶解度急剧下降，呈盐类析
出或以浓缩盐水的形式存在。

F. 什么是超临界水氧化装置

先给你解释一下几个概念：
临界温度—每种物质都有一个特定的温度，在这个温度以上，无论怎样增大压强，气态物质不会液化，这个温度就是临界温度，水的临界温度是374度。
超临界温度—就是高于临界温度就是超临界温度了，如果再提高温度就是超超临界温度了。
超临界水氧化法—超临界水氧化法把温度和压力升高到水的临界点以上，该状态的水就称为超临界水。在此状态下水的密度、介电常数、粘度、扩散系数、电导率和溶剂化学性能都不同于普通水。较高的反应温度（400～600 ℃)和压力也使反应速率加快，可以在几秒钟内对有机物达到很高的破坏效率。
最后再说你的问题——超临界水氧化装置，就是进行水氧化法的装置了。

G. 什么是超临界水，它的性质是什么性质

水的物理性质：
在1atm下水的沸点为100℃。
水的凝固点：1atm下水的凝固点为0℃。
水的密度：4℃水的密度最大，为1g/ml。
水的比热：1k cal/g ℃，比一般物质大，因此水比其它一般物质温度较不易变动。
水的化学性质：
水为良好溶剂：
重水：自然界水中含极少量重水。
水当作反应物：
水与碱金属作用，生成氢气和氢氧化物。
水与大部份金属氧化物作用生成碱性氧化物。
水与大部份非金属氧化物作用生成酸性氧化物。
水的离子积：水为极弱电解质，其温度越高，水的离子积之值越大。

水同其它物质一样，受热时体积增大，密度减小。纯水在摄氏零度时密度为999.87千克/立方米，在沸点时水的密度为958.38千克/立方米，密度减小4%。

在正常大气压下，水结冰时，体积突然增大11%左右。冰融化时体积又突然减小。据科学家观测，在封闭空间中，水在冻结时，变水为冰，体积增加所产生的压力可达2500个大气压力。这一特性对自然界和工业有重要意义。岩石裂隙在反复融冻时裂隙逐渐增大就是这个道理。地埋输水塑料管为防冻坏,一般要求一定的埋深（大于冻土层深度）。
水的冻结温度随压力的增大而降低。大约每升高130个大气压，水的冻结温度降低1摄氏度。水的这种特性使大洋深的水不会冻结。
水的沸点与压力成直线变化关系。沸点随压力的增加而升高。
水的热容量除了比氢和铝的热容量小之外，比其它物质的热容量都高。水的传热性则比其它液体小。由于这一特性，天然水体封冻时冰体会极慢地增厚，即使在水面长其封冻时，河流深处可能仍然是液体，水的这种特性对水下生命有重要意义。水的这一特性对指导灌溉也有意义，如进行冬灌能提高地温，防止越冬作物受低温冻害。
水（H2O）是由氢、氧两种元素组成的无机物，在常温常压下为无色无味的透明液体。在自然界，纯水是非常罕见的，水通常多是酸、碱、盐等物质的溶液，习惯上仍然把这种水溶液称为水。纯水可以用铂或石英器皿经过几次蒸馏取得，当然，这也是相对意义上纯水，不可能绝对没有杂质。水是一种可以在液态、气态和固态之间转化的物质。固态的水称为冰；气态叫水蒸气。水汽温度高于374.2℃时，气态水便不能通过加压转化为液态水。

H. 超临界水的介绍

超临界水，是指当气压和温度达到一定值时，因高温而膨胀的水的密度和因高压而被压缩的水蒸气的密度正好相同时的水。此时，水的液体和气体便没有区别，完全交融在一起，成为一种新的呈现高压高温状态的液体。安德里亚指出，超临界水具有两个显著的特性。一是具有强的反应活性。（原版说极强的氧化能力）将需要的处理的物质放入超临界水中，充入氧和过氧化氢，这种物质就会被氧化和水解。有的还能够发生自燃，在水中冒出火焰。另一个特性是可以与油等物质混合，具有较广泛的融合能力。这些特点使超临界水能够产生奇异功能。

I. 超临界水指的是什么状态下的液体

纯净物质要根据温度和压力的不同，呈现出液体、气体、固体等状态变化，如果提高温度版和压力

，来观察状权态的变化，那么会发现，如果达到特定的温度、压力，会出现液体与气体界面消失的现象

. 该点被称为临界点

超临界流体指的是处于临界点以上温度和压力区域下的流体，在临界点附近，会出现流体的密度

、粘度、溶解度、热容量、介电常数等所有流体的物性发生急剧变化的现象

例如，水的密度、离子、介电常数等以临界温度374℃为分界，发生急剧的变化。特别是在常温状

态下极性溶媒－水的介电常数到了临界点以上会急剧减小，超临界水的介电常数减小到与有机溶媒相

同的水平

由于这种特性，水在超临界状态，便具有与有机溶媒相同的特性，变成了可以与有机物完全混合

的状态

热容量值有较大变化，这也是临界点非常独特的特性之一。临界点的热容量值急剧上

升，几乎达到了无限大，然后再减小，如果恰当地利用这种特性，将能够得到一种非常优秀的热媒体