Wat is natte oxidatie?

Natte oxidatie is een chemisch proces voor het verwijderen van organische verontreinigingen uit afvalwaterstromen. Het proces omvat het verwarmen van het vervuilde water tot hoge temperaturen en het injecteren van lucht bij hoge drukken. Reacties van lucht met de verontreinigingen zullen ze oxideren tot gemeenschappelijke gassen zoals koolstofdioxide, die later worden gescheiden van de waterstroom.

Het introduceren van lucht met lagere druk in waterstromen creëert een agitatie-effect, maar zelfs bij hogere temperaturen zal de lucht slechts gedeeltelijk reageren met organische verontreinigingen. Het verhogen van de druk boven het kritieke punt van water, waar watermoleculen noch vloeistof noch damp zijn, creëert een enkele fase wanneer de lucht wordt ingebracht. De lucht zal zeer goed reageren met de organische materialen en een latere stap waarbij de druk wordt verlaagd, verwijdert alle resterende lucht en de gassen die door de reactie worden gevormd.

Water heeft een kritisch punt, een temperatuur en druk waarboven damp en vloeistof niet als afzonderlijke fasen kunnen worden gezien. Dit kritieke punt is ongeveer 3206 psia (221 bar) en 705 ° F (374 ° C). Boven dit punt staat water bekend als een superkritisch fluïdum en bij deze omstandigheden treden vaak natte oxidatiereacties op.

Een alternatief proces dat het gebruik van lagere temperaturen en drukken mogelijk maakt wordt bereikt met een katalysator. De afvalstroom wordt onder druk gezet met lucht en over een geschikte katalysator geleid, die kan variëren afhankelijk van de verontreinigingen. Een katalysator helpt de chemische reactie tussen de lucht en organische materialen, maar wordt niet verbruikt of vernietigd door de reactie. Katalytische natte oxidatiereacties kunnen optreden in subkritische omstandigheden, die de bedrijfskosten kunnen verlagen en vaten met lagere drukwaarden kunnen gebruiken.

Constructiematerialen voor de reactoren en bijbehorende apparatuur die wordt gebruikt voor natte oxidatie moeten zorgvuldig worden gekozen. Hoge temperaturen kunnen veel metalen verzwakken, wat hun sterkte kan aantasten om de nodige drukken te bevatten. Sommige organische verontreinigingen vormen tijdens de reactie zure verbindingen en veel metalen zijn niet geschikt voor corrosiebescherming. Onder druk staande verwarmde lucht kan materialen die worden gebruikt voor afdichtingsmiddelen en pakkingen oxideren en verzwakken, en voorzichtigheid is geboden bij het kiezen van inerte materialen die bestand zijn tegen de zware bedrijfsomstandigheden.

Vanwege de hoge drukken en temperaturen die nodig zijn voor natte oxidatiereacties, kan het voorverwarmen van de lucht en afvalwaterstromen de energie-efficiëntie verbeteren. Warmtewisselaars kunnen worden gebruikt die de vloeistoffen op hoge temperatuur gebruiken die de reactor verlaten om de lucht- en waterstromen voor te verwarmen. Extra warmte kan optreden door de reactie van lucht met de organische stoffen en het gebruik van deze warmte kan de bedrijfskosten voor het systeem verlagen.