湿空气氧化的废碱的硫酸盐脱除制造技术

提供了改进从流体料流(14)，如湿空气氧化（WAO）处理过的废碱中脱除硫酸盐的系统和方法。

Sulfate removal of waste alkali by wet air oxidation

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】湿空气氧化的废碱的硫酸盐脱除对相关申请的交叉引用本申请要求2017年8月14日提交的美国临时申请号62/545,197的优先权和提交日权益，其全文经此引用并入本文。领域本公开大体上涉及处理系统和方法，更特别涉及用于从流体料流，如湿空气氧化（WAO）处理过的废碱（spentcausitic）中脱除硫酸盐的系统和方法。背景湿空气氧化（WAO）是用于处理工艺料流的公知技术并广泛用于例如破坏废水中的污染物。该方法涉及在相对于大气条件而言升高的温度和压力下通过氧化剂，通常来自含氧气体的分子氧而水相氧化不合意的成分。此外，该方法可将有机污染物转化成二氧化碳、水和可生物降解的短链有机酸，如乙酸。也可氧化无机成分，包括硫化物、硫醇盐和氰化物。WAO可用于多种多样的用途以处理工艺料流以供随后排放、在工艺中再循环或作为常规生物处理厂的预处理步骤。在一种特定用途中，废碱的湿空气氧化产生具有高硫酸盐含量的废物料流。这归因于硫物类，如硫代硫酸根（S2O32-）、亚硫酸根（SO32-）和硫离子（S2-）在WAO处理法的过程中转化成硫酸根（SO42-）。硫酸盐含量通常为3至15重量%。这样的硫酸盐含量通常太高以致无法排放到生物处理、排放到水体或用于有益的再利用。根据水的最终用途，硫酸盐含量可能需要降低到<500mg/L。因此，此类料流的WAO要求进一步处理以将WAO处理过的流出物中的硫酸盐减少到低于可接受的含量。用于减少硫酸盐的当前解决方案包括结晶器、蒸发池或用相对干净的流体料流稀释。但是，这些处理选项昂贵、能量密集或不切实际。对于需要<500mg/L硫酸盐的最终用途，稀释不是可行的选项，因为稀释需要提供非常大量的（干净）稀释流体源才能满足所需界限。此外，结晶器昂贵，并且蒸发池由于环境问题正变得越来越不常见。因此，需要将流体料流中的硫酸盐含量减少到低于可接受的含量的改进的解决方案。附图简述在下列说明书中参考附图解释本专利技术，所述附图显示了：图1是根据本专利技术的一个方面从湿空气氧化（WAO）处理过的废碱中脱除硫酸盐的系统的示意图。详述本专利技术人已经开发了用于高效和价廉地从含硫酸盐的料流中脱除硫酸盐的系统和方法。在一个实施方案中，含硫酸盐的料流包含已被施以湿空气氧化（WAO）法以在流体料流中产生一定量的硫酸盐的废碱。在一个方面中，本文所述的系统和方法明显比常用的结晶器和蒸发池不昂贵。此外，本文所述的解决方案消除对用于将硫酸盐浓度降低到低于可接受的含量的大量干净稀释水的需求。此外，本文中提供的解决方案不需要大量材料并且不增加任何显著的废物体积。根据本公开的一个方面，提供了处理方法，其包括：a)对包含硫化物型化合物的流体料流施以湿空气氧化以生成其中包含一定量的硫酸盐的第一处理过的料流；b)在保持大约12或更小的pH的同时使第一处理过的料流与一定量的钙化合物接触以在第一处理过的料流中使一定量的硫酸钙沉淀；c)从第一处理过的料流中脱除至少一部分沉淀的硫酸钙以生成第二处理过的料流；d)使第二处理过的料流与使硫酸钙铝化合物有效沉淀的一定量的铝化合物接触；和e)从第二处理过的料流中脱除至少一部分沉淀的硫酸钙铝化合物以生成具有小于预定值的硫酸盐浓度的第三处理过的料流。根据另一个方面，提供了处理方法，其包括：a)对硫化物型废碱施以湿空气氧化以生成其中包含一定量的硫酸盐的第一处理过的料流；b)使第一处理过的料流与使一定量的硫酸钙在第一处理过的料流中有效沉淀的一定量的钙化合物接触，其中在使第一处理过的料流的pH保持在大约12或更小的同时与钙化合物接触；c)从第一处理过的料流中脱除至少一部分沉淀的硫酸钙以生成第二处理过的料流；d)使第二处理过的料流与使钙矾石有效沉淀的一定量的铝化合物接触；和e)从第二处理过的料流中脱除至少一部分沉淀的钙矾石以生成具有等于或小于预定值的硫酸盐浓度的第三处理过的料流。根据再一个方面，提供了处理系统，其包括：a)包含硫化物型化合物的流体料流的来源；b)与所述流体料流的来源流体连通的湿空气氧化单元，所述湿空气氧化单元配置为氧化所述流体料流中的一定量的硫化物型化合物和生成其中包含硫酸盐的第一处理过的料流；c)与所述湿空气氧化单元流体连通并配置为从所述湿空气氧化单元接收第一处理过的料流的容器；d)配置为将钙输送到第一处理过的料流的位置以从第一处理过的料流中使硫酸钙沉淀的钙化合物的来源；e)配置为从第一处理过的料流中脱除至少一部分硫酸钙沉淀物的液体/固体分离器；f)配置为将铝输送到第二处理过的料流的位置以从第二处理过的料流中使硫酸钙铝化合物沉淀的铝化合物的来源；和其中所述液体/固体分离器或附加液体/固体分离器配置为从第二处理过的料流中脱除至少一部分沉淀的硫酸钙铝化合物以产生具有等于或小于预定值的硫酸盐浓度的第三处理过的料流。现在参考附图，图1图解根据本专利技术的一个方面从流体料流中脱除硫酸盐的系统10。系统10包括包含硫化物型化合物（其能被氧化成硫酸盐化合物）的流体14的来源12、与来源12流体连通的湿空气氧化（WAO）单元16和与WAO单元16流体连通的一个或多个容器18。此外，提供pH调节剂22的来源20、含钙化合物（钙化合物）26的来源24和含铝化合物30的来源28以向相关流体料流提供必要的材料以促进如下文提供的所需物类的沉淀。为易于查看，材料22、26、30图解为输送到单个容器，例如容器18，但是，要理解的是，本专利技术不限于此。在一些情况下，这些材料可输送到分开的容器。此外，要认识到，系统10包括合适的（一个或多个）结构（液体/固体分离器或分离器34）以促进硫酸钙和硫酸钙铝沉淀物从它们各自的流体料流中的液体/固体分离。流体14可包含含有许多含硫化合物（其中至少一些能够通过湿空气氧化法氧化成许多硫酸盐化合物）的任何水性流体。在一个实施方案中，流体14包含废碱，特别是WAO处理过的废碱。例如，废碱可包含已被施以如本文所述的湿空气氧化（WAO）法的精炼厂废碱或如本领域中已知的硫化物型废碱。本文所用的术语“精炼厂废碱”是指在设备和工艺（例如在石油精炼厂存在的那些）的运行中生成的废碱。精炼厂废碱可具有高水平的化学需氧量（COD），在一些情况下大约400000mg/L至500000mg/L或更大。精炼厂废碱可含有一种或多种环烷型废碱或甲酚型废碱。本文所用的术语“大约”是指指定值的±1%的值。环烷型废碱可由煤油和喷气燃料的洗涤产生并可含有高浓度的由环烷酸构成的有机化合物，且还可含有酚化合物和经还原的硫化合物。环烷型废碱还可含有高水平的化学需氧量（COD），在一些情况下高于100000mg/L。环烷型废碱还可含有硫代硫酸盐和环烷酸，其可在湿空气氧化法中在高于大约220℃至大约280℃或更高的温度下分解。甲酚型废碱可由汽油的洗涤产生并可含有高浓度的酚化合物（甲酚酸），且还可含有经还原的硫化合物。在另一实施方案中，流体14可包含硫化物型本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.处理方法，其包括：/n对包含硫化物型化合物的流体料流(14)施以湿空气氧化以生成其中包含一定量的硫酸盐的第一处理过的料流(32)；/n在保持大约12或更小的pH的同时使第一处理过的料流(32)与一定量的钙化合物(26)接触以在第一处理过的料流(32)中使一定量的硫酸钙沉淀；/n从第一处理过的料流(32)中脱除至少一部分沉淀的硫酸钙以生成第二处理过的料流(36)；/n使第二处理过的料流(36)与使硫酸钙铝化合物有效沉淀的一定量的铝化合物(30)接触；和/n从第二处理过的料流(36)中脱除至少一部分沉淀的硫酸钙铝化合物以生成具有小于预定值的硫酸盐浓度的第三处理过的料流(38)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170814 US 62/5451971.处理方法，其包括：
对包含硫化物型化合物的流体料流(14)施以湿空气氧化以生成其中包含一定量的硫酸盐的第一处理过的料流(32)；
在保持大约12或更小的pH的同时使第一处理过的料流(32)与一定量的钙化合物(26)接触以在第一处理过的料流(32)中使一定量的硫酸钙沉淀；
从第一处理过的料流(32)中脱除至少一部分沉淀的硫酸钙以生成第二处理过的料流(36)；
使第二处理过的料流(36)与使硫酸钙铝化合物有效沉淀的一定量的铝化合物(30)接触；和
从第二处理过的料流(36)中脱除至少一部分沉淀的硫酸钙铝化合物以生成具有小于预定值的硫酸盐浓度的第三处理过的料流(38)。


2.权利要求1的方法，其中流体料流(14)包含含有硫化物型化合物的废碱。


3.权利要求2的方法，其中所述废碱包含硫化物型废碱。


4.权利要求1的处理方法，其中所述预定值为大约500mg/L。


5.权利要求1的处理方法，其中第一处理过的料流(32)包含大约3至大约15重量%的硫酸盐浓度。


6.权利要求1的处理方法，其中钙化合物(26)选自氧化钙、氢氧化钙、氯化钙及其组合。


7.权利要求1的处理方法，其中铝化合物(30)包含氢氧化铝。


8.权利要求1的处理方法，其中所述硫酸钙铝化合物包含钙矾石。


9.权利要求1的方法，其中通过选自澄清器、带式压滤机和水力旋流器的装置脱除所述硫酸钙和/或硫酸钙铝化合物。


10.权利要求1的方法，其中在10℃至90℃的温度下进行第一处理过的料流与一定量的钙化合物(26)的接触。


11.权利要求1的方法，其中第一处理过的料流(32)与一定量的钙化合物(26)的接触进行10至300分钟的持续时间。


12.权利要求1的方法，其中使pH保持在大约8至12。


13.权利要求12的方法，其中使pH保持在大约11至12。


14.权利要求1的方法，其中通过将选自二氧化碳、无机酸、有机酸及其组合的成员添加到包含第一处理过的料流(32)的容器(18)中而使pH保持在12或更小。


15.权利要求1的方法，其进一步包括使第二处理过的料流(32)与来自用于使硫酸钙沉淀的钙化合物(26)的附加量的碳化合物(26)接触，所述附加钙化合物(26)使硫酸钙铝化合物有效沉淀。


16.权利要求15的方法，其进一步包括在第二处理过的料流(32)与铝化合物(30)接触的过程中使第二处理过的料流(32)的pH保持在大约10.5至大约12.5的pH。


17.权利要求16的方法，其进一步包括在第二处理过的料流(36)与铝化合物(30)接触的过程中使第二处理过的料流(36)的pH保持在大约11.2至大约12.2的pH。


18.权利要求16的方法，其中通过将钙化合物(26)添加到第二处理过的料流(36)中而保持第二处理过的料流...

【专利技术属性】
技术研发人员：BJ库姆费尔，BM谢尔茨，A施留斯纳，
申请(专利权)人：西门子能源公司，
类型：发明
国别省市：美国;US