催化湿氧化系统和方法技术方案

一种系统和方法，其用于利用颗粒固体催化剂来处理含水混合物中的至少一种不合意的成分。该含水混合物和该颗粒固体催化剂形成了浆体，其被湿氧化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及废物流和/或工艺流的处理，并且更具体的，涉及用于处理其中的不 合意成分的。
技术介绍
湿氧化是一种公知的用于处理工艺流的技术，并且被广泛用于例如破坏废水中的 污染物。该方法包括在升高的温度和压力，通过氧化剂来在水相氧化不合意的成分，该氧化 剂通常是来自含氧气体的分子氧。该方法能够将有机污染物转化为二氧化碳，水和生物可 降解的短链有机酸例如乙酸。还能氧化无机成分，包括硫化物和硫醇盐。作为焚化的一个替代选项，湿氧化可以用于广泛的多种应用中来处理随后排放的 工艺流，用于工艺内再循环中，或者作为预处理步骤来为常规的生物处理设备提供抛光。催 化湿氧化已经表现出是对传统的非催化湿氧化的一种有效改进。
技术实现思路
根据一种或多种实施方案，本专利技术涉及一种。该方法可以 包含提供含水混合物，该混合物包含至少一种待处理的不合意的成分，和将该含水混合物 与颗粒固体催化剂接触来形成浆体混合物。将该浆体在亚临界温度和超计大气压氧化，来 处理该至少一种不合意的成分和形成氧化的浆体混合物。将颗粒固体催化剂从该氧化的浆 体混合物中分离出来。另外一种实施方案涉及催化湿氧化系统，其具有湿氧化单元；流体连接到该湿氧 化单元的进料口处的含水混合物源，该含水混合物包含至少一种不合意的成分；和含水混 合物管道，该管道包含流体连接到该含水混合物源的出口处的入口 ；和流体连接到该湿 氧化单元进料口处的出口。该系统还包含颗粒固体催化剂源，其不溶于该含水混合物中，并 且其流体连接到下列的至少一个湿氧化单元的催化剂入口、含水混合物源、和含水混合物 管道。该系统还包含分离器，该分离器包含流体连接到湿氧化单元出口处的入口和流体连 接到下列的至少一个处的催化剂浆体出口 湿氧化单元的催化剂入口、含水混合物源、和含 水混合物管道。在一些实施方案中，该颗粒固体催化剂选自过渡金属元素及其水不溶性化合物。 在另外一种实施方案中，该颗粒固体催化剂包含至少两种过渡金属元素，包括其水不溶性 化合物，例如氧化锰和氧化铈。当结合附图考虑时，本专利技术其它的优点，新的特征和目标将从本专利技术下面的详细 说明中而变得显而易见。附图说明该附图并非打算按照尺寸绘制。在附图中，各个相同的或者基本类似的部件是用 单个数字或者标记来表示的。为了清楚起见，并非每个附图中的每个部件都进行了标示，4也没有标示出其中不必示意出的本专利技术每种实施方案的每个部件，以使得本领域技术人员 理解本专利技术。优选地，本专利技术非限定性的实施方案将依靠实施例和参考附图进行描述，在其 中图1是用于进行本专利技术方法的湿氧化系统的通用的流程图； 图2是用于进行本专利技术方法的一种实施方案的湿氧化系统的流程图； 图3是用于进行本专利技术方法的另外一种实施方案的湿氧化系统的流程图； 图4是用于进行本专利技术方法的仍然另外一种实施方案的湿氧化系统的流程图。具体实施例方式本专利技术涉及利用悬浮的颗粒固体催化剂来催化湿氧化废物流和/或工艺流。湿氧 化是公知的用于破坏废水中的污染物的技术，其包括在升高的温度和压力，用氧化剂来处 理废物流，该氧化剂通常是来自含氧气体的分子氧。在低于水的临界温度(374°C)的湿氧 化被称作亚临界湿氧化(subcritical wet oxidation)。亚临界湿氧化系统在足够的压力 运行，来将水相保持为液体，并且可以在商业上用于调节污水淤浆，氧化苛性硫化物废物， 再生粉末活性炭，和氧化化学生产废水，这仅仅提到了少数几种应用。当与常规的湿氧化相 比时，催化湿氧化会产生成本节约，特别是降低能源成本，这归因于可接受的处理程度会在 降低的温度，压力，和/或反应时间时发生。可选择地，当与常规的湿氧化相比时，催化湿氧 化会产生更高的处理程度。根据一种或多种实施方案，本专利技术涉及一种或多种用于处理工艺流的系统和方 法。在典型的操作中，所公开的系统可以接收来自社区，工业或者住宅来源的工艺流。例如， 在其中该系统处理废水的实施方案中，该工艺流可以来自于市政废水淤浆或者其它大规模 的污水系统。工艺流还可以来自于例如食品加工厂，化学品加工设备，气化工程，或者制浆 造纸厂。该工艺流可以通过在该系统上游或者下游的操作来移动通过所述的系统。作为此处使用的，术语“工艺流(process stream) ”指的是含水混合物，其可以传 递到所述的系统来进行处理。在处理后，该工艺流可以返回到上游工艺或者可以作为废物 从该系统排出。该含水混合物典型地包括至少一种能够被氧化的不合意的成分。该不合意 的成分可以是任何打算从该含水混合物中除去的材料或者化合物，例如出于公共健康，工 艺设计和/或美观的考虑。在一些实施方案中，该能够被氧化的、不合意的成分是有机化合 物。某些无机成分例如硫化物和硫醇盐也可以被氧化。待通过所述系统处理的含水混合物 源可以采用从工厂或者保持容器中直接管道输送的形式。在一种实施方案中，该含水混合 物可以包含下面的至少一种有机酸化合物，酚化合物(phenolic compound)，有机卤素化 合物，含氮化合物和含硫化合物。根据本专利技术的一种或多种实施方案，令人期望的是破坏该不合意的成分或者其降 解产物中的一种或多种具体的化学键。本专利技术的一方面涉及这样的系统和方法，其用于氧 化处理含有一种或多种不合意成分的含水混合物。在一种实施方案中，包括至少一种不合意成分的含水混合物是被湿氧化的。该含 水混合物是在升高温度和超计大气压，用氧化剂氧化足以处理该至少一种不合意的成分的 时间。该氧化反应能够基本上破坏在该不合意的成分中的一种或多种化学键的完整性。作 为此处使用的，措词“基本上破坏”定义为至少大约95%的破坏。本专利技术的方法能普遍应用于处理任何的能够被氧化的、不合意的成分。所公开的湿氧化方法可以在任何已知的、适合于该有待氧化的化合物的批次的或 者连续的湿氧化单元中进行。典型地，含水相氧化是在连续流动的湿氧化系统中进行的，如 图1中的示例性表示。可以使用任何的氧化剂。该氧化剂通常是含氧的气体，例如空气，富 氧空气，或者基本上纯的氧气。作为此处使用的，措词“富氧空气”定义为氧含量大于大约 21%的空气。在一种实施方案中，将该包括至少一种不合意成分的含水混合物与颗粒固体催化 剂接触。该颗粒固体催化剂可以是任何多相催化剂，其不溶于或者基本不溶于该含水混合 物中，并且适于处理该含水混合物中的一种或多种不合意的成分。作为此处使用的，措词 “基本上不溶性催化剂”指的是这样的固体催化剂，其在水中的溶解度小于3重量％。当处 于浆体形式时，可以使用已知的在湿氧化系统中有效的多相催化剂。作为此处使用的，术语 浆体定义为不溶性颗粒在液体载体中的悬浮体。该液体载体可以是任何的适于具体目的液 体，其不会可察觉地增溶颗粒。在一种实施方案中，该液体可以是水。该颗粒固体催化剂可 以承载在任何可流化的介质上，例如球体和微球，其在加入到含水混合物中时形成含水浆 体。在一种实施方案中，该催化剂在湿氧化过程中，可以保持在含水混合物中基本上 的不溶性。该颗粒固体催化剂的尺寸可以是足够小的，来在它流过湿氧化系统时保持在含 水浆体中，并且可以具有足以从氧化的浆体混合物中分离的密度。在一种实施方案中，该颗 粒固体催化剂的粒度可以是大约5微米-大约500微米，来提供合适的沉降特性。在另外 一种实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】
催化湿氧化方法，其包含：　　提供含水混合物，该混合物含有至少一种待处理的不合意成分；　　将该含水混合物与颗粒固体催化剂接触，来形成浆体混合物；　　在亚临界温度和超计大气压下氧化该浆体混合物，来处理该至少一种不合意的成分和形成氧化的浆体混合物；和　　从该氧化的浆体混合物中分离至少一部分的颗粒固体催化剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2008-4-3 61/0421201.催化湿氧化方法，其包含提供含水混合物，该混合物含有至少一种待处理的不合意成分；将该含水混合物与颗粒固体催化剂接触，来形成浆体混合物；在亚临界温度和超计大气压下氧化该浆体混合物，来处理该至少一种不合意的成分和 形成氧化的浆体混合物；和从该氧化的浆体混合物中分离至少一部分的颗粒固体催化剂。2.权利要求1的方法，其中将该含水混合物与该颗粒固体催化剂接触包含将该含水 混合物与颗粒固体催化剂在湿氧化单元中接触。3.权利要求1的方法，其中将该含水混合物与该颗粒固体催化剂接触包含在进入湿 氧化单元之前，将该含水混合物与该颗粒固体催化剂接触。4.权利要求2和3中任一项的方法，其中该湿氧化单元包含至少两个反应器部分。5.权利要求1的方法，其中从该氧化的浆体混合物中分离该颗粒固体催化剂包含将 该氧化的浆体在分离区中基本上同时地分离成为气相、氧化的液相和颗粒固体催化剂相。6.权利要求1的方法，其中从该氧化的浆体混合物中分离该颗粒固体催化剂包含在 多个分离区中将该氧化的浆体分离成为气相、氧化的液相和颗粒固体催化剂相。7.权利要求2的方法，其中从该氧化的浆体混合物中分离该颗粒固体催化剂包含在 该湿氧化单元中从该氧化的浆体相中分离该颗粒催化剂相。8.权利要求7的方法，其中在该湿氧化单元中从该氧化的浆体相中分离该颗粒催化 剂相包含引导该颗粒固体催化剂在与该含水混合物相反的流动方向上流动。9.权利要求8的方法，其中引导该颗粒固体催化剂的流动包含引导该颗粒固体催化 剂在竖直取向的湿氧化单元中向下流动。10.权利要求1的方法，其中将该含水混合物与该颗粒固体催化剂接触包含将该含水 混合物与至少一部分的分离自该氧化的浆体混合物的颗粒固体催化剂接触。11.权利要求10的方法，其进一步包含在该含水混合物与至少一部分的该颗粒固体 催化剂接触之前，从至少一部分的该颗粒固体催化剂中除去惰性固体。12.权利要求1的方法，其中将该含水混合物与该颗粒固体催化剂接触包含将该含水 混合物与选自下面的颗粒固体催化剂接触过渡金属元素及其水不溶性化合物。13.权利要求12的方法，其中将该含水混合物与该颗粒固体催化剂接触包含将该含 水混合物与至少两种过渡金属元素的混合物接触，该过渡金属元素包括其水不溶性化合 物。14.权利要求12的方法，其中将该含水混合物与该颗粒固体催化剂接触包含将该含 水混合物与至少氧化锰和氧化铈的混合物接触。15.权利要求1的方法，其中将该含水混合物与颗粒固体催化剂接触包含将该含水混 合物与粒度为大约5微米-大约500微米的颗粒固体催化剂接触。16.权利要求1的方法，其中将该含...

【专利技术属性】
技术研发人员：CB莫冈斯，BJ库姆弗，CL费尔赫，WM科帕，
申请(专利权)人：西门子水处理技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]