用于气体脱臭的系统和工艺方法技术方案

本发明专利技术涉及用于气体脱臭的系统和工艺方法，特别是从含有硫化氢的酸性气流中除去硫化氢的方法，该方法在转化器中通过将酸性气流与水性催化溶液相接触来氧化硫化氢，从而产生脱硫的气流和含有被还原的催化剂和元素硫的液流，将氧化剂和含有被还原的催化剂和元素硫的液流导入高剪切力装置，产生了分散体系，其中分散体系中氧化剂气体的平均气泡直径小于大约5μm，将分散体系导入容器，从中移除含硫的料浆并移除再生的催化剂流，其中硫料浆含有元素硫和水性液体，并且将至少一部分再生的催化剂流重新循环到转化器中。还提供了用于执行该方法的装置系统。

【技术实现步骤摘要】

总的来说，本专利技术涉及含有硫化氢的气流的脱硫。更具体来说，本专利技术涉及用于在含有硫化氢的流体流中将硫化氢催化氧化成元素硫、并通过氧化使被还原的催化剂再生以循环利用的高剪切力的系统和方法。
技术介绍
许多工艺过程产生含有硫化氢的流体流。通常情况下，在将气体排放或进一步处理之前，必须从气体中除去硫化氢。例如，硫化氢是从废水处理厂和含有反渗透系统的设施放出的讨厌的气味。硫化氢也可以是能源包括天然气、油、沼气、合成气体、地热气流等中天然存在的成分。在存在加氢脱硫催化剂的情况下通过氢气处理对液流进行加氢脱硫，通常被用于将有机含硫化合物转化成硫化氢。然后必须将硫化氢从液流中除去。硫化氢的燃烧产生二氧化硫，认为它导致了酸雨的产生和对环境的潜在破坏。此外，当与水接触时，硫化氢形成了硫酸，它对加工装置的金属具有腐蚀性。一种商业化的脱硫工艺是L0-CAT工艺,来自Gas Technology Products, LLC of Schaumberg, IL。Lo-CAT工艺是进行了修改的Claus反应的一种方法。Lo Cat工艺是一种湿法擦洗、液体氧化还原系统，使用螯合的铁溶液(均相催化，即“LoCat”溶液)将H2S转化成元素硫。已经投入了相当多的努力来开发能够改善常规的液体氧化系统(例如Lo-CAT系统)中氧气的利用的质量传递装置，其目的是减少所需的空气的量(运行成本)并减少氧化容器的尺寸(基建费用)。目前，使用两种类型的氧化器低落差和高落差氧化器。在低落差氧化器中，利用装备了穿有非常小的孔的EPDM(乙烯丙烯双烯单体)套筒的喷洒器，以低于3. 5m/min的表面空气速度将空气喷过大约3米的溶液。溶液流与空气流相垂直。这样的低落差氧化器是相对不良的质量传递装置。但是，低落差氧化器确实为系统的适当操作提供了许多需要的解决方案清单。在高落差氧化器中，通过粗气泡管式喷洒器以大于10m/min的表面速度将空气喷过大约7米的溶液。在高落差氧化器中，溶液流和气流是平行流动的。这些氧化器提供的质量传递系数比低落差氧化器高大约4倍；但是，这是以鼓风机的较高输送高度为代价的。因此，在工业中，对于用于气流脱硫(即脱臭)的改进的工艺方法，存在着需求。
技术实现思路
公开了用于改进从气流中除去硫化氢的高剪切力系统和方法。按照某些实施方案，提供了从含有硫化氢的酸性气流中除去硫化氢的方法作为气体脱臭的方法，该方法包括在转化器中通过将酸性气流与水性催化溶液相接触来氧化硫化氢，从而产生脱硫的气流和含有被还原的催化剂和元素硫的液流；将氧化剂和含有被还原的催化剂和元素硫的液流导入高剪切力装置，产生了分散体系，其中分散体系中氧化剂气体的平均气泡直径小于大约5 μ m ;将分散体系导入容器，从中移除含硫的料浆并移除再生的催化剂流，其中硫料浆含有元素硫和水性液体；以及将至少一部分再生的催化剂流重新循环到转化器中。方法还可以包括从含硫料浆中除去至少一部分水性溶液，并将至少一部分回收的水性溶液重新循环到容器中。在实施方案中，容器是含有喷雾器的氧化器，由此将附加的氧化剂气体导入容器。本文还公开了为酸性气流脱臭的方法，方法包括形成氧化剂气体气泡分散在含有还原性氧化还原液体催化剂的液相中的分散体系，其中气泡具有小于I微米的平均直径。气泡可以具有小于400nm的平均直径。在实施方案中，气泡具有不超过IOOnm的平均直径。酸性气体可以包含选自空气、天然气、二氧化碳、胺酸性气体、填埋气体、沼气、合成气体、地热气、炼油厂气的气体，以及它们的组合。在实施方案中，形成分散体系包括对氧化剂气体和液体催化的混合物相施加大于大约20，OOOs 1的剪切速率。形成分散体系可以包括使氧化气体和液体催化相在高剪切力装置中接触，其中高剪切力装置含有至少一个转子， 其中至少一个转子在形成分散体系的过程中以至少22. 9m/s (4, 500ft/min)的叶尖速度旋转。高剪切力装置可以在至少一个转子的叶片尖端产生至少大约1034. 2Mpa(150, OOOpsi) 的局部压力。高剪切力装置的能量消耗可能超过1000W/m3。在实施方案中，氧化还原催化剂选自有机金属化合物和铁螯合物催化剂。还公开了从酸性气体中除去硫化氢的方法，该方法包括在转化器中通过将酸性气体与含有氧化催化剂的液体相接触使硫化氢氧化，以产生含有硫和被还原的催化剂的转化器液体产物流；形成含有转化器液体产物流和氧化剂气体的流体混合物；将流体混合物暴露于至少大约20，OOOs 1的剪切速率，以在液体的连续相中形成氧化物的分散体系；以及将分散体系导入容器，从中移除硫料浆，并从中将含有再生的被氧化的液体催化剂的液体流重新循环到转化器。方法还可以包括将硫料浆导入分离器，将料浆中的水性液体与硫分开；以及将从料浆移除的水性液体重新循环到容器。分散体系中氧化性气体的平均气泡直径可以小于I μ m。分散体系在大气压下可以稳定至少大约15分钟。在实施方案中，将流体混合物暴露于大于约20,000^的剪切速率，包括将流体导入含有至少两个发生器的高剪切力装置。还公开了用于从酸性气流中除去硫化氢的系统，该系统包括转化器，含有酸性气体入口、含有被氧化的催化剂的液流的入口、以及含有硫和还原的液体催化剂的转化器液体产物的出口管路；可分散气体入口，通过它可以将氧化剂导入出口管路；位于可分散气体入口下游的外部高剪切力装置，外部高剪切力装置含有与转化器出口管路流体连通的入口，以及高剪切力装置出口 ；与高剪切力装置的出口流体连通的氧化器；以及将氧化器和转化器的液流入口管线流体连通的再循环管线，通过它可以将再生的被氧化的催化剂重新循环到转化器。外部高剪切力装置可以含有带有锯齿边缘的分散器，含有至少一个发生器组，由转子和定子组成，在转子和定子之间具有被称为最小间隙的剪切缝隙宽度，其中转子可以以一定的叶尖速度旋转，使得产生的由叶尖速度除以剪切缝隙宽度而定义的剪切速率为至少100，000s—1。该外部高剪切力装置可以具有大于20. 3m/s (4000ft/min)的叶尖速度。 在实施方案中，外部高剪切力装置能够产生氧化剂气泡在水性催化剂溶液中的分散体系， 氧化剂气泡具有亚微米级别的平均气泡直径。系统可以含有至少两个高剪切力装置。还公开了对从酸性气流中除去硫化氢的系统的改进，该系统包含吸附部件，在将硫化氢转化成元素硫后变得被还原的氧化还原催化剂，用于再生被还原的催化剂的氧化部件，以及用于将再生的催化剂返回到吸附部件的催化剂重新循环系统，改进包括在转化器和氧化部件之间的管线中插入高剪切力装置，所述高剪切力装置包括至少两个发生器，其中至少一个发生器产生至少10，OOOiT1的剪切速率。一个发生器提供的剪切速率可以大于另一个发生器提供的剪切速率。系统的某些实施方案有可能通过使用外部加压高剪切力反应器、使在不需要大体积反应器的情况下对气流进行脱臭成为可能。上述方法或系统的某些实施方案可能提供了比常规方法可能提供的更适合的时间、温度和压力条件，有可能增加了多相工艺的速度。上述方法或系统的某些实施方案，有可能通过在较低的温度和/或压力下操作、提供每单位消耗的催化剂的产物增加、减少反应时间、和/或减少资金和/或运行成本，来提供总体成本的降低。这些以及其它的实施方案和潜在的优点，将在下面的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿巴斯·哈桑，易卜拉西姆·巴盖尔扎德，雷福德·G·安东尼，格雷戈里·博尔西格，阿齐兹·哈桑，
申请(专利权)人：HRD有限公司，
类型：发明
国别省市：