本发明专利技术涉及一种使液体在单一容器内的分离的质量传递区中相继与不同气体接触的设备和方法，所述质量传递区可操作地彼此流体连通，所述设备和方法包括使所述液体与工艺气体以同向流方式在下游质量传递区中紧密接触以实现所述液体与所述工艺气体之间的质量传递，和将所述液体与不同于所述工艺气体的第二气体引入到上游质量传递区中，从而实现所述液体与所述第二气体之间的质量传递。所述液体从所述上游质量传递区到下游质量传递区的流动速率是通过将第三气体控制式添加到一个或一个以上分离每个质量传递区的降液管中来控制，以使得所述降液管中所述液体的比密度提供控制流动的驱动力。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于使液体与多种不同的气体相继在具有多个气液接触区的气液接触设备中接触的方法和设备，每一气液接触区与单一容器内的至少一个其它气液接触区流体连通用于气体与液体之间的质量传递，以此方式通过气液接触区与中间充液降液管之间总是存在的密度差来产生溶液循环，而不使用溶液循环泵。更特定来说，本专利技术涉及用于从流体流连续去除硫化氢气体(H2S)的方法和设备，其通过使流体流与催化性氧化还原多价金属溶液反应以去除H2S气体，并通过使催化性溶液与含氧气体反应来连续地再生。此工·艺特定适合于在相对低的压力(例如，小于I巴表压)下处理具有相对高H2S浓度(例如，至少I体积％ )的工艺气体流，而且可用于在任一压力下的工艺气体流。
技术介绍
本专利技术的方法和设备改进超过先前美国专利申请案第4，238，462号和第5，160，714号中所阐述的自动循环方法和设备且可用于在分离的接触区中液体接触两种不同气体的情形下的气液质量传递。在使用铁螯合物催化剂将硫污染物(例如硫化氢)催化氧化成元素硫中所涉及的一系列反应可由以下反应表示，其中L 一般地表示所选的用于调配金属螯合物催化剂混合物的两个或两个以上特定配位体⑴H2S (气体)+H2O ( 液体)—h2s( 水性)+H2O (液体)(2) H2S (水性)—H++HS(3) HS +2 (Fe3+L2) — S(固体)+2 (Fe2+L2)+H+通过将反应式⑴到(3)组合，所得反应式为(4)H2S(nft)+2(Fe3+L2) — 2H++2 (Fe2+L2)+S (固体)为了在使用多价金属螯合物混合物以实现硫化氢的催化氧化时获得从气态流去除硫化氢的经济可行的工艺，必要的是使所形成的二价铁螯合物(如上文所举例证明)通过在同一或分离的接触区中接触具有溶解氧(优选呈环境空气形式)的反应溶液氧化成三价铁螯合物来连续再生。在再生金属螯合物催化剂时，在本专利技术的氧化器中所发生的一系列反应可由以下反应式表示(5) O2 (气体)+2H20 — 02(水性)+2H20(6) 02(水性)+2H20+4 (Fe2+L2) — 4 (OH ) +4 (Fe3+L2)通过将反应式(5)到(6)组合，所得反应式(J)为(7) 1/202+H20+2 (Fe2+L2) — 2 (OF) +2 (Fe3+L2)而且，当将反应式⑷和(7)组合时，整个过程可由以下反应式表示(8)H2S(i#)+1/202(，#) — S( _)+H20(液体)从上述反应式将明显看出，对于所处理的每摩尔硫化氢气体来说，理论上必须将2摩尔三价铁施加到反应区，硫化氢气体在反应区中被氧化形成元素硫，且在实际应用中使用大大超过理论量的铁。在通过与催化性三价铁溶液接触来去除硫化氢的连续工艺中，使催化性溶液在吸收器区(其中H2S被催化性三价铁螯合物溶液吸收且溶液被还原为二价铁)与用于将经还原二价铁氧化回到三价铁状态的氧化器区之间连续循环。为避免在催化性溶液中使用高浓度铁，循环速率将较高。在早期自动循环参考文献中所阐述的方法和设备在商业上已成功，但所述方法和设备的商业使用具有许多缺点，包括缺乏对每一反应区中用于气液接触的停留时间的一定控制和差的液体流动控制。美国专利第5，160，714号提供使液体在单一容器内的分离的质量传递区中相继与不同气体接触的方法，由此通过在质量传递区中的充气液体密度与在前一液体降液管中的非充气液体密度的差来促进液体从一个质量传递区流动到另一个质量传递区的速率。此密度差充当“泵”来产生驱动力。在此专利中，预期液体流动速率将仅通过调整到一个或一个以上质量传递区的气体速率来控制；然而，由于气体到各个质量传递区的速率一般是由工艺要求而非液体流动速率来管控，因此已证明其并不实用。进入设备 的酸性气体的量和组成通常由上游工艺控制且因此并不取决于设备的操作。设备的操作必须能够调整入口酸性气体条件。注入氧化区中的空气的量取决于酸性气体中所含有的H2S的量，且液体循环速率最低限度必须供应足够摩尔的铁以满足反应区中的反应式3。如果不加以控制，那么实际溶液循环速率将由设备的物理特性和反应区与氧化器区的充气密度决定。如果溶液循环速率太高，那么氧可被从氧化区转移到反应区中，导致产生不想要的副产物，例如硫酸盐。如果溶液循环速率太低，那么供应到反应区的铁将不足以满足反应3，导致形成硫化铁并沉淀。为了弥补此控制不足，在使用过的试剂从吸收器再循环到氧化器的液体管道线中安装各种物件(例如，蝶形阀、节流楔形件和滑动闸门)。不幸地，由于液体中所夹带的固体(即，元素硫)造成堵塞，因此已证明所有所提出的用以控制液体流动穿过质量传递区的解决方案均是不切实际的。本专利技术解决了此项技术中的这些需要且特别的提供减轻先前流动控制装置中的所有问题和困难的设备和工艺步骤。从以下本专利技术的更详细描述中，这些和其它优点将变得更明显。
技术实现思路
本专利技术通过提供使液体试剂相继与工艺气体和第二气体接触的连续工艺克服了先前已知工艺的缺点，所述连续工艺包含将工艺气体引入到含有液体试剂的下游质量传递区中的步骤，其中质量传递区与第二降液管流体连通。工艺气体优选含有H2S且第二气体优选含有氧。来自下游质量传递区的液体试剂可任选地流入浪涌降液管中，在其中将其去除并再循环到与第一降液管流体连通的上游质量传递区。将第二气体以第一流动速率引入到上游质量传递区中，在其中其在流入到第一降液管中之前与液体试剂混合。将第三气体引入到第一降液管中，其中所述第三气体与从上游质量传递区流动而来的液体试剂混合。第三气体可(但非必需)与第二气体为相同气体。使来自第一降液管的液体试剂流入与第二降液管流体连通的中间质量传递区中。第二气体可也引入到此中间质量传递区中。改变第三气体引入到第一降液管中的流动速率控制液体试剂从上游质量传递区到中间质量传递区的流动。此可能是由于充气溶液的密度随溶液的非充气密度成正比地变化且随穿过溶液的气体速度成反比地变化，即，气体速度越高，充气密度越低。因此，第一降液管中液体的密度(或比重)越低，液体从上游质量传递区到中间质量传递区的流动越慢。调整第三气体添加到第一降液管的速度允许增加或降低液体的流动以获得最佳硫去除。如先前所阐述，理想的溶液循环速率是供应足够摩尔的三价铁以氧化硫离子且同时供应足够摩尔的氧来氧化二价铁离子。如果溶液循环速率太高，那么可将硫离子输送到氧化器区中，导致形成副产物，例如硫代硫酸盐和硫酸盐。如果溶液循环速率太低，那么将不会有足够的三价铁离子来氧化硫离子。在此情形中，铁将被过度还原，导致形成对工艺极为有害的硫化铁。在本专利技术的其它实施例中，也可将第二气体的流动引入到中间质量传递区中的液体试剂中，且可将第三气体的流动引入到第二降液管中，以控制液体试剂从中间质量传递区到下游质量传递区的流动。再次，第二气体和第三气体可相同。第二气体和第三气体的流动速率可使用此项技术中已知的控制器来控制和改变。一般不会精确控制含有氧的第二气体的流动速率。系统一般设计有2或3个“空气鼓风 机”，且通过打开或关闭鼓风机来控制到单元的空气流动。此通过分析溶液的“氧化还原(REDOX) ”电位(一种所属领域的技术人员熟知的常规分析程序)来测定。如果氧化还原电位太低，此意味着铁离子氧化不充分，那么可本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：大卫·阿兰·霍布森，
申请(专利权)人：摩瑞奇曼公司，
类型：
国别省市：
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