[发明专利]用于气体脱臭的系统和工艺方法

说明书

关于联邦资助的研究或开发的陈述 不适用。

发明背景

技术领域

总的来说，本发明涉及含有硫化氢的气流的脱硫。更具体来说， 本发明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。

发明背景

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LO-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。

发明简述

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；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。