[发明专利]实现均相催化湿式空气氧化的pH控制

说明书

对相关申请的交叉引用

本申请是2011年4月6日提交的名为CATALYTICWETOXIDATIONSYSTEMSANDMETHODS的美国申请序号13/081,259的部分继续申请案，后者是2006年10月3日提交的名为CATALYTICWETOXIDATIONSYSTEMSANDMETHODS的美国申请序号11/542,675（现为美国专利7,993,588）的继续申请案，其每个出于各种目的通过引用以其整体并入本文。

发明背景

1.发明领域

本发明大体上涉及工艺流的处理，并且更特别涉及用于处理其中不合意的成分的催化湿式氧化系统和方法。

2.相关技术描述

湿式氧化是用于处理工艺流的公知技术并广泛用于例如破坏废水中的污染物。该方法涉及不合意的成分在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的水相氧化。该方法可以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，例如乙酸。也可以氧化无机成分，包括硫化物、硫醇盐和氰化物。作为对焚烧的替代，湿式氧化可用于多种多样的应用中以处理工艺流以便随后排放、在工艺内循环、或作为预处理步骤以供给用于深度处理（polishing）的传统生物处理设备。催化湿式氧化已成为对传统非催化湿式氧化的有效增进。催化湿式氧化方法通常能在更低温度和压力和因此更低的资本成本下实现更大的破坏。将待处理的含水流与氧化剂混合并在升高的温度和压力下与催化剂接触。非均相催化剂通常位于床上（含水混合物在其上通过）或是固体微粒的形式（其在氧化前与含水混合物掺合）。可以在湿式氧化单元下游从氧化流出物中过滤出所述催化剂以再利用。

发明概述

根据一个或多个实施方案，提供了催化湿式氧化方法。该方法可包含提供含有至少一种待处理的不合意的成分的含水混合物；检测含有至少一种待处理的不合意的成分的含水混合物的pH值；选择在该含水混合物的检出的pH值下可溶的催化剂，其中该催化剂和检出的pH值选自：铜在大约4或更低的pH值下、铜在高于大约13的pH值下、钒在高于大约4.5的pH值下和铁在低于大约4的pH值下；使含有至少一种待处理的不合意的成分的含水混合物与在检出的pH值下可溶的所选催化剂和氧化剂在升高的温度和超计大气压下接触，以处理所述至少一种不合意的成分；监测该含水混合物的pH值；和在该催化湿式氧化方法的过程中保持该含水混合物的pH值，以使所述催化剂保持可溶形式。

根据一个或多个实施方案，该催化湿式氧化方法包括提供含有至少一种待处理的不合意的成分的含水混合物；选择催化剂；检测含有至少一种待处理的不合意的成分的含水混合物的pH值；调节含有至少一种待处理的不合意的成分的含水混合物的pH值，以溶解所选催化剂，所述pH值选自：当催化剂包含铜时大约4或更低、当催化剂包含铜时高于大约13、当催化剂包含钒时高于大约4.5和当催化剂包含铁时低于大约4；使该含水混合物与所选催化剂和氧化剂在升高的温度和超计大气压下接触，以处理所述至少一种不合意的成分；监测该含水混合物的pH值；和在该催化湿式氧化方法的过程中保持该含水混合物的pH值，以使所选催化剂保持可溶形式。在一个或多个实施方案中，选择催化剂包括选择存在于该含水混合物中的催化剂。根据某些实施方案，调节pH值包括使用碱金属氢氧化物。

根据一个或多个实施方案，在加热前使所述含水混合物与所选催化剂接触。在各种实施方案中，在加压前使该含水混合物与所选催化剂接触。在某些实施方案中，在连续方法中氧化该含水混合物。在至少一个方面中，该方法进一步包括补充所述催化剂。在某些方面中，使所述含水混合物与氧化剂接触包括使该含水混合物与含氧气体接触。在某些方面中，该方法进一步包括回收所述催化剂。根据某些方面，回收所述催化剂涉及使该催化剂沉淀。在各种实施方案中，使所述含水混合物氧化足以处理该至少一种不合意的成分的时间。在某些实施方案中，超计大气压为大约30个大气压至大约275个大气压。根据某些方面，升高的温度为大约240℃至大约水的临界温度。在另一些方面中，升高的温度高于水的临界温度。

附图简述

附图无意于按比例绘制。在附图中，各图中所示的各相同或几乎相同的组件用类似的数字表示。为清楚起见，可以并非在每一附图中都标出每一组件。参照附图描述本发明的优选的非限制性实施方案，其中：

图1是根据本发明的湿式氧化系统的一个实施方案的系统图；且

图2-4是本文中分别对铜、钒和铁所引用的甫尔拜图。

发明详述