[发明专利]含有硫化氢的气体的净化方法

说明书

本发明涉及含有硫化氢和可能有的其它污染物的气体的净化方法，在该方法中使用硫化物-氧化细菌。

国际专利申请WO92/10270公开了一种含有硫化氢的气体的净化方法，其中将气体在一个含有碱性洗涤液的洗涤器中洗涤，所用的洗涤液在一个需氧反应器中在硫-氧化细菌的存在下用氧进行处理，从需氧反应器中流出的液流重新用作洗涤液，而将氧处理过程中产生的元素硫从液流中分离。所述的方法适用于清除硫化氢(H₂S)和其它的还原态的硫化合物，例如硫醇和二硫化碳，或清除二氧化硫(SO₂)。对于H₂S的清除，使用缓冲剂化合物将pH控制在8-9。所用的硫-氧化细菌包括硫杆菌(Thiobacillus)和硫微螺菌属(Thiomicrospira)的细菌。

上述已知方法的缺点是，为了有效地吸收硫化氢需要使用较大量的洗涤液。并且该已知方法不适用于清除可能存在于气体中的除H₂S之外的其它污染物，例如羰基硫化物(COS)。

目前发现，使用选择的自养硫化物-氧化细菌在高pH下可以实现硫化物向元素硫的生物转化。由于pH较高，所需的洗涤液的用量显著减少，因此所需的设备可以较小和较经济。根据本发明所使用的新的细菌在pH为9-11，特别是9.2-10.5时有效。所用细菌的最佳pH值为9.0以上。

使用自养的亲碱细菌对硫化氢和羰基硫化物的生物氧化主要产生元素硫，还有一些作为副产物的硫代硫酸盐。

进一步发现，使用硫代硫酸盐-氧化细菌在氧气或氧化氮的存在下处理，可以有效地将硫代硫酸盐转化为连多硫酸盐，并使pH升高。这种硫代硫酸盐-氧化细菌可以包括已知的硫类氧化细菌，例如硫杆菌和硫微螺菌属的细菌，或异养细菌。这里所说的连多硫酸盐包括三硫代硫酸盐(S₃O₆^2-)、四硫代硫酸盐(S₄O₆^2-)和可能更高级的连多硫酸盐(S_nO₆^2-，n＞4)。使用如此得到的含有连多硫酸盐离子的溶液，可以促进洗涤液对H₂S、COS(羰基硫化物)和其它硫化合物的吸收，结果是可以使用较少的洗涤液并更有效地从气体中排除上述污染物。该方法基本上只产生固体元素硫。上述的可选择的硫代硫酸盐-氧化的细菌处理过程可以与硫化物-氧化处理同时进行-如果氧作为硫代硫酸盐-氧化的试剂的话，但是优选在随后的独立步骤中进行硫代硫酸盐的氧化。

根据本发明的方法特别适合于净化燃气、煤气、克劳斯装置的尾气、化学气体、工艺气和其它含有COS的气体，以及带压气体。带压气体的例子有燃气(例如，30巴)和天然气(例如，70巴)。

由于pH值较高，与已知的清除硫化合物的生物方法相比，本发明的方法需要较少的洗涤液。所需的洗涤液的量可以由于洗涤液中连多硫酸盐的存在而进一步减少，这是因为连多硫酸盐可以降低液体中H₂S/HS^-/S^2-/COS的含量。与已知方法相比，本发明方法在净化带压气体方面的优点还在于，需要较少的洗涤液，因此用于对洗涤液加压的能量也可以较少。

对含硫化物的洗涤液的需氧处理优选使元素硫的生成量达到最大。这可通过使用一定量的氧来实现，即对每摩尔H₂S/HS^-或COS使用0.5-0.8摩尔的氧气。

能在高于9的pH范围内氧化硫化物的细菌例如可以通过已知的微生物富集和纯化方法从苏打湖中获得。根据本发明，所用的自养硫化物-氧化细菌具有一种或多种下列特性：

——选自Proteobacteria的β或γ亚组的格兰氏阴性菌；

——专性自养细菌；

——可以氧化HS^-、SO和S₂O₃^2-；

——最佳pH值在9.0以上，通常低于10.4，特别是9.5左右；

——在H₂或C₁化合物上不生长；

——不反硝化，可以同化NO^2-和/或NO^3-，但是不同化尿素；

——最佳温度为24-37℃；

——可耐受各至少50克/升的NaCl和Na₂CO₃/NaHCO₃；