專利名稱：用于氣體脫臭的系統(tǒng)和工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
總的來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及含有硫化氫的氣流的脫硫。更具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及用于在含有硫化氫的流體流中將硫化氫催化氧化成元素硫、并通過(guò)氧化使被還原的催化劑再生以循環(huán)利用的高剪切力的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
許多工藝過(guò)程產(chǎn)生含有硫化氫的流體流。通常情況下，在將氣體排放或進(jìn)一步處理之前，必須從氣體中除去硫化氫。例如，硫化氫是從廢水處理廠和含有反滲透系統(tǒng)的設(shè)施放出的討厭的氣味。硫化氫也可以是能源包括天然氣、油、沼氣、合成氣體、地?zé)釟饬鞯戎刑烊淮嬖诘某煞?。在存在加氫脫硫催化劑的情況下通過(guò)氫氣處理對(duì)液流進(jìn)行加氫脫硫，通常被用于將有機(jī)含硫化合物轉(zhuǎn)化成硫化氫。然后必須將硫化氫從液流中除去。硫化氫的燃燒產(chǎn)生二氧化硫，認(rèn)為它導(dǎo)致了酸雨的產(chǎn)生和對(duì)環(huán)境的潛在破壞。此外，當(dāng)與水接觸時(shí)，硫化氫形成了硫酸，它對(duì)加工裝置的金屬具有腐蝕性。一種商業(yè)化的脫硫工藝是L0-CAT工藝,來(lái)自Gas Technology Products, LLC of Schaumberg, IL。Lo-CAT工藝是進(jìn)行了修改的Claus反應(yīng)的一種方法。Lo Cat工藝是一種濕法擦洗、液體氧化還原系統(tǒng)，使用螯合的鐵溶液(均相催化，即“LoCat”溶液)將H2S轉(zhuǎn)化成元素硫。已經(jīng)投入了相當(dāng)多的努力來(lái)開(kāi)發(fā)能夠改善常規(guī)的液體氧化系統(tǒng)(例如Lo-CAT系統(tǒng))中氧氣的利用的質(zhì)量傳遞裝置，其目的是減少所需的空氣的量(運(yùn)行成本)并減少氧化容器的尺寸(基建費(fèi)用)。目前，使用兩種類型的氧化器低落差和高落差氧化器。在低落差氧化器中，利用裝備了穿有非常小的孔的EPDM(乙烯丙烯雙烯單體)套筒的噴灑器，以低于3. 5m/min的表面空氣速度將空氣噴過(guò)大約3米的溶液。溶液流與空氣流相垂直。這樣的低落差氧化器是相對(duì)不良的質(zhì)量傳遞裝置。但是，低落差氧化器確實(shí)為系統(tǒng)的適當(dāng)操作提供了許多需要的解決方案清單。在高落差氧化器中，通過(guò)粗氣泡管式噴灑器以大于10m/min的表面速度將空氣噴過(guò)大約7米的溶液。在高落差氧化器中，溶液流和氣流是平行流動(dòng)的。這些氧化器提供的質(zhì)量傳遞系數(shù)比低落差氧化器高大約4倍；但是，這是以鼓風(fēng)機(jī)的較高輸送高度為代價(jià)的。因此，在工業(yè)中，對(duì)于用于氣流脫硫(即脫臭)的改進(jìn)的工藝方法，存在著需求。

發(fā)明內(nèi)容
公開(kāi)了用于改進(jìn)從氣流中除去硫化氫的高剪切力系統(tǒng)和方法。按照某些實(shí)施方案，提供了從含有硫化氫的酸性氣流中除去硫化氫的方法作為氣體脫臭的方法，該方法包括在轉(zhuǎn)化器中通過(guò)將酸性氣流與水性催化溶液相接觸來(lái)氧化硫化氫，從而產(chǎn)生脫硫的氣流和含有被還原的催化劑和元素硫的液流；將氧化劑和含有被還原的催化劑和元素硫的液流導(dǎo)入高剪切力裝置，產(chǎn)生了分散體系，其中分散體系中氧化劑氣體的平均氣泡直徑小于大約5 μ m ;將分散體系導(dǎo)入容器，從中移除含硫的料漿并移除再生的催化劑流，其中硫料漿含有元素硫和水性液體；以及將至少一部分再生的催化劑流重新循環(huán)到轉(zhuǎn)化器中。方法還可以包括從含硫料漿中除去至少一部分水性溶液，并將至少一部分回收的水性溶液重新循環(huán)到容器中。在實(shí)施方案中，容器是含有噴霧器的氧化器，由此將附加的氧化劑氣體導(dǎo)入容器。本文還公開(kāi)了為酸性氣流脫臭的方法，方法包括形成氧化劑氣體氣泡分散在含有還原性氧化還原液體催化劑的液相中的分散體系，其中氣泡具有小于I微米的平均直徑。氣泡可以具有小于400nm的平均直徑。在實(shí)施方案中，氣泡具有不超過(guò)IOOnm的平均直徑。酸性氣體可以包含選自空氣、天然氣、二氧化碳、胺酸性氣體、填埋氣體、沼氣、合成氣體、地?zé)釟?、煉油廠氣的氣體，以及它們的組合。在實(shí)施方案中，形成分散體系包括對(duì)氧化劑氣體和液體催化的混合物相施加大于大約20，OOOs 1的剪切速率。形成分散體系可以包括使氧化氣體和液體催化相在高剪切力裝置中接觸，其中高剪切力裝置含有至少一個(gè)轉(zhuǎn)子， 其中至少一個(gè)轉(zhuǎn)子在形成分散體系的過(guò)程中以至少22. 9m/s (4, 500ft/min)的葉尖速度旋轉(zhuǎn)。高剪切力裝置可以在至少一個(gè)轉(zhuǎn)子的葉片尖端產(chǎn)生至少大約1034. 2Mpa(150, OOOpsi) 的局部壓力。高剪切力裝置的能量消耗可能超過(guò)1000W/m3。在實(shí)施方案中，氧化還原催化劑選自有機(jī)金屬化合物和鐵螯合物催化劑。還公開(kāi)了從酸性氣體中除去硫化氫的方法，該方法包括在轉(zhuǎn)化器中通過(guò)將酸性氣體與含有氧化催化劑的液體相接觸使硫化氫氧化，以產(chǎn)生含有硫和被還原的催化劑的轉(zhuǎn)化器液體產(chǎn)物流；形成含有轉(zhuǎn)化器液體產(chǎn)物流和氧化劑氣體的流體混合物；將流體混合物暴露于至少大約20，OOOs 1的剪切速率，以在液體的連續(xù)相中形成氧化物的分散體系；以及將分散體系導(dǎo)入容器，從中移除硫料漿，并從中將含有再生的被氧化的液體催化劑的液體流重新循環(huán)到轉(zhuǎn)化器。方法還可以包括將硫料漿導(dǎo)入分離器，將料漿中的水性液體與硫分開(kāi)；以及將從料漿移除的水性液體重新循環(huán)到容器。分散體系中氧化性氣體的平均氣泡直徑可以小于I μ m。分散體系在大氣壓下可以穩(wěn)定至少大約15分鐘。在實(shí)施方案中，將流體混合物暴露于大于約20,000^的剪切速率，包括將流體導(dǎo)入含有至少兩個(gè)發(fā)生器的高剪切力裝置。還公開(kāi)了用于從酸性氣流中除去硫化氫的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)化器，含有酸性氣體入口、含有被氧化的催化劑的液流的入口、以及含有硫和還原的液體催化劑的轉(zhuǎn)化器液體產(chǎn)物的出口管路；可分散氣體入口，通過(guò)它可以將氧化劑導(dǎo)入出口管路；位于可分散氣體入口下游的外部高剪切力裝置，外部高剪切力裝置含有與轉(zhuǎn)化器出口管路流體連通的入口，以及高剪切力裝置出口 ；與高剪切力裝置的出口流體連通的氧化器；以及將氧化器和轉(zhuǎn)化器的液流入口管線流體連通的再循環(huán)管線，通過(guò)它可以將再生的被氧化的催化劑重新循環(huán)到轉(zhuǎn)化器。外部高剪切力裝置可以含有帶有鋸齒邊緣的分散器，含有至少一個(gè)發(fā)生器組，由轉(zhuǎn)子和定子組成，在轉(zhuǎn)子和定子之間具有被稱為最小間隙的剪切縫隙寬度，其中轉(zhuǎn)子可以以一定的葉尖速度旋轉(zhuǎn)，使得產(chǎn)生的由葉尖速度除以剪切縫隙寬度而定義的剪切速率為至少100，000s—1。該外部高剪切力裝置可以具有大于20. 3m/s (4000ft/min)的葉尖速度。 在實(shí)施方案中，外部高剪切力裝置能夠產(chǎn)生氧化劑氣泡在水性催化劑溶液中的分散體系， 氧化劑氣泡具有亞微米級(jí)別的平均氣泡直徑。系統(tǒng)可以含有至少兩個(gè)高剪切力裝置。還公開(kāi)了對(duì)從酸性氣流中除去硫化氫的系統(tǒng)的改進(jìn)，該系統(tǒng)包含吸附部件，在將硫化氫轉(zhuǎn)化成元素硫后變得被還原的氧化還原催化劑，用于再生被還原的催化劑的氧化部件，以及用于將再生的催化劑返回到吸附部件的催化劑重新循環(huán)系統(tǒng)，改進(jìn)包括在轉(zhuǎn)化器和氧化部件之間的管線中插入高剪切力裝置，所述高剪切力裝置包括至少兩個(gè)發(fā)生器，其中至少一個(gè)發(fā)生器產(chǎn)生至少10，OOOiT1的剪切速率。一個(gè)發(fā)生器提供的剪切速率可以大于另一個(gè)發(fā)生器提供的剪切速率。系統(tǒng)的某些實(shí)施方案有可能通過(guò)使用外部加壓高剪切力反應(yīng)器、使在不需要大體積反應(yīng)器的情況下對(duì)氣流進(jìn)行脫臭成為可能。上述方法或系統(tǒng)的某些實(shí)施方案可能提供了比常規(guī)方法可能提供的更適合的時(shí)間、溫度和壓力條件，有可能增加了多相工藝的速度。上述方法或系統(tǒng)的某些實(shí)施方案，有可能通過(guò)在較低的溫度和/或壓力下操作、提供每單位消耗的催化劑的產(chǎn)物增加、減少反應(yīng)時(shí)間、和/或減少資金和/或運(yùn)行成本，來(lái)提供總體成本的降低。這些以及其它的實(shí)施方案和潛在的優(yōu)點(diǎn)，將在下面的詳細(xì)描述和附圖中變得明顯。


為了更詳細(xì)地描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，現(xiàn)在將參考隨附的圖，其中圖I是根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方案的包含外部高剪切力分散工藝的高剪切力氣體脫臭系統(tǒng)的不意圖。圖2是在系統(tǒng)的實(shí)施方案中使用的多階段高剪切力裝置的縱向剖面圖。圖3是根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方案的高剪切力氣體脫臭工藝的流程框圖。注釋與命名本文中使用的術(shù)語(yǔ)“分散體系”是指液態(tài)混合物，其中含有至少兩種不容易混合和溶解在一起的可區(qū)分開(kāi)的物質(zhì)(或“相”)。本文中使用的“分散體系”包括了“連續(xù)”相(或 “基質(zhì)”)，其中包含了其它相或物質(zhì)的不連續(xù)的液滴、氣泡和/或顆粒。因此，術(shù)語(yǔ)分散體系可以是指含有懸浮在液體連續(xù)相中的氣泡的泡沫、其中第一種液體的液滴分散在含有與第一種液體不混溶的第二種液體的連續(xù)相中的乳濁液、以及其中分布有固體顆粒的連續(xù)的液體相。本文中使用的術(shù)語(yǔ)“分散體系”涵蓋了其中分布有氣泡的連續(xù)液體相、其中分布有固體顆粒(例如固體催化劑)的連續(xù)液體相、其中分布有基本上不溶于連續(xù)相的第二種液體的液滴的第一種液體的連續(xù)相、以及其中分布有固體顆粒、不混溶的液滴和氣泡中的任何一種或其組合的液體相。因此，在某些情況下，分散體系可以作為均質(zhì)混合物(例如液/液相)存在，或者作為非均質(zhì)混合物(例如氣/液、固/液或氣/固/液)存在，這依賴于所選的用于混合的物質(zhì)的性質(zhì)。
具體實(shí)施例方式概述。涉及液體、氣體和固體的化學(xué)反應(yīng)的速度依賴于接觸的時(shí)間、溫度和壓力。在需要將兩種或多種不同相(例如固相和液相，液相和氣相，固相、液相和氣相)的原材料進(jìn)行反應(yīng)的情況下，控制反應(yīng)速度的一種限制因素涉及反應(yīng)劑的接觸時(shí)間。在非均質(zhì)催化反應(yīng)的情況下，還有另一個(gè)限速因子，即將反應(yīng)過(guò)的產(chǎn)物從催化劑表面移除，以允許催化劑催化其它的反應(yīng)劑。反應(yīng)劑和/或催化劑的接觸時(shí)間通常由混合來(lái)控制，混合提供了參與化學(xué)反應(yīng)的兩種或多種反應(yīng)劑的接觸。含有本文描述的外部高剪切力裝置或混合器的反應(yīng)器組件使降低質(zhì)量傳遞限制成為可能，從而允許反應(yīng)更接近方法的動(dòng)力學(xué)限制。當(dāng)反應(yīng)速度加快時(shí)，駐留時(shí)間可以減少，由此增加了可獲得的通量。作為高剪切力系統(tǒng)和工藝方法的結(jié)果，可以增加產(chǎn)品產(chǎn)率。 可選地，如果現(xiàn)有工藝方法的產(chǎn)品產(chǎn)率是可接受的，通過(guò)引入適合的高剪切力降低所需的駐留時(shí)間，可以允許使用比常規(guī)工藝更低的溫度和/或壓力。此外，不希望受到理論的限制，認(rèn)為由含有本文描述的外部高剪切力裝置或混合器的反應(yīng)器組件所提供的高剪切力條件，可以允許在常規(guī)情況下預(yù)計(jì)不會(huì)發(fā)生任何顯著程度的反應(yīng)的總體操作條件下進(jìn)行氣體脫臭。用于氣體脫臭的系統(tǒng)?，F(xiàn)在將參考圖I來(lái)描述高剪切力氣體脫臭系統(tǒng)，圖I是用于從含有硫化氫的氣流中移除硫化氫的高剪切力系統(tǒng)I的實(shí)施方式的工藝流程圖。高剪切力除硫系統(tǒng)I可以被認(rèn)為具有4個(gè)處理區(qū)域轉(zhuǎn)化器(吸收器)，高剪切力裝置/氧化器，氧化器/硫分離區(qū)，以及硫操作區(qū)。用于液體還原氧化脫硫的代表性的高剪切力系統(tǒng)的基本部件包括轉(zhuǎn)化器30，外部高剪切力裝置(HSD) 40，容器10和泵5。如圖I中所示，高剪切力裝置40位于容器/反應(yīng)器10的外部。這些部件中的每個(gè)在下面進(jìn)一步更詳細(xì)地描述。管線25將含有硫化氫的氣體導(dǎo)入轉(zhuǎn)化器30。在某些應(yīng)用中，高剪切力氣體脫臭系統(tǒng)I還包括酸性氣體進(jìn)料流預(yù)處理裝置，例如分離罐24。分離罐24可以經(jīng)過(guò)入口管線23進(jìn)料，酸性氣體通過(guò)入口管線進(jìn)入高剪切力氣體脫臭系統(tǒng)I。管線25可以將分離罐24與轉(zhuǎn)化器30相連。管線21可以與泵5相連，用于將液體催化劑引入轉(zhuǎn)化器30。在某些實(shí)施方案中， 泵5可以位于高剪切力氣體脫臭系統(tǒng)的其它地方，例如在轉(zhuǎn)化器30和HSD40之間。處理過(guò)的氣體經(jīng)過(guò)管線35流出轉(zhuǎn)化器30。管線13將轉(zhuǎn)化器30與HSD40相連，管線18將HSD40 和容器10流體連通。管線22可以與管線13相連，用于將氧化劑(例如空氣或富集空氣) 導(dǎo)入HSD40?？蛇x地，管線22可以與HSD40的入口直接相連。高剪切力氣體脫臭系統(tǒng)I還可以含有風(fēng)險(xiǎn)噴霧器45，它可以通過(guò)管線18與HSD40相連，和通過(guò)管線19與容器10相連。 管線17可以與容器10相連，用于移除排出氣體。如果需要，其它的部件或工藝步驟、例如熱交換器，可以整合到高剪切力氣體脫臭系統(tǒng)I中，例如在容器10和HSD40之間，或在泵5 或HSD40之前。如果需要，管線21將容器10與轉(zhuǎn)化器30相連，以供催化劑重新循環(huán)。在某些應(yīng)用中，高剪切力氣體脫臭系統(tǒng)I還包含硫分離裝置，例如硫沉淀池60，料漿泵70，沉淀池進(jìn)料泵50，或其組合。沉淀池進(jìn)料泵50可以通過(guò)管線16與氧化器容器10 流體連通，由此從容器10提取硫料漿。管線51可以將沉淀池進(jìn)料泵50的出口與硫沉淀池 60通過(guò)管線53相連，并通過(guò)管線52與氧化器容器10相連。硫沉淀池60可以通過(guò)管線65與料漿泵70相連。管線75可以與料漿泵70相連， 可用于將硫送去進(jìn)一步分離80。在沉淀池60中分離的水性催化溶液可以經(jīng)過(guò)管線14返回到容器10。
高剪切力氣體脫臭系統(tǒng)I還可以含有鼓風(fēng)機(jī)90。鼓風(fēng)機(jī)90可以與容器10相連， 以將可選的次級(jí)空氣提供給容器10。鼓風(fēng)機(jī)90可以與過(guò)濾器和消音器85相連。轉(zhuǎn)化器。轉(zhuǎn)化器30含有接觸器，酸性氣體與均質(zhì)液體催化劑溶液在其中相接觸。轉(zhuǎn)化器30 可以被稱為吸收器。在實(shí)施方案中，可以使用任何適合于氧化硫化氫以產(chǎn)生元素硫的液體還原氧化催化劑。這些包括例如含有鐵的螯合物或其它有機(jī)金屬化合物的催化劑。在實(shí)施方案中，在水相中使用螯合的鐵作為催化試劑來(lái)進(jìn)行脫硫反應(yīng)。螯合劑是以類似爪的方式包繞著鐵離子，以在兩個(gè)或多個(gè)非鐵原子和鐵原子之間形成化學(xué)鍵的有機(jī)化合物。典型情況下，系統(tǒng)在弱堿性PH范圍內(nèi)運(yùn)行，以確保H2S在微堿性液體催化劑溶液中的良好吸收。適合的催化劑是Gas Technology Products LLC公司的LoCat溶液。液體均質(zhì)催化溶液21 可以通過(guò)泵5和轉(zhuǎn)化器入口管線12導(dǎo)入到轉(zhuǎn)化器30中。在實(shí)施方案中，液體催化溶液以與酸性氣體流相反的方向流入轉(zhuǎn)化器30。在實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)化器30是噴霧吸收器。在這樣的實(shí)施方案中，來(lái)自管線25的酸性氣體被噴灑到轉(zhuǎn)化器30中。酸性氣體中的硫化氫通過(guò)與催化劑反應(yīng)而被氧化，以形成元素硫，而催化劑被還原。催化劑通過(guò)例如噴霧而產(chǎn)生的提升在轉(zhuǎn)化器30中循環(huán)流通。其中已經(jīng)除去硫化氫的處理過(guò)的氣體通過(guò)管線35流出轉(zhuǎn)化器 30。含有元素硫和被還原的催化劑的轉(zhuǎn)化器液體產(chǎn)物經(jīng)過(guò)管線13流出轉(zhuǎn)化器30。高剪切力裝置。外部高剪切力裝置(HSD)40，有時(shí)也被稱為高剪切力裝置或高剪切力混合裝置，被構(gòu)造成通過(guò)管線13接收含有轉(zhuǎn)化器液體產(chǎn)物和氧化劑的入口流。氧化劑通過(guò)可分散氣體管線22導(dǎo)入高剪切力裝置40，管線22可以將氧化劑注射到HSD40上游的管線13中。可選地，HSD40可以被構(gòu)造成通過(guò)分離入口管線(未顯示)接收液體和氧化劑反應(yīng)物流。盡管在圖I中僅顯示了一個(gè)高剪切力裝置，但應(yīng)該理解，系統(tǒng)的某些實(shí)施方案可以具有兩個(gè)或以上串聯(lián)或并聯(lián)排列的高剪切力混合裝置。HSD 40是利用了一個(gè)或多個(gè)含有轉(zhuǎn)子/定子組合的發(fā)生器的機(jī)械裝置，每個(gè)發(fā)生器在定子和轉(zhuǎn)子之間具有縫隙。每個(gè)發(fā)生器組中轉(zhuǎn)子和定子之間的縫隙可以是固定的，也可以是可調(diào)節(jié)的。HSD 40被構(gòu)造成能夠在流過(guò)裝置的反應(yīng)物混合物中產(chǎn)生亞微米或微米尺寸的氣泡。高剪切力裝置含有機(jī)殼或機(jī)座，使得反應(yīng)混合物的壓力和溫度可以被控制?！銇?lái)說(shuō)，根據(jù)它們混合流體的能力，高剪切力混合裝置可以分成三種主要類型。 混合是減小流體中顆?；虿痪|(zhì)物質(zhì)的大小的工藝。混合的程度或完全性的一種計(jì)量是混合裝置產(chǎn)生的用于破壞流體顆粒的每單位體積的能量密度?？梢愿鶕?jù)投送的能量密度將不同類型區(qū)分開(kāi)。具有足夠的能量密度、能夠連續(xù)地產(chǎn)生顆粒大小在亞微米到50微米范圍內(nèi)的混合物或乳濁液的3種類型的工業(yè)混合器包括均化閥系統(tǒng)、膠體磨和高速混合器。在被稱為均化閥系統(tǒng)的第一類高能裝置中，被處理的流體在非常高的壓力下被泵過(guò)狹縫閥，進(jìn)入壓力較低的環(huán)境中?？邕^(guò)閥的壓力梯度以及產(chǎn)生的湍流和空化作用發(fā)揮作用，以打破流體中的任何顆粒。這些閥系統(tǒng)最通常是用于牛奶均化中，可以產(chǎn)生亞微米到I微米范圍內(nèi)的平均顆粒尺寸。在能量密度譜的相反末端是被稱為低能裝置的第三類裝置。這些系統(tǒng)通常具有在被加工的流體的儲(chǔ)液器中以高速轉(zhuǎn)動(dòng)的槳葉或流體轉(zhuǎn)子，它更常見(jiàn)的許多應(yīng)用是食物制品。這些低能系統(tǒng)習(xí)慣上用于在被處理的流體中可以接受大于20微米的平均顆粒大小的情況中。根據(jù)投送到流體的混合能量密度，在低能裝置和均化閥系統(tǒng)之間的是膠體磨和高剪切力轉(zhuǎn)子-定子分散器，它們被歸類為中能裝置。典型的膠體磨的構(gòu)造包括圓錐形或圓盤(pán)狀的轉(zhuǎn)子，它與互補(bǔ)的、液體冷卻的定子之間被緊密控制的轉(zhuǎn)子-定子間隙隔開(kāi)，該間隙通常在O. 0254mm到10. 16mm(O. 001-0. 40英寸)之間。轉(zhuǎn)子通常由電動(dòng)馬達(dá)通過(guò)直接驅(qū)動(dòng)或皮帶機(jī)械驅(qū)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)子以高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，它將流體泵到轉(zhuǎn)子的外表面和定子的內(nèi)表面之間， 在間隙中產(chǎn)生的剪切力對(duì)流體進(jìn)行加工。許多適當(dāng)調(diào)整的膠體磨能夠在被加工的流體中產(chǎn)生O. 1-25微米的平均顆粒尺寸。這些能力使得膠體磨適合于各種不同的應(yīng)用，包括膠體和基于油/水的乳濁液的加工，例如化妝品、蛋黃醬、或硅酮/銀汞齊形成所需的乳濁液的加工，到屋面浙青的混合。葉尖速度是單位時(shí)間中轉(zhuǎn)子的頂端所經(jīng)過(guò)的外周距離。因此，葉尖速度是轉(zhuǎn)子直徑和旋轉(zhuǎn)頻率的函數(shù)。葉尖速度(單位為例如米/分鐘)可以通過(guò)用轉(zhuǎn)子的頂端所經(jīng)過(guò)的外周距離2 JiR、其中R是轉(zhuǎn)子的半徑(單位為例如米)、乘以旋轉(zhuǎn)的頻率次數(shù)(單位為例如轉(zhuǎn)/分鐘，rpm)來(lái)計(jì)算。膠體磨可以具有例如超過(guò)22. 9m/s(4500ft/min)的葉尖速度，并可以超過(guò)40m/s (7900ft/min)。對(duì)于本公開(kāi)的目的，術(shù)語(yǔ)“高剪切力”是指葉尖速度能夠超過(guò)5. lm/s(1000ft/min)、并需要外部機(jī)械驅(qū)動(dòng)的電力裝置將能量驅(qū)動(dòng)到被反應(yīng)的產(chǎn)物的物流中的機(jī)械轉(zhuǎn)子定子裝置(例如膠體磨或轉(zhuǎn)子-定子分散器)。例如，在HSD40中，可以獲得超過(guò)22. 9m/s(4500ft/min)的葉尖速度，并可以超過(guò)40m/s (7900ft/min)。在某些實(shí)施方案中，HSD 40能夠以至少22. 9m/s(4500ft/min)的葉尖速度投送至少300L/h。功率消耗可以是大約1.5kW。HSD 40將高的葉尖速度與非常小的剪切間隙相組合，在被加工的材料上產(chǎn)生了顯著的剪切力。剪切力的量將依賴于流體的粘度。因此，在高剪切力裝置運(yùn)行過(guò)程中，在轉(zhuǎn)子的頂端產(chǎn)生了壓力和溫度升高的局部區(qū)域。在某些情況下，局部升高的壓力是大約1034. 2Mpa (150，OOOpsi)。在某些情況下，局部升高的溫度是大約500°C。在某些情況下，這些局部的壓力和溫度升高可以持續(xù)數(shù)納秒或數(shù)皮秒。輸入到流體中的大約能量(kW/L/min)可以通過(guò)測(cè)量馬達(dá)能量(kW)和流體輸出 (L/min)來(lái)估算。正如上面提到的，葉尖速度是與產(chǎn)生了施加于反應(yīng)試劑的機(jī)械力的一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)元件的末端有關(guān)的速度(ft/min或m/s)。在實(shí)施方案中，HSD40的能量消耗大于 1000W/m3。在實(shí)施方案中，HSD 40的能量消耗在大約3000W/m3到大約7500W/m3的范圍內(nèi)。剪切速率是葉尖速度除以剪切間隙寬度(轉(zhuǎn)子和定子之間的最小間隙)。在HSD40 中產(chǎn)生的剪切速率可以大于20，OOOs'在某些實(shí)施方案中，剪切速率是至少40，OOOs' 在某些實(shí)施方案中，剪切速率是至少100,000s—1。在某些實(shí)施方案中，剪切速率是至少 500, OOOs'在某些實(shí)施方案中，剪切速率是至少1，000, OOOs'在某些實(shí)施方案中，剪切速率是至少I(mǎi), 600，OOOs'在實(shí)施方案中，HSD40產(chǎn)生的剪切速率在20，OOOs1到100，OOOs1 之間。例如，在一個(gè)應(yīng)用中，轉(zhuǎn)子葉尖速度是大約40m/s (7900ft/min)，剪切間隙寬度是
O.0254mm(O. 001英寸)，產(chǎn)生的剪切速率是1，600，OOOs'在另一個(gè)應(yīng)用中，轉(zhuǎn)子葉尖速度是大約22. 9m/s(4500ft/min)，剪切間隙寬度是O. 0254mm (O. 001英寸)，產(chǎn)生的剪切速率是大約 901，600s'HSD 40能夠?qū)⒀趸瘎怏w高度分散或運(yùn)輸?shù)胶斜贿€原的液體催化劑的、正常情況下與氣體不混溶的主要液體相(連續(xù)相)中，在這種條件下至少一部分液體催化劑被氧化。在某些實(shí)施方案中，HSD 40包含膠體磨。適合的膠體磨由例如IKA Works，Inc. (Wilmington,NC)和 APV North America, Inc. (Wilmington,MA)制造。在某些情況下，HSD 40 包括IKA Works, Inc.的 Dispax Reactor 。高剪切力裝置含有至少一個(gè)產(chǎn)生施加于反應(yīng)試劑的機(jī)械力的旋轉(zhuǎn)元件。高剪切力裝置含有至少一個(gè)定子和至少一個(gè)定子，它們相隔一定間隙。例如，轉(zhuǎn)子可以是圓錐形或圓盤(pán)形的，并可以與形狀互補(bǔ)的定子相隔開(kāi)。在實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)子和定子都含有多個(gè)位于外周的齒。在某些實(shí)施方案中，定子是可調(diào)整的，以獲得每個(gè)發(fā)生器(轉(zhuǎn)子/定子組)的轉(zhuǎn)子和定子之間所需的剪切間隙。轉(zhuǎn)子和/或定子的齒之間的溝槽在交替的級(jí)中可以交替定向， 以增加湍流。每個(gè)發(fā)生器可以由任何被構(gòu)造成能提供必需的轉(zhuǎn)動(dòng)的適合的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)。在某些實(shí)施方案中，定子和轉(zhuǎn)子之間的最小間隙(剪切間隙寬度)在大約
0.0254mm(0.001英寸)到大約3.175mm(0. 125英寸)之間。在某些實(shí)施方案中，定子和轉(zhuǎn)子之間的最小間隙(剪切間隙寬度)為大約I. 52mm(0. 060英寸)。在某些構(gòu)造中，定子和轉(zhuǎn)子之間的最小間隙(剪切間隙)為至少I(mǎi). 78mm(0. 07英寸)。高剪切力裝置產(chǎn)生的剪切速率可以隨著沿著流動(dòng)途徑的縱向位置而變化。在某些實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)子被設(shè)定為以與轉(zhuǎn)子的直徑和所需的葉尖速度相稱的速度旋轉(zhuǎn)。在某些實(shí)施方案中，高剪切力裝置在定子和轉(zhuǎn)子之間具有固定的間隙(剪切間隙寬度)?？蛇x地，高剪切力裝置具有可調(diào)節(jié)的間隙(剪切間隙寬度)。在某些實(shí)施方案中，HSD 40包括單級(jí)分散室(即單一轉(zhuǎn)子/定子組合，單一發(fā)生器)。在某些實(shí)施方案中，高剪切力裝置40是多級(jí)直列式分散器，并含有多個(gè)發(fā)生器。在某些實(shí)施方案中，HSD 40含有至少兩個(gè)發(fā)生器。在其它實(shí)施方案中，高剪切力裝置40包括至少3個(gè)高剪切力發(fā)生器。在某些實(shí)施方案中，高剪切力裝置40是多級(jí)混合器，剪切速率 (正如上面提到的，它與葉尖速度成正比變化，與轉(zhuǎn)子/定子間隙寬度成反比變化)隨著沿著流動(dòng)途徑的縱向位置而變化，正如在本文下面進(jìn)一步描述的。在某些實(shí)施方案中，外部高剪切力裝置的每一級(jí)具有可互換的混合工具，提供了靈活性。例如IKA Works, Inc. Wilmington, NC 和 APV North America, Inc. Wilmington, MA的DR 2000/4Dispax Reactor ，含有三級(jí)分散模塊。該模塊可以包含最多三個(gè)轉(zhuǎn)子/定子組合(發(fā)生器)，可以為每一級(jí)選擇細(xì)、中等、粗和超細(xì)。這允許產(chǎn)生具有所需氣泡尺寸 (例如氧化劑氣體氣泡)的狹窄分布的分散體系。在某些實(shí)施方案中，每一級(jí)用超細(xì)發(fā)生器運(yùn)行。在某些實(shí)施方案中，至少一個(gè)發(fā)生器組具有大于大約5. 08mm(0. 20英寸)的最小轉(zhuǎn)子/定子間隙(剪切間隙寬度)。在可選的實(shí)施方案中，至少一個(gè)發(fā)生器組具有大于大約
1.78mm(0. 07英寸)的最小轉(zhuǎn)子/定子間隙?，F(xiàn)在參考圖2，它顯示了適合的高剪切力裝置200的縱向剖面圖。圖2的高剪切力裝置200是含有三級(jí)或轉(zhuǎn)子-定子組合的分散裝置。高剪切力裝置200是含有三級(jí)或轉(zhuǎn)子-定子組合220、230和240的分散裝置。轉(zhuǎn)子-定子組合可以被稱為發(fā)生器220、230、 240或級(jí)，對(duì)此沒(méi)有限制。三個(gè)轉(zhuǎn)子/定子組或發(fā)生器220、230和240沿著驅(qū)動(dòng)軸250串聯(lián)排列。第一個(gè)發(fā)生器220含有轉(zhuǎn)子222和定子227。第二個(gè)發(fā)生器230含有轉(zhuǎn)子223和定子228。第三個(gè)發(fā)生器240含有轉(zhuǎn)子224和定子229。對(duì)于每個(gè)發(fā)生器來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)子由輸入 250可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)，并繞著軸260以箭頭265指示的方向旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)的方向可以與箭頭265顯示的方向相反(例如繞著旋轉(zhuǎn)軸260順時(shí)針或逆時(shí)針)。定子227、228和229與高剪切力裝置200的壁255固定連接。正如本文上面提到的，每個(gè)發(fā)生器具有剪切間隙寬度，它是轉(zhuǎn)子和定子之間的最小距離。在圖2的實(shí)施方式中，第一個(gè)發(fā)生器220具有第一個(gè)剪切間隙225 ;第二個(gè)發(fā)生器 230具有第二個(gè)剪切間隙235 ;第三個(gè)發(fā)生器240具有第三個(gè)剪切間隙245。在實(shí)施方案中， 剪切間隙225、235、245的寬度范圍在大約O. 025mm到大約10. Omm之間?？蛇x地，方法包括使用高剪切力裝置200，其中間隙225、235、245的寬度在大約O. 5mm到大約2. 5mm的范圍內(nèi)。在某些情況下，剪切間隙寬度被維持在大約1.5mm?？蛇x地，剪切間隙225、235、245的寬度對(duì)于發(fā)生器220、230、240來(lái)說(shuō)是不同的。在某些情況下，第一個(gè)發(fā)生器220的剪切間隙225的寬度大于第二個(gè)發(fā)生器230的剪切間隙235的寬度，后者又大于第三個(gè)發(fā)生器240 的剪切間隙245的寬度。正如上面提到的，每個(gè)級(jí)的發(fā)生器是可以互換的，提供了靈活性。 高剪切力裝置200可以被構(gòu)造成使得沿著物流260的方向剪切速率將縱向逐級(jí)增加。發(fā)生器220、230和240可以具有粗、中等、細(xì)和超細(xì)的特征。轉(zhuǎn)子222、223和224 以及定子227、228和229可以具有帶齒的設(shè)計(jì)。每個(gè)發(fā)生器可以具有兩組或多組轉(zhuǎn)子_定子齒。在某些實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)子222、223和224在每個(gè)轉(zhuǎn)子的周緣含有10個(gè)以上周邊分隔的轉(zhuǎn)子齒。在實(shí)施方案中，定子227、228和229在每個(gè)定子的周緣含有10個(gè)以上周邊分隔的定子齒。在實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)子的內(nèi)徑是大約12cm。在實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)子的直徑是大約6cm。 在實(shí)施方案中，定子的外徑是大約15cm。在實(shí)施方案中，定子的直徑是大約6. 4cm。在某些實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)子的直徑是60mm,定子的直徑是64mm,提供了大約4mm的間隙。在某些實(shí)施方案中，三級(jí)中的每一級(jí)使用超細(xì)發(fā)生器運(yùn)行，含有在大約O. 025到大約4mm之間的剪切間隙。高剪切力裝置200被構(gòu)造成在入口 205處接收來(lái)自管線13的反應(yīng)試劑流。反應(yīng)混合物含有氧化劑氣體作為可分散相，含有被還原的催化劑的液體作為連續(xù)相。進(jìn)入入口 205的進(jìn)料流被順序泵過(guò)發(fā)生器220、230、然后是240，使得形成了產(chǎn)物分散體系。產(chǎn)物分散體系通過(guò)出口 210 (以及圖I的管線18)流出高剪切力裝置200。每個(gè)發(fā)生器的轉(zhuǎn)子222、 223、224以高的速度相對(duì)于固定的定子227、228、229旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生了高剪切速率。轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)將流體例如進(jìn)料流泵進(jìn)入口 205，向外通過(guò)剪切間隙(以及，如果存在的話，通過(guò)轉(zhuǎn)子齒之間的空間和定子齒之間的空間)，產(chǎn)生了局部的高剪切力條件。高剪切力作用在剪切間隙 225、235和245中(以及如果存在的話，轉(zhuǎn)子齒和定子齒之間的間隙中)的流體，流體流通過(guò)它們加工流體，并產(chǎn)生了產(chǎn)物分散體系。產(chǎn)物分散體系經(jīng)過(guò)高剪切力出口 210(以及圖I 的管線18)流出高剪切力裝置200。產(chǎn)物分散體系具有小于大約5μπι的平均氣泡尺寸。在實(shí)施方案中，HSD 40產(chǎn)生了平均氣泡尺寸小于大約I. 5μπι的分散體系。在實(shí)施方案中，HSD 40產(chǎn)生了平均氣泡尺寸小于Ium的分散體系；優(yōu)選情況下，氣泡的直徑是亞微米的。在某些情況下，平均氣泡尺寸從大約O. Ιμπι到大約Ι.Ομπι。在實(shí)施方案中，HSD 40產(chǎn)生了平均氣泡尺寸小于大約400nm 的分散體系。在實(shí)施方案中，HSD 40產(chǎn)生了平均氣泡尺寸小于IOOnm的分散體系。高剪切力裝置200產(chǎn)生這樣的分散體系，其中包含的被分散的氣泡能夠在大氣壓下保持分散至少大約15分鐘。通過(guò)高剪切力裝置200產(chǎn)生的產(chǎn)物分散體系中氧化劑氣體的氣泡，通過(guò)增加反應(yīng)試劑的接觸，促進(jìn)和/或加速了催化劑的氧化。如本文上面所述，轉(zhuǎn)子可以被設(shè)置成以與轉(zhuǎn)子的直徑和所需葉尖速度相稱的速度旋轉(zhuǎn)。在某些情況下，高剪切力裝置200包括IKA Works, Inc. Wilmington, NC和APV North America, Inc. Wilmington, MA 的 Dispax Reactor 。有幾種型號(hào)可用，它們具有各種不同的入口 /出口連接、馬力、葉尖速度、輸出rpm和流速。高剪切力裝置的選擇將依賴于通量要求和流出高剪切力裝置200的出口 210的管線18(圖I)中分散體系中所需的顆?；驓馀莸某叽?。例如，IKA DR 2000/4型，含有皮帶驅(qū)動(dòng)、4M發(fā)生器、PTFE密封環(huán)、入口法蘭25. 4mm(I英寸)衛(wèi)生級(jí)卡箍、出口法蘭19mm(3/4英寸)衛(wèi)生級(jí)卡箍、2HP功率、輸出速度 7900rpm、流量容力(水)大約300_700L/h (依賴于發(fā)生器)、葉尖速度9. 4-4lm/s (1850ft/ min 到 8070ft/min)。容器。容器或氧化器10是任何類型的容器，從中可以分離含硫產(chǎn)物的料漿，且可以在其中進(jìn)行均質(zhì)催化劑的氧化。例如，可以串聯(lián)或并聯(lián)使用連續(xù)的或半連續(xù)的攪拌釜式反應(yīng)器， 或一個(gè)或多個(gè)分批反應(yīng)器。在某些應(yīng)用中，容器10是氧化器。氧化劑可以通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)90 和管線15從可選的第二個(gè)空氣源導(dǎo)入容器10。氧化劑可以通過(guò)排列在容器10中沉積有硫料漿的容器底部區(qū)段上方的橫斷面中的噴霧器導(dǎo)入。硫料漿可以從容器10的錐形底部移除?？梢栽O(shè)想任何數(shù)量的通向容器10的入口管線，其中在圖I中顯示了三個(gè)(管線14、 15和52)。入口管線14可以是與硫沉淀池60相連的入口管線，被設(shè)計(jì)用于將從產(chǎn)物硫料漿分離的液體催化溶液返回到容器10。入口管線15可以用于經(jīng)過(guò)鼓風(fēng)機(jī)90提供可選的第二批空氣。管線52可以將管線51中的泵50的出口與容器10相連。容器10可以含有用于排出氣體的排出管線17，以及用于含有硫在液體溶液中的料漿的產(chǎn)物流的出口產(chǎn)物管線 16。在實(shí)施方案中，容器10含有多個(gè)反應(yīng)器產(chǎn)物管線16。管線21可以通過(guò)泵5和管線12 將容器/氧化器10與轉(zhuǎn)化器30相連。在存在適合的時(shí)間、溫度和壓力條件的時(shí)候，均質(zhì)催化劑的氧化將會(huì)發(fā)生。就此而言，如果溫度和壓力條件適合，催化劑的氧化可能在圖I的流程圖中的任何點(diǎn)發(fā)生。由于使用了液體催化劑，被還原的催化劑的大量氧化可能發(fā)生在圖I顯示的氧化器/容器10外部的點(diǎn)。然而，通常希望使用離散的反應(yīng)器/容器10，以允許增加的駐留時(shí)間、攪拌和加熱和 /或冷卻。在實(shí)施方案中，設(shè)想了催化劑的實(shí)質(zhì)上的氧化/再生將發(fā)生在HSD 40中(或串聯(lián)或并聯(lián)組合的高剪切力裝置40)。在這樣的情況下，容器10可能主要用作分離器，硫料漿可以經(jīng)過(guò)管線16從其中移除以進(jìn)行硫處理，再生的(被氧化的)液體催化劑經(jīng)過(guò)管線21 從其中返回到轉(zhuǎn)化器30以重新利用。在這樣的實(shí)施方案中，可選的第二個(gè)空氣源管線15、 鼓風(fēng)機(jī)90和過(guò)濾器/消聲器85可以不存在于系統(tǒng)中，或者可用于經(jīng)過(guò)管線22為僅僅一個(gè)或多個(gè)HSD 40提供空氣。容器10可以含有一個(gè)或多個(gè)下列部件加熱或冷卻能力，壓力測(cè)量?jī)x器，溫度測(cè)量?jī)x器，一個(gè)或多個(gè)注射點(diǎn)，以及液位調(diào)節(jié)器(未顯示)，正如在反應(yīng)容器設(shè)計(jì)領(lǐng)域熟知的那樣。加熱和/或冷卻裝置可以包括例如熱交換器?？蛇x地，因?yàn)樵谀承?shí)施方案中大部分轉(zhuǎn)化反應(yīng)可以在HSD40中發(fā)生，因此容器10在某些情況下可以主要用作儲(chǔ)存或分離容器。盡管一般不太希望，但在某些應(yīng)用中可以省略容器10，特別是如果多個(gè)高剪切力裝置/ 反應(yīng)器串聯(lián)使用時(shí)，正如下面進(jìn)一步描述的。
在可選的實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)化器液體產(chǎn)物流被導(dǎo)入HSD40上游的分離器中。在這種安排中，可以在管線13中將硫從轉(zhuǎn)化器產(chǎn)物中移除，產(chǎn)生含有被還原的液體催化劑的液體催化流。被還原的液體催化劑可以與氧化劑一起導(dǎo)入HSD40中，以便再生液體催化劑，在轉(zhuǎn)化器30中重新使用。在這樣的實(shí)施方案中，在高剪切力氣體脫臭系統(tǒng)I中可以不存在容器 10，因?yàn)榇蟛糠执呋瘎┑脑偕梢栽贖SD40中、或串聯(lián)的高剪切力裝置40中發(fā)生，硫的分離在高剪切力裝置上游進(jìn)行。熱傳遞裝置。除了上面提到的容器10的加熱/冷卻能力之外，在圖I中顯示的實(shí)施方案的修改中還可以考慮其它外部或內(nèi)部的用于加熱或冷卻加工物流的熱傳遞裝置。例如，如果需要， 可以通過(guò)任何本技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人員已知的方法將熱加入到容器10中，或從容器10中提取熱量。也可以考慮使用外部加熱和/或冷卻熱傳遞裝置。一個(gè)或多個(gè)這樣的熱傳遞裝置的一些適合的位置是在泵5和轉(zhuǎn)化器30之間、HSD40和容器10之間、以及容器10和泵5之間。這樣的熱傳遞裝置的某些非限制性的例子是殼式、管式、板式和盤(pán)管熱交換器，正如本技術(shù)領(lǐng)域已知的。泵。泵5被構(gòu)造成用于連續(xù)或半連續(xù)操作，可以是任何能夠產(chǎn)生大于 202. 65kPa(2atm)壓力、優(yōu)選大于303. 975kPa(3atm)壓力、以允許受控的物流通過(guò)HSD40和系統(tǒng)I的適合的泵裝置。例如，Roper泵公司(Commerce Georgia)的Roper I型齒輪泵、 Dayton Electric Co (Niles, IL)的Dayton壓力倍增泵2P372E型，是適合的泵。優(yōu)選情況下，泵的所有接觸部分由不銹鋼、例如316不銹鋼構(gòu)成。在系統(tǒng)的某些實(shí)施方案中，泵5能夠產(chǎn)生大于大約2026. 5kPa(20atm)的壓力。除了泵5之外，一個(gè)或多個(gè)其它的高壓泵(未顯示)可以包含在圖I顯示的系統(tǒng)中。例如，在HSD40和容器10之間可以包含與泵5類似的增壓泵，用于升高在容器10中的壓力。作為另一個(gè)例子，可以包含與泵5類似的補(bǔ)料泵， 用于將附加的反應(yīng)試劑或催化劑導(dǎo)入容器10。作為另一個(gè)例子，壓縮機(jī)類型的泵可以位于管線17和HSD40之間，以將氣體從容器10再循環(huán)到HSD40。沉淀池泵50可以是任何適合于從容器10提取硫料漿的泵。高剪切力脫硫工藝。圖3是顯示了高剪切力氣體脫臭方法中的步驟的流程框圖。在組塊400中，H2S被轉(zhuǎn)化成元素硫，同時(shí)伴隨有液相催化劑的還原。在組塊500中，鐵催化劑與氧化劑(例如
O2、空氣、富集空氣)的高剪切力混合，產(chǎn)生了氧化劑在含有液體還原氧化催化劑的液體中的分散體系。在組塊600中，鐵催化劑的增加的氧化發(fā)生在容器10中、HSD40中或管線18 中，可選地在風(fēng)險(xiǎn)噴霧器45和/或管線19中。在組塊700中，再生的(被氧化的)催化溶液返回到H2S轉(zhuǎn)化器30，通過(guò)管線21、泵5和管線12進(jìn)行。在組塊800中，顯示了元素硫的回收、以及回收的催化溶液從硫回收裝置(例如從硫沉淀池60)重新循環(huán)到氧化器10?，F(xiàn)在將參考圖I對(duì)高剪切力氣體脫臭系統(tǒng)I的運(yùn)行進(jìn)行討論。在實(shí)施方案中，在水相中使用螯合的鐵作為催化試劑進(jìn)行脫硫反應(yīng)。在酸性氣體流的脫硫的運(yùn)行過(guò)程中，酸性氣體流通過(guò)管線25導(dǎo)入系統(tǒng)I。可以使用分離罐24來(lái)除去從酸性氣體進(jìn)料流通過(guò)管線 23引入分離罐24的顆粒物質(zhì)。在轉(zhuǎn)化器30中，酸性氣體與被氧化的液體催化溶液相接觸， 液體催化溶液可以通過(guò)例如管線12以相反的流向?qū)朕D(zhuǎn)化器30。
典型情況下，系統(tǒng)在弱堿性pH范圍中運(yùn)行，以確保H2S良好地吸收到催化劑溶液中，堿的注入和監(jiān)測(cè)可以在高剪切力氣體脫臭系統(tǒng)I中任何適合的地方發(fā)生。例如，堿可以加入到轉(zhuǎn)化器30中。在啟動(dòng)過(guò)程中，液體催化劑可以作為催化劑流直接導(dǎo)入到容器10中。 可選地或此外，催化劑可以加入到系統(tǒng)I中的其它地方。例如，新鮮的催化劑溶液可以注射到管線21中(未顯示)或轉(zhuǎn)化器30中。在實(shí)施方案中，管線21含有液體催化劑，其中至少一部分可以是例如從通過(guò)管線21與轉(zhuǎn)化器30相連的容器10過(guò)來(lái)的重新循環(huán)的物流?？偟墓に嚪磻?yīng)是
H2S(g) + 1/2 02(g) ^ H2O + S。(I)管線25中的酸性氣體流可以是任何含有硫化氫或硫的氣體流，例如，管線25中的酸性氣體流可以包含空氣、天然氣、二氧化碳、胺酸性氣體、填埋氣體、合成氣體、地?zé)釟?、沼氣、煉油廠氣、或其任何組合。管線23中的酸性氣體流可以按照本技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人員已知的那樣進(jìn)行預(yù)處理。例如,在圖I中，管線23中的酸性氣體流通過(guò)分離罐24。管線25中的含有硫化氫的氣體流從分離罐24被送往轉(zhuǎn)化器30。在轉(zhuǎn)化器30中，H2S被轉(zhuǎn)化成兀素硫。管線35中的處理過(guò)的(即脫臭的)氣體流被送去進(jìn)一步加工/利用(未顯示)。在實(shí)施方案中，高剪切力氣體脫臭系統(tǒng)I可以有效地從酸性氣體中除去大于99%的硫化氫。 在實(shí)施方案中，高剪切力氣體脫臭系統(tǒng)I可以有效地從酸性氣體中除去大于99. 9%的硫化氫。在轉(zhuǎn)化器30中，液體催化劑通過(guò)幾個(gè)化學(xué)反應(yīng)將H2S轉(zhuǎn)化成元素硫。轉(zhuǎn)化器的設(shè)計(jì)由酸性氣體流和壓力、以及所需的H2S移除效率所決定。對(duì)于鐵催化劑來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)化器30中的吸收可以由下列反應(yīng)來(lái)描述。H2S的吸收可以被描述為
H2S (g) + H2O⑴ η H2S ⑴ + H2O.(2)H2S的離子化被描述為下列反應(yīng)
H2S (I) ^H+ + HS'(3)被鐵離子(Fe3+)的氧化可以描述為HS>2Fe3+ — S。(s) +2Fe2++H+. (4)因此，總的吸收反應(yīng)是H2S (g) +2Fe3+ — 2H++S°+2Fe2+· (5)含有硫和被還原的液體催化溶液的液體流通過(guò)轉(zhuǎn)化器出口管線13流出轉(zhuǎn)化器 30。可分散的氧化劑氣體經(jīng)過(guò)管線22注入到高剪切力氣體脫臭系統(tǒng)I中，管線22可以將氧化劑氣體導(dǎo)入管線13或直接導(dǎo)入到HSD40中。氧化劑氣體可以是空氣或富集空氣。在實(shí)施方案中，氧化劑氣體被直接進(jìn)料到HSD40中，而不是與液體反應(yīng)試劑流(即經(jīng)過(guò)管線13 流出轉(zhuǎn)化器30的含有硫的液體催化流)混合?？梢圆僮鞅?將再生的液體催化劑從管線 21和容器10中通過(guò)管線12泵到轉(zhuǎn)化器30中，并建立起壓力，提供了高剪切力裝置(HSD) 40 和高剪切力氣體脫臭系統(tǒng)I中的受控的物流。在某些實(shí)施方案中，泵5將HSD入口流的壓力增加到大于202. 65kPa(2atm)、優(yōu)選大于大約303. 975kPa(3個(gè)大氣壓)。通過(guò)這種方式，高剪切力氣體脫臭系統(tǒng)I可以將高剪切力與壓力組合起來(lái)，以增加反應(yīng)試劑內(nèi)部的混合。在實(shí)施方案中，首先在容器10中將液體催化溶液與(如果存在的)堿進(jìn)行混合。 反應(yīng)試劑通過(guò)例如入口管線14、15和52進(jìn)入容器10。可以設(shè)想任何數(shù)量的容器入口流，在圖I中顯示了三個(gè)(通過(guò)管線14、15和52)。氧化劑和催化液體在HSD40中密切混合，HSD40用于產(chǎn)生氧化劑氣體在催化液體中的細(xì)的分散體系。在HSD40中，氧化劑氣體和催化液體被高度分散，使得形成了納米氣泡、亞微米尺寸的氣泡和/或氣體的微氣泡，以較好地溶解在溶液中，并增加了反應(yīng)試劑的混合。例如分散器IKA DR 2000/4型，一種構(gòu)造有串聯(lián)排列的三個(gè)轉(zhuǎn)子與三個(gè)定子的組合的高剪切力的、三級(jí)分散裝置，可用于產(chǎn)生可分散的氧化劑氣體在含有硫的液體催化介質(zhì) (即“反應(yīng)試劑”)中的分散體系。轉(zhuǎn)子/定子組可以按照例如圖2中的描述構(gòu)造?；旌系姆磻?yīng)試劑通過(guò)管線13進(jìn)入高剪切力裝置，并進(jìn)入第一級(jí)轉(zhuǎn)子/定子組合。第一級(jí)的轉(zhuǎn)子和定子可以分別具有四周隔開(kāi)的第一級(jí)轉(zhuǎn)子齒和定子齒。從第一級(jí)流出的粗的分散體系進(jìn)入第二級(jí)轉(zhuǎn)子/定子級(jí)。第二級(jí)的轉(zhuǎn)子和定子也可以分別含有四周隔開(kāi)的轉(zhuǎn)子齒和定子齒。 從第二級(jí)出現(xiàn)的氣泡尺寸減小的分散體系進(jìn)入第三級(jí)轉(zhuǎn)子/定子組合，它可以含有分別具有轉(zhuǎn)子齒和定子齒的轉(zhuǎn)子和定子。分散體系通過(guò)管線19流出高剪切力裝置。在某些實(shí)施方案中，剪切速率在沿著物流260的方向上縱向逐級(jí)增加。例如，在某些實(shí)施方案中，第一級(jí)轉(zhuǎn)子/定子中的剪切速率大于后續(xù)級(jí)中的剪切速率。在其它實(shí)施方案中，在物流的方向上剪切速率基本上恒定，在每一級(jí)中的剪切速率基本上是相同的。如果高剪切力裝置40包含PTFE密封件，密封件可以使用本技術(shù)領(lǐng)域已知的任何適合的技術(shù)來(lái)冷卻。例如，流入管線13的反應(yīng)試劑流或管線21中的再生的液體催化劑可以被用于冷卻密封件，并由此在分別進(jìn)入高剪切力裝置40或轉(zhuǎn)化器30之前被進(jìn)行了所需的預(yù)加熱。在應(yīng)用中，HSD40的轉(zhuǎn)子被設(shè)置為以與轉(zhuǎn)子的直徑和所需的葉尖速度相稱的速度旋轉(zhuǎn)。正如上面描述的，高剪切力裝置(例如膠體磨或帶有鋸齒邊緣的分散器)在定子和轉(zhuǎn)子之間或者具有固定的間隙，或者具有可調(diào)整的間隙。HSD 40用于將氧化劑氣體和含有硫產(chǎn)物的液體催化溶液充分地混合。在工藝的某些實(shí)施方案中，通過(guò)操作高剪切力裝置降低了反應(yīng)試劑的運(yùn)輸阻力，使得反應(yīng)的速度增加了超過(guò)大約5%。在工藝的某些實(shí)施方案中，通過(guò)操作高剪切力裝置降低了反應(yīng)試劑的運(yùn)輸阻力，使得反應(yīng)的速度增加了超過(guò)大約5 倍。在工藝的某些實(shí)施方案中，反應(yīng)的速度增加了至少大約10倍。在工藝的某些實(shí)施方案中，反應(yīng)的速度增加了大約10倍到大約100倍。在某些實(shí)施方案中，HSD 40以至少4500ft/min、可以超過(guò)7900ft/min (40m/s)的葉尖速度投送至少300L/h。功率消耗可以是大約I. 5kW。盡管測(cè)量HSD 40中的旋轉(zhuǎn)的剪切部件或旋轉(zhuǎn)元件的尖端的即時(shí)溫度和壓力是困難的，但據(jù)估計(jì)在空化條件下，在充分混合的反應(yīng)試劑中觀察到的局部溫度超過(guò)500°C，壓力超過(guò)500kg/cm2。高剪切力的混合導(dǎo)致了氧化劑氣體分散在微米或亞微米尺寸的氣泡中。在某些實(shí)施方案中，得到的分散體系具有小于大約5 μ m、可選地小于大約I. 5μηι的平均氣泡尺寸。在某些實(shí)施方案中,得到的分散體系具有小于I μ m的平均氣泡尺寸。因此，經(jīng)過(guò)管線18從HSD40出來(lái)的分散體系含有微米和/或亞微米尺寸的氣體氣泡。在某些實(shí)施方案中,平均氣泡尺寸在大約O. 4μ m到大約I. 5 μ m的范圍內(nèi)。在某些實(shí)施方案中，平均氣泡尺寸小于大約400nm，在某些情況下可以是大約lOOnm。在許多實(shí)施方案中，微泡分散體系能夠在大氣壓下保持分散至少15分鐘。一旦分散后，獲得的分散體系經(jīng)過(guò)與容器10流體連通的管線18流出HSD 40?？蛇x地，如果需要，分散體系在進(jìn)入容器10之前可以進(jìn)一步加工。例如，高剪切力氣體脫臭系統(tǒng)I在HSD40和容器10之間還可以包括風(fēng)險(xiǎn)噴霧器45。出口管線19可以將風(fēng)險(xiǎn)噴霧器 45與容器10相連。在風(fēng)險(xiǎn)噴霧器45限制了通量的情況下，可以不使用噴霧器。氧化器入口管線19與氧化器10流體連通，其中可以發(fā)生進(jìn)一步的催化溶液氧化(再生)。在HSD 40被整合在含有風(fēng)險(xiǎn)噴霧器的現(xiàn)有氣體脫臭系統(tǒng)中的情況下，依賴于風(fēng)險(xiǎn)噴霧器的通量限制，可以保留或取消風(fēng)險(xiǎn)噴霧器45。排出轉(zhuǎn)化器30的被還原的液體催化劑通過(guò)氧化被再生。催化劑的氧化將發(fā)生在 HSD 40中，并且在駐留在容器10中的過(guò)程中可以繼續(xù)進(jìn)行。正如本文上面提到的，容器10 可以是氧化器。對(duì)于鐵螯合物催化劑來(lái)說(shuō)，氧化反應(yīng)(可以在HSD40、管線18、風(fēng)險(xiǎn)噴霧器 45、管線19、容器10或其組合中發(fā)生)可以描述在下面的化學(xué)反應(yīng)中O2的吸收被描述為
1/2 O2 (g) + H2O⑴ e 1/2 O2 ⑴ + H2O.(6)亞鐵離子(Fe2+)的再生服從下列反應(yīng)1/202 (I) +H20+2Fe2+ — 20F+2Fe3+. (7)因此，總的再生反應(yīng)是1/202 (g) +H20+2Fe2+ — 20F+2Fe3+. (8)作為反應(yīng)試劑在進(jìn)入容器10之前充分混合的結(jié)果，相當(dāng)大部分的化學(xué)反應(yīng)可以在HSD 40中發(fā)生。因此，在某些實(shí)施方案中，反應(yīng)器/容器10可以主要用于將產(chǎn)物硫從液體催化溶液中分離出去?？蛇x地或此外，容器10可以用作主要的反應(yīng)容器，在其中發(fā)生大部分氧化還原催化劑的再生/氧化。例如，在實(shí)施方案中，容器10是氧化器。在其中HSD 40被整合在含有氧化器的現(xiàn)有氣體脫臭工藝中的實(shí)施方案中，容器10可以是氧化器。對(duì)于新安裝來(lái)說(shuō)，容器10可以主要用作儲(chǔ)存/分離容器，從中除去硫產(chǎn)物。容器/反應(yīng)器10可以以連續(xù)的或半連續(xù)的流動(dòng)方式運(yùn)行，或者它可以以批式方式運(yùn)行?？梢允褂眉訜岷?或冷卻能力(例如冷卻盤(pán)管)和溫度測(cè)量?jī)x器將容器10的內(nèi)含物維持在特定的反應(yīng)溫度。可以使用適合的壓力測(cè)量?jī)x器監(jiān)測(cè)容器中的壓力，容器中的反應(yīng)試劑的液位可以使用液位調(diào)節(jié)器(未顯示)、利用本技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人員已知的技術(shù)來(lái)進(jìn)行控制。排出的氣體通過(guò)管線17從容器10出去，并可以被進(jìn)一步處理、排放和/或重新循環(huán)到高剪切力氣體脫臭系統(tǒng)I。例如，管線17中的一部分排出氣體可以被重新循環(huán)到管線 13或管線22。容器10可以具有錐形的底部，以幫助從中沉積和除去硫料漿。含有硫晶體的產(chǎn)物硫料漿經(jīng)過(guò)管線16流出容器10。產(chǎn)物硫料漿可以通過(guò)沉淀池泵50和管線51和53 送往硫沉淀池60。一部分管線51可以通過(guò)管線52送回到容器/氧化器10。硫沉淀池60 中的硫料漿沉積到沉淀池60的底部(例如錐形的部分)，并通過(guò)硫管線65和料漿泵70從錐形部分泵到硫分離單元80。例如，硫分離單元80可以使用皮帶過(guò)濾系統(tǒng)以產(chǎn)生60%的硫?yàn)V餅。作為另一個(gè)例子，在某些情況下，硫分離單元80可以包括袋式過(guò)濾系統(tǒng)，并可用于產(chǎn)生30%重量比的硫?yàn)V餅。如果需要，硫?yàn)V餅可用于生產(chǎn)熔化的硫。與硫?yàn)V餅分離的再生的催化溶液14可以被送回到氧化器10。在催化劑的常規(guī)氧化中使用的氧氣由空氣或富氧空氣15提供，它在氧化器10中鼓泡進(jìn)入催化劑溶液。高剪切力氣體脫臭系統(tǒng)I可以包括通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)90和氧化劑入口管線15的第二個(gè)氧化劑源。氧化器管線15可以通過(guò)在預(yù)過(guò)濾器85處預(yù)過(guò)濾，以及經(jīng)過(guò)鼓風(fēng)機(jī)90和管線86從預(yù)過(guò)濾器85泵到氧化器/容器10而獲得。向高剪切力氣體脫臭系統(tǒng)I 添加少量苛性堿(未顯示)，可用于將催化溶液維持在弱堿性pH范圍內(nèi)。該液相氧化工藝使用溶解或懸浮在液相中的氧載體，然后它們?cè)谀承?shí)施方案中可以在環(huán)境溫度下連續(xù)再生。與本文上面提到的其它系統(tǒng)相反，這種修改的系統(tǒng)含有封閉的外部高剪切力裝置40，以在管線18 (以及可選的風(fēng)險(xiǎn)噴霧器管線19)中產(chǎn)生空氣/富集空氣或氧氣的微氣泡(和/或亞微米尺寸的氣泡)，它們?nèi)缓筮M(jìn)入氧化單元10。外部高剪切力裝置40可以位于現(xiàn)有系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)噴霧器45的前方,允許催化劑的快速氧化和高度轉(zhuǎn)化。這種修改的系統(tǒng)的潛在益處包括但不限于較快的循環(huán)時(shí)間、增加的通量、降低的運(yùn)行成本和/或降低的資本消耗，這是由于有可能設(shè)計(jì)較小的容器和/或在較低溫度和/ 或壓力下操作容器。在實(shí)施方案中，本公開(kāi)的工藝方法與不含有外部高剪切力混合的脫硫相比，提供了更有效的硫消除。在某些實(shí)施方案中，系統(tǒng)I的操作條件包括溫度在大約100°C到大約230°C的范圍內(nèi)。在實(shí)施方案中，溫度在大約160°C到180°C的范圍內(nèi)。在具體的實(shí)施方案中，容器10中的反應(yīng)溫度，具體來(lái)說(shuō)在大約155°C到大約160°C的范圍內(nèi)。在某些實(shí)施方案中，容器10中的反應(yīng)壓力在大約202. 65kPa(2atm)到大約5. 6MPa_6. IMpa (55_60atm)的范圍內(nèi)。在某些實(shí)施方案中，反應(yīng)壓力在大約810. 6kPa到大約1.5Mpa(8atm到大約15atm)的范圍內(nèi)。在實(shí)施方案中，容器10在大氣壓或接近大氣壓下操作。多個(gè)高剪切力混合裝置。在某些實(shí)施方案中，兩個(gè)或多個(gè)高剪切力裝置(例如HSD40)或構(gòu)造不同的裝置被串聯(lián)排列，被用于進(jìn)一步增強(qiáng)反應(yīng)。它們可以以批式或連續(xù)的方式運(yùn)行。在某些需要單次通過(guò)或“一次通過(guò)”工藝的情況下，串聯(lián)使用多個(gè)高剪切力裝置也可能是有利的。例如，在實(shí)施方案中，管線18中的出口分散體系可以被進(jìn)料到第二個(gè)高剪切力裝置。當(dāng)多個(gè)高剪切力裝置40串聯(lián)操作時(shí)，可以在每個(gè)高剪切力裝置的入口物料流中注入附加的氧化劑氣體。 在某些實(shí)施方案中，多個(gè)高剪切力裝置40并聯(lián)運(yùn)行，來(lái)自它們的出口分散體系被導(dǎo)入一個(gè)或多個(gè)容器10中。特點(diǎn)。通過(guò)HSD 40對(duì)反應(yīng)試劑施加增加的混合，潛在地使液體催化劑有效再生。在某些實(shí)施方案中，增強(qiáng)的混合加強(qiáng)了處理流通量的增加。在某些實(shí)施方案中，高剪切力混合裝置被整合到已建立的工藝中，由此使產(chǎn)量增加(即較高的通量)。與某些試圖通過(guò)較大體積的氧化器來(lái)增加再生的方法相反，外部高剪切力混合提供的優(yōu)勢(shì)的分散和接觸在許多情況下可以允許減小容器10的尺寸和/或在容器10中的駐留時(shí)間，而同時(shí)維持或甚至增加脫硫速率。不希望受限于具體的理論，認(rèn)為高剪切力混合的水平或程度足以增加質(zhì)量傳遞速率，也可能產(chǎn)生局部的非理想的條件，使得原本根據(jù)Gibbs自由能預(yù)測(cè)預(yù)計(jì)將不會(huì)發(fā)生的反應(yīng)得以發(fā)生。認(rèn)為局部的非理想條件局限在高剪切力裝置內(nèi)部發(fā)生，導(dǎo)致增加的溫度和壓力，其中最顯著的增加認(rèn)為將是局部壓力。高剪切力裝置中壓力和溫度的增加是即時(shí)和局部的，并且一旦流出高剪切力裝置后，快速返回到大量或平均系統(tǒng)條件。在某些情況下，高剪切力混合裝置誘導(dǎo)了足夠強(qiáng)度的空化作用，將一種或多種反應(yīng)試劑解離成自由基，它可以加劇化學(xué)反應(yīng)，或允許反應(yīng)在比通常需要的條件嚴(yán)苛性更低的條件下發(fā)生?？栈饔靡部梢酝ㄟ^(guò)產(chǎn)生局部湍流和液體微循環(huán)(聲學(xué)流動(dòng))，增加運(yùn)輸過(guò)程的速度。在化學(xué)/物理加工應(yīng)用中使用空化現(xiàn)象的概述，提供在Gogate等的《空化作用新興的技術(shù)》中(“Cavitation :A technology on the horizon,，，Current Science 91 (No. I) 35-46(2006))。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的某些實(shí)施方案的高剪切力混合裝置誘導(dǎo)了空化作用，由此使氧化劑和被還原的液體催化劑解離成游離基，它們?nèi)缓筮M(jìn)行反應(yīng)使催化劑再生。在某些實(shí)施方案中，本文描述的系統(tǒng)和方法允許設(shè)計(jì)出比以前不使用外部高剪切力裝置40時(shí)可能的更小和/或資本強(qiáng)度更低的工藝方法。本公開(kāi)的方法的某些實(shí)施方案的潛在的優(yōu)點(diǎn)是與現(xiàn)有工藝相比降低的運(yùn)行成本和增加的產(chǎn)量。此外，本公開(kāi)的工藝的某些實(shí)施方案還提供了降低資本成本的優(yōu)點(diǎn)，用于設(shè)計(jì)新的工藝方法。在實(shí)施方案中，用高剪切力裝置40將氧化劑氣體分散在含有被還原的液體催化劑的液體中，減少了未被氧化的液體催化劑的量。本用于氣體脫臭的系統(tǒng)和方法的某些實(shí)施方案的潛在益處包括但不限于 較快的循環(huán)時(shí)間、增加的通量、降低的運(yùn)行成本和/或降低的資本消耗，這是由于有可能設(shè)計(jì)出較小的氧化器10或用分離容器10代替氧化器和/或在較低溫度和/或壓力下運(yùn)行工藝方法。在實(shí)施方案中，使用公開(kāi)的包含通過(guò)外部高剪切力裝置40進(jìn)行反應(yīng)試劑混合的工藝，允許在容器/反應(yīng)器10中使用比以前允許的更少的氧化劑。在實(shí)施方案中，該方法包括將外部高剪切力裝置40整合到已建立的工藝中，由此降低外部高剪切力裝置40中的運(yùn)行溫度和/或反應(yīng)壓力，和/或與不使用高剪切力裝置40而運(yùn)行的工藝相比使產(chǎn)量增加 (更高的通量)。在實(shí)施方案中，容器10主要用于硫料漿與液體催化劑的分離，因?yàn)榇蟛糠执呋瘎┑难趸l(fā)生在外部高剪切力裝置40中。在實(shí)施方案中，大多數(shù)再生氧化反應(yīng)發(fā)生在外部高剪切力裝置40中。本發(fā)明的通過(guò)用液相催化劑氧化進(jìn)行氣體脫臭和通過(guò)氧化再生被還原的催化劑的方法和系統(tǒng)，使用了外部高剪切力機(jī)械裝置，提供了化學(xué)成分在高剪切力裝置的受控環(huán)境中的快速接觸和混合。高剪切力裝置降低了反應(yīng)的質(zhì)量傳遞限制，從而增加了總反應(yīng)速度，可以允許催化劑在預(yù)計(jì)可能不會(huì)發(fā)生實(shí)質(zhì)性反應(yīng)的總體運(yùn)行條件下發(fā)生實(shí)質(zhì)性的氧化。盡管已經(jīng)對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行了顯示和描述，但本技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人員可以對(duì)其進(jìn)行修改而不背離本發(fā)明的精神和教導(dǎo)。本文描述的實(shí)施方案僅僅是示例性的， 而不是打算進(jìn)行限制。本文公開(kāi)的發(fā)明的許多變化和修改是可能的，并包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。當(dāng)數(shù)值范圍或限度被明確陳述時(shí)，這些表述的范圍或限度應(yīng)該被理解為包含了例如落在明確陳述的范圍或限度的量值內(nèi)的重疊的范圍或限度(例如從大約I到大約10，包括2、3、4等；大于0. 10，包括0. 11,0. 12,0. 13等)。對(duì)于任何要求保護(hù)的要素來(lái)說(shuō)，使用術(shù)語(yǔ)“可選地”，目的是指目標(biāo)要素是需要的，或者是不需要的。兩種選擇方案都打算包含在權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。較寬泛的術(shù)語(yǔ)例如包含(comprises)、包括(includes)、具有(having)等的使用，應(yīng)該被理解為為更狹義的術(shù)語(yǔ)例如由...組成(consisting of)、基本上由…組成(consisting essentially of)、基本上由…組成(comprised substantially of)等提供了支持。因此，保護(hù)的范圍不受上面提出的描述的限制，而是僅僅受限于下面的權(quán)利要求書(shū)，其范圍包括權(quán)利要求書(shū)的主題內(nèi)容的所有等同方式。每個(gè)和所有的權(quán)利要求被整合在說(shuō)明書(shū)中作為本發(fā)明的實(shí)施方案。因此，權(quán)利要求書(shū)是進(jìn)一步的描述，是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案的補(bǔ)充。所有本文弓I用的專利、專利申請(qǐng)和出版物的公開(kāi)內(nèi)容，在它們?yōu)楸疚奶岢龅膬?nèi)容提供示例性的、程序性的或其它詳細(xì)情況的補(bǔ)充的程度上，在此引為參考。
權(quán)利要求
1.為酸性氣流脫臭的方法，該方法包括形成含有氧化劑氣體氣泡的分散體系，其中所述氧化劑氣體氣泡分散在含有還原的氧化還原液體催化劑的液相中，其中氣泡具有小于I微米的平均直徑，以及將分散體系導(dǎo)入裝置，所述裝置被構(gòu)造成從其底部沉積和除去硫料漿。
2.權(quán)利要求I的方法,其中氣泡具有小于400nm的平均直徑。
3.權(quán)利要求I的方法，其中酸性氣體包含選自空氣、天然氣、二氧化碳、胺酸性氣體、填埋氣體、沼氣、合成氣體、地?zé)釟?、煉油廠氣的氣體，以及它們的組合。
4.權(quán)利要求I的方法，其中形成分散體系包括對(duì)氧化劑氣體和液體催化相的混合物施加大于大約20，OOOs 1的剪切速率。
5.權(quán)利要求I的方法，其中形成分散體系包括將氧化劑氣體和液體催化相在高剪切力裝置中接觸，其中高剪切力裝置含有至少一個(gè)轉(zhuǎn)子，以及其中至少一個(gè)轉(zhuǎn)子在形成分散體系的過(guò)程中以至少22. 9m/s (4，500ft/min)的葉尖速度旋轉(zhuǎn)。
6.權(quán)利要求5的方法，其中高剪切力裝置可以在至少一個(gè)轉(zhuǎn)子的葉片尖端產(chǎn)生至少大約 1034. 2Mpa(150，OOOpsi)的局部壓力。
7.權(quán)利要求6的方法，其中高剪切力裝置的能量消耗超過(guò)1000W/m3。
8.權(quán)利要求I的方法，其中氧化還原催化劑選自有機(jī)金屬化合物和鐵螯合物催化劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于氣體脫臭的系統(tǒng)和工藝方法，特別是從含有硫化氫的酸性氣流中除去硫化氫的方法，該方法在轉(zhuǎn)化器中通過(guò)將酸性氣流與水性催化溶液相接觸來(lái)氧化硫化氫，從而產(chǎn)生脫硫的氣流和含有被還原的催化劑和元素硫的液流，將氧化劑和含有被還原的催化劑和元素硫的液流導(dǎo)入高剪切力裝置，產(chǎn)生了分散體系，其中分散體系中氧化劑氣體的平均氣泡直徑小于大約5μm，將分散體系導(dǎo)入容器，從中移除含硫的料漿并移除再生的催化劑流，其中硫料漿含有元素硫和水性液體，并且將至少一部分再生的催化劑流重新循環(huán)到轉(zhuǎn)化器中。還提供了用于執(zhí)行該方法的裝置系統(tǒng)。
文檔編號(hào)B01D53/90GK102580488SQ20121003861
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2008年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月27日
發(fā)明者易卜拉西姆·巴蓋爾扎德, 格雷戈里·博爾西格, 阿巴斯·哈桑, 阿齊茲·哈桑, 雷福德·G·安東尼 申請(qǐng)人:Hrd有限公司