專利名稱:氣體的處理過程的制作方法
本發(fā)明涉及的是氣體的處理過程，特別是從受到污染的氣體中除去硫化氫(H2S)的過程。
天然氣常常受到H2S的污染，尤其是生成天然氣的巖石層含有硫酸鹽并且嗜硫細(xì)菌已經(jīng)進(jìn)入水浸巖層的地方。H2S具有難聞的氣味，有毒。并且在燃燒時產(chǎn)生硫的氧化物。這些因素使得購氣者經(jīng)常拒絕接受供給的H2S大于5ppm(百萬分之五)的天然氣。
在常規(guī)的氣體脫硫過程中，例如，可以用固態(tài)的氧化鋅除去H2S。雖然氧化鋅可以再生，但這種再生方法典型地要包括在500℃加熱，并有二氧化硫生成。
工業(yè)生產(chǎn)的氣態(tài)產(chǎn)品也可能受到H2S的污染。
日本公開的專利申請№58-152488提出了一種工藝過程，其中，被H2S污染的氣體在脫硫器中用含有硫酸鐵的水溶液進(jìn)行脫硫。硫酸鐵轉(zhuǎn)變成硫酸亞鐵和硫酸，而且硫沉淀下來。硫酸鐵的再生是在PH為1到3，最好是2或小于2的氧化罐中，用鐵氧化細(xì)菌(即硫桿菌屬鐵氧化菌，Thiobaccilus ferrooxidans)處理硫酸亞鐵實現(xiàn)的。含菌的被氧化了的溶液送到泥渣分離罐中，從那里某些沉淀了的泥渣重新回送到氧化罐中。浮在上層的再生液含有補(bǔ)充的水，將硫酸鐵加到再生液中并回送到脫硫器中。沒有公布特定的工作條件，而且在實際上，沒有提供在采用成分的濃度方面(即硫酸鐵的濃度方面)的數(shù)據(jù)。很明顯，應(yīng)用泥渣分離罐必將需要相當(dāng)數(shù)量的溶液。
業(yè)已發(fā)現(xiàn)，選擇某些特定的條件可以避免采用泥渣分離罐，同時，在采用水溶性鐵離子溶液從受到污染的氣體中除去硫化氫的循環(huán)工藝過程中，得到了很高的鐵氧化速率。
根據(jù)本發(fā)明，提供了從污染的氣體中除去硫化氫的工藝過程，該過程包括，在第一個反應(yīng)器中使污染的氣體與水性含鐵離子溶液相接觸，從獲得的水性含鐵溶液中除去沉淀的硫，在第二個反應(yīng)器中，在鐵氧化微生物存在時使水性含鐵溶液氧化，再將得到的水性鐵離子溶液與微生物分離開來，其特征在于，第二個反應(yīng)器中的水性含鐵溶液的PH值保持在1.2-1.9的范圍內(nèi)，最好是1.5-1.9，溶液中鐵的總濃度至少是15公斤/米3，并且用超濾法將水溶性鐵離子溶液與微生物分離開來。
裝在第二個反應(yīng)器里面或外面的超濾裝量可以實現(xiàn)超濾作用。超濾膜是一種在市場上很方便地買到的膜，而且可以由例如聚砜，陶瓷，鋯，石墨，玻璃纖維，燒結(jié)鋼和燒結(jié)玻璃中選擇的材料制造。例如，適用的聚砜超濾器就是以“Diaflo”，(美國，馬薩諸塞州，Amicon公司)為商標(biāo)的可買到的這類產(chǎn)品。
氧化鐵微生物通常是硫桿菌屬鐵氧化菌(Thiohacillus ferrooxidans)或者是硫化葉屬菌(Sulpholobus)或鉤端螺旋體屬(Lepfospirillum)類微生物。硫桿菌屬鐵氧化菌的實例包括ATCC13598，ATCC19859和ATCC21834。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員都將懂得，應(yīng)該避免濃的陰離子(例如氯化物離子和硝酸鹽離子)的水溶液出現(xiàn)，因為在濃溶液和本發(fā)明所用的PH值條件下，它們能夠抑制鐵氧化細(xì)菌的活性。舉例來說，水溶液中的鐵可以以硒酸鹽(SeO2-4)的形式很方便地存在著。水溶液中的鐵以硫酸鹽的形式出現(xiàn)是比較好的。
水溶液中鐵的濃度最好在20-30公斤/米3的范圍內(nèi)，非常方便的是約為25公斤/米3。
為了提高第二個反應(yīng)器中鐵氧化微生物的濃度，需要時，可將鐵氧化微生物固定在惰性聚合材料上，例如，這樣的聚合材料可從帶有或不帶有羥基或磺基的聚苯乙烯，二乙烯基苯聚苯乙烯，聚乙烯，聚四氟乙烯，尼龍和丙烯酸酯中選擇。
第二個反應(yīng)器中的混合作用可以很方便地用能夠產(chǎn)生空氣上升作用的內(nèi)提升器實現(xiàn)。為了提高含鐵溶液的吸氧力，內(nèi)提升器可以填入隔開的網(wǎng)孔片。這類網(wǎng)孔片可以是膨脹金屬，絲網(wǎng)，多孔的金屬或多孔的塑料(例如聚甲基丙烯酸甲酯)。當(dāng)內(nèi)提升器是園筒形時，則網(wǎng)孔片是盤形，網(wǎng)孔片之間可以很方便地用惰性材料(如聚甲基丙烯酸甲酯)制成的環(huán)狀隔片相互隔開。
從下面介紹的實例將會進(jìn)一步了解本發(fā)明。例1采用的設(shè)備包括一個4.5升空氣提升反應(yīng)器，該反應(yīng)器有一內(nèi)徑80mm的較低的園筒部分，園筒內(nèi)部裝有能夠產(chǎn)生空氣上升作用的內(nèi)徑50mm，長345mm的內(nèi)提升器。內(nèi)提升器填入了28個膨脹金屬制成的不銹鋼網(wǎng)盤(其構(gòu)造相當(dāng)于兩列4mm平行的金屬絲，它們互成60°，形成了菱形網(wǎng)孔)，由1cm聚甲基丙烯酸甲酯園筒形隔片隔開。配合反應(yīng)器外環(huán)路的是一交插流動的超濾裝置作為超濾器，該超濾裝置內(nèi)有“Diaflo”(商標(biāo))HIP100-20空心纖維筒(Hollow Fiber Cartridge，美國馬薩諸塞州，Amicon公司制造)，這是一種標(biāo)稱臨界分子量為100，000，表面積為0.06m2的聚砜超濾膜。
將200毫升硫桿菌屬鐵氧化菌(ATCC13598)的新鮮生長好的混搖(Shak-lash)接種液(在32℃的同樣介質(zhì)中生長)加到喂入介質(zhì)中，然后將介質(zhì)加到反應(yīng)器中，反應(yīng)器中總的培養(yǎng)體積為3.7升。
喂入介質(zhì)的成分如下克/升(公斤/米3)FeSO4·7H2O 125(NH4)2SO40.25MgSO4·7H2O 0.125Ca(NO3)2·4H2O 0.04H3PO40.09痕量元素溶液 2.5介質(zhì)的PH值用濃硫酸調(diào)整到PH＝1.8。
痕量元素溶液是一種具有下列成分的水溶液克/升Cacl2·2H2O 0.66ZnSO4·7H2O 0.18CuSO4·5H2O 0.16MnSO4·4H2O 0.15Cocl2·6H2O 0.18H3BO30.10Na2MnO4·2H2O 0.30介質(zhì)于是含25克/升鐵，是亞鐵離子形式。
裝置在工作時，介質(zhì)的溫度維持在32℃，PH值維持在1.8(若需要可加入硫酸)。介質(zhì)供給到反應(yīng)器的速度為1升/小時?？諝夂投趸嫉难a(bǔ)充速度分別為5升/分和0.25升/分。
超濾裝量的背壓維持在6磅/平方英寸(41×103Pa)。超濾器的透析性靠供給新鮮的介質(zhì)間歇沖洗維持。
通過超濾裝量每小時產(chǎn)生1升透析物，它含鐵25克/升，其中90%(重量)為鐵離子(22.5克/升的Fe+3)。
這些透析液從超濾器送到3升的攪拌罐中，攪拌罐裝有兩個六葉葉輪(Rushton型)(Rushtqn和Oldshue，Chem Eng，Pfogress，49161-267(1953))，保持溫度為32℃，一個大氣壓。
酸腐氣體(含9.2%V/VH2S的氮氣)以49升/小時的速率經(jīng)過攪拌罐，排出的氣體含0.09%V/V的H2S。
從攪拌罐流出的液態(tài)流出物中殘余鐵離子濃度為2.5克/升(即25克/升鐵中的90%(重量)是以Fe2+離子的形式出現(xiàn)的)。這些流出物在除去沉淀的硫以后，以介質(zhì)的形式再循環(huán)到空氣提升反應(yīng)器中。
權(quán)利要求
1.從受到污染的氣體中除去硫化氫的工藝過程，該過程包括，在第一個反應(yīng)器中用鐵離子水溶液與污染的氣體相接觸，再從得到的含鐵水溶液中除去沉淀的硫，在第二個反應(yīng)器中，在氧化鐵的微生物存在的情況下，使含鐵水溶液氧化，并將得到的鐵離子水溶液與微生物分離，其特征在于，第二個反應(yīng)器中含鐵水溶液的PH值維持在1.2-1.9的范圍內(nèi)，在水溶液中總的鐵濃度至少是15公斤/米3，并且用超濾法使鐵離子水溶液與微生物分離。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述工藝，其中，PH值保持在1.5-1.9的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述工藝，其中，氧化鐵的微生物是硫桿菌屬鐵氧化菌，或者是硫化葉菌屬(SulpholobuS)或鉤端螺旋體屬(Leptogpririllum)類微生物。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1到3的任何一項所述，其中，水溶液中的鐵是以硫酸鹽的形式出現(xiàn)的。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1到4中的任何一項所述，其中，水性溶液中總鐵濃度是在20-30公斤/米3的范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1到5中的任何一項所述，其中，氧化鐵的微生物是固定在惰性聚合材料上。
7.根據(jù)權(quán)利要求
6的工藝過程，其中，惰性聚合材料可以從帶有或不帶有羥基或磺基的聚苯乙烯，二乙烯聚苯乙烯，聚乙烯，聚四氟乙烯，尼龍，丙烯酸酯中選擇。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1的工藝過程，實質(zhì)上如上文所敘。
9.根據(jù)權(quán)利要求
1的工藝過程，實質(zhì)上如上文有關(guān)的詳細(xì)實例所述。
專利摘要
本發(fā)明提供了從污染氣體中除去硫化氫的工藝過程。該過程包括，在第一個反應(yīng)器中使污染的氣體與含鐵離子水溶液相接觸，從獲得的含鐵水溶液中除去沉淀的硫；在第二個反應(yīng)器中，在氧化鐵的微生物存在的情況下，使含鐵水溶液氧化并使得到的鐵離子水溶液與微生物分離。其特征在于第二個反應(yīng)器中的含鐵水溶液的pH值保持在1.2-1.9的范圍內(nèi)，溶液中總鐵濃度至少是15公斤/米
文檔編號B01D53/84GK86107262SQ86107262
公開日1987年5月6日 申請日期1986年10月27日
發(fā)明者康斯坦特·約翰·萬·魯克倫·卡姆帕格尼, 史蒂芬·彼得·莫里, 愛得華·戴維德·阿希尼·奧本格 申請人:國際殼牌研究有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan