氣體的處理過程的製作方法

2023-10-11 13:20:44

專利名稱:氣體的處理過程的製作方法
本發明涉及的是氣體的處理過程，特別是從受到汙染的氣體中除去硫化氫(H2S)的過程。
天然氣常常受到H2S的汙染，尤其是生成天然氣的巖石層含有硫酸鹽並且嗜硫細菌已經進入水浸巖層的地方。H2S具有難聞的氣味，有毒。並且在燃燒時產生硫的氧化物。這些因素使得購氣者經常拒絕接受供給的H2S大於5ppm(百萬分之五)的天然氣。
在常規的氣體脫硫過程中，例如，可以用固態的氧化鋅除去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，並有二氧化硫生成。
工業生產的氣態產品也可能受到H2S的汙染。
日本公開的專利申請№58-152488提出了一種工藝過程，其中，被H2S汙染的氣體在脫硫器中用含有硫酸鐵的水溶液進行脫硫。硫酸鐵轉變成硫酸亞鐵和硫酸，而且硫沉澱下來。硫酸鐵的再生是在PH為1到3，最好是2或小於2的氧化罐中，用鐵氧化細菌(即硫桿菌屬鐵氧化菌，Thiobaccilus ferrooxidans)處理硫酸亞鐵實現的。含菌的被氧化了的溶液送到泥渣分離罐中，從那裡某些沉澱了的泥渣重新回送到氧化罐中。浮在上層的再生液含有補充的水，將硫酸鐵加到再生液中並回送到脫硫器中。沒有公布特定的工作條件，而且在實際上，沒有提供在採用成分的濃度方面(即硫酸鐵的濃度方面)的數據。很明顯，應用泥渣分離罐必將需要相當數量的溶液。
業已發現，選擇某些特定的條件可以避免採用泥渣分離罐，同時，在採用水溶性鐵離子溶液從受到汙染的氣體中除去硫化氫的循環工藝過程中，得到了很高的鐵氧化速率。
根據本發明，提供了從汙染的氣體中除去硫化氫的工藝過程，該過程包括，在第一個反應器中使汙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澱的硫，在第二個反應器中，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，其特徵在於，第二個反應器中的水性含鐵溶液的PH值保持在1.2-1.9的範圍內，最好是1.5-1.9，溶液中鐵的總濃度至少是15公斤/米3，並且用超濾法將水溶性鐵離子溶液與微生物分離開來。
裝在第二個反應器裡面或外面的超濾裝量可以實現超濾作用。超濾膜是一種在市場上很方便地買到的膜，而且可以由例如聚碸，陶瓷，鋯，石墨，玻璃纖維，燒結鋼和燒結玻璃中選擇的材料製造。例如，適用的聚碸超濾器就是以「Diaflo」，(美國，麻薩諸塞州，Amicon公司)為商標的可買到的這類產品。
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。
本領域的技術人員都將懂得，應該避免濃的陰離子(例如氯化物離子和硝酸鹽離子)的水溶液出現，因為在濃溶液和本發明所用的PH值條件下，它們能夠抑制鐵氧化細菌的活性。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是比較好的。
水溶液中鐵的濃度最好在20-30公斤/米3的範圍內，非常方便的是約為25公斤/米3。
為了提高第二個反應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。
第二個反應器中的混合作用可以很方便地用能夠產生空氣上升作用的內提升器實現。為了提高含鐵溶液的吸氧力，內提升器可以填入隔開的網孔片。這類網孔片可以是膨脹金屬，絲網，多孔的金屬或多孔的塑料(例如聚甲基丙烯酸甲酯)。當內提升器是園筒形時，則網孔片是盤形，網孔片之間可以很方便地用惰性材料(如聚甲基丙烯酸甲酯)製成的環狀隔片相互隔開。
從下面介紹的實例將會進一步了解本發明。例1採用的設備包括一個4.5升空氣提升反應器，該反應器有一內徑80mm的較低的園筒部分，園筒內部裝有能夠產生空氣上升作用的內徑50mm，長345mm的內提升器。內提升器填入了28個膨脹金屬製成的不鏽鋼網盤(其構造相當於兩列4mm平行的金屬絲，它們互成60°，形成了菱形網孔)，由1cm聚甲基丙烯酸甲酯園筒形隔片隔開。配合反應器外環路的是一交插流動的超濾裝置作為超濾器，該超濾裝置內有「Diaflo」(商標)HIP100-20空心纖維筒(Hollow Fiber Cartridge，美國麻薩諸塞州，Amicon公司製造)，這是一種標稱臨界分子量為100，000，表面積為0.06m2的聚碸超濾膜。
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℃的同樣介質中生長)加到餵入介質中，然後將介質加到反應器中，反應器中總的培養體積為3.7升。
餵入介質的成分如下克/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介質的PH值用濃硫酸調整到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介質於是含25克/升鐵，是亞鐵離子形式。
裝置在工作時，介質的溫度維持在32℃，PH值維持在1.8(若需要可加入硫酸)。介質供給到反應器的速度為1升/小時。空氣和二氧化碳的補充速度分別為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間歇衝洗維持。
通過超濾裝量每小時產生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流出物中殘餘鐵離子濃度為2.5克/升(即25克/升鐵中的90%(重量)是以Fe2+離子的形式出現的)。這些流出物在除去沉澱的硫以後，以介質的形式再循環到空氣提升反應器中。
權利要求
1.從受到汙染的氣體中除去硫化氫的工藝過程，該過程包括，在第一個反應器中用鐵離子水溶液與汙染的氣體相接觸，再從得到的含鐵水溶液中除去沉澱的硫，在第二個反應器中，在氧化鐵的微生物存在的情況下，使含鐵水溶液氧化，並將得到的鐵離子水溶液與微生物分離，其特徵在於，第二個反應器中含鐵水溶液的PH值維持在1.2-1.9的範圍內，在水溶液中總的鐵濃度至少是15公斤/米3，並且用超濾法使鐵離子水溶液與微生物分離。
2.根據權利要求
1所述工藝，其中，PH值保持在1.5-1.9的範圍內。
3.根據權利要求
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.根據權利要求
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的。
5.根據權利要求
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的範圍內。
6.根據權利要求
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.根據權利要求
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.根據權利要求
1的工藝過程，實質上如上文所敘。
9.根據權利要求
1的工藝過程，實質上如上文有關的詳細實例所述。
專利摘要
本發明提供了從汙染氣體中除去硫化氫的工藝過程。該過程包括，在第一個反應器中使汙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澱的硫；在第二個反應器中，在氧化鐵的微生物存在的情況下，使含鐵水溶液氧化並使得到的鐵離子水溶液與微生物分離。其特徵在於第二個反應器中的含鐵水溶液的pH值保持在1.2-1.9的範圍內，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
發明者康斯坦特·約翰·萬·魯克倫·卡姆帕格尼, 史蒂芬·彼得·莫裡, 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出引文BiBTeX, EndNote, RefMan