[发明专利]产生硫氧化物的方法和设备

说明书

本发明涉及从包含硫化氢的流体中，特别是从废水流中，除去硫化氢的方法和设备，还涉及由除去的硫化氢产生硫氧化物。

在很多工业生产工艺中，产生了包含有机原料和硫酸盐的流体，特别是在使用有机原料和硫酸的生产工艺中。这些工艺的例子有，涉及使用硫酸来释放并水解木质纤维素的工艺，以便由此产生的含糖物质可以用于发酵过程，生产乙醇、乳酸、柠檬酸等。这些流体中的硫酸盐通常被转化为硫化氢，特别是使用厌氧性处理工艺时，此后进行除去硫化氢的步骤。

已知本技术领域中有几种用来除去工艺气体中硫化氢的方法。例如，US-A-5928620公开了将H₂S转化为元素硫的方法。

本发明寻求一种从工艺流体中除去H₂S的有效方法。同时，该方法应该有可能使除去的H₂S可以转化为有用的硫氧化物类化合物。

我们发现可以通过以下步骤达到此目的：通过真空汽提(vacuumstripping)从工艺流体中，特别是从液体工艺流体中，更特别是从含水工艺流体中除去H₂S，然后燃烧除去的H₂S。因此在一实施方式中，本发明涉及从液流中除去硫化氢的方法，该方法包含以下步骤：

-将所述液流加入汽提塔；

-在减压下使所述液流在所述汽提塔中与汽提气体接触，该汽提气体包含在所述汽提塔中产生的流体，由此至少部分所述硫化氢被转移至所述汽提气体，从而获得负载汽提气体；

-使来自所述真空汽提塔的所述负载汽提气体经历使水冷凝的步骤，从而产生富含H₂S的流体；和

-燃烧所述富含H₂S的流体中的H₂S，优选使用空气，从而产生富含硫氧化物的流体。

依照本发明可以使用硫化物的水溶液。含硫化氢的水溶液可以来自于，例如厌氧性生物反应器，在这里含硫化合物(例如硫酸盐、亚硫酸盐、硫代硫酸盐、某些氨基酸等)被转化为硫化物，而有机化合物用作给电子体。H₂、电流和氧化还原介质也可以用作给电子体。依照本发明，使用含硫化物的水流特别有好处，因为真空汽提塔中产生的气体包含水蒸汽和硫化氢。发现可以相对容易地冷凝该气流中的流体，从而获得具有高硫化氢浓度的气流。

一种具体类型的生物工艺是厌氧性生物酸化工艺，其中有机原料主要被转化为脂肪酸，而该脂肪酸没有转化成甲烷和CO₂。其结果是，脂肪酸富集而pH下降。低的pH有利于后来除去硫化物，可以用下列反应方程式来说明：

S₂-+H⁺HS-    (1)

HS-+H⁺H₂S    (2)

H⁺浓度增加时，方程式(2)向右手边移动且H₂S的浓度增加。结果，H₂S可以更容易地转移至汽提气体。因此依照本发明优选酸化的生物工艺。对于该类型工艺，发现适当的pH优选为6至6.9，特别约6.5。

汽提气体与包含H₂S的液体的接触可以各种方式进行。汽提气体可以气泡的形式通过液体。也可使气相作为连续相并细分液体，例如，通过从汽提塔顶部喷雾液体。在后者情况下，通常优选汽提塔中存在有塔填充物，为的是增加汽提气体与液体之间的接触面积。优选的填充物为鲍尔环(Pall ring)和/或鞍环(saddle ring)。通常，在将汽提气体加入汽提塔时，气体从底部加入而液体从顶部加入。

DE-A-376633描述了包括在真空下加热的真空汽提方法。这种方法是有缺点的，因为它需要更多能量。此外，该方法不适合处理来自生物反应器并包含活细菌的液体进料流，这些活细菌通常不会幸免于如此高的温度。

依照本发明，在真空下(即减压下)进行汽提，也就是说，在低于大气压，通常低于0.5巴的压力下进行汽提。优选汽提塔中的压力为0.01至0.2巴，更优选为0.05至0.1巴。通过使用真空泵可以容易地应用这些低压。真空泵被放置在汽提塔的下游，同时在该低压部分的上游具有适当的限制。这些低压的结果是，包含硫化物的水可以在很低的温度(例如，约30℃)下开始沸腾。发现通过使用很低的压力，不用加热就可以除去H₂S，并且细菌可以在该真空汽提步骤后存活。