[发明专利]使用再循环的铜、钒或铁催化剂的湿式空气氧化方法

说明书

相关申请

本申请根据35U.S.C.§120要求2009年7月21日提交的题为“使用再循环的催化剂的湿式空气氧化方法”的根据35U.S.C.§371作为2008年1月22日提交的题为“使用再循环的催化剂的湿式空气氧化方法”的PCT申请PCT/US2008/000784的进入国家阶段的美国申请序列号12/523,962的权益，其根据35U.S.C.§119(e)要求2007年1月22日提交的题为“使用再循环的铜催化剂的湿式空气氧化方法”的美国临时申请序列号60/885,966的优先权，其中的每一个通过引用以其整体并入本文。

背景技术

1.公开领域

本公开内容总体上涉及工艺物料流的处理，并且更具体而言，涉及用于处理其中的不合意的成分的催化湿式氧化系统和方法。

2.相关技术的讨论

湿式氧化是用于处理工艺物料流的公知技术，并且被广泛使用，例如，用于破坏废水中的污染物。该方法涉及不合意的成分在升高的温度和压力下通过氧化剂进行水相氧化，所述氧化剂通常为来自含氧气体的分子氧。该过程可以将有机污染物转化为二氧化碳、水和生物可降解的短链有机酸，例如乙酸。包括硫化物、硫醇盐和氰化物的无机成分也可被氧化。作为焚化的替代者，湿式氧化可以被用在各种各样的应用中来处理工艺物料流用于随后的排放、工序内再循环或作为预处理步骤以供给传统的生物处理工厂用于抛光。催化湿式氧化已经作为对传统的非催化湿式氧化的有效增强出现。催化湿式氧化方法通常允许在较低的温度和压力下且由此在较低的资本成本下实现的更大的破坏。在升高的温度和压力下将待处理的含水物料流与氧化剂混合并与催化剂接触。异相催化剂通常驻留在床上，所述含水混合物通过所述床的上方，或在氧化之前以固体颗粒物的形式与所述含水混合物共混。所述催化剂可以在湿式氧化单元的下游从氧化流出物过滤出用于再使用。

概述

根据一个或多个方面或实施方案，本公开内容涉及用于催化湿式氧化的方法和系统。根据一个方面，催化湿式氧化方法包括提供待处理的包含至少一种不合意的成分的含水混合物。所述含水混合物在升高的温度和超大气压力下与催化剂和氧化剂接触，以处理所述至少一种不合意的成分并形成经氧化的含水混合物。所述催化剂的至少一部分通过调节经氧化的含水混合物的pH水平来沉淀，以形成沉淀的催化剂。将所述沉淀的催化剂的至少一部分再循环以接触所述含水混合物。

根据另一个方面，催化湿式氧化系统包括湿式氧化单元、与所述湿式氧化单元流体连接的包含至少一种不合意的成分的含水混合物源、与所述湿式氧化单元流体连接且位于所述含水混合物源和所述湿式氧化??单元之间的可溶于所述含水混合物中的催化剂源、经配置以检测在所述湿式氧化单元下游的经氧化的含水混合物的pH水平的pH传感器、与所述pH传感器连通且经配置以响应指示在预定的针对催化剂的pH溶解度范围内的pH水平的所述pH传感器产生控制信号从而将经氧化的含水混合物的pH水平调节至预定的针对催化剂的pH溶解度范围之外的pH控制器、经配置以沉淀所述催化剂的至少一部分且位于所述湿式氧化单元的下游并与其流体连通且位于所述pH控制器的下游的分离器、和与所述分离器的出口和所述催化剂源的至少一个的入口以及所述湿式氧化系统的入口流体连接的再循环管线。

根据另一个方面，促进在催化湿式氧化方法中使用的催化剂的再循环的方法包括提供具有与pH传感器连通的控制器的pH监控系统，所述控制器经配置以响应指示在针对所使用的催化剂的预定的pH溶解度范围内的pH水平的所述pH传感器产生控制信号来调节含水混合物的pH水平。

根据另一个方面，催化湿式氧化方法包括在升高的温度和超大气压力下、在第一范围内的pH下使待处理的包含至少一种不合意的成分的含水混合物与催化剂和氧化剂接触，以在湿式氧化反应器中处理所述至少一种不合意的成分并在所述湿式氧化反应器中形成经氧化的含水混合物，所述催化剂在所述第一范围内的pH下是基本可溶的。所述方法进一步包括仅仅通过将所述经氧化的含水混合物的pH水平调节至在第二范围内的pH来沉淀所述催化剂的至少一部分，以形成沉淀的催化剂，并将所述沉淀的催化剂的至少一部分再循环以接触所述含水混合物。

在一些实施方案中，所述第一范围的pH和所述第二范围的pH是不重叠的。

在一些实施方案中，使所述含水混合物与所述催化剂接触发生在将所述含水混合物带至所述升高的温度之前。

在一些实施方案中，使所述含水混合物与所述催化剂接触发生在将所述含水混合物带至所述超大气压力之前。