專利名稱：化學(xué)廢物處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能夠促進(jìn)那些通常是緩慢的物理傳質(zhì)和/或化學(xué)反應(yīng)的方法，特別是涉及用于處理諸如在油、氣、化學(xué)和石油化學(xué)工業(yè)中使用的諸如廢堿(spent caustic)等難以處理的廢物的方法。本發(fā)明還以例示方式具體描述了對(duì)廢堿的處理，但這并不限制本發(fā)明方法的通用性。
背景技術(shù)：
和先有技術(shù)廢堿是那些使用強(qiáng)堿性物質(zhì)(例如苛性鈉，NaOH和苛性鉀，KOH)的脫硫工藝中排出的有害和有毒的氣體和液體廢物。這些強(qiáng)堿性物質(zhì)與諸如硫化氫、羧酸、二氧化碳、硫醇、苯酚和氰化氫等酸性氣體反應(yīng)。含有這些酸的鹽并且通常帶有一定量剩余堿的廢物通常被稱之為廢堿，這些廢堿常常還含有冷凝的和溶解的烴類和有臭味的有機(jī)化合物。
那些將未經(jīng)處理的廢物直接排放到環(huán)境中的廢堿傳統(tǒng)處置方法已不再被允許，而對(duì)于KRAFT紙漿和紙張生產(chǎn)廠來(lái)說(shuō)，這種處置方法變得日益困難，因?yàn)槭澜绺鲊?guó)的法規(guī)都傾向于強(qiáng)制將這些廢物保存在工廠中并將其再循環(huán)使用。
用于將這些廢物轉(zhuǎn)變成一種可被環(huán)境接受的和/或無(wú)害的廢物的技術(shù)包括先氧化，接著進(jìn)行中和，最后進(jìn)行生物處理；先用強(qiáng)酸中和，然后用氣體或水蒸氣來(lái)汽提那些在煅燒時(shí)產(chǎn)生的有毒酸氣，最后將這些中性的鹽溶液排放入環(huán)境中，但通常是在經(jīng)過(guò)生物處理之后再排放；在一種碳酸化和汽提塔的聯(lián)合系統(tǒng)中進(jìn)行連續(xù)碳酸化；間歇式碳酸化和汽提。
氧化和強(qiáng)酸中和的方法由于要進(jìn)行嚴(yán)格的pH值控制而在可行技術(shù)方面受到限制。pH值的控制有很大的可變性和不可靠性，它能導(dǎo)致將一些有毒的氣體(例如硫化氫，H2S)釋放入環(huán)境中并降低排放廢水的pH值。
例如在American Petroleum Institute Manual on Disposal of Refinery Wastes，Volume III中描述的同時(shí)使用碳酸化和汽提塔的連續(xù)碳酸化方法已獲得成功的應(yīng)用。不管實(shí)際情況如何，間歇式碳酸化和汽提方法已經(jīng)成功地應(yīng)用了40多年。
目前唯一成功的碳酸化方法是一種使用長(zhǎng)停留時(shí)間和小處理容積的間歇方法。
本發(fā)明的主要目的是要提供這樣一種處理方法，該方法與已知常規(guī)的同類方法相比，能夠改善兩相之間的氣體傳質(zhì)并且還能彌補(bǔ)在很多化學(xué)反應(yīng)中所固有的反應(yīng)速度緩慢的缺點(diǎn)，從而能夠改善(減少)用于完成化學(xué)過(guò)程所需要的總時(shí)間。
一個(gè)較具體的目的是提供一種新穎的連續(xù)碳酸化和汽提方法，該方法能夠克服那些妨礙現(xiàn)有連續(xù)碳酸化方法成功操作的障礙。
本發(fā)明包括一種能加速化學(xué)反應(yīng)的方法，在該方法中，第一流體反應(yīng)物在反應(yīng)器中與第二流體反應(yīng)物混合，以使在兩種反應(yīng)物中的化學(xué)成分相互反應(yīng)，所說(shuō)的混合是利用一種混合裝置來(lái)進(jìn)行，該混合裝置的設(shè)計(jì)能使得兩種流體相互密切地混合，同時(shí)提供了第二反應(yīng)物相對(duì)于第一反應(yīng)物的巨大的表面積，從而促進(jìn)傳質(zhì)作用。
本發(fā)明還包括一種如上所述的用于處理化學(xué)廢物的方法，在該方法中，第一種反應(yīng)物是反應(yīng)器中的一種廢物流體，它與第二流體混合，以使在兩種流體中的化學(xué)成分相互反應(yīng)，所說(shuō)的混合是利用一種混合裝置來(lái)進(jìn)行，該混合裝置的設(shè)計(jì)能使得兩種流體能相互密切地混合，以便提供第二流體相對(duì)于第一流體的巨大的表面積，從而促進(jìn)傳質(zhì)作用。
優(yōu)選的混合裝置是一種噴射壓縮器或類似裝置。這種混合作用導(dǎo)致生成無(wú)數(shù)的氣泡，從而使得在反應(yīng)器中形成一種半穩(wěn)定的泡沫。這些泡沫能在一段較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)提供巨大的表面積，直至這些氣泡/泡沫破滅，這樣就為傳質(zhì)作用和化學(xué)反應(yīng)增加了時(shí)間和可供利用的表面積。在反應(yīng)器內(nèi)，在氣泡和氣溶膠相之間存在一種獨(dú)特的相互作用，這種作用導(dǎo)致了圓滿的傳質(zhì)和反應(yīng)。
在本發(fā)明中將巨大的表面積、在泡沫和氣泡階段的停留時(shí)間以及增加氣體分壓這幾種作用結(jié)合起來(lái)，其中的每一種作用都能促進(jìn)反應(yīng)，從而減少了反應(yīng)器中所需的停留時(shí)間。由于本發(fā)明的方法能有效地提供傳質(zhì)作用并減少總的反應(yīng)時(shí)間，因此本發(fā)明的方法可以是一種比常規(guī)的間歇式碳酸化方法具有更大生產(chǎn)能力、更大靈活性以及更高的二氧化碳利用率的連續(xù)方法。
本發(fā)明包括一種處理方法，在該方法中，用一種氣體來(lái)處理反應(yīng)器中的液體以便通過(guò)氣體的汽提作用來(lái)除去某些揮發(fā)性成分，同時(shí)使液體中的污染物與氣體中的二氧化碳反應(yīng)以生成相對(duì)無(wú)害的和對(duì)環(huán)境屬良性的化合物。
本發(fā)明的一個(gè)主要特征是用一個(gè)噴射壓縮器來(lái)使液體和氣體密切混合，以便在液相和氣相之間產(chǎn)生巨大的表面積。該噴射壓縮器還能把來(lái)自該裝置入口的氣體增壓到處于該裝置出口處的更高的壓力。
噴射壓縮器是一種具有特殊幾何形狀的裝置，在該裝置中，一種高壓流體(通常為液體)通過(guò)一個(gè)小噴嘴而進(jìn)入一個(gè)小室中，它在其中與一種低壓流體(通常為氣體)混合。然后這兩種流體一起通過(guò)該小室，該小室漸縮成該裝置的狹窄混合段，然后又漸擴(kuò)成較大直徑的小室。這種漸縮混合然后漸擴(kuò)的幾何形狀能賦予噴射壓縮器一種特有的能力，使它能將低壓的流體壓縮至該裝置出口處的高壓。
可以了解，該噴射壓縮器可以十分有效地用作一種混合器、壓縮器、傳熱和傳質(zhì)的反應(yīng)器。
本發(fā)明還包括一種在一級(jí)或多級(jí)反應(yīng)中利用二氧化碳(CO2)來(lái)中和并汽提廢堿中的有毒的和有惡臭的化合物的方法，每一個(gè)反應(yīng)級(jí)包括一個(gè)延長(zhǎng)停留時(shí)間反應(yīng)器(residence time vessel)、一個(gè)泵和一個(gè)噴射壓縮器或等同物，該噴射壓縮器能使廢堿與二氧化碳密切混合，它能提供在氣相與液相之間巨大的表面積以利于傳質(zhì)，并能使反應(yīng)器中的氣體分壓升高到遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于大氣壓的壓力。
優(yōu)選是具有這樣一種裝置，借助于該裝置能使所說(shuō)方法具有一種可以改變停留時(shí)間的能力，以便保證那些低反應(yīng)速度的步驟能夠基本上進(jìn)行完全。這一點(diǎn)可以通過(guò)提供一種能夠改變廢堿進(jìn)入工藝流程中進(jìn)料速度的能力來(lái)達(dá)到。在該方法中，停留時(shí)間可以從幾分鐘至無(wú)限長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)變化，但實(shí)際上不會(huì)超過(guò)幾個(gè)星期。該方法實(shí)際上可從間歇模式改變?yōu)檫B續(xù)模式，因此十分靈活。理論基礎(chǔ)對(duì)于這種處理方法，將使用一種典型的石油化工廠的廢堿，這種廢堿含有游離氫氧化鈉(NaOH)、硫化鈉(Na2S)、碳酸鈉(Na2CO3)、有臭味的含硫有機(jī)化合物和烴類。連續(xù)碳酸化方法的目的是要中和任何的游離堿，除去硫化氫、有臭味的化合物和烴類以及產(chǎn)生一種安全的具有緩沖性的碳酸鈉/碳酸氫鈉溶液，以便進(jìn)行直接的常規(guī)處置，例如排入下水道系統(tǒng)中。中和、汽提和轉(zhuǎn)化作用需要用二氧化碳(CO2)氣來(lái)進(jìn)行，優(yōu)選是一種廢氣，例如鍋爐或燃燒爐的煙道氣或催化裂解裝置的再生氣。
為了達(dá)到這一目的，必須進(jìn)行許多化學(xué)和物理反應(yīng)。首先，CO2必須從氣相中吸收到液相中，即…1然后該CO2(液)必須與水反應(yīng)，即…2…3這樣放出的H+然后必須與溶液中過(guò)剩的OH-(即游離堿)反應(yīng)，即…4當(dāng)來(lái)自游離堿的OH-被消耗光時(shí)，還需要進(jìn)一步吸收CO2以便將Na2S轉(zhuǎn)變成NaHS并接著轉(zhuǎn)變成NaHCO3。
然后過(guò)剩的CO2和作為載氣的其他氣體(例如在煙道氣中的N2)被用于從溶液中汽提H2S。這些反應(yīng)為…5…6
可以看出，為了從溶液中汽提H2S，必須連續(xù)地供應(yīng)H+。這種供應(yīng)依賴于下列反應(yīng)的進(jìn)行
(即上述反應(yīng)式1和3)。然而這兩個(gè)反應(yīng)都是速度緩慢的，從而限制了這些步驟。該反應(yīng)速度要受下列因素的影響，即CO2的濃度、分壓以及用于從氣相轉(zhuǎn)入液相的傳導(dǎo)作用的表面積。在常規(guī)的連續(xù)碳酸化汽提塔中，可能達(dá)到的反應(yīng)時(shí)間很短，并且表面積有限。而在間歇式方法中，停留時(shí)間則可以延長(zhǎng)到能滿足完成反應(yīng)的需要。然而與本發(fā)明相比，間歇法中的表面積有限，因此反應(yīng)時(shí)間很長(zhǎng)，設(shè)備的體積/能力比很高，并且CO2的利用率也很低。
本發(fā)明通過(guò)使用一種多級(jí)方法，雖然可以使用1至20級(jí)，但是優(yōu)選為3至5級(jí)，以便能夠獲得長(zhǎng)達(dá)數(shù)小時(shí)至數(shù)周的停留時(shí)間，但對(duì)于總過(guò)程來(lái)說(shuō)，優(yōu)選為8至20小時(shí)。使用一種專門(mén)設(shè)計(jì)用于達(dá)到液相和氣相密切混合的噴射壓縮器可以提供巨大的用于傳質(zhì)的表面積以及能將氣體分壓增高至遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于大氣壓的壓力。所有這些目的都可以在每級(jí)的一次操作中達(dá)到，從而使得噴射壓縮器能夠獨(dú)特地同時(shí)用作混合器、壓縮器、傳熱和傳質(zhì)裝置。停留時(shí)間由一個(gè)延長(zhǎng)停留時(shí)間反應(yīng)器(residence time drum)來(lái)提供。用于壓縮氣體和使氣體與液體混合的動(dòng)能由泵來(lái)提供。由延長(zhǎng)停留時(shí)間反應(yīng)器、噴射壓縮器(反應(yīng)器、混合器、壓縮器)和泵的聯(lián)合系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)反應(yīng)級(jí)。
除了化學(xué)反應(yīng)外，這種聯(lián)合系統(tǒng)還能對(duì)臭味有機(jī)物和烴類起一種有效的汽提作用，從而使得在該工藝的最終廢物流中僅含微不足道的揮發(fā)物或惡臭的化合物。這與酸中和法或氧化法形成鮮明的對(duì)比，后兩種方法不能從最終廢液流中除去惡臭的有機(jī)物。
從該工藝中放出的氣體產(chǎn)物可以用很多種常規(guī)技術(shù)來(lái)處理，包括煅燒法、硫回收法或硫吸收法。
所述方法能將一種pH值約為13.5或更高的強(qiáng)堿性廢堿轉(zhuǎn)變成一種良性的，并且在大多數(shù)情況下不僅可為環(huán)境接受，而且是對(duì)環(huán)境有益的一種pH值為6.0至8.0的緩沖溶液。這種(堿金屬)碳酸鹽/碳酸氫鹽緩沖液可以直接排放入下水道，并且由于它的緩沖性質(zhì)，在大多數(shù)情況下都不需要對(duì)來(lái)自工廠的廢液調(diào)節(jié)pH值，而這些工廠通常是使用強(qiáng)酸或強(qiáng)堿來(lái)進(jìn)行廢液的pH值控制的。這種方法可以更好地利用化學(xué)資源和減少對(duì)制造業(yè)環(huán)境的沖擊。
這種連續(xù)碳酸化方法利用三個(gè)不同的反應(yīng)階段。第一階段是中和階段，在此階段中，pH值由原來(lái)的13.5或更高降低至pH9.5～10，其中，反應(yīng)1，2，3和4是主要反應(yīng)。第二階段是碳酸氫化階段，在此階段中，pH值從pH9.5～10降低至pH6.0～8.0，其中，反應(yīng)1、2和5是主要反應(yīng)。第三階段是汽提階段，在此階段中，反應(yīng)1、6和7是主要反應(yīng)。這些反應(yīng)階段可以分布在1～20個(gè)反應(yīng)級(jí)，但優(yōu)選是3～5個(gè)反應(yīng)級(jí)。
這種pH值的降低促使反應(yīng)平衡向右移動(dòng)，并且使H2S以氣體的形式從系統(tǒng)中清除。
在該系統(tǒng)的最后一個(gè)反應(yīng)級(jí)中可以增加一個(gè)再生級(jí)，這一級(jí)可從最后一級(jí)排出的碳酸氫鹽中回收CO2并因此減少了煙道氣的需要量。如果除了噴射壓縮器之外還使用外加的壓縮裝置，則這個(gè)再生級(jí)特別有用。在這一級(jí)中，將液體的碳酸氫鹽混合物減壓并將其加熱至90～100℃，從而使碳酸氫鹽按照下列反應(yīng)式轉(zhuǎn)變成碳酸鹽并釋放出CO2。
…9如此釋放出的OH-可使液體混合物的pH值提高至約pH9～10，但是這樣的pH值對(duì)于液體廢物來(lái)說(shuō)通常是可以接受的。這種釋放出的CO2可以返回到第一氣體接觸步驟中。這一措施提高了所有后續(xù)各級(jí)中的CO2分壓，從而提高了用于中和一級(jí)汽提的驅(qū)動(dòng)力。
該方法可以使用煙道氣來(lái)中和堿性物流，或者使用諸如氨氣等堿性氣體來(lái)中和酸性物流。
某些特別難以處理的堿性物流也可以用該方法來(lái)處理，所說(shuō)堿性物流是指那些由常規(guī)廢堿氧化方法生成的產(chǎn)物。這種物流除了含有包括苯在內(nèi)的烴類和刺激性的、有毒的、惡臭的有機(jī)物之外，還含有游離堿和硫氰酸鹽/硫酸鹽。
該方法除了能使游離堿轉(zhuǎn)變成良性有益的碳酸氫鹽之外，還能汽提出這些討厭的化合物以便將其進(jìn)行回收、煅燒或其他常規(guī)的處理。
雖然上面的討論集中于對(duì)廢堿的處理，但是本發(fā)明的方法還可同樣地用于改善那些具有動(dòng)力學(xué)和/或傳質(zhì)限制步驟的其他方法。這些方法包括那些需要將氧溶解入液體中的氧化方法(例如用于液體廢物的生物氧化或有機(jī)分子的直接氧化；用于使氣體脫硫的Benfield方法；胺處理方法；脫水方法；在涂料和樹(shù)脂工業(yè)中用于干燥油脂的氧化法；以及瀝青的生產(chǎn)等)。
由該方法導(dǎo)致的強(qiáng)烈攪拌并產(chǎn)生巨大的氣/液表面積以及采用的長(zhǎng)停留時(shí)間，可以用來(lái)使膠體狀沉淀熟化成較大物理粒徑的沉淀物，從而可以通過(guò)過(guò)濾或澄清，包括重力澄清和水力旋流器分離的方法而很容易將其除去。
由該方法提供的，由同樣的激烈攪拌和微細(xì)的氣/液分散作用與長(zhǎng)停留時(shí)間相結(jié)合的方法可以提高用于浮選和回收廢液中含油殘?jiān)母∵x工藝的效率。
同樣的方法可以用于液/液處理工藝，所說(shuō)工藝是指那些需要在兩種互不相溶的液體和/或氣體之間進(jìn)行反應(yīng)和/或傳質(zhì)的工藝，特別是那些包含分離操作的工藝，例如從發(fā)酵肉湯中分離赤霉素等各種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的反應(yīng)分離等。
同樣的方法還可以用于加速發(fā)酵以及其他需要與空氣、氧、二氧化碳或其他氣體進(jìn)行密切接觸的其他生物過(guò)程，以便促進(jìn)反應(yīng)的有效擴(kuò)展。
參照附圖解釋本發(fā)明下面參照附

圖1、2和3來(lái)描述本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方案。
參考附圖1，該附圖描述基本的反應(yīng)級(jí)。液體廢堿通過(guò)管線1進(jìn)入反應(yīng)器8的停留時(shí)間段。該液體廢堿從反應(yīng)器中通過(guò)液體管線3排出，在此處，由循環(huán)泵4給它提供動(dòng)能和壓力能。該高能液體通過(guò)管線6被泵送至噴射壓縮器5，這時(shí)，由泵輸入的能量通過(guò)噴嘴而被分散并轉(zhuǎn)變成噴射壓縮器中的混合能和壓縮能。用于噴射壓縮器的煙道氣通過(guò)管線7被送入噴射壓縮器中并在其中與循環(huán)的液體廢堿密切混合并一起被壓縮。這種氣體的壓縮進(jìn)行到2∶1的壓力比。在該噴射壓縮器中發(fā)生如下過(guò)程1.液體和氣體密切混合。
2.在氣體和液體之間發(fā)生物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)遞。
3.產(chǎn)生了無(wú)數(shù)呈煙霧狀的微小氣泡(泡沫)和液滴，從而形成了巨大的液/氣表面積。與諸如填料塔、塔盤(pán)噴嘴或氣體擴(kuò)散器等常規(guī)的氣/液接觸裝置相比較，如上述產(chǎn)生的液/氣界面改善了進(jìn)入或來(lái)自液相的傳質(zhì)。
4.由于氣體壓力增加至約2∶1的比例，從而提高了CO2的分壓并改善了CO2從煙道氣進(jìn)入液相的傳質(zhì)過(guò)程。
所說(shuō)霧滴在延長(zhǎng)停留時(shí)間反應(yīng)器8中凝聚并沉降為液相，而從噴射壓縮器出來(lái)時(shí)形成的氣/液泡沫則進(jìn)入延長(zhǎng)停留時(shí)間反應(yīng)器中，在其中，由于這些泡沫是相對(duì)穩(wěn)定的，因此從泡沫氣泡的表面進(jìn)入氣體或者從氣體進(jìn)入氣泡表面的氣/液傳質(zhì)可以延續(xù)一段相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。隨著霧滴的凝聚和氣泡的破滅，更貧化CO2的氣體從反應(yīng)器中通過(guò)管線2排出。排出的氣體還載帶有H2S和在反應(yīng)器中發(fā)生的氣/液交換時(shí)轉(zhuǎn)移入其中的任何其他有機(jī)或無(wú)機(jī)氣體或者蒸氣。該反應(yīng)級(jí)包括由反應(yīng)器(或反應(yīng)槽)、泵和噴射壓縮器以及連接管道組成的聯(lián)合體。進(jìn)入該反應(yīng)級(jí)的液流與從該反應(yīng)級(jí)通過(guò)管線9流出的液流相互平衡。
如上所述，為了中和廢堿氧化方法的產(chǎn)物，僅僅需要進(jìn)行中和以及汽提出烴類和惡臭的有機(jī)物時(shí)，在大多數(shù)情況下只需一個(gè)單獨(dú)的反應(yīng)級(jí)即能將廢物轉(zhuǎn)變成一種對(duì)環(huán)境是良性的和有益的碳酸氫鈉溶液。
圖2示出如何將多個(gè)這類基本反應(yīng)器級(jí)連接成一種能夠完成在此討論中所述3個(gè)反應(yīng)階段的多級(jí)裝置，在此例子中使用4個(gè)反應(yīng)器級(jí)。
第一級(jí)將一種通常含有20,000ppm硫化鈉、10％氫氧化鈉和2％碳酸鈉的廢堿，通過(guò)進(jìn)料管線1并以受控的速率通過(guò)流量控制閥14而加入第一反應(yīng)器中。將新鮮的水通過(guò)管線16并以受控的速率通過(guò)流量控制閥15而加入廢堿中。測(cè)定廢堿和水的相對(duì)速率以便保證通過(guò)不同反應(yīng)級(jí)的各種鹽的濃度保持在飽和濃度以下，以保證不產(chǎn)生沉淀。中和階段主要在第一反應(yīng)級(jí)進(jìn)行，該反應(yīng)級(jí)包括元部件8、4和5以及連接管道。耗盡了CO2的氣體與H2S和烴類以及其他含硫蒸氣一起離開(kāi)第一級(jí)并在由壓力控制器13控制的壓力下通過(guò)火焰消除器11，然后通過(guò)管線2a以便用于煅燒或其他常規(guī)處置方法。
第二級(jí)中和后的液體按液面控制離開(kāi)第一級(jí)并通過(guò)液面控制閥14a進(jìn)入第二級(jí)，該第二級(jí)包括元部件8a、4a和5a以及附屬管線。在這一級(jí)中進(jìn)行碳酸氫化和將H2S汽提到一程度并同時(shí)進(jìn)行烴類和臭味硫化合物的汽提。這些氣體離開(kāi)第二級(jí)以便與第一級(jí)中的CO2作進(jìn)一步的接觸與反應(yīng)。離開(kāi)第二級(jí)的液體部分地貧化了其中的硫、烴類和含硫化合物，其pH值接近于pH8。
第三級(jí)該級(jí)包括元部件8b、4b、5b和附屬管線。來(lái)自第二級(jí)已大部分碳酸氫化的液體在這一級(jí)中獲得了完全的碳酸氫化，并且在該第三級(jí)中，幾乎脫除了所有的硫、烴類和含硫化合物。離開(kāi)該級(jí)時(shí)的pH值在pH6和8之間，這取決于CO2的分壓和鹽的濃度。富含H2S、烴類和硫化合物的氣體送往第二級(jí)以便進(jìn)行進(jìn)一步的反應(yīng)。
第四級(jí)這是一個(gè)終端級(jí)，它包括元部件8c、4c、5c和附屬管線。在這一級(jí)中，已碳酸氫化的液體與富含CO2的煙道氣反應(yīng)。來(lái)自燃燒爐/鍋爐煙囪的熱煙道氣或其他CO2氣源通過(guò)管線7d并在冷卻交換器10中被冷卻，然后通過(guò)管線7c進(jìn)入反應(yīng)器中。在這一級(jí)中，最后微量的H2S、烴類和硫化合物都被從碳酸氫化的廢堿中汽提出來(lái)。含有微量H2S、烴類和硫化合物的氣體從頂部排出至第三級(jí)中以作進(jìn)一步的反應(yīng)。已經(jīng)沒(méi)有硫和污染物的碳酸氫鈉溶液通過(guò)液面控制閥14d和管線9c排放入下水道中。
在該方法中使用的典型壓力為在7d處為100KPa，在第四級(jí)為200Pa，在第三級(jí)為250kPa，在第二級(jí)為300KPa以及在第一級(jí)為300KPa。然而，壓力是一個(gè)根據(jù)反應(yīng)級(jí)的級(jí)數(shù)而變化的設(shè)計(jì)參數(shù)，并可由常規(guī)壓縮方法在第四級(jí)之前將其升壓至高達(dá)1000KPa的壓力以便減小大型系統(tǒng)中的設(shè)備體積。由較高操作壓力提供的較高CO2分壓可將該方法第二反應(yīng)段中的穩(wěn)定pH值降低至低達(dá)pH6。這就能將反應(yīng)6和7明顯地向平衡的右方推動(dòng)，從而能更快地從液相中除去H2S。
圖3示出一個(gè)再生級(jí)，它可以附加在終端級(jí)，即第四級(jí)之后，以便提高二氧化碳的利用效率。在該級(jí)中，碳酸氫化的產(chǎn)物通過(guò)管線9c和控制閥14d被加入反應(yīng)器8d中。將來(lái)自管線20的液體通過(guò)一個(gè)蒸汽噴射器18進(jìn)行循環(huán)，以加熱反應(yīng)器內(nèi)的液體，該噴射器18利用來(lái)自管線19的低壓蒸汽來(lái)加熱碳酸氫鹽溶液并提供動(dòng)能，以便將來(lái)自反應(yīng)器底部的溶液，通過(guò)管線21而泵壓入蒸汽空間中。利用直接噴射水蒸汽或其他常規(guī)加熱手段來(lái)進(jìn)行輔助加熱的方法也可以應(yīng)用。在加熱時(shí)，碳酸氫鹽按照下列反應(yīng)式分解并放出二氧化碳，CO2。
排放出的CO2是潮濕的，它隨同被載帶的水蒸汽一起從頂部管線17排出，該管線17將氣體送入煙道氣管線7d并通過(guò)煙道氣冷卻器10。將CO2加入氣流7d中相應(yīng)地提高了在煙道氣中CO2的分壓，從而明顯地提高了分壓速率并降低了該工藝流程對(duì)煙道氣的需要量。在氣體冷卻器(10)的下游加入一臺(tái)常規(guī)的壓縮機(jī)(22)可進(jìn)一步地提高CO2的利用率和降低該工藝流程對(duì)煙道氣的需要量。將pH值約為pH10的碳酸鈉通過(guò)控制閥14e和管線9d排入下水道中，通常使它通過(guò)一個(gè)冷卻器，以便將其最后排放入環(huán)境中。
通過(guò)該工藝的流量受CO2分壓、溫度、硫化物濃度、廢堿強(qiáng)度以及任何能抑制或加速反應(yīng)速率的污染物等因素限制。該方法實(shí)際上是一個(gè)連續(xù)的方法。然而，本發(fā)明的另一個(gè)獨(dú)特的性能是它很容易從連續(xù)模式完全改變?yōu)殚g歇模式。這種靈活性可通過(guò)下述兩種方法達(dá)到，一種方法是一次裝滿廢堿，停止進(jìn)料并開(kāi)動(dòng)泵以及往其中通入煙道氣，如此運(yùn)行至所有的硫化物、有機(jī)硫化合物和烴類完全被除去為止，然后將內(nèi)容物倒入下水道中并重新起動(dòng)下一次處理；另一種方法是在連續(xù)的基礎(chǔ)上運(yùn)行，同時(shí)變化進(jìn)料速率以使排出物適合于環(huán)境的要求。
在不偏離本發(fā)明的精神及其范圍的條件下，可對(duì)本發(fā)明的方法進(jìn)行各種不同的改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種用于加速化學(xué)反應(yīng)的方法，在該方法中，將第一種流體反應(yīng)物在反應(yīng)器中與第二種流體反應(yīng)物混合，以使這兩種反應(yīng)物中的化學(xué)物質(zhì)相互反應(yīng)，所說(shuō)的混合是利用一種混合裝置來(lái)進(jìn)行，這種混合裝置的設(shè)計(jì)可使得這兩種流體密切地相互混合并同時(shí)提供了第二種反應(yīng)物相對(duì)于第一種反應(yīng)物的巨大的表面積，以便促進(jìn)傳質(zhì)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，該方法是一種處理化學(xué)廢物的方法，在該方法中，第一種反應(yīng)物是反應(yīng)器中的廢物流體，它與第二種流體混合以使這兩種流體中的化學(xué)物質(zhì)相互反應(yīng)，所說(shuō)的混合是利用一種混合裝置來(lái)進(jìn)行，這種混合裝置的設(shè)計(jì)可使得兩種流體密切地相互混合并同時(shí)提供了第二種流體相對(duì)于第一種流體的巨大的表面積，以便促進(jìn)傳質(zhì)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中的第一反應(yīng)物是液體，而第二反應(yīng)物是氣體。
4.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中的兩種流體皆為氣體。
5.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中的第一流體是互不混溶的液體的混合物，并且它與作為第二流體的氣態(tài)流體混合。
6.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中的第一流體是氣體。
7.如在前任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中的混合裝置包括一個(gè)噴射壓縮器或類似的混合壓縮裝置，它被設(shè)計(jì)成能使液體與氣體密切地混合。
8.如在前任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中用于將氣體壓縮并將其與液體混合所需的動(dòng)能由泵來(lái)提供。
9.如在前任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中的反應(yīng)器用于提供為了穩(wěn)定在混合過(guò)程中產(chǎn)生的泡沫和氣泡所需的容積和停留時(shí)間，以便提高在液相和氣相之間的傳質(zhì)，以及用于提供為了使液相反應(yīng)完全所需的延長(zhǎng)的停留時(shí)間。
10.如在前任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中的第一流體是一種難以處理的廢物，例如用于油、氣、化學(xué)、石油化學(xué)或鋼鐵工業(yè)中的廢堿。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中的第二流體是二氧化碳。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中的二氧化碳用于中和廢堿以及汽提廢堿中的有毒的和惡臭的化合物。
13.如權(quán)利要求11或12所述的方法，其中的二氧化碳本身是一種廢氣，例如鍋爐或燃燒爐的煙道氣或催化裂化裝置的再生氣。
14.如權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的方法，其中的第二種流體是氧氣或富氧氣體以及所說(shuō)的處理導(dǎo)致一種氧化反應(yīng)。
15.如權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述來(lái)自化工過(guò)程的堿性廢物流被煙道氣中和。
16.如權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述來(lái)自化工過(guò)程的酸性廢物流被諸如氨等堿性氣體中和。
17.如在前任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所說(shuō)的氣體與含油的廢物或中間過(guò)程的物流混合，結(jié)果導(dǎo)致提高了油的浮選效率，從而易于將油分離和除去或回收。
18.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中的兩種流體是不互溶的液體。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，該方法用于提高一種物質(zhì)由一種不相溶的溶劑進(jìn)入另一種溶劑的選擇分配。
20.如在前任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所說(shuō)流體在反應(yīng)級(jí)中的停留時(shí)間是可變的，以便提供為了使反應(yīng)達(dá)到希望的完全程度所需的停留時(shí)間。
21.如在前任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中有許多反應(yīng)級(jí)按串聯(lián)排列。
22.如在前任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中有多達(dá)20個(gè)反應(yīng)級(jí)。
23.如權(quán)利要求21或22所述的方法，其中有3～5個(gè)反應(yīng)級(jí)。
24.如在前任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所說(shuō)的膠體沉淀被熟化，以便使其能夠分離。
全文摘要
一種用于處理化學(xué)廢物，特別是用于處理諸如來(lái)自油、氣、化學(xué)及石油化學(xué)工業(yè)中的廢堿等難以處理的廢物的方法，使用該方法，可加速兩相之間通常很緩慢的氣體物理傳質(zhì)和諸如碳酸化、汽提和氧化等其他化學(xué)反應(yīng)。其產(chǎn)物是較易為環(huán)境接受的可以直接處置的廢物。該方法是使用一種例如噴射壓縮器(5)的混合裝置將第一種廢物流體與第二種流體在反應(yīng)器(8)中相互混合，所說(shuō)混合裝置被設(shè)計(jì)成可將兩種流體密切混合，以便提供第二流體相對(duì)于第一流體的巨大的表面積。該方法除適用于處理化學(xué)廢物也適用于處理化學(xué)品。
文檔編號(hào)B01J19/26GK1142200SQ94194874
公開(kāi)日1997年2月5日 申請(qǐng)日期1994年11月25日 優(yōu)先權(quán)日1993年11月26日
發(fā)明者G·羅索 申請(qǐng)人:海帕諾有限公司