【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及含硫化物的废水的纯化领域，特别是从受硫化氢污染的水溶液生成浓硫酸。
技术介绍
1、采矿和冶金行业的目标是最大限度地提高金属产量。这可能涉及例如通过将金属溶解在硫酸中来从矿石中浸出金属，以提供金属硫酸盐的水溶液。
2、从金属加工水和微生物系统中沉淀金属硫化物是为了将硫酸盐还原成硫化物，同时通过进一步的微生物步骤将过量的硫化物氧化为硫来回收过量的硫。这样做的目的是从水溶液中提取硫，但回收的硫将含有大量的金属杂质，因此这种硫不适合立即使用。
3、纯单质硫转化为硫酸可以通过以下方式进行：将硫燃烧成二氧化硫，将二氧化硫催化氧化为三氧化硫，以及通过三氧化硫水合和硫酸冷凝或三氧化硫在浓硫酸中的吸收来提供浓硫酸。
4、使用废水纯化过程中产生的受污染的硫进行硫燃烧会产生大量的颗粒物，这些颗粒物在催化过程中会造成堵塞，并缩短催化剂的寿命。
5、将硫酸盐或硫化物转化为硫酸的类似相关性也可能存在于造纸和制浆工业的过程中、制药工业的废水流中以及木质纤维素的硫酸水解形成可发酵化合物的过程中，并且本方法也可以适用于处理来自此类过程的废水。
技术实现思路
1、根据本公开内容，提出了一种回收硫化物以提供硫酸的更有效的方法。硫酸可用于浸出工艺或商业交易，硫化氢也可从源自其他工艺的水溶液中进行回收。
2、在本方法中，不需要通过微生物将硫化氢转化为单质硫，而是直接将硫化氢催化氧化为二氧化硫，然后在湿气硫酸(wsa)装置中进一步处理以提供浓硫酸。p>
3、通过使用硫酸进行矿石浸出和/或使用经纯化的工艺气体作为汽提介质来驱动微生物反应中的硫化物，可以获得进一步的协同作用，且所述工艺适用于将各种原料中的含水硫化氢转化为硫酸。
4、定义
5、就本申请而言，单位wt％应表示重量/重量％，单位vol％应表示体积/vol％。单位ppmv应表示体积百万分比。
6、就本申请的目的而言，当给出气相中的浓度时，除非另有规定，否则它们以体积/体积(即摩尔)浓度给出。
7、就本申请的目的而言，当给出液相或固相中的浓度时，除非另有规定，否则它们以重量/重量浓度给出。
8、本公开的一个主要方面涉及一种纯化包含硫化氢的水溶液的方法，包括以下步骤：引导一定量的再循环气体与包含硫化氢的水溶液接触，以将包含硫化氢的气体与包含硫化氢的水溶液分离，任选在加入氧源之后加热所述包含硫化氢的气体以提供工艺进料气体，在硫化氢氧化步骤中，任选在加入氧源之后在将硫化氢有效氧化为二氧化硫的条件下，引导所述工艺进料气体，以提供富含二氧化硫的气体，在二氧化硫氧化步骤中，任选在加入氧源之后，在将二氧化硫有效催化氧化为三氧化硫的条件下，引导所述富含二氧化硫的气体与在二氧化硫催化氧化为三氧化硫中具有催化活性的材料接触，以提供富含三氧化硫的气体，在冷凝步骤中，通过与冷凝器热交换介质(例如工艺气体或空气)进行热交换来冷却所述富含三氧化硫的气体，以使三氧化硫水合并使硫酸冷凝，以提供浓缩硫酸流和经纯化的工艺气体，并在再循环步骤中，引导至少一部分经纯化的工艺气体作为所述再循环气体。
9、这种方法具有的相关益处是，即使硫化氢的浓度很低，也能有效地将一定量的硫化氢转移到气相中，并将其转化为二氧化硫，进而转化为硫酸。
10、第二方面，所述将硫化氢有效氧化为二氧化硫的条件涉及升高的温度，例如通过可能结合热交换的燃烧获得。
11、这种方法具有的相关益处是，能够在低温下以高能效将硫化氢转化为二氧化硫。
12、在第三方面，所述将硫化氢有效氧化为二氧化硫的条件涉及与在硫化氢氧化为二氧化硫中具有催化活性的材料接触。
13、这种方法具有的相关益处是，能够在低温下以高能效将硫化氢转化为二氧化硫。
14、在第四方面中，工艺进料气体中的硫化氢的量为至少0.1vol％或0.5vol％且小于2vol％或3vol％。
15、这种方法具有的相关益处是，能够接收低浓度的硫化氢并将其转化为硫酸。
16、在第五方面中，经纯化的工艺气体中的氧气量为至少0.1vol％或0.5vol％且小于3vol％或5vol％。
17、这种方法具有的相关益处是，这种适度的(moderate)氧气浓度不会显著干扰硫酸盐还原微生物，同时确保与所述在二氧化硫氧化中具有催化活性的材料接触的工艺气体中至少有0.5vol％、1vol％或甚至3vol％的氧气。
18、在第六方面，所述在硫化氢氧化为二氧化硫中具有催化活性的材料涉及这样的催化活性材料，其包括负载于支撑物上的一种或多种金属氧化物，所述金属选自由钒、铬、钨、钼、铈、铌、锰和铜组成的组，所述载体包括一种或多种金属氧化物，所述金属选自由铝、硅和钛组成的组，温度至少为200℃或220℃且低于500℃或550℃。
19、这种方法具有的相关益处是，提供了一种成本适中的材料，其能够在适中温度下氧化硫化氢。
20、在第七方面，将二氧化硫有效催化氧化为三氧化硫的条件涉及负载在多孔载体上的催化活性材料，该催化活性材料包含五氧化二钒(v2o5)、硫酸盐、焦硫酸盐、三硫酸盐或四硫酸盐形式的硫，以及碱金属，例如li、na、k、rb或cs，并且温度为至少380℃或400℃且低于700℃或650℃。
21、这种方法具有的相关益处在于，提供了一种成本适度的稳定材料，其能够在适中温度下氧化二氧化硫。
22、在第八方面中，加热所述包含硫化氢的工艺气体涉及以下一项或两项：(a)在热交换器中与第一热工艺流体进行热交换，以及(b)添加第二热工艺气体。
23、这种方法具有的相关益处是，能够利用工艺能量在所需的催化剂点火温度以上运行作。
24、在第九方面中，所述第一热工艺流体和第二热工艺流体可以相同或不同，并且可以取自包括以下热交换介质的组：所述冷凝器热交换介质、所述富含二氧化硫的气体、所述富含三氧化硫的气体和所述经纯化的工艺气体。
25、这种方法具有的相关益处是，这些流提供了从放热过程中回收释放的热量。
26、在第十方面中，所述工艺进料气体的温度使得富含二氧化硫的气体的温度为至少370℃且低于420℃。
27、这种方法具有的相关益处是，可以避免加热在硫化氢氧化中具有催化活性的材料和二氧化硫氧化中具有催化活性的材料之间的工艺气体，从而简化了工艺布局并提高了设备运行的能源效率，并且通过在硫化氢氧化中具有催化活性的材料的操作范围实现。
28、在第十一方面，所述包含硫化氢的水溶液通过硫酸盐的微生物还原提供。
29、这种方法具有的相关益处是，既为与硫酸盐相关的环境挑战提供解决方案，同时提供硫酸来源。
30、在第十二方面中，至少一定量的所产生的硫酸被引导用于浸出金属矿石，以提供包含金属硫酸盐的水溶液。
31、这种方法具有的相关益处是，既为冶金行业提供解决方案，同时为该行业的工艺提供硫本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种纯化包含硫化氢的水溶液(2)的方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述将硫化氢有效氧化为二氧化硫的条件涉及升高的温度，例如通过可能结合热交换的燃烧获得。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述将硫化氢有效氧化为二氧化硫的条件涉及与在硫化氢氧化为二氧化硫中具有催化活性的材料(10)接触。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中工艺进料气体中的硫化氢的含量至少为0.1vol％或0.5vol％且小于2vol％或3vol％。
5.根据权利要求1、2、4或4所述的方法，其中经纯化的工艺气体(38)中的氧气量至少为0.1vol％或0.5vol％且小于3vol％或5vol％。
6.根据权利要求1、3、4或5所述的方法，其中所述在硫化氢氧化为二氧化硫中具有催化活性的材料包括负载在支撑物上的一种或多种金属氧化物，所述金属选自由钒、铬、钨、钼、铈、铌、锰和铜组成的组；所述支撑物包括一种或多种金属氧化物，所述金属选自由铝、硅和钛组成的组，并且温度至少为200℃或220℃且低于500℃或550℃。
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8.根据权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的方法，其中加热所述包含硫化氢的工艺气体涉及(a)在热交换器中与第一热工艺流体进行热交换和(b)添加第二热工艺气体中的一者或两者。
9.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的方法，其中所述第一热工艺流体和第二热工艺流体可以相同或不同，并且可以选自包括以下热交换介质的组：所述冷凝器热交换介质、所述富含二氧化硫的气体、所述富含三氧化硫的气体和所述经纯化的工艺气体。
10.根据权利要求1、3、4、5、6、7、8或9所述的方法，其中所述工艺进料气体的温度使得富含二氧化硫的气体的温度至少为370℃且小于420℃。
11.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9或10所述的方法，其中所述包含硫化氢的水溶液由硫酸盐的微生物还原提供。
12.根据权利要求11所述的方法，其中至少一定量的所产生的硫酸被引导至上游用于生产硫酸盐的工艺。
13.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12所述的方法，其中至少一定量的所产生的硫酸被引导用于浸出金属矿石，以提供包含金属硫酸盐的水溶液。
14.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12所述的方法，其中至少一定量的所产生的硫酸被引导用于木质化合物的水解。
15.一种工艺设备，包括：用于使液体流和气体流接触的容器(4)，其具有液体流入口和出口以及气体流入口和出口；用于硫化氢氧化的装置以及包含在二氧化硫氧化中具有催化活性的材料的二氧化硫反应器，各自具有入口和出口；以及冷凝器(30)，具有冷却介质入口(32)和冷却介质出口(34)、气体入口(28)、液体出口(36)和气体出口(38)；其中，用于使液体流和气体流接触的容器的气体出口与硫化氢氧化反应器的入口流体连通，硫化氢氧化反应器的出口与二氧化硫氧化反应器的入口流体连通，二氧化硫氧化反应器的出口与冷凝器的气体入口流体连通，冷凝器的气体出口与用于使液体流和气体流接触的容器的气体流入口流体连通。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种纯化包含硫化氢的水溶液(2)的方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述将硫化氢有效氧化为二氧化硫的条件涉及升高的温度，例如通过可能结合热交换的燃烧获得。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述将硫化氢有效氧化为二氧化硫的条件涉及与在硫化氢氧化为二氧化硫中具有催化活性的材料(10)接触。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中工艺进料气体中的硫化氢的含量至少为0.1vol％或0.5vol％且小于2vol％或3vol％。
5.根据权利要求1、2、4或4所述的方法，其中经纯化的工艺气体(38)中的氧气量至少为0.1vol％或0.5vol％且小于3vol％或5vol％。
6.根据权利要求1、3、4或5所述的方法，其中所述在硫化氢氧化为二氧化硫中具有催化活性的材料包括负载在支撑物上的一种或多种金属氧化物，所述金属选自由钒、铬、钨、钼、铈、铌、锰和铜组成的组；所述支撑物包括一种或多种金属氧化物，所述金属选自由铝、硅和钛组成的组，并且温度至少为200℃或220℃且低于500℃或550℃。
7.根据权利要求1、3、4、5或6所述的方法，其中将二氧化硫有效催化氧化为三氧化硫的条件涉及负载在多孔载体上的催化活性材料，该催化活性材料包括五氧化二钒(v2o5)、硫酸盐、焦硫酸盐、三硫酸盐或四硫酸盐形式的硫，以及碱金属，例如li、na、k、rb或cs，并且温度至少为380℃或400℃且低于700℃或650℃。
8.根据权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的方法，其中加热所述包含硫化氢的工艺气体涉及(a)在热交换器中与第一热工艺流体进行热交换和(b)添加第二热工艺气体中的一者或两者。
9.根据权利要求1、2、3、4、5...
【专利技术属性】
技术研发人员：S·W·S·约翰逊，M·特莱夫森，M·T·西尔维斯特约翰森，
申请(专利权)人：托普索公司，
类型：发明
国别省市：
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