Способ (варианты) и система для извлечения сероводорода из потока высокосернистого газа

Есть еще 9 страниц.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ извлечения сероводорода из потока высокосернистого газа, в котором окисляют сероводород в конвертере посредством контакта потока высокосернистого газа с водным каталитическим раствором с образованием потока обессеренного газа и потока жидкости, содержащей восстановленный катализатор и элементарную серу, вводят окислитель и поток жидкости, содержащей восстановленный катализатор и элементарную серу, в устройство высокой скорости сдвига для образования дисперсии, содержащей пузырьки диспергированного окисляющего газа со средним размером менее приблизительно 5 мкм, вводят полученную дисперсию в сосуд, из которого удаляют серосодержащую взвесь, включающую элементарную серу и водную среду, и отводят поток восстановленного катализатора, при этом по меньшей мере часть потока регенерированного катализатора возвращают в конвертер.

2. Способ по п.1, в котором дополнительно извлекают по меньшей мере часть водного раствора из серосодержащей взвеси и возвращают по меньшей мере часть регенерированного водного раствора в сосуд.

3. Способ по п.1, в котором средний диаметр пузырька газа составляет менее 400 нм.

4. Способ по п.1, в котором высокосернистый газ выбирают из группы, включающей воздух, природный газ, диоксид углерода, аминокислотный газ, газ из органических отходов, биогаз, синтез-газ, геотермальный газ, нефтезаводской газ и их смеси.

5. Способ по п.1, в котором дисперсию из смеси окисляющего газа и жидкой каталитической фазы образуют при скорости сдвига выше 20000 с-1.

6. Способ по п.1, в котором образование дисперсии осуществляют посредством контакта окисляющего газа и жидкой каталитической фазы в устройстве высокой скорости сдвига, снабженном по меньшей мере одним ротором с окружной скоростью вращения минимум 22,9 м/с.

7. Способ по п.1, при котором в устройстве высокой скорости сдвига создают локальное давление минимум 1034,2 МПа на кромке по меньшей мере одного ротора.

8. Способ по п.1, в котором энергозатраты устройства высокой скорости сдвига превышают 1000 Вт/м3.

9. Способ по п.1, в котором окислительно-восстановительный катализатор выбирают из металлоорганических соединений и хелатных соединений железа.

10. Способ извлечения сероводорода из высокосернистого газа, в котором окисляют в конвертере газообразный сероводород посредством контакта высокосернистого газа с жидкостью, содержащей окисленный катализатор, с образованием жидкого потока продукта, содержащего серу и восстановленный катализатор, добавляют к полученному жидкому потоку продукта окисляющий газ и образуют дисперсию пузырьков газообразного окислителя в непрерывной фазе жидкости при скорости сдвига минимум 20000 с-1, вводят дисперсию в сосуд, из которого удаляют серосодержащую взвесь и возвращают оставшуюся жидкость, содержащую регенерированный окисленный катализатор, в конвертер.

11. Способ по п.10, который дополнительно включает введение серосодержащей взвеси в сепаратор, отделение водонасыщенной жидкости от серы и возвращение водосодержащей жидкости, извлеченной из суспензии, в сосуд.

12. Способ по п.10, в котором средний диаметр пузырьков окисляющего газа составляет менее 1 мкм.

13. Способ по п.10, в котором дисперсию образуют в устройстве высокой скорости сдвига, содержащем по меньшей мере два генератора.

14. Система извлечения сероводорода из потока высокосернистого газа, включающая конвертер, снабженный впускным отверстием для высокосернистого газа, впускным отверстием для потока жидкости, содержащей окисленный катализатор, и отводящим трубопроводом для удаления из конвертера жидкого продукта, содержащего серу и восстановленный жидкий катализатор, который снабжен впускным отверстием для нагнетания окислителя в виде газа; устройство высокой скорости сдвига, расположенное после впускного отверстия для газа и снабженное впускным отверстием, связанным текучей средой с отводящим трубопроводом конвертера, и выпускным отверстием, связанным текучей средой с окислительной установкой; рециркулирующий трубопровод, связанный с окислительной установкой и впускным трубопроводом потока текучей среды конвертера и выполненный для возвращения в конвертер регенерированного окисленного катализатора.

15. Система по п.14, в которой устройство высокой скорости сдвига включает диспергатор, снабженный зубчатым венцом и содержащий по меньшей мере один узел генератора, снабженный ротором, вращающимся с окружной скоростью, и статором, выполненным с шириной сдвигового зазора, определяемой как минимальный просвет между ротором и статором, при этом скорость сдвига определяется как окружная скорость, разделенная на ширину сдвигового зазора, и составляет минимум 100000 с-1.

16. Система по п.15, в которой окружная скорость внешнего устройства высокой скорости сдвига превышает 20,3 м/с.

17. Система по п.14, в которой устройство высокой скорости сдвига выполнено с возможностью образования дисперсии субмикронного размера пузырьков окислителя в водном каталитическом растворе.

18. Система по п.14, которая содержит по меньшей мере два устройства высокой скорости сдвига.

19. Система по п.14, в которой устройство высокой скорости сдвига содержит по меньшей мере два генератора, при этом скорость сдвига первого генератора выше скорости сдвига второго генератора.

Текст

Смотреть все

СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ СЕРОВОДОРОДА ИЗ ПОТОКА ВЫСОКОСЕРНИСТОГО ГАЗА Способ извлечения сероводорода из потока сероводородсодержащего высокосернистого газа путем окисления сероводорода в конвертере при контакте потока высокосернистого газа с водным каталитическим раствором с получением потока обессеренного газа и потока жидкости,содержащей восстановленный катализатор и элементарную серу; подача окислителя и потока жидкости в устройство высокой скорости сдвига получением дисперсии со средним диаметром пузырька окисляющего газа менее 5 мкм; подача дисперсии в сосуд, из которого серосодержащая взвесь и поток регенерированного катализатора удаляются; и возвращение по меньшей мере части регенерированного потока катализатора в конвертер. Также представлена система устройств,служащая для осуществления указанного способа. 017140 Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение в целом относится к способам сероочистки потоков газов, содержащих сероводород и, в частности, к системам высокой скорости сдвига и способам каталитического окисления сероводорода в сероводородсодержащих жидких потоках до элементарной серы и регенерации восстановленного катализатора для повторного окисления. Сведения о предшествующем уровне техники Потоки жидкостей, содержащих сероводород, возникают в результате многих процессов. Зачастую сероводород необходимо извлекать из газа перед подачей газов на утилизацию или последующие стадии процессов. Например, сероводород является причиной неприятного запаха водоочистных сооружений и объектов, содержащих системы обратного осмоса. Сероводород может быть также естественным компонентом энергоресурсов, включая природный газ, нефть, биогаз, синтез-газ, потоки геотермальных газов и пр. Гидродесульфацию жидких потоков путем обработки водородом в присутствии катализатора гидродесульфации часто используют для преобразования серосодержащих органических соединений в сероводород. В подобных случаях необходимо затем освобождать жидкие потоки от сероводорода. В результате сжигания сероводорода образуется диоксид серы, который, как полагают, приводит к образованию кислотного дождя и уничтожению окружающей среды. Более того, при контакте с водой сероводород образует серную кислоту, разъедающую металл оборудования. Соответствующим коммерческим способом сероочистки является технология LO-CAT компанииGas Technology Products, LLC, Шаумберг, Иллинойс. Технология Lo-CAT является способом проведения модифицированной реакции Клауса. Данная технология является окислительно-восстановительной системой мокрой очистки жидкости, которая использует раствор хелатного соединения железа (гомогенный каталитический раствор, т.е. 'LoCat') для преобразования H2S в элементарную серу. Весьма значительные усилия приложены для разработки массообменных устройств, призванных улучшить степень использования кислорода в традиционных жидких окислительных системах (таких,как система Lo-CAT) с целью сокращения объемов потребляемого воздуха (эксплуатационные затраты) и сокращения размера окислительных реакторов (капитальные затраты). В настоящее время используются два типа окислительных аппаратов: аппараты с низким и высоким напором. В окислительных аппаратах с низким напором воздух рассеивается сквозь слой раствора толщиной примерно 3 м при поверхностной скорости воздуха менее 3,5 м/мин с помощью распределителей с патрубками из EPDM (этиленпропилен-монодиеновый мономер), в которых выполнены очень маленькие отверстия. Поток раствора перемещается перпендикулярно потоку воздуха. Подобные окислительные аппараты с низким напором являются устройствами с относительно низкой массопередачей. Однако окислительные аппараты с низким напором производят большие объемы растворов, необходимые для надлежащего функционирования системы. В окислительных аппаратах с высоким напором воздух рассеивается сквозь слой раствора толщиной примерно 7 м при поверхностной скорости воздуха свыше 10 м/мин с помощью трубных распределителей, генерирующих крупные пузырьки. Потоки раствора и воздуха движутся прямотоком. Коэффициент массообмена таких окислительных аппаратов примерно в 4 раза выше, чем у окислительных аппаратов с низким напором; однако этот эффект достигается за счет более высокого давления подачи воздуходувок. В связи с вышеуказанным существует промышленная необходимость в усовершенствованных способах десульфуризации (т.е. сероочистки) газовых потоков. Сущность изобретения Раскрываются способы и системы высокой скорости сдвига, нацеленные на улучшение степени извлечения сероводорода из газовых потоков. Некоторые примеры осуществления способа сероочистки газа предлагают способ извлечения сероводорода из потока высокосернистого газа, содержащего сероводород, который включает окисление сероводорода в конвертере при контакте потока высокосернистого газа с водным каталитическим раствором с получением потока обессеренного газа и потока жидкости,содержащей восстановленный катализатор и элементарную серу; подачу окислителя и потока жидкости в устройство высокой скорости сдвига с получением дисперсии со средним диаметром пузырька окисляющего газа менее 5 мкм; подачу дисперсии в сосуд, из которого серосодержащая взвесь и поток регенерированного катализатора удаляются и возвращаются, по меньшей мере части регенерированного потока катализатора в конвертер. Способ может также предусматривать извлечение по меньшей мере части водного раствора из серосодержащей взвеси и возвращение по меньшей мере части регенерированного водного раствора в сосуд. В вариантах исполнения сосудом является окислительный аппарат, содержащий рассеиватели, посредством которых в сосуд дополнительно вводят окисляющий газ. Здесь также раскрыт способ сероочистки потока высокосернистого газа, который включает образование дисперсии, содержащей пузырьки газообразного окислителя, средний диаметр которых составляет менее 1 мкм, диспергированные в жидкой фазе, содержащей восстановленный жидкий окислительновосстановительный катализатор. Пузырьки газа могут иметь средний диаметр менее 400 нм. В вариантах исполнения пузырьки газа имеют диаметр не более 100 нм. Высокосернистый газ 2 может содержать газ,-1 017140 выбранный из группы, к которой относятся воздух, природный газ, диоксид углерода, аминокислотный газ, газ из органических отходов, биогаз, синтез-газ, геотермальный газ, нефтезаводской газ и их смеси. Варианты исполнения, в которых образуется дисперсия, предусматривают воздействие на смесь окисляющего газа и жидкой каталитической фазы скорости сдвига с градиентом скорости сдвига свыше 20000 с-1. Образование дисперсии может включать контакт окисляющего газа и жидкой каталитической фазы в устройстве высокой скорости сдвига, которое содержит по меньшей мере один ротор, в котором окружная скорость по меньшей мере одного ротора составляет минимум 22,9 м/с (4,500 футов/мин) в ходе образования дисперсии. Устройство высокой скорости сдвига может создавать локальное давлениеминимум около 1034,2 МПа (150,000 фунтов на квадратный дюйм) на кромке по меньшей мере одного ротора. Потребление энергии устройством высокой скорости сдвига может превышать 1000 Вт/м 3. В вариантах исполнения окислительно-восстановительный катализатор выбирают из органометаллических соединений и хелатных соединений железа. Также раскрыт способ извлечения сероводорода из высокосернистого газа, который включает окисление сероводорода при контакте высокосернистого газа с жидкостью, содержащей окисленный катализатор, в конвертере для создания потока жидкого продукта конвертера, содержащего серу и восстановленный катализатор; образование жидкой смеси, содержащей поток жидкого продукта конвертера и окисляющего газа; скорость сдвига на жидкую смесь с минимальным градиентом скорости сдвига около 20,000 с-1 для создания дисперсии окислителя в непрерывной фазе жидкости и введение дисперсии в сосуд, откуда извлекается серосодержащая взвесь и жидкий поток, содержащий регенерированный окисленный жидкий катализатор, возвращается в конвертер. Далее способ может включать введение серосодержащей взвеси в сепаратор, в котором водонасыщенная жидкость отделяется от серы; и возвращение водосодержащей жидкости, извлеченной из взвеси в сосуд. Средний диаметр пузырьков окисляющего газа в дисперсии может быть менее 1 мкм. Дисперсия может сохранять стабильность по меньшей мере около 15 мин при атмосферном давлении. Варианты исполнения, в которых воздействие на жидкую смесь скорости сдвига с градиентом скорости сдвига свыше 20000 с-1, включают введение жидкости в устройство высокой скорости сдвига, содержащее по меньшей мере два генератора. Также раскрыта система извлечения сероводорода из потока высокосернистого газа, которая включает конвертер, содержащий впускное отверстие для высокосернистого газа, впускное отверстие для жидкого потока, содержащего окисленный катализатор, и отводящий трубопровод для жидкого продукта конвертера, содержащего серу и восстановленный жидкий катализатор; впускное отверстие диспергируемого газа, посредством которого окислитель может быть введен в отводящий трубопровод; внешнее устройство высокой скорости сдвига, расположенное после впускного отверстия диспергируемого газа,внешнее устройство высокой скорости сдвига, содержащее впускное отверстие, связанное текучей средой с отводящим трубопроводом конвертера, отводящее отверстие устройства высокой скорости сдвига; окислительный аппарат, связанный текучей средой с выпускным отверстием устройства высокой скорости сдвига; и рециркулирующий трубопровод, связанный текучей средой с окислительным аппаратом и впускным трубопроводом для жидкого потока конвертера, посредством которого регенерированный окисленный катализатор может быть возвращен в конвертер. Три внешних устройства высокой скорости сдвига могут содержать диспергатор с зубчатым венцом, содержащий по меньшей мере один генератор,снабженный ротором и статором с шириной сдвигового зазора, определяемой как минимальный просвет между ротором и статором, где ротор вращается с окружной скоростью, при которой получают градиент скорости сдвига, определяемый как окружная скорость, разделенная на сдвиговой зазор, минимум 100000 с-1. Внешнее устройство высокой скорости сдвига может иметь окружную скорость свыше 20,3 м/с (4000 футов/мин). В вариантах исполнения внешнее устройство высокой скорости сдвига способно производить в водном каталитическом растворе дисперсию пузырьков окислителя со средним диаметром субмикронного уровня. Система может содержать по меньшей мере два устройства высокой скорости сдвига. Также раскрыта усовершенствованная система извлечения сероводорода из потока высокосернистого газа, система, содержащая абсорбирующее устройство, окислительно-восстановительный катализатор, который восстанавливается в ходе преобразования сероводорода в элементарную серу, окисляющее устройство для регенерации восстановленного катализатора и систему рециркуляции катализатора,которая возвращает регенерированный катализатор в абсорбирующее устройство; усовершенствованная система включает размещение устройства высокой скорости сдвига на линии между конвертером и окислительным устройством, устройство высокой скорости сдвига содержит по меньшей мере два генератора, при этом, по меньшей мере, первый из генераторов производит градиент скорости сдвига минимум 10,000 с-1. Градиент скорости сдвига, генерируемый первым из генераторов, может быть выше градиента скорости сдвига, создаваемого вторым генератором. Некоторые варианты системы дают возможность сероочистки газовых потоков без необходимости в реакторах большого объема благодаря использованию внешнего реактора под давлением высокой скоростью сдвига. Определенные варианты исполнения вышеописанного способа или системы могут обеспечить оптимальные условия в терминах продолжительности, температуры и давления, которые могут повысить-2 017140 скорость многостадийного процесса. Определенные варианты исполнения вышеописанных способов или систем могут привести к сокращению общей стоимости благодаря протеканию процессов при более низкой температуре и/или давлении, при повышении производительности на единицу потребляемого катализатора, снижении продолжительности реакции и/или капитальных, и/или эксплуатационных затрат. Эти и другие варианты исполнения, а также их потенциальные преимущества будут очевидны из подробных нижеследующих описаний и чертежей. Перечень фигур, чертежей и иных материалов Для более детального описания предпочтительного варианта настоящего изобретения представлены ссылки на прилагаемые чертежи, где фиг. 1 является схемой системы сероочистки газа высокой скоростью сдвига, содержащей внешнее диспергирующее устройство высокой скорости сдвига в соответствии с описываемым вариантом исполнения; фиг. 2 - продольное сечение многофазного устройства высокой скорости сдвига, применяемого в варианте исполнения; фиг. 3 является блок-схемой производственного процесса сероочистки газа высокой скорости сдвига в соответствии с вариантом исполнения. Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения Используемый здесь термин "дисперсия" относится к сжиженной смеси, содержащей по меньшей мере две различимые субстанции (или "фазы"), которые с трудом смешиваются и растворяются друг в друге. В целях настоящего описания "дисперсия" включает "непрерывную" фазу (или "дисперсионную среду"), которая удерживает в себе диспергированные капли, пузырьки и/или фракции другой фазы или субстанции. Таким образом, термин "дисперсия" может относиться к пенам, содержащим пузырьки газа,взвешенные в жидкой непрерывной фазе, эмульсиям, в которых капли первой жидкости распределены в непрерывной фазе, содержащей вторую жидкость, с которой первая не смешивается, и жидким непрерывным фазам, в которых распределены твердые частицы. Термин "дисперсия" охватывает жидкие непрерывные фазы, в которых распределены пузырьки газа, жидкие непрерывные фазы, в которых распределены твердые частицы (например, твердый катализатор), непрерывные фазы первой жидкости, содержащие капли второй жидкости, в существенной степени не смешивающиеся с непрерывной средой, в которой они распределены, и жидкие фазы, в которых твердые частицы, не смешиваемые капли жидкости и пузырьки газа распределены по отдельности или в любой комбинации. Следовательно, дисперсия может существовать в некоторых случаях как гомогенная (например, фаза жидкость-жидкость) или гетерогенная смесь (например, газ-жидкость, жидкость-твердое тело, или газ-твердое тело-жидкость), в зависимости от свойств материалов, выбранных для такой комбинации. Обзор Скорость химических реакций между жидкостями, газами и твердыми телами зависит от времени контакта, температуры и давления. В случаях, когда необходимо, чтобы реагировали два и более исходных материалов в различных фазах (например, твердое вещество и жидкость; жидкость и газ; твердое вещество, жидкость и газ), одним из факторов, оказывающих влияние на скорость протекания реакции,является продолжительность контакта реагентов. В случае гетерогенно-каталитических реакций дополнительным фактором, ограничивающим скорость реакции, является отвод продуктов реакции с поверхности катализатора с тем, чтобы катализатор мог продолжить катализ. Время контакта реагентов и/или катализатора зачастую контролируется перемешиванием, которое обеспечивает возможность контакта двух и более реагентов, участвующих в химической реакции. Узел реактора, включающий внешнее устройство или смеситель высокой скорости сдвига, как здесь описано, позволяет снизить ограничения в плане массообмена, тем самым позволяя реакции еще больше приблизиться к кинетическим предельным значениям. При увеличении скорости реакции может быть сокращено время нахождения в аппарате 5 и тем самым увеличена пропускная способность установки. Выход готового продукта может быть увеличен при использовании системы и способа высокой скорости сдвига. С другой стороны, если производительность существующего способа приемлема, сокращение времени нахождения в аппарате путем введения системы высокой скорости сдвига позволит применять более низкие температуры и/или давление, чем в обычных способах. И далее, не ограничиваясь теоретическими основами, можно утверждать, что высокие скорости сдвига, которые может обеспечить описываемый здесь узел реактора, содержащий внешнее устройство или смеситель высокой скорости сдвига, могут позволить производить сероочистку газа в таких условиях проведения реакции, при которых протекание реакции обычно не ожидается в сколько-нибудь существенной степени. Система сероочистки газа Система сероочистки газа высокой скорости сдвига будет описана в контексте фиг. 1, на которой представлена технологическая схема варианта исполнения системы высокой скорости сдвига 1 для извлечения сероводорода из потока сероводородсодержащего газа. Систему извлечения серы высокой скоростью сдвига 1 условно можно разделить на четыре зоны: конвертер (абсорбер), устройство/окислительный аппарат высокой скорости сдвига, окислительный аппарат/сепарация серы и обработ-3 017140 ка серы. Основные компоненты представительной системы высокой скорости сдвига для жидкого окислительно-восстановительного обессеривания включают конвертер 30, внешнее устройство высокой скорости сдвига (HSD) 40, реакционный сосуд 10 и насос 5. Как показано на фиг. 1, устройство высокой скорости сдвига 40 находится снаружи сосуда/реактора 10. Каждый из данных компонентов более подробно описан ниже. По трубопроводу 25 подается газ, содержащий сероводород, в конвертер 30. В некоторых вариантах система сероочистки газа высокой скоростью сдвига 1 содержит также устройство предварительной обработки потока высокосернистого газа, например, газосепаратор 24. Газосепаратор 24 может снабжаться через впускной трубопровод 23, посредством которого высокосернистый газ подают в систему сероочистки газа высокой скоростью сдвига 1. Трубопровод 25 соединяет газосепаратор 24 с конвертером 30. Трубопровод 21 может быть соединен с насосом 5 для введения жидкого катализатора в конвертер 30. Насос 5 в некоторых вариантах исполнения устанавливают в любом месте системы сероочистки газа высокой скоростью сдвига 1, например, между конвертером 30 и HSD 40. Обрабатываемый газ выходит из конвертера 30 через трубопровод 35. Трубопровод 13 соединяет конвертер 30 с HSD 40, а трубопровод 18 соединяется текучей средой с HSD 40 и с сосудом 10. Трубопровод 22 может быть соединен с трубопроводом 13 для введения окислителя (например, воздуха или обогащенного воздуха) в HSD 40. В качестве альтернативы трубопровод 22 может быть соединен непосредственно с впускным отверстием HSD 40. Система сероочистки газа высокой скоростью сдвига 1 может, кроме того, содержать распределитель 45, соединенный с HSD 40 через трубопровод 18 и с сосудом 10 через трубопровод 19. Трубопровод 17 может быть соединен с сосудом 10 для извлечения отходящего газа. В систему сероочистки газа высокой скоростью сдвига 1 могут быть при необходимости введены дополнительные компоненты или стадии процесса, например, между сосудом 10 и HSD 40 или перед насосом 5 или HSD 40, например, теплообменники. Трубопровод 21 соединяет сосуд 10 с конвертером 30 для обеспечения, при необходимости,рецикла катализатора. В некоторых заявках система сероочистки газа высокой скоростью сдвига 1 содержит, кроме того,устройство отделения серы, например, отстойник 60 серы, насос для подачи катализаторной суспензии 70, подающий насос 50, отстойник или некую их комбинацию. Подающий насос 50 может быть соединен текучей средой с окислительным реактором 10 через трубопровод 16, посредством которого серосодержащая взвесь удаляется из сосуда 10. Трубопровод 51 может соединять выпускное отверстие подающего насоса 50 с отстойником 60 серы посредством трубопровода 53 и с окислительным аппаратом 10 посредством трубопровода 52. Осадитель серы 60 может быть соединен с насосом для подачи катализаторной суспензии 70 через трубопровод 65. Трубопровод 75 может быть присоединен к насосу для подачи катализаторной суспензии 70 и применяться для подачи серы на дальнейшую сепарацию 80. Водный каталитический раствор,отделенный в отстойнике 60, может быть возвращен в сосуд 10 по трубопроводу 14. Система сероочистки газа высокой скоростью сдвига 1 может, кроме того, содержать воздуходувку 90. Воздуходувка 90 может соединяться с сосудом 10 для подачи опционального вторичного воздуха в сосуд 10. Воздуходувка 90 может быть соединена с фильтром и звукопоглотителем 85. Конвертер Конвертер 30 содержит контактный аппарат, в котором высокосернистый газ контактирует с гомогенным раствором жидкого катализатора. Конвертер 30 может быть назван абсорбером. В вариантах исполнения используются любые жидкие окислительно-восстановительные катализаторы, пригодные для окисления сероводорода с получением элементарной серы. К ним относятся, например, катализаторы,содержащие хелатные соединенияжелеза или другие металлоорганические соединения. В вариантах исполнения реакция сероочистки проводится в водной среде с хелатным соединением железа в качестве катализатора. Хелатообразователи - органические соединения, которые способны охватывать ионы железа подобно "клешне" с образованием химических связей между двумя и более неионными атомами и атомом железа. Для обеспечения хорошей абсорбции H2S слабощелочным раствором жидкого катализатора система обычно функционирует в рН-диапазоне, соответствующем слабощелочной среде. Подходящим катализатором может служить раствор LoCat компании Gas Technology Products LLC. Жидкий гомогенный каталитический раствор 21 может подаваться в конвертер 30 с помощью насоса 5 и впускного трубопровода конвертера 12. В вариантах исполнения жидкий каталитический раствор движется противотоком с высокосернистым газом через конвертер 30. В вариантах исполнения конвертер 30 является распределительным абсорбером. В подобном варианте исполнения кислый газ с трубопровода 25 распределяется в конвертер 30. Сероводород высокосернистого газа окисляется, реагируя с катализатором,до свободной серы, при этом катализатор восстанавливается. Катализатор циркулирует через конвертер 30 посредством напора, создаваемого, например, распределителем. Обрабатываемый газ, из которого сероводород удален, покидает конвертер 30 по трубопроводу 35. Жидкий продукт конвертера, содержащий элементарную серу и восстановленный катализатор, покидает конвертер 30 по трубопроводу 13. Устройство высокой скорости сдвига Внешнее устройство высокой скорости сдвига (HSD) 40, зачастую называемое устройством высокой скорости сдвига или смесителем высокой скорости сдвига, устроено таким образом, чтобы получать-4 017140 по трубопроводу 13 входящий поток, содержащий жидкий продукт конвертера и окислитель. Окислитель поступает в устройство высокой скорости сдвига 40 через трубопровод диспергируемого газа 22, с помощью которого окислитель может нагнетаться в трубопровод 13 выше HSD 40. В качестве альтернативы, конструкция HSD 40 позволяет получать потоки жидкости и окислителя через отдельные впускные трубопроводы (не показаны). Хотя на фиг. 1 показано лишь одно устройство высокой скорости сдвига,следует понимать, что некоторые варианты исполнения системы могут быть снабжены двумя и более смесителями высокой скорости сдвига, расположенными последовательно или на параллельных потоках.HSD 40 является механическим устройством, который использует один и более генераторов, содержащих ротор-статорный узел, в каждом из которых имеется зазор между статором и ротором. Зазор между ротором и статором каждого генератора может быть фиксированным или изменяемым. КонструкцияHSD 40 позволяет производить пузырьки микронного и субмикронного размера в реакционной смеси,протекающей через устройство. Устройство высокой скорости сдвига включает корпус или кожух, позволяющий контролировать давление и температуру реакционной смеси. Смесители высокой скорости сдвига обычно делят на три основных класса, исходя из их способности к перемешиванию жидкостей. Перемешивание является процессом сокращения размера частиц или разнородных фракций в жидкости. Одним из показателей степени или полноты перемешивания служит плотность энергии на единицу объема, вырабатываемой смесителем для разрушения жидких фракций. Различают также классы по плотности энергии. Три класса промышленных смесителей с достаточным показателем плотности энергии для постоянного производства смесей или эмульсий с размером частиц от менее микрона до 50 мкм, включают гомогенизирующие системы клапанов, коллоидные мельницы и высокоскоростные смесители. В первом классе высокоэнергетических устройств, называемых гомогенизирующими системами клапанов,жидкость, подлежащая обработке, под очень высоким давлением нагнетается сквозь клапан с узким просветом в пространство пониженного давления. Градиенты давления по сечению клапана, а также результирующая турбулентность и кавитация разрушают любые фракции в жидкости. Данные клапанные системы чаще всего используют для гомогенизации молока и позволяют получать средние размеры частиц в диапазоне от субмикронных размеров до 1 мкм. На противоположном конце спектра плотности энергий находится третий класс устройств, называемых низкоэнергетическими устройствами. Данные системы обычно снабжены гребками или жидкостными роторами, которые с большой скоростью вращаются в резервуаре с обрабатываемой жидкостью,которая в большинстве случаев является пищевым продуктом. Данные низкоэнергетические системы обычно используют в случаях, когда средние размеры частиц в обрабатываемой жидкости могут превышать 20 мкм. В терминах плотности энергии смешения, сообщаемой жидкости, между низкоэнергетическими устройствами и гомогенизирующими системами клапанов находятся коллоидные мельницы и роторстаторные диспергаторы высокой скорости сдвига, которые считаются устройствами промежуточного уровня энергии. Типичная конструкция коллоидной мельницы содержит конический или дисковый ротор, отделенный от сопряженного статора с жидким охлаждением, точно контролируемым зазором, который обычно составляет от 0,0254 до 10,16 мм (0,001-0,40 дюйма). Обычно приводом роторов служит электродвигатель с прямой или ременной передачей. Вращаясь с большой скоростью, ротор нагнетает жидкость в пространство между внешней поверхностью ротора и внутренней поверхностью статора, и сила сдвига, возникающая в зазоре, обрабатывает жидкость. При надлежащей настройке многие коллоидные мельницы достигают среднего размера частиц в обрабатываемой жидкости 0,1-25 мкм. Такие возможности позволяют использовать коллоидные мельницы для различных вариантов, включая такие технологии обработки коллоидных растворов и водомасляных эмульсий, которые необходимы в производстве косметики, майонеза, приготовлении силикон-серебряной амальгамы, смешивании кровельной мастики. Окружная скорость - это окружное расстояние, которое проходит кромка ротора за единицу времени. Окружная скорость, таким образом, есть функция диаметра ротора и частоты вращения. Окружная скорость (например, в метрах в минуту) может быть получена умножением окружного расстояния преобразованного кромкой ротора, 2nR, где R - радиус ротора (например, в метрах) умноженный на частоту оборотов (например, оборотов в минуту, об/мин). Коллоидная мельница, например, может иметь окружную скорость свыше 22,9 м/с (4500 футов/мин) и превышать 40 м/с (7900 футов/мин). В контексте настоящего описания термин "высокой скорости сдвига" относится к механическим ротор-статорным устройствам (например, коллоидным мельницам или ротор-статорным диспергаторам), которые способны развивать окружную скорость свыше 5,1 м/с (1000 футов/мин) и нуждаются во внешнем силовом агрегате с механическим приводом для сообщения энергии потоку продуктов, которые должны реагировать. Например, для HSD 40 достижима окружная скорость свыше 22,9 м/с (4500 футов/мин), которая может превышать 40 м/с (7900 футов/мин). В некоторых вариантах исполнения HSD 40 способен обрабатывать,по меньшей мере, 300 л/ч при минимальной окружной скорости 22,9 м/с (4500 футов/мин). Потребляемая мощность может составлять около 1,5 кВт. В HSD 40 высокая окружная скорость сочетается с очень небольшим сдвиговым зазором, что позволяет получать весьма значительное сдвиговое воздействие на обрабатываемый материал. Степень сдвига будет зависеть от вязкости жидкости. Соответственно, при ра-5 017140 боте устройства высокой скорости сдвига на кромке ротора создается локальная зона повышенного давления и температуры. В некоторых случаях локально развиваемое давление составляет около 1034,2 МПа(150000 фунтов на кв.дюйм). Также в некоторых случаях локально развиваемая температура составляет около 500 С. В некоторых случаях такие локальные повышения давления и температуры могут длиться нано- и пикосекунды. Приблизительная величина энергии, подводимой к жидкости (кВт/л/мин), может быть определена путем измерения мощности двигателя (кВт) и расхода отводимой жидкости (л/мин). Как упоминалось выше, окружная скорость - это скорость (футы/мин или м/с), связанная с торцевой кромкой одного или более вращающихся элементов, которая создает механическую силу, действующую на реагенты. В вариантах исполнения расход энергии HSD 40 превышает 1000 Вт/м 3. В вариантах исполнения расход энергии HSD 40 находится в диапазоне от около 3000 до примерно 7500 Вт/м 3. Градиент скорости сдвига - это окружная скорость, разделенная на ширину сдвигового зазора (минимальный просвет между ротором и статором). Градиент скорости сдвига, генерируемой HSD 40, должен превышать 920000 с-1. В некоторых вариантах исполнения градиент скорости сдвига составляет по меньшей мере 40000 с-1. В некоторых вариантах исполнения градиент скорости сдвига составляет минимум 100,000 с-1. В некоторых вариантах исполнения градиент скорости сдвига составляет по меньшей мере 500000 с-1. В некоторых вариантах исполнения градиент скорости сдвига составляет по меньшей мере 1000000 с-1. В некоторых вариантах исполнения градиент скорости сдвига составляет по меньшей мере 1600000 с-1. В вариантах исполнения градиент скорости сдвига, генерируемый HSD 40, находится в диапазоне от 20000 до 100,000 с-1. Например, в одном варианте скорость кромки ротора составляет примерно 40 м/с (7900 футов/мин), а ширина сдвигового зазора составляет 0,0254 мм (0,001 дюйма), что позволяет получить градиент скорости сдвига 1600000 с-1. В другом варианте скорость кромки ротора примерно 22,9 м/с (4500 футов/мин), а ширина сдвигового зазора составляет 0,0254 мм (0,001 дюйма), что позволяет получить градиент скорости сдвига примерно 901600 с-1.HSD 40 способен производить высокую дисперсию или перенос окисляющего газа в жидкую основную фазу (непрерывная фаза), содержащую восстановленный жидкий катализатор, с которой в нормальных условиях газ не смешивается, и в подобных условиях жидкий катализатор, как минимум, частично окисляется. В некоторых вариантах исполнения HSD 40 включает коллоидную мельницу. Подходящие коллоидные мельницы производятся, например, компаниями IKA Works, Inc., Уилмингтон, Северная Каролина, и APV North America, Inc. Уилмингтон, Массачусетс. В некоторых случаях HSD 40 включает Dispax Reactor производства IKA Works, Inc. Устройство высокой скорости сдвига включает по меньшей мере один вращательный элемент, создающий механическую силу, действующую на реагенты. Устройство высокой скорости сдвига включает по меньшей мере один статор и по меньшей мере один ротор, разделенные просветом. Например, роторы могут иметь форму диска или конуса и могут быть отделены от комплементарно устроенного статора. В вариантах исполнения как ротор, так и статор содержат некоторое число распределенных по окружности зубьев. В некоторых вариантах исполнения статор(-ы) можно настраивать для получения необходимого зазора между ротором и статором каждого генератора (ротор/статорная установка). Канавки между зубьями ротора и/или статора могут изменять направление на очередных стадиях для улучшения турбулентности. Каждый генератор может приводиться любой подходящей системой привода, сконструированной для обеспечения необходимого вращательного движения. В некоторых вариантах исполнения минимальный просвет (ширина сдвигового зазора) между ротором и статором находится в диапазоне от около 0,0254 мм (0,001 дюйма) до около 3,175 мм (0,125 дюйма). В определенных вариантах исполнения минимальный просвет (ширина сдвигового зазора) между ротором и статором составляет около 1,52 мм (0,060 дюйма). В некоторых конфигурациях минимальный просвет (ширина сдвигового зазора) между ротором и статором составляет по меньшей мере 1,78 мм(0,07 дюйма). Градиент скорости сдвига, производимый устройством высокой скорости сдвига, может меняться продольно по направлению потока. В некоторых вариантах исполнения ротор настроен на вращение со скоростью, соразмерной диаметру ротора. В некоторых вариантах исполнения устройство высокой скорости сдвига имеет фиксированный просвет (ширину сдвигового зазора) между статором и ротором. В альтернативных решениях устройство высокой скорости сдвига имеет настраиваемый просвет(ширину сдвигового зазора). В некоторых вариантах исполнения HSD 40 включает камеру однофазной дисперсии (т.е., единственный узел ротор/статор и один генератор). В некоторых вариантах исполнения устройство высокой скорости сдвига 40 является встроенным многостадийным диспергатором и включает несколько генераторов. В некоторых вариантах исполнения HSD 40 включает по меньшей мере два генератора. В других вариантах устройство высокой скорости сдвига 40 включает по меньшей мере 3 генератора высокой скорости сдвига. В некоторых вариантах исполнения устройство высокой скорости сдвига 40 является многостадийным смесителем, благодаря чему градиент скорости сдвига (который, как сказано выше, меняется пропорционально окружной скорости и обратно пропорционально ширине зазора между ротором и статором) меняется продольно по направлению потока, как описано здесь ниже.-6 017140 В некоторых вариантах исполнения каждая стадия внешнего устройства высокой скорости сдвига снабжена сменными инструментами для перемешивания, что обеспечивает гибкость. Например, DR 2000/4 Dispax Reactor производства IKAWorks, Inc. Уилмингтон, Северная Каролина, nAPV NorthAmerica, Inc. Уилмингтон, Массачусетс, включает трехстадийный диспергирующий модуль. Данный модуль может включать до трех ротор-статорных узлов (генераторов) с возможностью выбора тонкой,средней, крупной или сверхтонкой дисперсии на каждой стадии. Это позволяет создавать дисперсии с узким диапазоном необходимых размеров (например, пузырьки газообразного окислителя). В некоторых вариантах исполнения каждая стадия контролируется генератором сверхтонкой дисперсии. В некоторых вариантах исполнения по меньшей мере одна из генераторных установок имеет минимальный просвет между ротором и статором (ширина сдвигового зазора) более 5,08 мм (0,20 дюйма). В некоторых вариантах исполнения по меньшей мере одна из генераторных установок имеет минимальный просвет более 1,78 мм (0,07 дюйма). На фиг. 2 представлено продольное сечение соответствующего устройства высокой скорости сдвига 200. Устройство высокой скорости сдвига 200 на фиг. 2 является диспергирующим устройством, содержащим три стадии комбинаций ротор-статор. Устройство высокой скорости сдвига 200 является диспергирующим устройством, содержащим три стадии комбинаций ротор-статор - 220, 230 и 240. Комбинации ротор-статор могут быть известны как генераторы 220, 230, 240 или стадии без ограничения. Три узла ротор/статор генераторов 220, 230 и 240 установлены соосно последовательно вдоль вала привода 250. Первый генератор 220 включает ротор 222 и статор 227. Второй генератор 230 включает ротор 223 и статор 228. Третий генератор 240 включает ротор 224 и статор 229. Для каждого генератора ротор приводится во вращательное движение подводимым током 250 и вращается вокруг оси 260 в направлении,указанном стрелкой 265. Направление движения может быть противоположным тому, которое указано стрелкой 265 (например, по часовой или против часовой стрелки вокруг оси вращения 260). Статоры 227,228 и 229 неподвижно присоединены к стенке 255 устройства высокой скорости сдвига 200. Как упоминалось выше, каждый генератор имеет ширину сдвигового зазора, которая представляет собой минимальное расстояние между ротором и статором. В варианте, представленном на фиг. 2, первый генератор 220 содержит первый сдвиговый зазор 225; второй генератор 230 содержит второй 11 сдвиговый зазор 235; и третий генератор 240 содержит третий сдвиговый зазор 245. В вариантах исполнения ширина сдвиговых зазоров 225, 235, 245 колеблется в диапазоне от около 0,025 до около 10,0 мм. В качестве альтернативы способ включает использование устройства высокой скорости сдвига 200, ширина зазоров 225, 235, 245 в котором колеблется в диапазоне от около 0,5 мм до около 2,5 мм. В некоторых случаях ширину сдвигового зазора сохраняют равной примерно 1,5 мм. В качестве альтернативы ширина сдвиговых зазоров 225, 235, 245 для генераторов 220, 230, 240 отличается. В некоторых случаях ширина сдвигового зазора 225 первого генератора 220 больше ширины сдвигового зазора 235 второго генератора 230, которая, в свою очередь, больше ширины сдвигового зазора 245 третьего генератора 240. Как упомянуто выше, генераторы каждой стадии могут быть сменными, что повышает гибкость. Конструкция устройства высокой скорости сдвига 200 может быть такой, что градиент скорости сдвига будет возрастать ступенчато продольно по направлению потока 260. Генераторы 220, 230 и 240 могут иметь характеристики, определяющие возможность тонкой, средней, крупной или сверхтонкой дисперсии. Роторы 222, 223 и 224 и статоры 227, 228 и 229 могут содержать зубья. Каждый генератор может содержать два или более комплектов зубьев узла ротор-статор. В некоторых вариантах исполнения роторы 222, 223 и 224 содержат более десяти зубьев, распределенных по окружности каждого ротора, в вариантах исполнения статоры 227, 228 и 229 содержат более 10 зубьев, распределенных по окружности каждого статора. В вариантах исполнения внутренний диаметр ротора составляет около 12 см. В вариантах исполнения диаметр ротора составляет около 6 см. В вариантах исполнения внешний диаметр ротора составляет около 15 см. В вариантах исполнения диаметр статора составляет около 6,4 см. В некоторых вариантах исполнения роторы - по 60 мм, статоры - по 64 мм в диаметре, что дает просвет около 4 мм. В определенных вариантах исполнения каждая из трех стадий управляется генератором сверхтонкой дисперсии со сдвиговым зазором от 0,025 до 4 мм. Устройство высокой скорости сдвига 200 оформлено таким образом, чтобы получать по трубопроводу поток реагента через впускное отверстие 205. Реакционная смесь включает окисляющий газ в качестве дисперсной фазы и жидкость, содержащую восстановленный катализатор в качестве непрерывной фазы. Питающий поток, поступающий через впускное отверстие 205, порциями закачивают через генераторы 220, 230 и затем 240 для формирования дисперсии продукта. Дисперсный продукт покидает устройство высокой скорости сдвига 200 через выпускное отверстие 210 (и трубопровод 18 на фиг. 1). Роторы 222, 223, 224 каждого генератора вращаются с высокой скоростью по отношению к неподвижным статорам 227, 228, 229, производя высокую скорость сдвига. Вращение роторов приводит к нагнетанию жидкости, и питающий поток, входящий во впускное отверстие 205 и снаружи через сдвиговые зазоры (и через пространство между зубьями ротора и пространство между зубьями статора при наличии таковых),создавая условия высокой скорости сдвига. Силы сдвига действуют на жидкость в сдвиговых зазорах 225, 235, и 245 (и через зазоры между зубьями ротора и статора при наличии таковых), через которые потоки жидкости обрабатывают жидкость и создают дисперсный продукт. Дисперсный продукт покида-7 017140 ет устройство высокой скорости сдвига 200 через выпускное отверстие 210 (и трубопровод 18 на фиг. 1). В дисперсном продукте средний размер пузырьков воздуха примерно составляет менее 5 мкм. В вариантах исполнения HSD 40 производит дисперсию со средним размером пузырьков примерно менее 1,5 мкм. В вариантах исполнения HSD 40 производит дисперсию со средним размером пузырьков примерно менее 1 мкм, преимущественно субмикронного диаметра. В некоторых случаях средний размер пузырьков составляет от порядка 0,1 до 1,0 мкм. В вариантах исполнения HSD 40 производит дисперсию со средним размером пузырьков примерно менее 400 нм. В вариантах исполнения HSD 40 производит дисперсию со средним размером пузырьков примерно менее 100 нм. Устройство высокой скорости сдвига 200 производит дисперсию, содержащую пузырьки диспергированного газа, способные сохранять дисперсное состояние при атмосферном давлении, как минимум, около 15 мин. Пузырьки окисляющего газа в дисперсном продукте, созданном устройством высокой скорости сдвига 200, облегчают и/или ускоряют окисление катализатора, улучшая контакт реагентов. Ротор можно настроить на вращение со скоростью, соразмерной диаметру ротора и желательной окружной скоростью согласно описанию выше. В некоторых случаях устройство высокой скорости сдвига 200 включает Dispax Reactor производства IKA Works, Inc. Уилмингтон, Северная Каролина, и APV North America, Inc. Уилмингтон, Массачусетс. Имеется несколько моделей с различными патрубками впускных/выпускных отверстий, различной мощностью, окружной скоростью, частотой вращения и расходом. Выбор устройства высокой скорости сдвига будет зависеть от требований к пропускной способности и необходимому размеру фракций или пузырьков в дисперсии трубопровода 18 (фиг. 1) выпускного отверстия 210 устройства высокой скорости сдвига 200. Модель DR 2000/4 IKA, например, содержит ременной привод, генератор 4 М, уплотнительное кольцо из ПТФЭ, санитарный фиксатор фланца впускного отверстия 25,4 мм (1 дюйм), санитарный фиксатор фланца выпускного отверстия 19 мм (3/4 дюйма), имеет мощность 2 л.с, скорость на выводном валу 7900 об/мин, расход потока (вода) примерно 300-700 л/ч (в зависимости от генератора),окружную скорость 9,4-41 м/с (от 1850 до 8070 футов/мин). Сосуд Реакционный сосуд или окислительный аппарат 10 - это сосуд любого типа, из которого может отводиться взвесь получаемой серы и в котором проходит окисление гомогенного катализатора. Например,реакционная камера непрерывного или полунепрерывного действия или один и более реакторов периодического действия могут быть установлены последовательно или параллельно. В некоторых вариантах сосуд 10 - окислительный реактор. Окислитель можно подавать в сосуд 10 из опционального источника вторичного воздуха с помощью воздуходувки 90 и трубопровода 15. Окислитель можно подавать через рассеиватели, которыми можно заполнить поперечное сечение сосуда 10 выше нижнего отсека сосуда,где осаждается серосодержащая взвесь. Серосодержащую взвесь можно отводить из конического дна сосуда 10. Предусмотрено любое количество впускных трубопроводов в сосуд 10, три из которых показаны на фиг. 1 (трубопроводы 14, 15 и 52). Впускной трубопровод 14 может быть впускным трубопроводом, соединенным с отстойником 60 серы и сконструированным таким образом, чтобы возвращать в сосуд 10 жидкий каталитический раствор, отделенный от получаемой серной взвеси. Впускной трубопровод 15 может использоваться для опциональной подачи вторичного воздуха с помощью воздуходувки 90. Трубопровод 52 может соединять выпускное отверстие подающего насоса 50 на линии 51 с сосудом 10. Сосуд 10 может содержать выпускной трубопровод 17 отходящего газа и выпускной трубопровод продукта 16 для потока продукта, содержащего серную взвесь в жидком растворе. В вариантах исполнения сосуд 10 включает некоторое число трубопроводов для продукта 16. Трубопровод 21 может соединять сосуд/окислительный реактор 10 с конвертером 30 посредством насоса 5 и трубопровода 12. Окисление гомогенного катализатора будет происходить при создании надлежащих условий в терминах времени, температуры и давления. В этом смысле каталитическое окисление может происходить в любой точке технологической схемы процесса на фиг. 1 при надлежащей температуре и давлении. Благодаря применению жидкого катализатора окисление восстановленного катализатора может в существенной степени происходить в точках за пределами окислительного аппарата/сосуда 10, показанного на фиг. 1. Тем не менее, зачастую желательно наличие дополнительного реактора/сосуда 10 для увеличения времени нахождения в аппарате, степени смешения и нагрева и/или охлаждения. В вариантах исполнения предусматривается, что окисление/восстановление катализатора в существенной степени будет происходить в HSD 40 (либо последовательном или параллельном ряде устройств высокой скорости сдвига 40). В подобных случаях сосуд 10 может служить преимущественно сепаратором, из которого взвесь серы может удаляться на обработку серы через трубопровод 16 и из которого регенерированный (окисленный) жидкий катализатор возвращается в конвертер 30 для повторного использования по трубопроводу 21. В таких вариантах исполнения трубопровод опционального источника вторичного воздуха 15,воздуходувка 90 и фильтр/звукоглушитель 85 могут отсутствовать в системе или могут служить для подачи воздуха лишь в один и более HSD 40 через трубопровод 22. Сосуд 10 может включать один или несколько следующих компонентов: средства нагрева и/или охлаждения, устройства измерения давления, устройства измерения температуры, одна или более точек-8 017140 нагнетания и регулятор уровня (не показан), как известно из области конструирования реакторов. Нагревательные и/или охлаждающие устройства могут содержать, например, теплообменник. В качестве альтернативы, поскольку существенная часть реакции конварианты может происходить в HSD 40, в некоторых вариантах исполнения сосуд 10 может служить преимущественно резервуаром для хранения или, в некоторых случаях, сепаратором. Хотя в целом это нежелательно, в некоторых вариантах сосуд 10 может отсутствовать, в частности, при использовании многих устройств/реакторов высокой скорости сдвига последовательно, как описано ниже. В альтернативных вариантах исполнения поток жидкого продукта конварианты подают в сепаратор выше HSD 40. При таком оформлении сера может удаляться из потока продукта конвертера по трубопроводу 13 в составе потока каталитической жидкости, содержащей восстановленный жидкий катализатор. Восстановленный жидкий катализатор может подаваться в HSD 40 вместе с окислителем для регенерации жидкого катализатора для повторного применения в конвертере 30. В таком варианте исполнения сосуд 10 может отсутствовать в системе сероочистки газа высокой скоростью сдвига 1, поскольку большая часть регенерированного катализатора может возникать в HSD 40 или серии последовательных устройств высокой скорости сдвига 40, и отделение серы производится выше устройства(-в) высокой скорости сдвига. Устройства теплопередачи В дополнение к вышеназванным средствам нагрева/охлаждения сосуда 10 предполагаются также другие внешние или внутренние устройства теплопередачи для нагрева или охлаждения технологического потока в вариантах исполнения, показанных на фиг. 1. Например, при необходимости, тепло может вводиться в сосуд 10 либо отводиться из него по любому способу, известному специалисту в данной области. Также предполагается использование внешнего нагревательного и/или охлаждающего теплообменного устройства. Некоторые уместные точки расположения одного или большего количества таких теплообменных устройств - между насосом 5 и конвертером 30, между HSD 40 и сосудом 10 и между сосудом 10 и насосом 5. Некоторыми примерами (которыми ограничиваться не следует) таких теплообменных устройств являются теплообменники в оболочке, теплообменники типа "труба в трубе", пластинчатые и змеевиковые теплообменники, известные в данной области. Насосы Конструкция насоса 5 предполагает его непрерывное или полунепрерывное действие, и в качестве такового может применяться любой насос, способный обеспечивать давление более 202,65 кПа (2 атм),желательно выше 303,975 кПа (3 атм), для осуществления управляемого потока через HSD 40 и систему 1. Например, подходящим насосом является шестеренчатый насос Roper тип 1 производства Roper PumpCompany (Коммерс, Джоджия), или Dayton Давление Booster Pump (насос подкачки), модель 2 Р 372 Е производства Dayton Electric Co (Найлз, Иллинойс). Желательно, чтобы все детали насоса, контактирующие с перекачиваемой средой, были изготовлены из нержавеющей стали, например стали 316. В некоторых вариантах исполнения системы насос 5 способен производить давление выше 2026,5 кПа (20 атм). В дополнение к насосу 5 в систему, показанную на фиг. 1, могут быть включены один или большее число насосов высокого давления (не показаны). Например, насос подкачки, который может быть аналогичен насосу 5, может быть установлен между HSD 40 и сосудом 10 подкачки давления в сосуде 10. В качестве другого примера дополнительный подающий насос, который может быть аналогичен насосу 5,может быть установлен для подачи дополнительных реагентов или катализатора в сосуд 10. И в качестве еще одного примера насос компрессорного типа может быть установлен между трубопроводом 17 и HSD 40 для возвращения газа из сосуда 10 в HSD 40. Подающий насос 50 может быть любым насосом, подходящим для откачки серной взвеси из сосуда 10. Процесс сероочистки высокой скоростью сдвига. На фиг. 3 показана технологическая схема, показывающая стадии способа сероочистки газов, использующего скорость сдвига. В модуле 400 H2S превращается в элементарную серу с одновременным восстановлением жидкофазного катализатора. В модуле 500 смешение железного катализатора с окислителем (например, O2, воздух, обогащенный воздух) высокой скоростью сдвига приводит к образованию дисперсии окислителя в жидкости, содержащей жидкий окислительно-восстановительный катализатор. В модуле 600 расширенное окисление железного катализатора происходит в сосуде 10, HSD 40, трубопроводе 18 или рассеиватиле 45 и/или трубопроводе 19. В модуле 700 возвращение регенерированного (окисленного) каталитического раствора в конвертер H2S 30 протекает через трубопровод 21, насос 5 и трубопровод 12. В модуле 800 показаны извлечение элементарной серы и возвращение регенерированного каталитического раствора в окислительный аппарат 10 с устройств восстановления серы (например, с отстойника 60 серы). Работа системы сероочистки газа высокой скорости сдвига 1 будет теперь обсуждаться со ссылкой на фиг. 1. В вариантах исполнения реакция обессеривания производится в водной фазе с помощью хелатного соединения железа в качестве катализатора. В цикле обессеривания потока высокосернистого газа поток высокосернистого газа подают в систему 1 через трубопровод 25. Может быть использован газосепаратор 24 для устранения твердых частиц из питающего потока высокосернистого газа, который подают в газосепаратор 24 через трубопровод 23. В конвертере 30 высокосернистый газ контактирует с окисленным каталитическим раствором, который может подаваться встречным током в конвертер 30,-9 017140 например, через трубопровод 12. Для обеспечения хорошей абсорбции H2S слабощелочным раствором жидкого катализатора система обычно функционирует в рН-диапазоне, соответствующем слабощелочной среде; введение щелочи и мониторинг могут происходить в любой удобной точке системы сероочистки газа высокой скоростью сдвига 1. Например, щелочь может подаваться в конвертер 30. При запуске системы жидкий катализатор можно вводить непосредственно в сосуд 10 в форме потока катализатора. В качестве альтернативы или дополнительно катализатор можно вводить в любой точке системы 1. Например, свежий каталитический раствор можно нагнетать в трубопровод 21 (не показан) или конвертер 30. В вариантах исполнения трубопровод 21 подает жидкий катализатор, по меньшей мере часть которого может быть потоком рециркуляции из, например, сосуда 10, который может быть соединен с конвертером 30 через трубопровод 21. Общая реакция процесса: Потоком высокосернистого газа в трубопроводе 25 может быть любой поток газа, содержащего сероводород или серу, например поток высокосернистого газа в трубопроводе 25 может быть воздухом,природным газом, диоксидом углерода, аминокислотным газом, свалочным газом, синтез-газом, геотермальным газом, биогазом, нефтезаводским газом или любой их смесью. Поток высокосернистого газа в трубопроводе 23 может предварительно обрабатываться, что очевидно для специалиста в данной области. Например, на фиг. 1 поток высокосернистого газа в трубопроводе 23 проходит через газосепаратор 24. Поток сероводородсодержащего газа в трубопроводе 25 из газосепаратора 24 подается на конвертер 30. В конвертере 30 H2S преобразуется в элементарную серу. Поток обработанного (т.е. обессеренного) газа в трубопроводе 35 подается на дальнейшую обработку/утилизацию (не показано). В вариантах исполнения эффективность извлечения сероводорода из высокосернистого газа системой высокой скорости сдвига 1 превышает 99%. В вариантах исполнения эффективность извлечения сероводорода из высокосернистого газа системой высокой скорости сдвига 1 превышает 99,9%. В конвертере 30 жидкий катализатор преобразует H2S в элементарную серу путем нескольких химических реакций. Конструкция конвертера определяется расходом и давлением высокосернистого газа,а также необходимой степенью извлечения H2S. Для железного катализатора поглощение в конвертере 30 можно описать следующими реакциями. Поглощение H2S может быть описано следующим образом: Диссоциация H2S описывается реакцией: Окисление ионами железа (Fe3+) может быть описано следующим образом: Таким образом, общая реакция поглощения: Поток жидкости, содержащий серу и восстановленный жидкий каталитический раствор, покидает конвертер 30 через отводящий трубопровод конвертера 13. Диспергируемый окисляющий газ нагнетается в систему сероочистки газа высокой скоростью сдвига 1 через трубопровод 22, который может вводить окисляющий газ в трубопровод 13 или непосредственно в HSD 40. Окисляющий газ может быть воздухом или обогащенным воздухом. В вариантах исполнения окисляющий газ подается непосредственно в HSD 40 без соединения с потоком жидкого реагента (т.е., потока серосодержащей жидкости, выходящего с конвертера 30 через трубопровод 13). Насос 5 может применяться для перекачки регенерированного жидкого катализатора с трубопровода 21 и сосуда 10 по трубопроводу 12 в конвертер 30, создавая давление и обеспечивая контролируемый поток через устройство высокой скорости сдвига (HSD) 40 и систему сероочистки газа высокой скоростью сдвига 1. В некоторых вариантах исполнения насос 5 повышает давление входящего потока HSD до значения выше 202,65 кПа (2 атм), предпочтительно выше 303,975 кПа (3 атм). Таким образом, система сероочистки газа высокой скоростью сдвига 1 может сочетать скорость сдвига с давлением для повышения тщательности перемешивания реагентов. В вариантах исполнения жидкий каталитический раствор и щелочь, при ее наличии, предварительно смешивают в сосуде 10. Реагенты подают в сосуд 10 через, например, впускные трубопроводы 14, 15 и 52. Предусмотрено любое количество впускных трубопроводов в сосуд 10, три из которых показаны на фиг. 1 (трубопроводы 14, 15 и 52). Окислитель и каталитическая жидкость тщательно перемешиваются в HSD 40, задача которого создание тонкой дисперсии окисляющего газа в каталитической жидкости. В HSD 40 окисляющий газ и каталитическая жидкость тонко диспергированы с образованием нанопузырьков, пузырьков субмикронного размера и/или микропузырьков газа которые обеспечивают идеальное смешение с жидкостью и улучшение степени смешения реагентов. Например, для создания дисперсии окисляющего газа в жидкой каталитической среде, содержащей серу (т.е., "реагентов"), можно применять диспергатор IKA моделиDR 2000/4, использующий высокую скорость сдвига, трехстадийный диспергирующий устройство с тремя ротор-статорными узлами, расположенными последовательно. Ротор-статорные установки могут быть- 10017140 оформлены так, как показано на фиг. 2. Смешанные реагенты поступают в устройство высокой скорости сдвига через трубопровод 13 и попадают на ротор-статорный узел первой стадии. Роторы и статоры первой стадии снабжены зубьями, расположенными по окружности ротора и статора. Крупная дисперсия с первой стадии поступает на ротор-статорный узел второй стадии. Ротор и статор второй стадии могут быть также снабжены зубьями, расположенными по окружности ротора и статора. Дисперсия с уменьшенным размером пузырьков, возникающая на второй стадии, поступает в ротор-статорный узел третьей стадии, ротор и статор которого могут быть также снабжены зубьями. Дисперсия покидает устройство высокой скорости сдвига через трубопровод 19. В некоторых вариантах исполнения градиент скорости сдвига ступенчато растет вдоль потока, 260. Например, в некоторых вариантах исполнения градиент скорости сдвига в первом ротор-статорном узле выше, чем градиент скорости сдвига на следующей(-их) стадии(-ях). В других вариантах исполнения градиент скорости сдвига в существенной степени постоянен вдоль потока, на каждой стадии градиент скорости сдвига в существенной степени одинаков. Если устройство высокой скорости сдвига 40 содержит уплотнение ПТФЭ, последнее может охлаждаться с использованием любой известной и применимой в данной области техники. Например, поток реагентов, проходящих по трубопроводу 13, или регенерированный жидкий катализатор в трубопроводе 21 могут использоваться для охлаждения уплотнения и при этом предварительно и по мере необходимости нагреваться перед подачей в устройство высокой скорости сдвига 40 или конвертер 30 соответственно. Ротор(-ы) HSD 40 в некоторых вариантах исполнения настроен(-ы) на вращение со скоростью, соразмерной диаметру ротора. Как было описано выше, устройство высокой скорости сдвига (например,коллоидная мельница или диспергатор с зубчатым венцом) имеет либо фиксированный, либо настраиваемый просвет между ротором и статором. HSD 40 позволяет тщательно смешивать окисляющий газ и жидкий каталитический раствор, содержащий серу. В некоторых вариантах исполнения процесса сопротивление переноса реагентов сокращается в результате работы устройства высокой скорости сдвига, в связи с чем скорость реакции увеличивается более чем на 5%. В некоторых вариантах исполнения процесса сопротивление переноса реагентов сокращается в результате работы устройства высокой скорости сдвига, в связи с чем скорость реакции увеличивается примерно на пол-порядка. В некоторых вариантах исполнения скорость реакции увеличивается, по меньшей мере, на порядок. В некоторых вариантах исполнения скорость увеличивается примерно на порядок - два. В некоторых вариантах исполнения HSD 40 обеспечивает расход по меньшей мере 300 л/ч при минимальной окружной скорости 4500 футов/мин(22,9 м/с), и которая может превысить 7900 футов/мин (40 м/с). Потребляемая мощность может составлять около 1,5 кВт. Поскольку измерение кратковременной температуры и давления на кромке вращающегося механизма, создающего высокую скорость сдвига, или вращающегося элемента в HSD 40 затруднительно, по оценкам, локальная температура, воздействующая на непосредственно смешиваемые реагенты, превышает 500 С, а давление превышает 500 кг/см 2 в условиях кавитации. В результате перемешивания под большим сдвиговым воздействием получают дисперсию окисляющего газа с пузырьками субмикронного размера. В некоторых вариантах исполнения получаемая дисперсия характеризуется средним размером пузырьков примерно менее 5 мкм или, в качестве альтернативы, менее 1,5 мкм. В некоторых вариантах исполнения получаемая дисперсия имеет средний размер пузырьков менее 1 мкм. Соответственно, дисперсия на выходе из HSD 40 через трубопровод 18 включает пузырьки микронного и/или субмикронного размера. В некоторых вариантах исполнения средний размер пузырьков составляет от порядка 0,4 до 1,5 мкм. В некоторых вариантах исполнения средний размер пузырьков составляет около 400 нм и в некоторых случаях - около 100 нм. Во многих вариантах исполнения микропузырьковая дисперсия способна сохранять дисперсное состояние при атмосферном давлении на протяжении по меньшей мере 15 мин. После диспергирования полученная дисперсия покидает HSD 40 через трубопровод 18, соединенный текучей средой с сосудом 10. В качестве опции дисперсия, по мере необходимости, может проходить дальнейшую обработку перед поступлением в сосуд 10. Например, система сероочистки газа высокой скоростью сдвига 1 может также содержать рассеиватель 45, установленный между HSD 40 и сосудом 10. Выходной трубопровод 19 может соединять рассеиватель 45 с сосудом 10. В тех случаях, когда рассеиватель 45 ограничивает пропускную способность, его можно не использовать. Впускной трубопровод окислительного аппарата 19 соединен текучей средой с окислительным аппаратом 10, где может происходить дальнейшее каталитическое окисление (регенерация) раствора. В тех случаях, когда HSD 40 включен в существующую систему сероочистки газа, содержащую рассеиватель 45, который можно сохранить или устранить в зависимости от ограничений пропускной способности, им вызванных. Восстановленный жидкий катализатор, покидающий конвертер 30, регенерируется окислением. Окисление катализатора происходит в HSD 40 и может продолжаться при нахождении в сосуде 10. Как упоминалось выше, сосуд 10 может быть окислительным аппаратом. Для катализатора (хелатного соединения железа) реакция окисления (которая может происходить в HSD 40, трубопроводе 18, рассеивателе 45, трубопроводе 19, сосуде 10 или в любом их сочетании) может быть описана следующими химическими реакциями:- 11017140 Поглощение O2 можно описать так: Регенерация ионов закисного железа (Fe2+) протекает следующим образом: Таким образом, общая реакция регенерации: В результате однородного перемешивания реагентов перед их подачей в сосуд 10 существенная часть химической реакции может происходить в HSD 40. Соответственно, во многих вариантах исполнения реактор/сосуд 10 может использоваться преимущественно для отделения получаемой серы от жидкого каталитического раствора. В качестве альтернативы или дополнительно сосуд 10 может служить первичным реакционным сосудом, в котором происходит большая часть регенерации/окисления окислительно-восстановительного катализатора. Например, в вариантах исполнения сосуд 10 - это окислительный реактор. В вариантах исполнения, где HSD 40 включен в существующую технологическую схему сероочистки газа, которая содержит окислительный аппарат, сосуд 10 может быть окислительным аппаратом. Для новых технологических линий сосуд 10 может служить преимущественно сосудом хранения/сепарации, из которого удаляется полученная сера. Сосуд/реактор 10 может эксплуатироваться в режиме постоянного или полупостоянного потока либо в периодическом режиме. Определенную температуру реакции в сосуде 10 можно поддерживать с помощью средств нагрева и/или охлаждения (например, змеевиков охлаждения) и средств измерения температуры. Давление в сосуде можно контролировать с помощью устройств измерения давления, а уровень реагентов в сосуде - с помощью регуляторов уровня (не показаны), с применением технологий,очевидных для специалистов в данной области. Отходящий газ покидает сосуд 10 через выпускной трубопровод 17 и может подвергаться дальнейшей обработке, удаляться и/или возвращаться в систему сероочистки газа высокой скоростью сдвига 1. Например, часть отводимого газа из трубопровода 17 может возвращаться в трубопровод 13 или 22. Сосуд 10 может иметь конической формы дно, что способствует осаждению и устранению из него серной взвеси. Получаемая в процессе серная взвесь, содержащая кристаллы серы, покидает сосуд 10 по трубопроводу 16. Получаемая серная взвесь может подаваться подающим насосом 50 и по трубопроводам 51 и 53 в отстойник 60 серы. Часть потока с трубопровода 51 может возвращаться через трубопровод 52 в сосуд/окислительный аппарат 10. Серная взвесь в отстойнике 60 серы отстаивается на дне (т.е. в коническом отсеке) отстойника 60 и перекачивается из воронки через трубопровод серы 65, и с помощью насоса для подачи катализаторной суспензии 70 - на установку сепарации серы 80. Например, установка сепарации взвеси 80 может использовать ленточную фильтрующую систему для получения брикета с содержанием серы 60%. В другом примере в некоторых случаях установка сепарации серы 80 может содержать систему мешочной фильтрации и может использоваться для получения брикета с содержанием серы 30 мас.%. При желании серный фильтр может использоваться для получения плавленой серы. Регенерированный каталитический раствор 14, отделенный от серного брикета, может отправляться назад в окислительный аппарат 10. Кислород, используемый в традиционном процессе окисления катализатора, поступает из воздуха или воздуха, обогащенного кислородом 15, который рассеивается чрез раствор катализатора в окислительный аппарат 10. Система сероочистки газа высокой скоростью сдвига 1 может содержать вторичный источник окислителя, подаваемого воздуходувкой 90, и впускной трубопровод 15 окислителя. Линия окислителя 15 включает предварительную фильтрацию на фильтре предварительной фильтрации 85 и прокачку через воздуходувку 90 и трубопровод 86 с предварительного фильтра 85 на окислительный аппарат/сосуд 10. Может практиковаться небольшая добавка щелочи в систему сероочистки газа высокой скоростью сдвига 1 (не показано) для сохранения значений рН раствора катализатора в диапазоне,соответствующем слабощелочной среде. Жидкая фаза процессов окисления использует носители кислорода, взвешенные или растворенные в жидкой фазе, которые могут непрерывно регенерироваться в определенных вариантах исполнения при температурах окружающей среды. В отличие от других систем, упомянутых выше, данная измененная система 20 включает присоединяемое внешнее устройство высокой скорости сдвига 40, позволяющий создавать микропузырьки (и/или пузырьки субмикронного размера) воздуха/обогащенного воздуха или кислорода в трубопроводе 18 (и линии рассеивания 19), который затем поступает в окислительный аппарат 10. Внешнее устройство высокой скорости сдвига 40 может быть установленоперед рассеивателем 45 имеющейся системы и позволяет достичь быстрого окисления и высокой степени конварианты катализатора. Потенциальные достоинства данной измененной системы включают, но не ограничиваются меньшей продолжительностью циклов, повышенной пропускной способностью, сниженными операционными расходами и/или сниженными капитальными расходами благодаря возможности проектирования небольшого(-их) сосуда(-ов) и/или эксплуатации сосуда(-ов) при более низких температурах и/или давле- 12017140 нии. В вариантах исполнения описанный здесь способ предлагает более эффективное извлечение серы в сравнении с сероочисткой в отсутствие внешнего перемешивания высокой скоростью сдвига. В некоторых вариантах исполнения рабочие условия системы 1 включают температуру в пределах примерно от 100 до примерно 230 С. В вариантах исполнения температура находится в пределах примерно от 160 до 180 С. В отдельных вариантах исполнения температура реакции в сосуде 10, в частности, находится в пределах от около 155 до около 160 С. В некоторых вариантах исполнения давление реакции в сосуде 10 находится в пределах от около 202,65 кПа (2 атм) до около 5,6 МРа - 6,1 МРа (55-60 атм). В некоторых вариантах исполнения давление реакции находится в пределах от около 810,6 кПа до около 1,5 МРа (от 8 до около 15 атм). В вариантах исполнения сосуд 10 эксплуатируется при атмосферном или примерно при атмосферном давлении. Множественные смесители высокой скорости сдвига В некоторых вариантах исполнения два или несколько устройств высокой скорости сдвига типаHSD 40 или другого конструктивного оформления организованы последовательно и используются для дальнейшего повышения эффективности реакции. Работа оборудования может протекать в периодическом или непрерывном режиме. В некоторых случаях, где необходим однократный проход или процесс,эффективным может быть использование некоторого числа последовательно расположенных устройств высокой скорости сдвига. Например, в вариантах исполнения дисперсия с трубопровода 18 может подаваться на второе устройство высокой скорости сдвига. Если эксплуатируется некоторое число последовательных устройств высокой скорости сдвига 40, во впускное отверстие питающего потока каждого устройства высокой скорости сдвига можно нагнетать дополнительный окисляющий газ. В некоторых вариантах исполнения некоторое число устройств высокой скорости сдвига 40 могут работать параллельно, и покидающая их дисперсия подается в один или большее число сосудов 10. Характеристики Применение улучшенного перемешивания реагентов в HSD 40 в принципе позволяет эффективно регенерировать жидкий катализатор. В некоторых вариантах исполнения улучшенное перемешивание способствует росту пропускной способности технологического процесса. В некоторых вариантах исполнения смеситель высокой скорости сдвига устанавливают в ранее оформленную технологическую схему,что позволяет повысить производительность (т.е., улучшает пропускную способность). В отличие от некоторых способов, которые направлены на усиление регенерации посредством увеличения объема окислительных аппаратов, улучшенные дисперсия и контакт благодаря внешнему смешению высокой скоростью сдвига во многих случаях способствуют сокращению в размере сосуда и/или времени нахождения в сосуде 10 с сохранением и даже увеличением степени сероочистки. И далее, не ограничиваясь теоретическими основами, можно утверждать, что уровень или степень перемешивания высокой скоростью сдвига является достаточной для повышения интенсивности массообменных процессов и может также создавать локальные неидеальные условия, которые позволят происходить реакциям, которых иначе нельзя было бы ожидать, исходя из предположений, основанных на свободной энергии Гиббса. Считается, что локальные неидеальные условия возникают в устройстве высокой скорости сдвига в результате увеличения температуры и давления с наиболее значительным предполагаемым увеличением локального давления. Увеличение давления и температуры в устройстве высокой скорости сдвига происходит в течение короткого промежутка времени локально, после чего происходит возвращение к основным или средним условиям в системе после выхода из устройства высокой скорости сдвига. В некоторых случаях смеситель высокой скорости сдвига вызывает кавитацию интенсивности, достаточной для диссоциации одного или большего числа реагентов на свободные радикалы, что может интенсифицировать химическую реакцию или позволить реакции происходить в менее строгих условиях, чем потребовались бы в остальных случаях. Кавитация может также увеличивать интенсивность процессов переноса, вызывая местную турбулентность и жидкую микроциркуляцию (акустический поток). Обзор применения феномена кавитации в химических/физических процессах представлен Gogate et al., "Кавитация: Технология будущего", Современная Наука 91 (1): 35-46 (2006). Смеситель высокой скорости сдвига определенных вариантов исполнения настоящей системы и способов вызывает кавитацию, при которой окислитель и восстановленный жидкий катализатор диссоциируют на свободные радикалы, в результате реакции которых катализатор регенерируется. В некоторых вариантах исполнения система и способы, здесь описанные, позволяют создать менее масштабный и/или менее капиталоемкий в сравнении с прежними процесс без использования внешнего устройства высокой скорости сдвига 40. Потенциальные преимущества определенных вариантов исполнения раскрываемых способов - это снижение оперативных затрат и увеличение выхода продукта по известному процессу. Определенные варианты исполнения раскрываемых процессов дополнительно предлагают преимущество сокращения капитальных затрат на разработку новых процессов. В вариантах исполнения диспергирование окисляющего газа в жидкости, содержащей восстановленный жидкий катализатор, устройство высокой скорости сдвига 40 снижает количество неокисленного жидкого катализатора. Потенциальные достоинства данной системы и способа сероочистки газа включают, но не ограничиваются, меньшей продолжительностью циклов, повышенной пропускной способностью, сниженными опе- 13017140 рационными и/или капитальными расходами благодаря возможности проектирования небольших окислительных аппаратов 10 замены окислительного аппарата сепаратором 10 и/или проведению процесса при более низких температурах и/или давлении. В вариантах исполнения использование раскрываемого способа, включающего смешение реагентов с помощью внешнего устройства высокой скорости сдвига 40 позволяет применять меньше окислителя в сосуде/реакторе 10, чем было допустимо ранее. В вариантах исполнения способ включает установку внешнего устройства высокой скорости сдвига 40 в существующий процесс, тем самым, сокращая рабочие температуры и/или давление реакции во внешнем устройстве высокой скорости сдвига 40, и/или позволяя увеличить производительность (пропускную способность) процесса, проводимого без устройства высокой скорости сдвига 40. В вариантах исполнения сосуд 10 используется преимущественно для отделения серной взвеси от жидкого катализатора, поскольку существенная часть окисления катализатора происходит во внешнем устройстве высокой скорости сдвига 40. В вариантах исполнения большая часть реакции окисления происходит во внешнем устройстве высокой скорости сдвига 40. Настоящие способы и системы сероочистки газа посредством окисления с жидкофазным катализатором и регенерации восстановленного катализатора окислением используют внешнее механическое устройство высокой скорости сдвига для обеспечения быстрого контакта и перемешивания химических ингредиентов в контролируемой среде в устройстве высокой скорости сдвига. Устройство высокой скорости сдвига понижает ограничения массообмена в реакции, тем самым, увеличивая общую скорость реакции, и может обеспечить существенное окисление катализатора при общих рабочих условиях, при которых не следует ожидать протекания реакции. Представлены и описаны варианты исполнения изобретения, модификации которого могут быть понятны специалистом в данной области. Описанные варианты исполнения служат лишь примерами, и ими не следует ограничиваться. Если определенно указаны области цифровых значений или предельные значения, следует предполагать, что данные области или предельные значения включают диапазоны или предельные значения подобной величины, находящиеся в рамках однозначно установленных диапазонов или пределов (например, диапазон от около 1 до около 10 включает 2, 3, 4 и так далее; область более 0,10 включает 0,11, 0,12, 0,13 и так далее). Использование термина "опциональный" относительно любого элемента формулы изобретения предполагает, что рассматриваемый элемент необходим, или, в качестве альтернативы, не необходим. Предполагается, что обе альтернативы остаются в рамках формулы изобретения. Следует понимать, что использование более широких понятий, таких как "включает", "содержит","имеет" и пр. обеспечивает поддержку для таких более узких терминов, "как состоит из", "в существенной степени включает", "в существенной степени состоит из" и им подобных. Соответственно, объем правовой защиты ограничивается не вышеприведенным описанием, а лишь нижеследующими пунктами формулы изобретения и включает все эквиваленты предмета формулы изобретения. Каждый пункт формулы изобретения включен в описание как вариант исполнения настоящего изобретения. Таким образом, пункты формулы являются продолжением описания и дополнением к предпочтительным вариантам исполнения настоящего изобретения. Раскрытие всех патентов, заявок и цитируемых публикаций включено в настоящий документ посредством ссылок в той мере, в какой они предлагают примеры, процедуры и прочие детали, дополняющие настоящее описание. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ извлечения сероводорода из потока высокосернистого газа, в котором окисляют сероводород в конвертере посредством контакта потока высокосернистого газа с водным каталитическим раствором с образованием потока обессеренного газа и потока жидкости, содержащей восстановленный катализатор и элементарную серу, вводят окислитель и поток жидкости, содержащей восстановленный катализатор и элементарную серу, в устройство высокой скорости сдвига для образования дисперсии,содержащей пузырьки диспергированного окисляющего газа со средним размером менее приблизительно 5 мкм, вводят полученную дисперсию в сосуд, из которого удаляют серосодержащую взвесь, включающую элементарную серу и водную среду, и отводят поток восстановленного катализатора, при этом по меньшей мере часть потока регенерированного катализатора возвращают в конвертер. 2. Способ по п.1, в котором дополнительно извлекают по меньшей мере часть водного раствора из серосодержащей взвеси и возвращают по меньшей мере часть регенерированного водного раствора в сосуд. 3. Способ по п.1, в котором средний диаметр пузырька газа составляет менее 400 нм. 4. Способ по п.1, в котором высокосернистый газ выбирают из группы, включающей воздух, природный газ, диоксид углерода, аминокислотный газ, газ из органических отходов, биогаз, синтез-газ, геотермальный газ, нефтезаводской газ и их смеси. 5. Способ по п.1, в котором дисперсию из смеси окисляющего газа и жидкой каталитической фазы образуют при скорости сдвига выше 20000 с-1. 6. Способ по п.1, в котором образование дисперсии осуществляют посредством контакта окисляю- 14017140 щего газа и жидкой каталитической фазы в устройстве высокой скорости сдвига, снабженном по меньшей мере одним ротором с окружной скоростью вращения минимум 22,9 м/с. 7. Способ по п.1, при котором в устройстве высокой скорости сдвига создают локальное давление минимум 1034,2 МПа на кромке по меньшей мере одного ротора. 8. Способ по п.1, в котором энергозатраты устройства высокой скорости сдвига превышают 1000 Вт/м 3. 9. Способ по п.1, в котором окислительно-восстановительный катализатор выбирают из металлоорганических соединений и хелатных соединений железа. 10. Способ извлечения сероводорода из высокосернистого газа, в котором окисляют в конвертере газообразный сероводород посредством контакта высокосернистого газа с жидкостью, содержащей окисленный катализатор, с образованием жидкого потока продукта, содержащего серу и восстановленный катализатор, добавляют к полученному жидкому потоку продукта окисляющий газ и образуют дисперсию пузырьков газообразного окислителя в непрерывной фазе жидкости при скорости сдвига минимум 20000 с-1, вводят дисперсию в сосуд, из которого удаляют серосодержащую взвесь и возвращают оставшуюся жидкость, содержащую регенерированный окисленный катализатор, в конвертер. 11. Способ по п.10, который дополнительно включает введение серосодержащей взвеси в сепаратор, отделение водонасыщенной жидкости от серы и возвращение водосодержащей жидкости, извлеченной из суспензии, в сосуд. 12. Способ по п.10, в котором средний диаметр пузырьков окисляющего газа составляет менее 1 мкм. 13. Способ по п.10, в котором дисперсию образуют в устройстве высокой скорости сдвига, содержащем по меньшей мере два генератора. 14. Система извлечения сероводорода из потока высокосернистого газа, включающая конвертер,снабженный впускным отверстием для высокосернистого газа, впускным отверстием для потока жидкости, содержащей окисленный катализатор, и отводящим трубопроводом для удаления из конвертера жидкого продукта, содержащего серу и восстановленный жидкий катализатор, который снабжен впускным отверстием для нагнетания окислителя в виде газа; устройство высокой скорости сдвига, расположенное после впускного отверстия для газа и снабженное впускным отверстием, связанным текучей средой с отводящим трубопроводом конвертера, и выпускным отверстием, связанным текучей средой с окислительной установкой; рециркулирующий трубопровод, связанный с окислительной установкой и впускным трубопроводом потока текучей среды конвертера и выполненный для возвращения в конвертер регенерированного окисленного катализатора. 15. Система по п.14, в которой устройство высокой скорости сдвига включает диспергатор, снабженный зубчатым венцом и содержащий по меньшей мере один узел генератора, снабженный ротором,вращающимся с окружной скоростью, и статором, выполненным с шириной сдвигового зазора, определяемой как минимальный просвет между ротором и статором, при этом скорость сдвига определяется как окружная скорость, разделенная на ширину сдвигового зазора, и составляет минимум 100000 с-1. 16. Система по п.15, в которой окружная скорость внешнего устройства высокой скорости сдвига превышает 20,3 м/с. 17. Система по п.14, в которой устройство высокой скорости сдвига выполнено с возможностью образования дисперсии субмикронного размера пузырьков окислителя в водном каталитическом растворе. 18. Система по п.14, которая содержит по меньшей мере два устройства высокой скорости сдвига. 19. Система по п.14, в которой устройство высокой скорости сдвига содержит по меньшей мере два генератора, при этом скорость сдвига первого генератора выше скорости сдвига второго генератора.

МПК / Метки

МПК: B01D 53/52, C01B 17/04, B01D 53/14

Метки: варианты, высокосернистого, способ, сероводорода, потока, система, извлечения, газа

Код ссылки

<a href="http://easpatents.com/17-17140-sposob-varianty-i-sistema-dlya-izvlecheniya-serovodoroda-iz-potoka-vysokosernistogo-gaza.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ (варианты) и система для извлечения сероводорода из потока высокосернистого газа</a>

Похожие патенты