從氣流去除硫化氫的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及從氣流中去除硫化氫。一種在氣液吸收器設(shè)備中從氣流去除硫化氫的方法，所述吸收器設(shè)備具有兩個(gè)分開(kāi)的吸收區(qū)段，并且其采用第一吸收器堿性溶液流和第二吸收器堿性溶液流，所述第一吸收器堿性溶液流是來(lái)自蘇打灰生產(chǎn)裝置的廢碳酸鈉源，所述第二吸收器堿性溶液流是來(lái)自蘇打灰生產(chǎn)裝置的工藝進(jìn)料流。該方法特別適用于從在蘇打灰生產(chǎn)裝置中產(chǎn)生的含CO2氣流去除H2S。
【專利說(shuō)明】從氣流去除硫化氨 發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及從氣流去除硫化氨，更具體地，涉及在氣液吸收器中從二氧化碳?xì)饬?選擇性地去除硫化氨，所述氣液吸收器采用從蘇打灰生產(chǎn)裝置獲得的兩種獨(dú)立的水性堿性 碳酸軸溶液。
[0002] 發(fā)明背景
[0003] 碳酸軸（NasCOs)，也稱作蘇打灰，是在美國(guó)生產(chǎn)的一種重要且大量的化學(xué)品，其用 于玻璃、化學(xué)品、服皂和去污劑和鉛的制造，并用于紡織工藝、石油精煉和水處理，W及許多 其他用途。
[0004] 在美國(guó)，幾乎所有的蘇打灰（碳酸軸，NasCOs)都是從天然存在的天然堿礦（作為 主要來(lái)源）和蘇打石礦（作為次要來(lái)源）的地下礦藏得到的。美國(guó)已知的最大天然堿礦 礦藏位于懷俄明州西南部的綠河（Green化ver)流域，主要是在懷俄明州的斯威特沃特縣 (Sweetwater County, Wyoming),其通常在地下約800-3000英尺的水平。蘇打石礦（天然 存在的碳酸氨軸，NaHC〇3)礦藏位于科羅拉多州西北部的皮申斯河（Piceance化eek)流域。
[0005] 天然堿礦的地下礦藏主要由倍半碳酸軸（NagC^參NaHC^參2&0)構(gòu)成巧0-95重 量％ )，并含有較少量的氯化軸（NaCl)、硫酸軸（崎5〇4)、有機(jī)物質(zhì)和不溶性物質(zhì)，例如粘± 和頁(yè)巖。
[0006] 可W從地下天然堿礦礦藏回收天然堿礦，通過(guò)機(jī)械采礦技術(shù)或者通過(guò)各種溶液采 礦方法，用于在表面操作中進(jìn)一步加工成蘇打灰或其他堿性產(chǎn)物。目前通過(guò)機(jī)械采礦和溶 液采礦工藝對(duì)綠河流域的天然堿礦礦藏進(jìn)行商業(yè)采礦。通過(guò)溶液采礦技術(shù)對(duì)皮申斯河的蘇 打石礦礦藏進(jìn)行開(kāi)采。
[0007] 在懷俄明州西南部的綠河流域中，由許多不同的組織運(yùn)行從天然堿礦礦藏回收 蘇打灰的蘇打灰生產(chǎn)裝置，包括FMC公司（本專利申請(qǐng)的受讓方）、蘇威化學(xué)品有限公司 (Solvay Qiemicals, Inc.,)、培培化學(xué)品北美公司（Tata Qiemicals No;rth America)和懷 俄明州 LP 的 OCI 公司（0CI Wyoming LP)。
[0008] 機(jī)械采礦，也稱作干法采礦，是在地下堿性礦床中，通過(guò)采礦人員采用復(fù)雜機(jī)械在 地下進(jìn)行的，并且其包括房柱式和長(zhǎng)壁式采礦法。由于下沉礦井的前期成本W(wǎng)及對(duì)于采礦 勞動(dòng)力和復(fù)雜采礦機(jī)械的持續(xù)需求，機(jī)械采礦法成本較高。此外，此類機(jī)械采礦法在干礦床 中留下很大部分的未回收的天然堿礦，例如，在房柱式采礦中約為60%未回收，在長(zhǎng)壁式采 礦中約為30%。
[0009] 溶液采礦是用于從地下礦藏回收礦物的一種替代的采礦方法。溶液采礦有時(shí)稱作 原地回收或原地浸出。溶液采礦也用作機(jī)械采礦的替代或其補(bǔ)充，用于地下礦物礦有價(jià)物 質(zhì)的經(jīng)濟(jì)回收（例如，從天然堿礦回收堿性有價(jià)物質(zhì)，如蘇打灰）。
[0010] 溶液采礦采用常規(guī)鉆井技術(shù)，并包括通過(guò)鉆井孔將水或者其他水基采礦溶劑注入 到天然堿（或者其他可溶性礦物礦）的地下礦藏中；使得采礦溶劑溶解可溶性礦；通過(guò)鉆 井孔將得到的采礦溶液（礦水）粟送到表面；W及對(duì)礦水進(jìn)行加工，從溶液回收溶解的礦石 有價(jià)物質(zhì)作為固體產(chǎn)物，其是碳酸軸或者其他相關(guān)的軸基化學(xué)品的形式。溶液采礦法還可 用于從先前已經(jīng)進(jìn)行過(guò)機(jī)械采礦并廢棄的廢礦藏中回收堿性有價(jià)物質(zhì)。
[0011] 在專利文獻(xiàn)中，描述了許多對(duì)天然堿礦和蘇打石礦進(jìn)行回收的溶液采礦法，它們 采用表面引發(fā)的鉆井技術(shù)注入各種水性采礦溶劑，使得地下礦藏溶解，之后從溶液采礦的 礦藏回收堿性采礦溶液。
[001引于1945年10月30日出版的Pike的美國(guó)專利第2,388, 009號(hào)；1962年8月21 日出版的Caldwell等人（FMC)的美國(guó)專利第3, 050, 290號(hào)；于1964年1月28日出版的 化int等人（FMC)的美國(guó)專利第3, 119, 655號(hào)；于1965年5月18日出版的Gran巧的美國(guó) 專利第3, 184, 287號(hào)；于1981年4月28日出版的化Ivenston等人（PPG)的美國(guó)專利第 4, 264, 104號(hào)；于1991年8月27日出版的化int等人（FMC)的美國(guó)專利第5, 043, 149號(hào)； W及于1993年3月9日出版的化int等人（FMC)的美國(guó)專利第5, 192, 164號(hào)掲示了用于 天然堿的示例性溶液采礦法。
[0013] 1973年12月18日出版的Beard等人（殼牌石油）的美國(guó)專利第3, 779, 602號(hào)； 1989年3月28日出版的Rosar等人（化Tec)的美國(guó)專利第4, 815, 790號(hào)；2004年3月2 日出版的Nielsen等人（美國(guó)蘇打（American Soda))的美國(guó)專利第6, 699, 447號(hào)；W及 2009年8月13日公布的Vinegar (殼牌石油）的美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)第2009/0200854A1號(hào) 中描述了適用于蘇打石礦的溶液采礦過(guò)程的例子。
[0014] 來(lái)自含NaHa)3的礦藏，例如天然堿或蘇打石的溶液采礦的堿性溶液通常含有溶解 的碳酸軸和碳酸氨軸，W及溶解來(lái)自礦藏的溶解的有機(jī)和無(wú)機(jī)雜質(zhì)。含Na2〇)3和NaHC^有 價(jià)物質(zhì)的堿性溶液不僅可W通過(guò)含NaHCOs的地下礦藏的溶液采礦獲得，還可通過(guò)表面堿性 鹽水湖或堿性廢池塘獲得。通過(guò)各種結(jié)晶過(guò)程對(duì)此類堿性溶液中的碳酸軸有價(jià)物質(zhì)進(jìn)行回 收作為蘇打灰，并且堿性溶液中存在的雜質(zhì)通常通過(guò)結(jié)晶母液（其被丟棄）的吹掃流進(jìn)行 去除。
[0015] 在專利文獻(xiàn)中，描述了許多對(duì)從溶液采礦或表面湖和池塘獲得的水性堿性溶液進(jìn) 行處理，W從此類堿性溶液回收碳酸軸和/或碳酸氨軸的方法。它們中的許多包括在水性 堿性溶液中對(duì)碳酸氨軸進(jìn)行分解或中和的步驟，目的在于增加碳酸軸濃度并使得碳酸氨軸 含量最小化的步驟，W促進(jìn)碳酸軸的結(jié)晶，例如作為一水合碳酸軸，然后可W對(duì)其進(jìn)行鍛燒 W產(chǎn)生蘇打灰。
[0016] W下專利是此類現(xiàn)有技術(shù)的蘇打灰方法的例子。
[0017] 1989年9月26日出版的Dome等人（通用化學(xué)公司（General Qiemical))的美國(guó) 專利第4, 869, 882號(hào)描述了一種從與蘇打灰制造裝置相關(guān)的廢池塘或者存儲(chǔ)池回收蘇打 灰的方法，該方法通過(guò)用石灰中和堿性廢水將碳酸氨鹽轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓猁}，蒸發(fā)，然后結(jié)晶十水 合碳酸軸，對(duì)其進(jìn)行回收。
[0018] 1993年11月16日出版的化int等人（FMC)的美國(guó)專利第5, 262, 134號(hào)中描述 了表面加工操作，該表面加工操作從干法采礦的天然堿礦和得自天然堿溶液采礦的堿性采 礦溶液回收蘇打灰?；痠nt等人的美國(guó)專利第5, 262, 134號(hào)描述了從地下天然堿礦藏的溶 液采礦獲得的采礦液體回收碳酸軸有價(jià)物質(zhì)，其是依次通過(guò)結(jié)晶倍半碳酸軸和十水合碳酸 軸，然后對(duì)后者進(jìn)行重結(jié)晶作為一水合碳酸軸。化int等人的美國(guó)專利第5, 262, 134號(hào)還包 括對(duì)各種現(xiàn)有技術(shù)的天然堿礦溶液采礦技術(shù)的描述，W及描述了用于從干法采礦的天然堿 礦回收蘇打灰的"倍半碳酸鹽"和"一水合碳酸鹽"蘇打灰結(jié)晶方法的表面加工操作。美國(guó) 專利第5, 262, 134號(hào)的該些內(nèi)容通過(guò)引用結(jié)合入本文。
[0019] 在專利文獻(xiàn)中已經(jīng)描述了許多蘇打灰回收方法，用于對(duì)從溶液采礦獲得的堿性溶 液進(jìn)行處理，并且它們中的許多包括在堿性溶液中分解碳酸氨軸的步驟，同時(shí)逸出氣態(tài)二 氧化碳，將碳酸氨鹽轉(zhuǎn)化為碳酸軸。
[0020] 1994年2月1日出版的Copenhafer等人（FMC)的美國(guó)專利第5, 283, 054號(hào)描述 了對(duì)從地下天然堿礦藏的溶液采礦獲得的水性采礦溶液回收碳酸軸的方法。所述方法首 先通過(guò)蒸發(fā)和(?汽提將水性采礦溶液中存在的碳酸氨軸轉(zhuǎn)化為碳酸軸，之后用石灰進(jìn)行 中和，使蒸發(fā)的溶液中的殘留碳酸氨軸分解。中間產(chǎn)物十水合碳酸軸從NaHa)3消耗的溶液 結(jié)晶并對(duì)其進(jìn)行回收，然后重溶解和重結(jié)晶作為一水合碳酸軸。Copenhafer的美國(guó)專利第 5, 283, 054號(hào)的蘇打灰回收方法有時(shí)被稱作蒸發(fā)、石灰、十水合物、一水合物巧LDM)方法。
[0021] 在關(guān)于從堿性溶液回收碳酸軸有價(jià)物質(zhì)的后續(xù)專利中描述了類似于ELDM方法的 其他蘇打灰回收方法。
[0022] 1998年6月16日出版的Neuman等人（Tg蘇打灰公司（Tg Soda Ash))的美國(guó)專利 第5, 766, 270號(hào)W及1999年9月21日出版的Neuman等人（Tg蘇打灰公司（Tg Soda Ash)) 的美國(guó)專利第5, 955, 043號(hào)分別描述了從采礦鹽水稀溶液回收碳酸軸的方法。在Neuman 等人的美國(guó)專利第5, 766, 270號(hào)中，首先通過(guò)蒸汽汽提使得采礦鹽水中的碳酸氨軸含量下 降，之后對(duì)碳酸軸十水合物進(jìn)行結(jié)晶。在Neuman等人的美國(guó)專利第5, 955, 043號(hào)中，首先 通過(guò)苛性軸進(jìn)行中和或者稀釋，使得采礦鹽水中的碳酸氨軸含量下降，之后對(duì)碳酸軸十水 合物進(jìn)行結(jié)晶。通過(guò)蒸汽汽提去除十水合物母液中殘留的碳酸氨鹽。
[0023] (i)描述了采用來(lái)自溶液采礦或來(lái)自開(kāi)采的天然堿礦的溶解的堿性溶液的蘇打灰 回收方法和（ii)具有涉及例如通過(guò)蒸汽汽提使得碳酸氨鹽轉(zhuǎn)化為碳酸鹽的單元操作或步 驟的其他專利或公開(kāi)的專利申請(qǐng)包括：2001年5月8日出版的Copenhafer等人的美國(guó)專利 第6, 228, 335號(hào)；2003年6月10日出版的Copenhafer等人的美國(guó)專利第6, 576, 206號(hào)； 2003年7月8日出版的Smith的美國(guó)專利第6, 589, 497號(hào)；2010年1月12日出版的化aman 等人的美國(guó)專利第7, 645, 435號(hào)；W及2010年3月18日公布的Day等人的美國(guó)專利申請(qǐng) 公開(kāi)第 2010/0066153 號(hào)。
[0024] 在許多專利和技術(shù)文獻(xiàn)中描述了用于從氣流中去除硫化氨的技術(shù)。該些技術(shù)中的 一種是使用堿性碳酸鹽或者碳酸氨鹽從同時(shí)含有硫化氨和二氧化碳的氣流中去除硫化氨， 該在W下專利中有提及。
[00巧]1976年1月13日出版的Schieve化ein的美國(guó)專利第3, 932, 583號(hào)和1976年1 月20日出版的Schieve化ein的美國(guó)專利第3, 934, 012號(hào)描述了采用水性碳酸氨軸溶液從 同時(shí)含有硫化氨和二氧化碳的氣流中優(yōu)先去除硫化氨。
[0026] 1981年3月24日出版的化Iler的美國(guó)專利第4, 258, 019號(hào)描述了一種方法，該 方法采用水性堿性碳酸鹽溶液，在超大氣壓力下，從同時(shí)含有硫化氨和二氧化碳的氣流中 選擇性去除硫化氨。
[0027] 本發(fā)明提供了一種通過(guò)采用吸收器堿性溶液流，在氣液吸收器設(shè)備中，從蘇打灰 生產(chǎn)裝置中的含(?的氣流去除硫化氨的方法，所述吸收器堿性溶液流在現(xiàn)有的蘇打灰生 產(chǎn)裝置中是易于獲得的，并且不同于現(xiàn)有技術(shù)，其無(wú)需再生。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0028] 根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)如下方法，從蘇打灰生產(chǎn)裝置中的二氧化碳?xì)饬魅コ蚧?，?述方法包括：
[0029] 將&S污染的二氧化碳?xì)饬鲝奶K打灰生產(chǎn)裝置中的二氧化碳汽提單元操作引入氣 體吸收設(shè)備，所述氣流依次在第一吸收器區(qū)段中接觸第一吸收器堿性流和在第二吸收器區(qū) 段中接觸第二吸收器堿性流，
[0030] 其中，所述第一吸收器堿性流是含有來(lái)自蘇打灰生產(chǎn)裝置的至少1重量％的 Na2〇)3和溶解的雜質(zhì)的水性堿性廢流，并且在氣體吸收設(shè)備的第一吸收器區(qū)段中，所述第一 吸收器堿性流與&S污染的二氧化碳?xì)饬鞯慕佑|量足W從氣流吸收顯著量的HsS, W產(chǎn)生 &S消耗的二氧化碳?xì)饬骱秃形盏牡牡谝晃掌髁鞒隽?，W及
[0031] 其中，所述第二吸收器堿性流是含有來(lái)自蘇打灰生產(chǎn)裝置的至少1重量％的 Na2〇)3的水性工藝流，并且在氣體吸收設(shè)備的第二吸收器區(qū)段中，所述第二吸收器堿性流 與&S消耗的二氧化碳?xì)饬鞯慕佑|量足W從&S消耗的二氧化碳?xì)饬髦形诊@著量的殘留 HsS, W產(chǎn)生純化的二氧化碳?xì)饬骱秃形盏臍埩舻牡诙掌髁鞒隽鳎?br> [0032] 從第一吸收器區(qū)段收回含有吸收的&S和溶解的雜質(zhì)的第一吸收器流出流；
[0033] 從第二吸收器區(qū)段收回含有吸收的殘留的第二吸收器流出流，之后在蘇打灰 生產(chǎn)裝置中采用所述第二吸收器流出流，用于回收其溶解的Na2〇)3有價(jià)物質(zhì)的進(jìn)一步加 工；W及
[0034] 從氣體吸收設(shè)備收回純化的二氧化碳?xì)饬鳌?br> [0035] 本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式是一種從蘇打灰生產(chǎn)裝置中的氣流去除硫化氨的方法， 所述方法包括：
[0036] 將蘇打灰生產(chǎn)裝置中的&S污染的氣流引入到氣體吸收設(shè)備，所述氣流依次在第 一吸收器區(qū)段中接觸第一吸收器堿性流和在第二吸收器區(qū)段中接觸第二吸收器堿性流，
[0037] 其中，所述第一吸收器堿性流是含有來(lái)自蘇打灰生產(chǎn)裝置的至少1重量％的 Na2〇)3和溶解的雜質(zhì)的水性堿性廢流，并且在氣體吸收設(shè)備的第一吸收器區(qū)段中，所述第一 吸收器堿性流與&S污染的氣流的接觸量足W從氣流吸收顯著量的HsS, W產(chǎn)生&S消耗的 氣流和含有吸收的的第一吸收器流出流，W及
[0038] 其中，所述第二吸收器堿性流是含有來(lái)自蘇打灰生產(chǎn)裝置的至少1重量％的 Na2〇)3的水性工藝流，并且在氣體吸收設(shè)備的第二吸收器區(qū)段中，所述第二吸收器堿性流與 &S消耗的氣流的接觸量足W從&S消耗的氣流中吸收顯著量的殘留馬5, W產(chǎn)生純化的氣 流和含有吸收的殘留的第二吸收器流出流；
[0039] 從第一吸收器區(qū)段收回含有吸收的&S和溶解的雜質(zhì)的第一吸收器流出流；
[0040] 從第二吸收器區(qū)段收回含有吸收的殘留的第二吸收器流出流，之后在蘇打灰 生產(chǎn)裝置中采用所述第二吸收器流出流，用于回收其溶解的Na2〇)3有價(jià)物質(zhì)的進(jìn)一步加 工；W及
[0041] 從氣體吸收設(shè)備收回純化的氣流。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0042] 附圖是本發(fā)明的實(shí)施例中所述的本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式的示意性流程圖，其 中，含兩個(gè)吸收區(qū)段的吸收器用于從蘇打灰生產(chǎn)裝置中的二氧化碳?xì)饬魅コ蚧?，其?用結(jié)晶器吹掃液作為第一吸收器區(qū)段吸收器溶液，并采用溶液采礦水性液體作為第二吸收 器區(qū)段吸收器溶液。
[004引發(fā)明詳述
[0044] 發(fā)明概沐
[0045] 本發(fā)明的方法采用氣液吸收裝置去除氣流（優(yōu)選是二氧化碳?xì)饬鳎┲凶鳛槲廴疚?存在的硫化氨，其是在蘇打灰生產(chǎn)裝置中產(chǎn)生或者W其他方式存在的，所述氣液吸收裝置 采用在蘇打灰生產(chǎn)裝置中易于獲得的水性堿性溶液流。本發(fā)明的一個(gè)獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)在于用過(guò) 的水性吸收器堿性溶液流沒(méi)有進(jìn)行再生，并且對(duì)于蘇打灰生產(chǎn)裝置不會(huì)產(chǎn)生額外的經(jīng)濟(jì)成 本負(fù)擔(dān)。
[0046] 在本發(fā)明全文中，術(shù)語(yǔ)"蘇打灰生產(chǎn)裝置"具有寬泛的定義，并且應(yīng)該被理解為覆 蓋如下生產(chǎn)裝置，它們從（1)堿性礦物礦的天然礦藏，例如天然堿、蘇打石、碳氨軸石、泡堿 或其他含NaHCOs的礦物礦或者（2)從含碳酸軸（NasCOs)和/或碳酸氨軸（NaHCOs) W及其 他無(wú)機(jī)鹽（例如，氯化軸和硫酸軸等）的天然或人造堿性湖回收堿性有價(jià)物質(zhì)，如蘇打灰 (碳酸軸）、碳酸氨軸或者其他相關(guān)的軸礦物產(chǎn)物的生產(chǎn)裝置。此類堿性礦物回收操作可涉 及機(jī)械采礦（包括回收的礦物礦的選礦）和/或溶液采礦，W從含NaHa)3的礦物礦的地下 礦藏回收堿性有價(jià)物質(zhì)。
[0047] 本發(fā)明的方法涉及采用氣液吸收設(shè)備從&S污染的氣流（例如&S污染的二氧化 物氣流）吸收硫化氨，所述氣液吸收設(shè)備包括兩個(gè)吸收區(qū)段或吸收段，在第一區(qū)段中去除 了大部分的硫化氨，在第二區(qū)段中去除了殘留的硫化氨，W產(chǎn)生可排放到大氣中的純化的、 消耗的氣流。
[0048] 第一吸收區(qū)段采用水性堿性溶液作為液體吸收劑，所述水性堿性溶液是蘇打灰生 產(chǎn)裝置中的廢流的一種轉(zhuǎn)化部分，其是一種幾乎不具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的水性堿性廢流，通常被 排放到例如膽存廢池塘中。第一吸收器區(qū)段中所用的水性堿性溶液廢流優(yōu)選是結(jié)晶器母液 吹掃流，其在吸收器中起了從&S污染的氣流中去除大部分的硫化氨的作用。從吸收設(shè)備 的第一區(qū)段收回的用過(guò)的吸收器流出流通常被導(dǎo)向相同的膽存廢池塘，對(duì)于所述膽存廢池 塘，如果結(jié)晶器液體吹掃流沒(méi)有用于本發(fā)明吸收方法的話，其也是所述結(jié)晶器液體吹掃流 的預(yù)期目的地。
[0049] 第二吸收區(qū)段采用水性堿性溶液，所述水性堿性溶液是用于在蘇打灰生產(chǎn)裝置中 回收其溶解的Na2〇)3有價(jià)物質(zhì)的有價(jià)值的工藝流的一種轉(zhuǎn)化部分。第二吸收區(qū)段起了 "拋 光步驟"的作用，W從&S消耗的氣流去除較少量的殘留硫化氨。因此，從吸收設(shè)備的第二 區(qū)段收回的用過(guò)的吸收器流出物具有僅含有少量溶解的硫化氨的組成。該樣的話，從吸收 設(shè)備的第二區(qū)段收回的用過(guò)的吸收器流出物不是沒(méi)有價(jià)值的，并且可容易地用于相同的目 的，如初始地用于源水性堿性溶液工藝流，即回收蘇打灰生產(chǎn)裝置中的溶解的Na2〇)3有價(jià) 物質(zhì)。
[0050] 對(duì)于本發(fā)明的該簡(jiǎn)要描述顯而易見(jiàn)的是，相比于現(xiàn)有技術(shù)中所描述的從含的 氣流去除硫化氨的常規(guī)吸收過(guò)程，本發(fā)明的硫化氨吸收方法提供了若干明顯的優(yōu)勢(shì)和益 處。
[0051] 無(wú)需或者不要求對(duì)用過(guò)的吸收器流出溶液進(jìn)行再生。無(wú)需對(duì)用過(guò)的吸收器流出溶 液進(jìn)行處理W去除它們吸收的硫化氨，而在現(xiàn)有技術(shù)過(guò)程中，將此類再生的溶液再循環(huán)到 吸收器進(jìn)行再次利用。
[0052] 本發(fā)明中所采用的吸收器堿性溶液是在蘇打灰生產(chǎn)裝置中作為堿性溶液廢流和 有價(jià)值的堿性溶液工藝流所容易獲得的來(lái)源。它們無(wú)需特別地制備，來(lái)用作吸收設(shè)備中所 使用的吸收器液體吸收器流。
[0053] 但是，本發(fā)明的方法提供了一種有效且高效的回收硫化氨的方法，所述硫化氨會(huì) 污染蘇打灰裝置中的氣流，特別是在蘇打灰裝置中的蘇打灰生產(chǎn)期間產(chǎn)生的&S污染的二 氧化碳?xì)饬?，如下文進(jìn)一步詳述。
[0054] 巧術(shù)巧穎
[0055] 堿性礦物，例如天然堿礦和蘇打石礦（機(jī)械開(kāi)采的礦或溶液采礦的礦）的溶解所 得到的水性堿性溶液不可避免地存在雜質(zhì)，已知礦石含有各種通常被認(rèn)為是雜質(zhì)的次要組 分，例如硫酸鹽和鹽酸鹽，W及天然堿礦情況下的有機(jī)組分，它們與來(lái)自礦石的倍半碳酸軸 組分的碳酸軸和碳酸氨軸一起溶解。
[0056] 在使得一水合碳酸軸或十水合碳酸軸結(jié)晶的基于結(jié)晶的蘇打灰回收過(guò)程中，處理 水性堿性溶液中的此類溶解的雜質(zhì)的一種常規(guī)方法是吹掃一部分的結(jié)晶器母液，W防止雜 質(zhì)在再循環(huán)的結(jié)晶器母液中積累。
[0057] 在水性堿性溶液中作為額外雜質(zhì)存在的可溶性硫化物為此類溶液的后續(xù)加工增 加了復(fù)雜因素。許多采用含化化和NaHC^的堿性溶液的蘇打灰回收方法需要通過(guò)例如加 熱、蒸汽汽提或者蒸發(fā)，將碳酸氨鹽轉(zhuǎn)化為碳酸鹽，W促進(jìn)所需的Na2〇)3物質(zhì)的下游結(jié)晶， 例如一水合碳酸軸或者十水合碳酸軸的下游結(jié)晶。
[0058] 通常在二氧化碳汽提單元操作中，通過(guò)加熱或蒸汽汽提或蒸發(fā)，進(jìn)行含Na2〇)3和 NaHa)3的堿性溶液中的溶解的碳酸氨軸分解為碳酸軸。二氧化碳汽提單元操作導(dǎo)致水性堿 性溶液中的可溶性NaHa)3分解，形成可溶性Na2〇)3 W及氣體副產(chǎn)物二氧化碳和水。氣態(tài)的 (?和&0的副產(chǎn)物形成了離開(kāi)二氧化碳汽提單元操作的二氧化碳富集的氣流。
[0059] 在正在進(jìn)行可溶性NaHC〇3分解的含NasCOs和NaHC〇3的堿性溶液中甚至輕微濃度 的可溶性硫化物的存在也會(huì)導(dǎo)致可溶性硫化物作為氣態(tài)硫化氨化2巧的共同逸出和釋放， 所述氣態(tài)硫化氨化2巧是一種不合乎希望的、污染了 (?富集的氣流的氣態(tài)副產(chǎn)物。氣態(tài)硫 化氨被認(rèn)為是一種空氣污染物，即使是較低濃度下也是如此。&S污染的(?富集的氣流通 常必須進(jìn)行處理W去除氣態(tài)硫化氨污染物，無(wú)論二氧化碳富集的氣流是被釋放到大氣中還 是對(duì)其C〇2含量進(jìn)行進(jìn)一步利用。
[0060] 硫化氨是一種無(wú)色氣體，由于其"莫雞蛋"味的特性而為人們所熟知，該味道即使 是在非常低的濃度下，例如小于或等于Ippm(體積）的&S下也能被檢測(cè)到。高濃度的硫 化氨（通常與意外釋放相關(guān)）是有毒的，并且會(huì)是致命的。對(duì)于低濃度的HsS,對(duì)于長(zhǎng)期暴 露可能存在有害的健康影響。雖然對(duì)于硫化氨沒(méi)有聯(lián)邦環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，但是美國(guó)的許 多州對(duì)于硫化氨水平具有空氣質(zhì)量法規(guī)。
[0061] 傳統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)工藝通過(guò)如下方法去除污染物來(lái)處理&S污染的氣流；通過(guò)在氣 體吸收柱（也稱作氣體洗涂器）中采用含堿性反應(yīng)劑（例如氨氧化軸或者顆粒燒堿息浮 液）的液體吸收介質(zhì)通過(guò)濕法洗涂或者采用顆粒固體作為反應(yīng)劑通過(guò)干法洗涂。該些氣體 洗涂技術(shù)通常使得反應(yīng)劑與氣態(tài)&S反應(yīng)形成亞硫酸鹽或硫酸鹽副產(chǎn)物。涉及從高體積氣 流去除氣態(tài)硫化氨的該硫化物控制方法的明顯缺陷在于高資本成本和原材料（反應(yīng)劑）成 本。
[0062] 根據(jù)本發(fā)明處理的含硫化物的水性堿性溶液的硫化物物質(zhì)可W源自各種不同的 來(lái)源。從地下環(huán)境獲得的水性堿性溶液通常含有源自微生物活動(dòng)的硫化物。
[0063] 相信硫化物（包括硫化氨和硫化鹽）是在與含硫酸鹽礦石（或者石油礦藏）接觸 的地下水性環(huán)境中，通過(guò)硫酸鹽還原微生物或者硫還原微生物（特別是厭氧菌，它們天然 地存在于水和±壤中）的作用形成的。此類水性環(huán)境經(jīng)常面臨堿性礦物的回收。例如，將 水性采礦溶劑注入到礦藏（其通常含有可溶性硫酸鹽作為雜質(zhì)），對(duì)天然堿礦或蘇打石礦 進(jìn)行溶液采礦，產(chǎn)生含有化2C化和NaHC^ W及其他溶解的雜質(zhì)（包括硫化物）的水性堿性 溶液。
[0064] 相信特別有問(wèn)題的微生物是去賴弧菌屬（Desulfovibrio)和脫硫腸狀菌屬 值esul化tomaculum)細(xì)菌種類，它們?cè)谒嵝砸炙较?，將此類（很大程度上厭氧的）水?環(huán)境中存在的硫或硫酸鹽轉(zhuǎn)化成硫化物（例如硫化氨）。該些革蘭氏陰性菌包括去賴弧菌 屬（如脫硫脫硫弧菌值esulfovibrio desulfuricans)和需鹽脫硫弧菌值esulfovibrio salexigens)) W及脫硫腸狀菌屬（如致黑脫硫腸狀菌值esulfotomaculum nigrificans))。 此類細(xì)菌不僅需要硫源來(lái)維持活動(dòng)，其還需要碳源，該是通過(guò)天然堿礦藏或蘇打石礦藏中 存在的碳酸氨鹽和碳酸鹽提供的。
[0065] 硫酸鹽還原細(xì)菌通常是固定細(xì)菌，即它們將它們自身附著在固體表面，而非在水 性流體中自由浮動(dòng)。此外，硫酸鹽還原細(xì)菌通常與粘液形成菌一起發(fā)現(xiàn)，在嵌有細(xì)菌的生物 聚合物基質(zhì)構(gòu)成的膜中。此類生物膜的內(nèi)部是厭氧的，其對(duì)于硫酸鹽還原細(xì)菌的生長(zhǎng)是高 度有益的，即使周圍環(huán)境是好氧的情況下也是如此。該樣的話，難W用可被常規(guī)地加入到水 性介質(zhì)中的殺生物劑來(lái)控制該些問(wèn)題細(xì)菌，所述水性介質(zhì)被注入到溶液采礦的地下礦藏中 W形成堿性溶液用于回收。
[0066] 因此，難W通過(guò)向水性采礦溶劑中引入殺生物劑來(lái)容易地或經(jīng)濟(jì)地處理水性堿性 溶液中形成的可溶性硫化物，所述水性堿性溶液被W非常大體積注入到地下礦藏中，并傾 向于在從礦洞中收回所得的堿性溶液之前長(zhǎng)期保留在礦洞中。因此，從溶液采礦的地下礦 藏中收回的水性堿性采礦溶液可能被可溶性硫化物污染，一旦收回的水性堿性采礦溶液暴 露于大氣中或者在地表上對(duì)此類溶液進(jìn)行蘇打灰加工操作過(guò)程中，所述硫化物會(huì)被揮發(fā)作 為氣態(tài)硫化氨。
[0067] 比S污染的氣流，巧巧二氧化碳富集的氣流
[0068] 本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式涉及對(duì)在蘇打灰生產(chǎn)裝置中的含Na2〇)3和NaHC^的 水性堿性溶液的加工過(guò)程中形成的馬5污染的二氧化碳富集的氣流的處理。如上文的技 術(shù)問(wèn)題中所述，此類二氧化碳富集的氣流通常由于硫化氨的存在而被污染，所述硫化氨是 較低但是顯著的濃度，所述硫化氨從正在進(jìn)行二氧化碳汽提單元操作的水性堿性溶液中揮 發(fā)。
[0069] 蘇打灰生產(chǎn)裝置中的&S污染的二氧化碳富集的氣流的一個(gè)主要來(lái)源是在二氧 化碳汽提單元操作的操作過(guò)程中引起的所述氣流，該操作過(guò)程通常通過(guò)對(duì)硫化物污染的含 化2C化和NaHC^的堿性溶液進(jìn)行加熱、蒸汽汽提或者蒸發(fā)完成或進(jìn)行或者其他方式實(shí)現(xiàn)。 根據(jù)可W由如下簡(jiǎn)化形式顯示的化學(xué)反應(yīng)，二氧化碳汽提單元操作導(dǎo)致可溶性NaHCOs分解 形成可溶性Na2C〇3 ;
[0070] 2NaHC〇3 - Na2C〇3+C〇2 (g) +&0 (g) (I)
[0071] 如反應(yīng)所示，二氧化碳汽提單元操作導(dǎo)致水性堿性溶液中的可溶性NaHO)3分解， 形成可溶性Na2〇)3 W及氣體副產(chǎn)物二氧化碳和水。僅有一部分產(chǎn)生的水副產(chǎn)物保持溶解在 被汽提的水性堿性溶液中。NaHa)3分解反應(yīng)的氣態(tài)(?和&0的副產(chǎn)物導(dǎo)致形成了離開(kāi)二 氧化碳汽提單元操作的二氧化碳富集的氣流。由于水的存在，還增濕了（?富集的氣流。
[0072] 二氧化碳汽提單元操作是蘇打灰生產(chǎn)領(lǐng)域所熟知的，特別是在上文【背景技術(shù)】部分 中所提及的蒸發(fā)-石灰-十水合物-一水合物巧LDM)方法和類似的蘇打灰方法。1994年 2月1日出版的Copenhafer等人（FMC)的美國(guó)專利第5, 283, 054號(hào)描述了所謂的ELDM方 法，其通過(guò)W下步驟對(duì)從地下天然堿礦藏的溶液采礦獲得的水性采礦溶液回收碳酸軸（蘇 打灰）：首先通過(guò)蒸發(fā)和(?汽提將水性采礦溶液中存在的碳酸氨軸轉(zhuǎn)化為碳酸軸，然后用 石灰中和，使經(jīng)蒸發(fā)的溶液中的殘留碳酸氨軸分解。在ELDM方法的最終步驟中，從NaHa)3 消耗的溶液結(jié)晶得到中間產(chǎn)物十水合碳酸軸，對(duì)其進(jìn)行回收，然后重溶解和重結(jié)晶作為一 水合碳酸軸。Copenhafer的美國(guó)專利第5, 283, 054號(hào)通過(guò)引用結(jié)合入本文，其內(nèi)容涉及 ELDM蘇打灰生產(chǎn)過(guò)程中的二氧化碳汽提操作。
[0073] 在二氧化碳汽提單元操作中正在進(jìn)行的NaHC〇3分解的含化2〇)3和NaHC〇3的堿性 溶液中甚至是輕微濃度的可溶性硫化物化S-I或S- 2)的存在也會(huì)導(dǎo)致可溶性硫化物作為氣 態(tài)硫化氨化巧的共同逸出和釋化所述氣態(tài)硫化氨化巧是一種不合乎希望的、污染了 C〇2 富集的氣流的氣態(tài)副產(chǎn)物。
[0074] 含有二氧化碳并且還被&S污染的氣流可W是在蘇打灰生產(chǎn)裝置中的其他點(diǎn)位或 位置引起的，并且此類&S污染的含C〇2氣流也可用本發(fā)明的方法進(jìn)行處理，W去除硫化氨。 會(huì)在（1)在蘇打灰裝置中進(jìn)行回收一水合碳酸軸的蒸發(fā)結(jié)晶單元操作中，（2)與蘇打灰生 產(chǎn)裝置中的碳酸氨軸的生產(chǎn)相關(guān)的(?吸收器操作中，（3)從與蘇打灰生產(chǎn)裝置相鄰的含 NaHa)3的地下礦藏回收堿性有價(jià)物質(zhì)相關(guān)的溶液采礦操作中排出或排放的氣流中，或者類 似的那些中產(chǎn)生或引起此類&S污染的含(?氣流。
[0075] 在本發(fā)明的方法中處理的&S污染的二氧化碳?xì)饬骱酗@著濃度的二氧化碳，并 且在本說(shuō)明書的描述中此類物流還可被稱作&S污染的二氧化碳富集（或C〇2富集）的氣 流。出于本文的目的，術(shù)語(yǔ)"&S污染的二氧化碳?xì)饬?、"&S污染的二氧化碳富集的氣流" 和"&S污染的C〇2富集的氣流"應(yīng)該被理解為指的是含有大幅濃度或顯著濃度的二氧化碳 的氣流。
[0076] 在本發(fā)明全文中，涉及根據(jù)本發(fā)明處理的二氧化碳（或(?富集）氣流的"大幅濃 度"或"顯著濃度"的二氧化碳至少約為20體積％的0)2。在本發(fā)明的方法中處理的&S污 染的二氧化碳?xì)饬鲀?yōu)選含有至少約30體積％的(?,更優(yōu)選含有至少約50體積％的0)2。
[0077] 此類二氧化碳濃度可適用于已經(jīng)被除濕并且含有少于約30體積％的水蒸氣的二 氧化碳?xì)饬?。例如，?lái)自通過(guò)蒸汽汽提進(jìn)行的碳汽提單元操作的二氧化碳?xì)饬魍ǔ?huì)是高 度增濕的，因此增濕的氣流中的二氧化碳的濃度會(huì)由于存在顯著量的水蒸氣而被稀釋。通 常通過(guò)冷凝或類似方法將此類水蒸氣定期地去除至例如小于約30體積％的水，之后在蘇 打灰生產(chǎn)裝置中對(duì)二氧化碳?xì)饬鬟M(jìn)行進(jìn)一步加工。
[0078] 本發(fā)明的方法還可適用于其他氣流，所述氣流是在蘇打灰生產(chǎn)裝置中產(chǎn)生或引起 或者其他方式存在的，其中此類氣流不含二氧化碳但是它們?nèi)匀皇潜籋,S污染的。此類&8 污染的氣流可W是在蘇打灰生產(chǎn)裝置中產(chǎn)生或引起或者其他方式存在的。例子包括但不限 于，（1)會(huì)在蘇打灰生產(chǎn)裝置中進(jìn)行的各種單元操作中產(chǎn)生或引起的&S污染的空氣或者 &S污染的含水氣流，或者（2)與蘇打灰生產(chǎn)裝置相鄰的溶液采礦操作或者機(jī)械采礦操作或 者礦物或石油產(chǎn)物回收過(guò)程中排出或排放含的空氣或氣流，特別是含甲焼氣流。
[0079] 在本發(fā)明的方法中處理的&S污染的二氧化碳?xì)饬骰蛘咂渌?amp;S污染的氣流 可含有污染了所述氣流的一定范圍濃度的硫化氨，從低但是顯著濃度到中等到高濃度 &S。&S污染的二氧化碳?xì)饬髦械牧蚧钡臐舛瓤蒞是顯著的，例如至少0. 1體積％的 馬5 (IOOOppmv &巧或者至少0.5體積％的HsS(SC)OOppmv &巧或者甚至至少1體積％的 &S (IOO(K)PPmv &巧。在&S污染的二氧化碳?xì)饬髦?，較低的硫化氨濃度也會(huì)是有問(wèn)題的， 例如至少50化pmv ^S,或者低至至少30化pmv &S或者甚至低至至少10化pmv 在本 發(fā)明的方法中，對(duì)&S污染的氣流中的此類寬范圍的硫化氨濃度是容易處理的。
[0080] 在本發(fā)明的方法中可對(duì)&S污染的二氧化碳?xì)饬骰蚱渌?amp;S污染的氣流中的上述 濃度水平的硫化氨進(jìn)行有效的處理并降低至顯著較低的濃度，使得經(jīng)處理的氣流可W被釋 放到大氣中或者在蘇打灰生產(chǎn)裝置中使用，而無(wú)需進(jìn)一步的HsS去除處理步驟。在下文純 化的氣流一&S去除效率部分對(duì)硫化氨的去除效率進(jìn)行更為詳細(xì)的討論。
[00引]第一巧第二吸收器堿巧溶液一共同特征
[0082] 本發(fā)明采用兩種具有明顯不同組成的水性堿性溶液流，該使得第一和第二堿性溶 液流分別特別地適用于它們?cè)诒景l(fā)明的氣液吸收方法中的使用，用于處理蘇打灰生產(chǎn)裝置 中的馬8污染的氣流。
[0083] 除了在下文副標(biāo)題為"第一吸收器區(qū)段堿性溶液和第二吸收器區(qū)段堿性溶液"中 的進(jìn)一步討論的單獨(dú)的獨(dú)特的特性之外，本發(fā)明中用作液體吸收劑的兩種水性堿性溶液流 分享了一些共同的顯著特點(diǎn)。
[0084] 首先，適合用作根據(jù)本發(fā)明的吸收器水性堿性溶液流的水性溶液的特征在于，它 們是具有堿性抑值的水性堿性溶液，即抑值大于7,通常在抑大于7至抑約為12的范圍 內(nèi)，優(yōu)選抑約為8-11。
[0085] 其次，在本發(fā)明中用作吸收器堿性溶液流的水性堿性溶液是含有（i)溶解的碳酸 軸或（ii)溶解的碳酸軸和溶解的碳酸氨軸的水性溶液。碳酸鹽含量（包括碳酸鹽和任選 存在的碳酸氨鹽）構(gòu)成了水性堿性溶液的堿性。
[0086] 此類水性堿性溶液的進(jìn)一步特征在于，在現(xiàn)有的蘇打灰生產(chǎn)裝置中，它們?cè)谠撔?裝置的許多不同位置或來(lái)源中是容易獲得的。也可使用來(lái)自兩個(gè)或更多個(gè)來(lái)源的水性堿性 溶液流的組合。
[0087] 用作吸收器堿性溶液流的水性堿性溶液的溶解的碳酸軸的含量是可觀的并且優(yōu) 選是顯著的，從而促進(jìn)了從本發(fā)明中被處理的H,S污染的氣流吸收硫化氨的效率。該些水 性堿性溶液的碳酸軸含量含有至少1重量％的Na2C〇3,優(yōu)選至少約5重量％的Na2C〇3,更優(yōu) 選至少約7重量％的崎哪，W及最優(yōu)選至少約10重量％的崎哪。（應(yīng)理解的是，在本說(shuō) 明書中適用于溶液的該些和其他重量百分比表示基于溶液的總重量的重量百分比。）
[0088] 在本發(fā)明中用作吸收器堿性溶液流的水性堿性溶液含有溶解的碳酸軸，并且通常 還會(huì)含有溶解的碳酸氨軸，相比于碳酸軸，后者通常W較低濃度存在。在用作吸收器堿性溶 液流的水性堿性溶液中，此類堿性溶液流中的碳酸氨軸的濃度小于對(duì)應(yīng)的碳酸軸的濃度。 此類堿性溶液流中的碳酸氨軸的濃度優(yōu)選W小于約5%的NaHa)3的濃度存在，更優(yōu)選小于 約4%的NaHC〇3, W及最優(yōu)選小于約3%的NaHOV
[008引含高濃度崎哪（即至少約10重量％的崎哪至高至飽和濃度的崎哪）的堿性 溶液是高度優(yōu)選的，因?yàn)榇祟惛邏A性濃度促進(jìn)了從&S污染的二氧化碳?xì)饬魑樟蚧钡?良好的吸收回收效率。
[0090] 雖然不希望受到任何特定作用機(jī)理或反應(yīng)方案的限制，但是本發(fā)明的發(fā)明人相信 含顯著濃度或高濃度的化2C化的堿性溶液的碳酸軸（NasCOs)含量對(duì)于從&S污染的氣流中 吸收去除&S進(jìn)入到堿性吸收溶液中是有利的。相信堿性吸收溶液中的碳酸軸與吸收的硫 化氨的反應(yīng)，反應(yīng)如下所示：
[0091] 琴〇3+&5 - NaHC〇3+NaHS 似
[0092] 相信通常在第一吸收器區(qū)段堿性溶液中作為雜質(zhì)存在的硫酸軸也與吸收的硫化 氨反應(yīng)，反應(yīng)如下所示：
[0093] 化25〇4+&8 - NaHS〇4+NaHS (3)
[0094] 在本發(fā)明中用作吸收器堿性溶液的水性堿性溶液優(yōu)選具有總堿性（T. A.)含量， 所述總堿性（T. A.)含量是由其溶解的碳酸軸和碳酸氨軸的含量決定的，至少約為6重量％ 的T.A.。更優(yōu)選的，水性堿性溶液的總堿性含量至少約為8重量％，并且最優(yōu)選至少約為 10重量％的T. A.。
[0095] 術(shù)語(yǔ)"總堿性"（或者T. A.)指的是水性堿性溶液中溶解的碳酸軸和碳酸氨軸的總 重量百分比，碳酸氨軸表述為它的當(dāng)量碳酸軸含量；總堿性％ ^A.重量％ ))=化2〇)3(重 量％ ) + [53/8句X [Na肥03 (重量％ )]。例如，含13重量％的崎哪和4重量％的Na肥〇3的 水性堿性溶液會(huì)具有15. 5重量％的NasCOs的總堿性含量，因?yàn)?重量％的NaHCOs對(duì)應(yīng)2. 5 重量％的當(dāng)量Na2C〇3,碳酸氨軸含量的轉(zhuǎn)換系數(shù)為[(l/2)xl06摩爾.重量.Na2C03/84摩 爾.重量.NaHC03]。
[0096] 關(guān)于總堿性，應(yīng)理解的是，除了碳酸鹽和碳酸氨鹽之外的溶解的鹽，例如硫酸軸和 其他硫酸鹽W及氯化軸，不被考慮是對(duì)于水性堿性溶液的"總堿性"含量作出貢獻(xiàn)的組分。
[0097] 第一吸收器區(qū)段堿巧溶液
[0098] 在本發(fā)明的氣液吸收設(shè)備的第一區(qū)段中，用作第一吸收器堿性溶液流的水性堿性 溶液是在蘇打灰裝置中通常被認(rèn)為是廢流的水性堿性溶液。此類水性堿性溶液廢流通常含 有可觀、并且優(yōu)選含有顯著濃度的碳酸軸，W及較小濃度的碳酸氨軸。該些水性堿性溶液廢 流還含有顯著濃度的溶解的雜質(zhì)，例如最常存在的硫酸軸（化2SO4)和氯化軸（化Cl)。
[0099] 用作第一吸收器堿性溶液流的水性堿性溶液的特征在于，含有；（i)可觀濃度的 可溶性碳酸軸，至少1重量％的NasCOs,優(yōu)選至少約5重量％的NasCOs,更優(yōu)選至少約7重 量％的崎哪，最優(yōu)選至少約10重量％的崎哪W及扣）較高雜質(zhì)水平，濃度至少約為1 重量％的雜質(zhì)，通常至少約3重量％的雜質(zhì)，有時(shí)至少約5重量％的雜質(zhì)，或者更高。
[0100] 此類水性堿性溶液中可觀或高水平的雜質(zhì)使得對(duì)此類溶液進(jìn)行進(jìn)一步加工，例如 回收它們中溶解的化化和化肥化有價(jià)物質(zhì)在經(jīng)濟(jì)上是沒(méi)有吸引力或者難W實(shí)施的，因而 此類水性堿性溶液被認(rèn)為是廢流，通常導(dǎo)入或收集于蘇打灰生產(chǎn)裝置附近的膽存池塘中。
[0101] 含高水平雜質(zhì)的該些水性堿性溶液廢流可源自任意若干來(lái)源或蘇打灰生產(chǎn)裝置 中的單元操作，包括來(lái)自結(jié)晶器單元操作的吹掃流或者來(lái)自與機(jī)械采礦或溶液采礦操作相 關(guān)的廢流或膽存池塘。也可使用來(lái)自兩個(gè)或更多個(gè)來(lái)源的廢流的組合。
[0102] 合適的水性堿性溶液廢流的優(yōu)選來(lái)源包括水性堿性結(jié)晶器母液的吹掃流，它們是 從連續(xù)操作的結(jié)晶器收回的，W防止結(jié)晶器液體中存在的雜質(zhì)水平積累到妨礙晶體形成、 結(jié)晶的碳酸軸物質(zhì)的形態(tài)或純度的濃度。適合用作本發(fā)明中的第一吸收器水性堿性流的水 性堿性結(jié)晶器液體的吹掃流包括來(lái)自生產(chǎn)一水合碳酸軸或十水合碳酸軸的結(jié)晶操作的吹 掃流。也可使用來(lái)自生產(chǎn)倍半碳酸軸或者甚至是碳酸氨軸的結(jié)晶操作的吹掃流；此類倍半 碳酸鹽結(jié)晶器液體的通常特征在于含有較高的碳酸氨軸濃度，因而較不優(yōu)選用作第一吸收 器堿性溶液流。
[0103] 根據(jù)回收的晶體物質(zhì)W及采用的結(jié)晶器操作參數(shù)，來(lái)自結(jié)晶器操作的吹掃流的組 成發(fā)生變化。例如，來(lái)自一水合碳酸軸結(jié)晶器操作的吹掃流可含有，例如19-30重量％的 碳酸軸、0. 1-0. 4重量％的碳酸氨軸、高至2. 7重量％的化Cl、高至2. 4重量％的Na2S〇4和 100-15(K)ppm的總有機(jī)碳（TOC)。來(lái)自倍半碳酸軸結(jié)晶器操作的吹掃流可含有，例如3-25 重量％的碳酸軸、1-15重量％的碳酸氨軸、W及與一水合物結(jié)晶器吹掃相似水平的氯化物、 硫酸鹽和有機(jī)物。來(lái)自十水合碳酸軸結(jié)晶器操作的吹掃流可含有，例如7-10重量％的碳酸 軸、1-4重量％的碳酸氨軸、4-12重量％的化C1U-3重量％的Na2S〇4和100-1500ppm的總 有機(jī)碳（TOC)。
[0104] 適合用作本發(fā)明的第一吸收器水性堿性溶液流的含有高水平雜質(zhì)的水性堿性溶 液的其他來(lái)源包括：（1)與蘇打灰制造的地表操作聯(lián)用的廢池塘或膽存池塘，例如含堿池 塘，其膽存了蘇打灰工藝廢流，例如從蘇打灰結(jié)晶操作吹掃的母液或者來(lái)自蘇打灰制造的 其他水性廢流或副產(chǎn)物流；或者（2)廢水流或廢水池塘，其含有（a)從常規(guī)機(jī)械采礦操作的 地下位置回收或粟送的廢水，例如降塵水或冷卻水，或者化）從溶液采礦操作回收的廢水， 所述（a)和化）在本文中都被稱作采礦廢水，例如天然堿采礦廢水。相比于從溶液采礦操 作直接獲得的堿性溶液，該些水性堿性溶液通常含有顯著水平的無(wú)機(jī)雜質(zhì)，例如氯化物、硫 酸鹽、硫化物和有機(jī)雜質(zhì)。
[0105] 適合用作本發(fā)明的第一吸收器水性堿性溶液流的含有高水平雜質(zhì)的水性堿性溶 液的其他來(lái)源是不純的堿性溶液（鹽水），它們是從天然存在的地表鹽水湖或者地表堿湖， 例如加利福尼亞州的瑟爾斯湖（Searles Lake)、歐文斯湖（Owens Lake)或莫諾湖（Mono Lake)獲得的。該些天然存在的水性堿性溶液（本文稱作不純的天然堿性湖鹽水），通常含 有顯著水平的雜質(zhì)，例如硫酸軸和氯化軸，它們需要額外且通常復(fù)雜的加工步驟來(lái)去除，之 后從此類溶液回收碳酸軸物質(zhì)。
[0106] 在本發(fā)明的方法中，在吸收器的第一區(qū)段中使用第一吸收器水性堿性溶液流之 后，從第一吸收器區(qū)段收回含吸收的的第一吸收器流出流?？扇芜x地將來(lái)自第一吸收 器區(qū)段的一部分的流出溶液再循環(huán)到吸收器區(qū)段，W降低其堿性溶液需求，即降低需要引 入第一吸收器區(qū)段W實(shí)現(xiàn)在該區(qū)段中所需的從二氧化碳?xì)饬魅コ蚧彼枰奈掌?溶液的體積。
[0107] 在本發(fā)明的方法中，不對(duì)從第一吸收器區(qū)段收回的含吸收的的第一吸收器流 出溶液進(jìn)行再生，W去除其吸收的硫化氨，例如，因而經(jīng)再生的溶液可W在吸收單元操作中 重復(fù)使用。相比于需要吸收器流出物再生步驟或其他步驟來(lái)制備用于吸收器中的新鮮吸收 器溶液的現(xiàn)有技術(shù)吸收過(guò)程，該代表了顯著的經(jīng)濟(jì)益處。
[0108] 從第一吸收器區(qū)段收回的第一吸收器流出流中的雜質(zhì)水平可能高于引入到第一 吸收器區(qū)段中的第一吸收器水性堿性溶液流中的雜質(zhì)水平，因?yàn)閺?amp;S污染的二氧化碳?xì)?流中吸收的硫化氨通常導(dǎo)致該吸收器區(qū)段的流出流中較高水平的溶解的硫化物。在流出流 中可能發(fā)生部分雜質(zhì)濃度的稀釋，因?yàn)樵谠撐掌鲄^(qū)段中，水蒸氣冷凝進(jìn)入到用過(guò)的吸收 器流出溶液中（所述水是從正在處理的&S污染的二氧化碳?xì)饬髦欣淠模?br> [0109] 優(yōu)選將第一吸收器流出流導(dǎo)向膽存廢池塘進(jìn)行處置。所述膽存廢池塘可W與用于 第一吸收器水性堿性溶液流的吹掃流W其它方式要導(dǎo)向其中的膽存池塘相同或不同?；?者，可W將第一吸收器流出流導(dǎo)向地下洞中，所述地下洞是不純的水性廢流正在導(dǎo)入的地 方，例如與工作采礦操作安全隔開(kāi)的已經(jīng)采空的機(jī)械采礦礦藏的區(qū)段。
[0110] 第一吸收器流出流的該種部署代表沒(méi)有顯著的經(jīng)濟(jì)成本，因?yàn)榉駝t的話，由于其 高的雜質(zhì)含量，第一吸收器水性堿性溶液流的堿性溶液源也無(wú)法被用于回收溶解的Na2C〇3 和NaHC〇3有價(jià)物質(zhì)。
[0111] 一旦將用過(guò)的第一吸收器流出流加入到已經(jīng)含有來(lái)自蘇打灰生產(chǎn)裝置的操作的 積累的廢液體的膽存廢池塘，被導(dǎo)入到堿性膽存廢池塘的第一吸收器流出流中吸收的硫化 氨通常不存在污染問(wèn)題。
[0112] 引入到膽存廢池塘中的第一吸收器流出流中的硫化氨不存在由于揮發(fā)的&S所導(dǎo) 致的污染問(wèn)題，原因在于；（i)堿性廢溶液中溶解的硫化氨的濃度較低，W及（ii)通過(guò)廢池 塘液體與空氣的接觸，使得膽存池塘液體中一部分的溶解的硫化物被氧化成硫酸鹽，并且 通過(guò)堿性廢液體中存在的鐵和其他金屬雜質(zhì)通常催化了該天然反應(yīng)。 ?！璢第二吸收器區(qū)段堿巧溶液
[0114] 在本發(fā)明的氣液吸收器的第二區(qū)段中用作第二吸收器堿性溶液流的水性堿性溶 液是蘇打灰裝置中的水性堿性溶液，其是后續(xù)加工來(lái)回收它們的作為蘇打灰的溶解的碳酸 軸有價(jià)物質(zhì)的工藝流。該些水性堿性溶液通常被認(rèn)為是有價(jià)值或者是有用的工藝流，因?yàn)?它們?cè)谔K打灰生產(chǎn)裝置中被用于它們的溶解的碳酸軸有價(jià)物質(zhì)，不同于用作第一吸收器堿 性溶液流的含雜質(zhì)的堿性溶液廢流。
[0115] 可W從任意數(shù)種工藝流來(lái)源得到用作第二吸收器堿性溶液流的水性堿性溶液，所 述工藝流是與蘇打灰生產(chǎn)裝置中回收作為蘇打灰的它們的溶解的碳酸軸有價(jià)物質(zhì)直接或 間接相關(guān)的。所述蘇打灰生產(chǎn)裝置可W位于通過(guò)機(jī)械采礦和/或溶液采礦，從天然礦物礦 藏回收蘇打灰或者從堿湖鹽水來(lái)源回收蘇打灰的位置。
[0116] 用作第二吸收器堿性溶液流的水性堿性溶液的特征在于，含有（i)可觀濃度的可 溶性碳酸軸，至少1重量％的Na2C〇3,優(yōu)選至少約5重量％的Na2C〇3,更優(yōu)選至少約7重量％ 的崎哪，最優(yōu)選至少約10重量％的崎哪W及扣）較低的雜質(zhì)水平（不同于第一吸收 器區(qū)段中采用的含雜質(zhì)的溶液）。此類水性堿性溶液還可含有碳酸氨軸，濃度小于可溶性碳 酸軸組分的濃度，如上文所述。
[0117] 該些特性有助于使用此類水性堿性溶液作為用于生產(chǎn)和回收蘇打灰的工藝流或 進(jìn)料流，例如通過(guò)所需的碳酸軸物質(zhì)（如一水合碳酸軸、十水合碳酸軸或者倍半碳酸軸或 者甚至是碳酸氨軸（可W對(duì)其進(jìn)行鍛燒來(lái)形成無(wú)水蘇打灰））的結(jié)晶來(lái)進(jìn)行所述生產(chǎn)和回 收蘇打灰。
[0118] 在本發(fā)明中用作第二吸收器區(qū)段水性堿性溶液流的水性堿性溶液可W從地下堿 性礦物礦藏直接得到（或者間接源自），所述地下堿性礦物礦藏（i)含有含NaHC^和NasCOs 的礦物，例如天然堿（主要是倍半碳酸軸，NasCOs ? NaHC^ ? 2&0)(例如位于懷俄明州西南 部的綠河流域的礦藏）、碳氨軸石（主要是NasCOs ? 3NaHC〇3)，或者（ii)主要含NaHC〇3,例 如蘇打石（主要是NaHC〇3)(例如位于科羅拉多州皮申斯河流域的礦藏）。在相同礦藏或構(gòu) 成中可能存在該些含NaHC〇3和NasCOs礦物的組合。
[0119] 可W從地下礦藏的機(jī)械采礦（將干法采礦的礦石溶解到水性介質(zhì)中）或者溶液采 礦，或者從先前已經(jīng)（機(jī)械（干法）采礦）開(kāi)采過(guò)的礦藏的溶液采礦獲得水性堿性溶液。
[0120] 用作第二吸收器堿性溶液流的示例性和優(yōu)選的水性堿性溶液是（1)從天然堿、蘇 打石或其他含NaHa)3的礦物礦回收的水性堿性采礦溶液，W及（2)用于一水合碳酸軸、十 水合鐵酸軸、倍半碳酸軸或者碳酸氨軸的結(jié)晶的結(jié)晶器進(jìn)料流溶液。
[0121] 在本發(fā)明的第二吸收器區(qū)段中用作吸收器流的優(yōu)選的溶液采礦液體是W下該些 水性堿性采礦溶液，它們是采用溶液采礦溶劑（例如，水或者在溶解的堿性有價(jià)物質(zhì)中稀 釋的再循環(huán)的水性流）和堿性溶液采礦領(lǐng)域所熟知的溶液采礦技術(shù)，從地下天然堿礦藏或 其他含NaHCOs的礦藏溶液采礦得到的那些水性堿性采礦溶液。
[0122] 從天然堿的溶液采礦獲得的溶液采礦液體流通常會(huì)含有約13重量％的Na2〇)3和 約4. 5重量％的NaHC^,對(duì)應(yīng)總堿性含量約為16%。此類溶液采礦的水性堿性流通常單獨(dú) 使用或者與蘇打灰生產(chǎn)裝置中可得到的作為碳酸軸結(jié)晶操作的溶液進(jìn)料的其他堿性工藝 流結(jié)合使用。
[0123] 對(duì)于位于懷俄明州的綠河的天然堿礦藏，此類地下天然堿礦藏的溫度通常約為 68-86° F，從此類礦藏的溶液采礦回收的堿性溶液采礦流的溫度可能會(huì)接近該溫度。
[0124] 相比于實(shí)驗(yàn)室條件下可得到的理論平衡飽和濃度，從天然堿礦或其他含水的含 NaHa)3的礦石的溶液采礦或者稀釋的水性堿性采礦溶劑回收的水性堿性溶液通常不是完 全飽和的。例如基本平衡的水性堿性溶液、飽和溶液（相對(duì)于NaHCOs和NasCOs)和在68° F 的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下采用水性介質(zhì)（例如水）從天然堿礦中的倍半碳酸軸的溶解得到的水性堿 性溶液，它們會(huì)含有約17重量％的NasCOs和約4重量％的NaHC〇3,對(duì)應(yīng)約19. 5重量％的 總堿性的總堿含量。溶解溶劑的溫度的微小變化不會(huì)顯著改變組成，例如相應(yīng)的平衡，（對(duì) 比上文剛提到的68。F)，飽和堿性溶液在86。F會(huì)含有約17重量％的NasCOs和約4. 7重 量％的NaHC〇3,對(duì)應(yīng)約20重量％的總堿性的總堿含量。
[0125] 還可W獲得作為堿性液體或溶液的用作第二吸收器區(qū)段水性堿性流的水性堿性 溶液，所述堿性液體或溶液是從與蘇打灰制造裝置相關(guān)聯(lián)的尾礦處理系統(tǒng)收回的，在該尾 礦處理系統(tǒng)中，干法開(kāi)采的礦石廢固體（即尾礦）被作為水性漿料引入到地下洞中，之后從 洞中收回堿性溶液用于回收蘇打灰，如1991年8月27日出版的化int等人（FMC)的美國(guó) 專利第5, 043, 149號(hào)中所述。
[0126] 如上文所述，可用作第二吸收器堿性溶液流的另一種水性堿性溶液工藝流來(lái)源是 用于在蘇打灰生產(chǎn)裝置中沉淀和回收碳酸軸物質(zhì)的蘇打灰結(jié)晶器進(jìn)料流。結(jié)晶器進(jìn)料工藝 流可包括用于使一水合碳酸軸、十水合碳酸軸或倍半碳酸軸結(jié)晶的水性堿性溶液進(jìn)料流。
[0127] 在本發(fā)明的方法中，在吸收器的第二區(qū)段中使用第二吸收器水性堿性溶液流之 后，從第二吸收器區(qū)段收回含吸收的殘留的第二吸收器流出流。由于第二吸收區(qū)段起 了 "拋光步驟"的作用，W從&s消耗的二氧化碳?xì)饬魅コ^少量的殘留硫化氨，因此，從吸 收設(shè)備的第二區(qū)段收回的用過(guò)的吸收器流出流的組成僅含有少量的溶解的硫化氨。
[0128] 如同第一吸收器流出流的情況那樣，同樣不對(duì)從第二吸收器區(qū)段收回的含殘留 的第二吸收器流出流進(jìn)行再生。優(yōu)選不對(duì)含吸收的殘留馬8的第二吸收器流出流進(jìn)行 再循環(huán)或者W其他方式在吸收單元操作中重新使用。
[0129] 含吸收的殘留的第二吸收器流出流仍然含有有價(jià)值的碳酸軸有價(jià)物質(zhì)，可W 對(duì)其進(jìn)行容易地回收，而不會(huì)受到存在的較少量的吸收的硫化氨的干擾。對(duì)"用過(guò)的"第二 吸收器流出流的進(jìn)一步加工具有數(shù)種可行的選項(xiàng)，W在蘇打灰生產(chǎn)裝置中開(kāi)采并最終回收 其溶解的NasCOs有價(jià)物質(zhì)。
[0130] 從吸收設(shè)備的第二區(qū)段收回的用過(guò)的吸收器流出物可任選地與含Na2〇)3的水性 堿性溶液工藝流在蘇打灰生產(chǎn)裝置中結(jié)合，從而結(jié)合的水性堿性工藝流在下游進(jìn)一步加 工，通過(guò)結(jié)晶、蒸發(fā)或碳酸鹽化或者它們的組合來(lái)W固體產(chǎn)物的形式回收其溶解的堿性有 價(jià)物質(zhì)。此類固體形式的產(chǎn)物可W是蘇打灰（結(jié)晶的，例如作為一水合碳酸、十水合碳酸 軸、倍半碳酸軸或者無(wú)水碳酸軸）、碳酸氨軸（結(jié)晶的，例如來(lái)自碳酸鹽化的含化2C化的溶 液或者來(lái)自含NaHC^的溶液）或者其他軸鹽產(chǎn)物（例如硫酸軸）。含Na2〇)3的水性堿性溶 液工藝流（向其中加入來(lái)自第二吸收器區(qū)段的用過(guò)的吸收器流出流）可W是蘇打灰生產(chǎn)裝 置中相同的工藝流（從該工藝流，初始獲得作為此物流的偏離部分的第二吸收器水性堿性 溶液流）或者可W是不同的工藝流。
[0131] 或者，從吸收設(shè)備的第二區(qū)段收回的用過(guò)的吸收器流出物可W被任選地導(dǎo)入到蘇 打灰生產(chǎn)裝置開(kāi)采的地下溶液采礦洞中，因?yàn)槭栈厝芤翰傻V液體最終會(huì)被用于回收其溶解 的碳酸軸有價(jià)物質(zhì)。
[0132] 基于上文所述內(nèi)容，從吸收設(shè)備的第二區(qū)段收回的用過(guò)的吸收器流出物的其他可 能的用途，W在蘇打灰裝置中開(kāi)采或其他方式回收其碳酸軸有價(jià)物質(zhì)，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人 員是顯而易見(jiàn)的，并且包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0133] 吸收設(shè)備設(shè)計(jì)
[0134] 用于本發(fā)明的吸收器設(shè)備是包括第一吸收器區(qū)段（或段）和第二吸收區(qū)段（或 段）的氣液吸收器。在該些吸收區(qū)段中，使得HsS污染的二氧化碳?xì)饬骰蛘咂渌?amp;S污染的 氣流依次在第一吸收器區(qū)段中與第一吸收器堿性流接觸，并在第二吸收器區(qū)段中與第二吸 收器堿性流接觸，吸收器溶液如上文所述。
[0135] 用于在第一和第二吸收器區(qū)段中實(shí)現(xiàn)氣液接觸的吸收器設(shè)計(jì)可W基于用于采用 液流（吸收器或洗涂器溶液）吸收或洗涂氣流W實(shí)現(xiàn)氣流中的組分吸收轉(zhuǎn)移到液體中的常 規(guī)設(shè)備設(shè)計(jì)。出于本發(fā)明的目的，術(shù)語(yǔ)"吸收器"（吸收單元）和洗涂器（洗涂單元）被認(rèn) 為是同義的，因?yàn)樵撔┬g(shù)語(yǔ)常用于氣液接觸領(lǐng)域來(lái)描述相似的操作和設(shè)備。
[0136] 第一吸收器區(qū)段和第二吸收器區(qū)段中的氣液接觸步驟的主要目的是確保含&S氣 流和液體吸收器流之間的緊密接觸，從而使得通常W較小或中等濃度存在于氣流中的硫化 氨（例如，小于1體積％馬巧W最大可能的程度被吸收到吸收液體溶液中。
[0137] 可W通過(guò)氣液接觸設(shè)備中使用的常規(guī)方法，例如通過(guò)將液體吸收器流噴灑到氣流 中（如本發(fā)明實(shí)施例中所述和附圖中所示的優(yōu)選實(shí)施方式中所顯示的那樣），通過(guò)將氣流 鼓泡通過(guò)液體吸收器流，通過(guò)產(chǎn)生與氣流接觸的液體吸收器溶液薄膜（例如在填充材料 上），或者通過(guò)氣液接觸設(shè)備的設(shè)計(jì)中的技術(shù)人員已知的其他接觸方式，完成氣流和液體吸 收器流之間的接觸。氣流和液體吸收器流的接觸方向可W是順流、交叉流或逆流，主要目的 是確保氣流和液體吸收器流之間的緊密接觸，W幫助和促進(jìn)&S從氣流吸附轉(zhuǎn)移到吸收器 溶液中。
[013引兩個(gè)吸收器區(qū)段設(shè)計(jì)的方式防止了具有高雜質(zhì)含量的第一吸收器區(qū)段吸收溶液 不合乎希望地轉(zhuǎn)移到第二吸收器區(qū)段中，其中，第二吸收器區(qū)段吸收溶液除了吸收的&5之 外相對(duì)不含雜質(zhì)。該種方式可W是一組液體去夾帶葉片，該是氣液吸收單元設(shè)計(jì)的技術(shù)人 員已知的。同樣地，可W采用類似的方式來(lái)防止純化的、消耗的氣流中的第二吸收器區(qū) 段吸收溶液在該區(qū)段中處理之后不合乎希望地被夾帶離開(kāi)第二吸收器區(qū)段。
[0139] 在氣流是&S污染的含二氧化碳?xì)饬鞯谋景l(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，吸收器區(qū)段優(yōu) 選設(shè)計(jì)成使得二氧化碳從(?富集的氣流中吸收進(jìn)入吸收器溶液最小化。各個(gè)吸收器區(qū)段 的目的在于使得含&S的(?富集氣流中的硫化氨吸收轉(zhuǎn)移進(jìn)入吸收器溶液最大化，W及使 得含的C〇2富集氣流中的二氧化碳吸收轉(zhuǎn)移進(jìn)入相同的吸收器溶液最小化。
[0140] 在本發(fā)明的方法中，二氧化碳吸收進(jìn)入到吸收器溶液中是不合乎希望的，因?yàn)槲?收的二氧化碳會(huì)與吸收器溶液中的可溶性碳酸軸反應(yīng)，形成可溶性的碳酸氨軸。該反應(yīng)是 二氧化碳汽提單元操作中發(fā)生的反應(yīng)（1)的逆反應(yīng)，其中，（?富集的氣流是由溶液中的碳 酸氨軸的分解形成的。
[0141] 在蘇打灰生產(chǎn)裝置的工藝進(jìn)料流中，希望碳酸氨軸盡可能得少，因?yàn)楹琋asCOs和 NaHa)3的工藝流中的碳酸氨軸濃度的增加降低了可W從此類溶液的單位體積結(jié)晶的所需 的碳酸軸物質(zhì)（例如，一水合碳酸軸、倍半碳酸軸、十水合碳酸軸）的量（數(shù)量）。
[0142] 在第二吸收器區(qū)段的情況下，第二吸收器區(qū)段流出流被進(jìn)一步用于本發(fā)明的方法 中，用于在蘇打灰生產(chǎn)裝置中進(jìn)一步加工和回收其溶解的Na2〇)3有價(jià)物質(zhì)，所W希望在此 類吸收器流出溶液中存在的碳酸氨軸最小化。
[0143] 在用于第一吸收器區(qū)段的不純的堿性溶液的情況下，此類溶液中碳酸氨軸含量的 增加通常同樣是不合乎希望的，因?yàn)樘妓岚陛S濃度的增加會(huì)導(dǎo)致固體堿性鹽從此類溶液中 不合乎希望地沉淀出來(lái)。用于第一吸收器區(qū)段中的堿性溶液優(yōu)選是結(jié)晶器吹掃液體，并且 該些液體含有接近飽和濃度的一些堿性鹽，因?yàn)榇祟惾芤菏莵?lái)自一水合碳酸軸、倍半碳酸 軸或者十水合碳酸軸的結(jié)晶（沉淀）的結(jié)晶器母液。
[0144] 如果在吸收過(guò)程中允許發(fā)生來(lái)自（?富集的氣流的二氧化碳的顯著共吸收，則通 過(guò)與吸收的二氧化碳反應(yīng)使得可溶性碳酸軸轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓岚陛S會(huì)導(dǎo)致用于第一吸收器區(qū)段 (或者甚至是第二吸收器區(qū)段）中的堿性溶液的碳酸氨軸濃度的上升，該會(huì)導(dǎo)致在硫化氨 吸收過(guò)程中，吸收設(shè)備中堿性鹽的不合乎希望的沉淀。
[0145] 處于該些原因，第一吸收器區(qū)段和第二吸收器區(qū)段分別優(yōu)選是單吸收階段單元。 單階段提取是優(yōu)選地，在將硫化氨合乎希望地吸收去除到吸收器溶液的過(guò)程中，其對(duì)于使 得從(?富集的氣流的二氧化碳的吸收最小化。但是，在本發(fā)明中，第一吸收區(qū)段和第二吸 收區(qū)段采用多階段提取也是可行的。
[0146] 純化的氣流一&S去除效率
[0147] 本發(fā)明的一個(gè)特別有利的方面在于，用于從&S污染的二氧化碳?xì)饬骰蛘咂渌?污染的氣流中去除硫化氨的氣液吸收處理對(duì)于去除顯著量的&S是高效的，無(wú)論(?富集的 氣流中的硫化氨污染的起始濃度或水平如何。
[014引通過(guò)吸收到水性堿性碳酸軸溶液中，所述方法對(duì)于去除&S污染的氣流中較高的 硫化氨濃度（例如，至少約0. 1體積％的&5 (IOOOppmv &巧或更高或者甚至大于或等于約 0. 5體積％的&5(5000口口1^ &S)) W及去除&S污染的氣流中W更為中等、較低濃度（例如， 大于或等于約5(K)卵mv &S或者大于或等于約3(K)卵mv &S或者甚至大于或等于約I(K)卵mv 巧存在的硫化氨濃度是有效的。
[0149] 本發(fā)明的方法可容易地用于將經(jīng)處理的、純化的氣流中的硫化氨降低至小于初始 引入到吸收器中進(jìn)行處理的&S污染的氣流中的硫化氨濃度的10%，甚至小于5%。本發(fā) 明的方法可W提供經(jīng)處理的、純化的二氧化碳?xì)饬鳎淞蚧睗舛刃∮诩sIOOOppmv馬5,更 優(yōu)選小于約500卵mv HgS,更優(yōu)選小于約IOOppmv HgS,最優(yōu)選小于約30ppmv HgSo
[0150] 對(duì)于從處理的二氧化碳?xì)饬鞲髯缘牧蚧比コ?，本發(fā)明的吸收器的單獨(dú)的第一和 第二區(qū)段的處理效率同樣是印象深刻的。在第一區(qū)段中，第一吸收器區(qū)段堿性流與HsS污 染的二氧化碳?xì)饬鞯慕佑|量通常足W從&S污染的氣流中吸收至少80%，優(yōu)選90%的&S。 在第二區(qū)段中，第二吸收器區(qū)段堿性流與&S消耗的氣流的接觸量通常足W從進(jìn)入第二吸 收器區(qū)段的消耗的氣流中吸收存在的至少80%，優(yōu)選90%的&S。
[0151] 本發(fā)明的處理方法通常提供經(jīng)處理的、純化的二氧化碳?xì)饬骰蚱渌?jīng)處理的、純 化的氣流中的殘留硫化氨的濃度足夠低至消除了對(duì)于額外后續(xù)"拋光"&S去除步驟W實(shí)現(xiàn) 氣流中殘留的進(jìn)一步下降的任意需求，然后在從第二吸收器區(qū)段收回或離開(kāi)之后進(jìn)行 后續(xù)處置。從而可W將經(jīng)處理的、純化的氣流釋放到大氣中，或者對(duì)于經(jīng)處理的、純化的二 氧化碳?xì)饬鞯那闆r下，進(jìn)行加工W回收其(?物質(zhì)，或者重復(fù)用作二氧化碳富集氣流用于對(duì) 蘇打灰生產(chǎn)裝置下游中的工藝溶液流進(jìn)行碳酸化。
[0152] 通過(guò)本發(fā)明的分開(kāi)的吸收步驟，在采用明顯不同的水性堿性溶液作為液體吸收流 的兩個(gè)吸收器區(qū)段中，提供的高&S去除效率的顯著優(yōu)勢(shì)可進(jìn)一步如下所述，其解釋了如何 能夠?qū)⒎浅Ｖ氐奈肇?fù)載安全地轉(zhuǎn)移到第一吸收區(qū)段，而不會(huì)對(duì)成本造成負(fù)面影響。如已 經(jīng)討論的那樣，將第二吸收器區(qū)段吸收溶液流出物簡(jiǎn)單地再循環(huán)回到蘇打灰生產(chǎn)裝置中， 用于回收其溶解的Na2〇)3有價(jià)物質(zhì)，而不采取任意特殊或單獨(dú)的步驟來(lái)去除加入的、吸收 的殘留馬5,更不用說(shuō)使得吸收溶液流出物再生并再循環(huán)回到第二吸收器區(qū)段用于重復(fù)使 用。該因素使得本發(fā)明的第二吸收步驟不同于傳統(tǒng)的拋光吸收過(guò)程，其中，通常對(duì)吸收的 &S進(jìn)行去除或者W其他方式回收，從而拋光步驟吸收溶液可W被重復(fù)使用，例如再循環(huán)回 到拋光步驟。
[0153] 在實(shí)踐中，本發(fā)明的方法允許對(duì)第一吸收器區(qū)段施加非常重的吸收負(fù)載，因?yàn)橛?于第二吸收步驟的吸收溶液基本提供了 "免費(fèi)實(shí)施（化ee ride)"，因?yàn)楹笳邿o(wú)需后續(xù)再生 步驟并且用過(guò)的吸收溶液仍然用于其原始目的，即回收其溶解的Na2〇)3有價(jià)物質(zhì)。重要的 是，第二吸收器區(qū)段的該個(gè)功能實(shí)現(xiàn)了采用水性堿性廢流作為第一吸收器區(qū)段吸收溶液的 第一吸收區(qū)段中非常高的&S吸收速率，該提供了非常高的"每單位吸收器溶液"的吸收速 率。"自由實(shí)施"第二吸收步驟使得對(duì)排放到大氣或者用作純化的、低的二氧化碳?xì)怏w 源的下游二氧化碳?xì)饬髦械?amp;S突破"超出規(guī)范"的擔(dān)憂最小化，同時(shí)沒(méi)有增加總體吸收操 作成本的成本負(fù)擔(dān)。
[0154] 本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中的一個(gè)任選的步驟涉及對(duì)離開(kāi)第二吸收器區(qū)段并從吸 收設(shè)備收回的純化的二氧化碳?xì)饬鬟M(jìn)行進(jìn)一步加工，從而它的一部分（優(yōu)選，顯著部分，例 如至少50%)的(?含量被回收或者在下游進(jìn)一步利用，之后將氣流釋放到大氣中。該額 外的步驟可涉及（1)(?富集氣流的冷凝W回收作為較純的(?的二氧化碳，其是可用于碳 酸軸的碳酸化來(lái)制備碳酸氨軸的副產(chǎn)物，或者（ii)在蘇打灰生產(chǎn)裝置的其他工藝流的處 理中使用純化的、&S消耗的二氧化碳富集的氣流，例如用于含可溶性碳酸軸的堿性溶液流 的碳酸化，W生產(chǎn)或結(jié)晶碳酸氨軸。
[0155] 下述非限制性的實(shí)施例說(shuō)明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。 實(shí)施例
[0156] 該實(shí)施例描述了采用具有兩個(gè)區(qū)段的吸收設(shè)備來(lái)處理來(lái)自蘇打灰裝置的&S污染 的含C〇2的氣流，W從二氧化碳?xì)饬魑樟蚧保髮饬麽尫诺酱髿庵?。還通過(guò)參見(jiàn)附 圖最好地理解實(shí)施例。
[0157] 從ELDM (蒸發(fā)-石灰-十水合物-一水合物）蘇打灰工藝的(?汽提步驟獲得 污染的二氧化碳?xì)饬鳎鯡LDM蘇打灰工藝見(jiàn)Copenhafer等人的美國(guó)專利第5, 283, 054 號(hào)所述。將&S污染的二氧化碳?xì)饬?引入到吸收設(shè)備A中，如附圖右側(cè)所示。吸收器A包 括兩個(gè)吸收區(qū)段，一個(gè)水平設(shè)置的第一吸收區(qū)段Al和一個(gè)垂直朝向的第二吸收區(qū)段A2,女口 附圖所示。
[015引進(jìn)入吸收器設(shè)備A的水平設(shè)置的第一區(qū)段Al的&S污染的二氧化碳?xì)饬?與堿性 吸收器溶液2接觸，通過(guò)四個(gè)分開(kāi)的噴頭，將所述堿性吸收器溶液2 W相對(duì)于氣流流動(dòng)方向 為交叉流動(dòng)的朝向引入到吸收器Al中，如附圖所示。在51° F的溫度下，W 850加侖/分 鐘的總體流速，將堿性吸收器溶液2通過(guò)噴灑引入到第一吸收器區(qū)段Al中。
[0159] 引入到吸收器設(shè)備A的第一區(qū)段Al的堿性吸收器溶液2是來(lái)自蘇打灰裝置的結(jié) 晶器吹掃溶液。該第一吸收器區(qū)段堿性溶液流2是來(lái)自十水合碳酸軸結(jié)晶器的水性堿性結(jié) 晶器液體吹掃流的一種轉(zhuǎn)化部分。該十水合物結(jié)晶器母液吹掃防止了連續(xù)操作的結(jié)晶器中 雜質(zhì)的不合乎希望的積累，并且通常被導(dǎo)向用于此類吹掃液體的膽存廢池塘。十水合物結(jié) 晶器母液的高雜質(zhì)含量使得此類溶液通常無(wú)法實(shí)際用作進(jìn)一步回收其碳酸軸含量的進(jìn)料 流，所W使用該廢溶液流作為引入到吸收器設(shè)備的第一區(qū)段的堿性吸收器溶液W為該種含 雜質(zhì)流提供了蘇打灰生產(chǎn)裝置操作中額外的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
[0160] 用作第一吸收器區(qū)段Al的堿性吸收器溶液2的水性堿性十水合物結(jié)晶器吹掃液 體具有如下組成：
[0161]

【權(quán)利要求】
1. 一種從蘇打灰生產(chǎn)裝置中的二氧化碳?xì)饬魅コ蚧瘹涞姆椒?，所述方法包括? 將H2S污染的二氧化碳?xì)饬鲝奶K打灰生產(chǎn)裝置中的二氧化碳汽提單元操作引入氣體吸 收設(shè)備，所述氣流依次在第一吸收器區(qū)段中接觸第一吸收器堿性流和在第二吸收器區(qū)段中 接觸第二吸收器堿性流， 其中，所述第一吸收器堿性流是含有來(lái)自蘇打灰生產(chǎn)裝置的至少1重量％的Na2C03和 溶解的雜質(zhì)的水性堿性廢流，并且在氣體吸收設(shè)備的第一吸收器區(qū)段中，所述第一吸收器 堿性流與H2S污染的二氧化碳?xì)饬鞯慕佑|量足以從氣流吸收顯著量的H 2S，以產(chǎn)生H2S消耗 的二氧化碳?xì)饬骱秃形盏腍2S的第一吸收器流出流，以及 其中，所述第二吸收器堿性流是含有來(lái)自蘇打灰生產(chǎn)裝置的至少1重量％的Na2C03的 水性工藝流，并且在氣體吸收設(shè)備的第二吸收器區(qū)段中，所述第二吸收器堿性流與H2S消耗 的二氧化碳?xì)饬鞯慕佑|量足以從H 2S消耗的二氧化碳?xì)饬髦形诊@著量的殘留H2S，以產(chǎn)生 純化的二氧化碳?xì)饬骱秃形盏臍埩鬑 2S的第二吸收器流出流； 從第一吸收器區(qū)段收回含有吸收的H2S和溶解的雜質(zhì)的第一吸收器流出流； 從第二吸收器區(qū)段收回含有吸收的殘留H2S的第二吸收器流出流，之后在蘇打灰生產(chǎn) 裝置中采用所述第二吸收器流出流，用于回收其溶解的Na2C03有價(jià)物質(zhì)的進(jìn)一步加工；以 及 從氣體吸收設(shè)備收回純化的二氧化碳?xì)饬鳌?br> 2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一吸收器區(qū)段和第二吸收器區(qū)段分 別是單階段吸收單元，并且一部分的第一吸收器流出流被再循環(huán)到第一吸收器區(qū)段。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，從蘇打灰生產(chǎn)裝置的二氧化碳汽提單元操 作中獲得的H2S污染的二氧化碳?xì)饬骱兄辽偌s30體積％的C0 2。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，從蘇打灰生產(chǎn)裝置的二氧化碳汽提單元操 作中獲得的H2S污染的二氧化碳?xì)饬骱兄辽偌s0. 1體積％的H2S。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，從以下來(lái)源獲得第一吸收器堿性流：一水合 物結(jié)晶器吹掃溶液、十水合物結(jié)晶器吹掃溶液、倍半碳酸鹽結(jié)晶器吹掃溶液、碳酸氫鈉結(jié)晶 器吹掃溶液、天然堿機(jī)械采礦廢水、地表貯存池塘堿水、不純的天然堿湖鹽水及其組合。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在第一吸收器區(qū)段中與氣流接觸的堿性流 含有至少約5重量％的Na2C0 3。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，從以下來(lái)源獲得第二吸收器堿性流：回收自 天然堿、蘇打石或其他含NaHC03的礦物礦的溶液采礦的水性堿性采礦溶液，以及用于對(duì)一 水合碳酸鈉、十水合碳酸鈉、倍半碳酸鈉或碳酸氫鈉進(jìn)行結(jié)晶的結(jié)晶器進(jìn)料流溶液。
8. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在第二吸收器區(qū)段中與氣流接觸的堿性流 含有至少約5重量％的Na2C0 3。
9. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在第一和第二吸收器區(qū)段中進(jìn)行的硫化氫 的吸收足以使得純化的二氧化碳?xì)饬髦械牧蚧瘹湎陆抵列∮诒灰氲轿掌髦械腍 2S污染 的二氧化碳?xì)饬髦械牧蚧瘹錆舛鹊?0%。
10. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，從氣體吸收設(shè)備收回的純化的二氧化碳 氣流含有小于lOOppmv的H2S。
11. 一種從蘇打灰生產(chǎn)裝置中的氣流去除硫化氫的方法，所述方法包括： 將蘇打灰生產(chǎn)裝置中的H2S污染的氣流引入到氣體吸收設(shè)備，所述氣流依次在第一吸 收器區(qū)段中接觸第一吸收器堿性流和在第二吸收器區(qū)段中接觸第二吸收器堿性流， 其中，所述第一吸收器堿性流是含有來(lái)自蘇打灰生產(chǎn)裝置的至少1重量％的Na2C03和 溶解的雜質(zhì)的水性堿性廢流，并且在氣體吸收設(shè)備的第一吸收器區(qū)段中，所述第一吸收器 堿性流與H2S污染的氣流的接觸量足以從氣流吸收顯著量的H 2S，以產(chǎn)生H2S消耗的氣流和 含有吸收的H2S的第一吸收器流出流，以及 其中，所述第二吸收器堿性流是含有來(lái)自蘇打灰生產(chǎn)裝置的至少1重量％的Na2C03的 水性工藝流，并且在氣體吸收設(shè)備的第二吸收器區(qū)段中，所述第二吸收器堿性流與H2S消耗 的氣流的接觸量足以從H 2S消耗的氣流中吸收顯著量的殘留H2S，以產(chǎn)生純化的氣流和含有 吸收的殘留H2S的第二吸收器流出流； 從第一吸收器區(qū)段收回含有吸收的H2S和溶解的雜質(zhì)的第一吸收器流出流； 從第二吸收器區(qū)段收回含有吸收的殘留H2S的第二吸收器流出流，之后在蘇打灰生產(chǎn) 裝置中采用所述第二吸收器流出流，用于回收其溶解的Na2C03有價(jià)物質(zhì)的進(jìn)一步加工；以 及 從氣體吸收設(shè)備收回純化的氣流。
12. 如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述H2S污染的氣流含有二氧化碳。
13. 如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一吸收器區(qū)段和第二吸收器區(qū)段 分別是單階段吸收單元，并且一部分的第一吸收器流出流被再循環(huán)到第一吸收器區(qū)段。
14. 如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，蘇打灰生產(chǎn)裝置中的H2S污染的氣流含有 至少約0. 1體積％的％5。
15. 如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，從以下來(lái)源獲得第一吸收器堿性流：一水 合物結(jié)晶器吹掃溶液、十水合物結(jié)晶器吹掃溶液、倍半碳酸鹽結(jié)晶器吹掃溶液、碳酸氫鈉結(jié) 晶器吹掃溶液、天然堿機(jī)械采礦廢水、地表貯存池塘堿水、不純的天然堿湖鹽水及其組合。
16. 如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，在第一吸收器區(qū)段中與氣流接觸的堿性 流含有至少約5重量％的Na2C0 3。
17. 如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，從以下來(lái)源獲得第二吸收器堿性流：回收 自天然堿、蘇打石或其他含NaHC03的礦物礦的溶液采礦的水性堿性采礦溶液，以及用于對(duì) 一水合碳酸鈉、十水合碳酸鈉、倍半碳酸鈉或碳酸氫鈉進(jìn)行結(jié)晶的結(jié)晶器進(jìn)料流溶液。
18. 如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，在第二吸收器區(qū)段中與氣流接觸的堿性 流含有至少約5重量％的Na2C0 3。
19. 如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，在第一和第二吸收器區(qū)段中進(jìn)行的硫化 氫的吸收足以使得純化的氣流中的硫化氫下降至小于被引入到吸收器中的H 2S污染的氣流 中的硫化氫濃度的10 %。
20. 如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，從氣體吸收設(shè)備收回的純化的氣流含有 小于 lOOppmv 的 H2S。
【文檔編號(hào)】C01B31/20GK104261407SQ201410190876
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年5月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月9日
【發(fā)明者】G·尼德林豪斯 申請(qǐng)人:Fmc 維育明股份有限公司