[发明专利]用于纯化工业盐水的方法、适应性微生物、组合物和设备

说明书

相关申请的交叉引用

本申请与同一日提交的下列申请相关，每一件申请的内容通过引用以全文形式结合在此：

申请号__________(律师备案号66323)，同一日提交，题目为“盐水纯化(Brine Purification)”；

申请号__________(律师备案号66324)，同一日提交，题目为“通过氯解降低盐水中的总有机碳(TOC)(Total Organic Carbon(TOC)Reduction in Brine Via Chlorinolysis)”；

申请号__________(律师备案号66325)，同一日提交，题目为“用于纯化工业盐水的方法和设备(Process and Apparatus forPurification of Industrial Brine)”；

申请号__________(律师备案号66327)，同一日提交，题目为“盐水纯化(Brine Purification)”。

发明背景

本发明涉及用于纯化由工业过程产生的盐水的方法和设备。纯化的盐水可以用于工业过程，例如，用于将盐水电解转化成氯气和氢氧化钠或次氯酸盐的氯碱工艺。

盐水由这样的工业过程产生，该工业过程将含氯原子的化合物与无机碱如氢氧化钠反应而形成含有氯盐的盐水水溶液。实例包括：通过将氯代醇与氢氧化钠反应生产表氯醇；通过将表氯醇与多酚化合物如双酚A或双酚F反应生产环氧树脂，其中碱与表氯醇的氯原子和酚氢原子反应；以及通过将氯化氢与氢氧化钠反应从化学流中除去氯化氢的工业流出物洗涤，例如在用于制备异氰酸酯的光气化方法中除去氯化氢所用的氯化氢吸收器中。由这些方法产生的盐水水溶液通常含有一种或多种与得到盐水的方法相关的有机化合物。

含有氯化钠作为主要盐的盐水水溶液可用于通过称为氯碱工艺的电解方法生产氯气和氢氧化钠或次氯酸盐。通过氯碱工艺生产的氯气、次氯酸盐和氢氧化钠可用于许多其中需要氯原子和/或强碱的工业过程。适宜的是能够将由工业过程产生的盐水水溶液用于氯碱工艺，以整合工业化学方法，从而减少原料收购和副产物处理成本。

与在氯碱工艺中由工业过程产生的盐水水溶液的使用相关的问题在于，在这些盐水水溶液中存在的杂质例如有机化合物通常必须降低至很低的浓度，原因是氯碱工艺对包括有机化合物在内的杂质的耐受性低，和/或因为需要高纯度产品，如高纯度氢氧化钠。通常，在工业氯碱生产中使用的盐水水溶液中的有机化合物浓度应当低于50ppm、优选应当低于10ppm的总有机碳(TOC)。

用于降低盐水水溶液中的有机化合物浓度的已知方法是进行氯解，从而将有机化合物氧化成更易挥发的氧化碎片和/或二氧化碳，它们可以从盐水水溶液中汽提。氯解通常通过在高温下将氯气或者次氯酸盐引入到盐水水溶液中进行。在例如美国专利4,240,885中公开了这样的方法。

完全依赖于氯解除去有机化合物的缺点在于，在氯解之前的初始有机化合物浓度较高时，通常需要大量的氯气或次氯酸盐以将有机化合物浓度降低至可接受的水平。在那样的情况下，纯化方法消耗了相当大一部分的由氯碱工艺产生的氯气或次氯酸盐，从而降低由氯碱工艺产生的氯气或次氯酸盐对其它工业过程的可获性。

完全依赖于氯解的另一个缺点在于，某些类型的化合物如酸和酸酯通常更难于氧化而使它们断裂成具有足够挥发性以从盐水水溶液中汽提的氧化碎片。通过氯解将这样的含氧化合物浓度降低至可接受的水平是困难和昂贵的。

完全依赖于氯解的另一个缺点在于，它需要处理从盐水溶液中汽提的蒸气流以防止氯气、次氯酸盐和任何氯代烃被排放到环境中。

因此，仍然存在的机会是，进一步改善含有机化合物的盐水水溶液的纯化，使得盐水可以用于氯碱电解。

发明概述

本发明的一个方面是一种用于纯化盐水的方法，所述方法包括：

(1)提供盐水水溶液，所述盐水水溶液包含一种或多种无机盐、一种或多种有机化合物、和任选地一种或多种微生物营养物，所述微生物营养物与所述一种或多种无机盐和所述一种或多种有机化合物中含有的微生物营养物不同；和

(2)进行至少一个单元操作，以从步骤(1)中提供的盐水水溶液中除去有机化合物，从而获得第一纯化的盐水溶液；

其中所述盐水水溶液包含至少约10重量％的所述一种或多种无机盐，至少约80重量％的一种或多种无机盐为氯化钠，并且所述至少一个单元操作包括：