[发明专利]低温湿空气氧化

说明书

本发明人开发了在湿空气氧化(WAO)系统(16)中处理材料时显著防止结垢的系统和方法。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年5月13日提交的美国临时申请第62/336,079号的申请日的优先权和权益，其各自的全部内容在此通过引用并入。

技术领域

本公开内容一般地涉及化学处理系统和方法，并且更特别地涉及用于减少由于湿空气氧化(WAO)系统中的成垢污染物所引起的结垢的系统和方法。

背景技术

湿空气氧化(WAO)是用于处理工艺流的公知技术，并且被广泛用于例如驱除废水中的污染物。该方法涉及在升高的温度和压力下通过氧化剂(通常是来自含氧气体的分子氧)对不期望的组分进行水相氧化。此外，该方法可以将有机污染物转化为二氧化碳、水和可生物降解短链有机酸(例如乙酸)。包括硫化物、硫醇盐和氰化物的无机组分也可以被氧化。WAO可用于各种各样的应用中来处理工艺流以用于后续排放、工艺中再循环、或者作为预处理步骤用于常规生物处理厂。

采用活性炭的系统(例如粉末状活性炭处理(PACT)和颗粒状活性炭(GAC)系统)利用不同的活性炭从各种流体流中除去污染物。在某种情况下，活性炭除去另外的污染物的能力降低。因此采用湿空气氧化(WAO)系统使废碳(waste carbon)再生。当还存在生物固体时，WAO系统还可以同时氧化伴随废碳的生物固体。

已知的WAO系统中的一个常见问题是系统的组件(例如流体通道、热交换器等)内固体的聚积。这种“聚积”被称为结垢。一种这样的成垢污染物是硫酸钙。为了防止硫酸钙或类似物质在WAO系统的组件中聚积，必须定期从系统中除去成垢污染物。已经开发了许多技术来除去成垢污染物以防止WAO系统的破坏或效率损失。然而，这些已知的解决方案具有显著的缺陷。例如，一种所提出的解决方案利用硝酸洗涤整个相关组件。然而，该过程是耗时的并且可能是危险的，因为操作者需要操作浓硝酸和/或热硝酸。酸洗过程还需要关停WAO系统，这通常导致安装更大的系统以补偿相关的系统停机时间。

此外，WAO系统普遍构建有“套管式”热交换器以容置前往WAO系统的反应器的物料以及来自反应器的物料。这样的热交换器允许来自WAO系统的流出物(通常非常热)向待输入WAO系统中的材料提供热。在这样的情况下，当在待输入WAO系统中的材料中存在例如硫酸钙的成垢污染物时，由于硫酸钙的逆溶解度，硫酸钙可能聚集在不期望的位置(例如在热交换器部分的管程上)。这种结垢问题非常严重，并且实际上可能导致系统完全停机。

附图说明

鉴于附图在以下描述中解释本发明，所述附图示出：

图1是根据本发明的一个方面的湿空气氧化(WAO)系统的示意图。

图2是示出根据本发明的一个方面的由于结垢效果(第二束)产生的热交换性能下降和由保持低WAO温度产生的稳定热交换性能(第一束)的图。

图3是示出根据本发明的一个方面的在240℃和在200℃下(具有某些其他参数修改)再生的碳的等效性能的图。

具体实施方式

本发明人开发了显著防止结垢，特别是在湿空气氧化(WAO)系统中处理废料时显著防止结垢的系统和方法。本公开内容的方面基于出乎意料的发现：如果延长WAO停留时间并且提供升高的氧浓度，则降低再生温度将不会对碳再生产生不利影响。作为较低的再生温度的结果，用于加热进入WAO反应器的进料的经处理的材料(离开WAO反应器)可以处于这样的温度下：其足够低以减少或消除结垢(当进入的进料包含成垢污染物时)，同时仍然为进入的进料提供期望的热。这特别是由于随着包含成垢污染物的介质的温度增加，成垢污染物可能越来越不溶于介质中。因此，通过控制温度以促进成垢污染物在具有污染物的材料行进至WAO反应器时保留在溶液中，本发明的方面可以显著消除或减少结垢问题。

根据本发明的一个方面，提供了处理方法，其包括：