CN109475813B

CN109475813B - 从气体中除去硫化氢的方法和设备

Info

Publication number: CN109475813B
Application number: CN201780044900.8A
Authority: CN
Inventors: 皮特·蒂格森
Original assignee: BIOGASCLEAN AS
Current assignee: BIOGASCLEAN AS
Priority date: 2016-07-21
Filing date: 2017-07-12
Publication date: 2021-09-17
Anticipated expiration: 2037-07-12
Also published as: EP3487606A1; CN109475813A; US11185818B2; WO2018014919A1; US20190262770A1; EP3487606B1; BR112019000893A2

Abstract

披露了一种从气体中除去硫化氢的方法和设备。该方法包括以下步骤：提供包含硫化氢的气体；如果该气体不包含氧气或不包含用于将硫化氢转化为单质硫的足够的氧气，则向该方法提供氧气；将气体和氧气‑如果供应的话‑的混合物引至罐内，该罐包括i)泡沫形成液体，例如洗涤液和ii)由所述泡沫形成液体在该泡沫形成液体顶部制成的泡沫层，其中该气体中的硫化氢被氧化为单质硫，以形成除去了硫化氢的净化气体。

Description

从气体中除去硫化氢的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种通常在燃烧前从气体，特别是从沼气以及填埋气、天然气和来自石油和天然气井的气体中除去硫化氢的方法，从而减少设备的腐蚀并减少待排放到环境的对环境有害的化合物的排放。而且还涉及从空气中除去硫化氢，以减少二氧化硫和其他硫成分的排放，从而满足空气许可法规等。具体地，本发明涉及从气体中除去硫化氢，其中通过使用由发泡液体形成的泡沫层来处理气体，所述泡沫形成液体可以是具有天然存在的发泡剂的洗涤液或具有添加的发泡剂的液体。

背景技术

在世界范围内，保护环境和利用可再生能源受到越来越多的关注。在许多国家，现在强制要求工业和农业废物流在排放前进行处理。降解废物流中的有机物质的最具成本效益的方法是无氧环境中的生物方法，称为厌氧消化。这种处理是在大罐或覆盖的泻湖中进行的，即厌氧消化器。

在厌氧消化器中处理的有机材料被称为底物并且可以来自多种不同的来源，包括来自动物(例如猪、牛和鸡)的粪便，食品加工车间，啤酒厂，棕榈油厂，淀粉厂，乙醇厂，造纸厂，城市污水处理厂等。厌氧处理去除了废物中存在的许多有害成分，从而在处理后，处理过的水和生物质可以被排出和/或有益地用于施肥和灌溉。

从厌氧消化过程中产生了一种被称为“沼气”的副产物。典型的沼气含有50％-70％的甲烷(CH₄)、30％-50％的二氧化碳(CO₂)以及典型地从0.1％高至5.0％的硫化氢(H₂S)。沼气中硫化氢的量取决于各种参数，如有机废物流的组成、生产工艺以及厌氧消化器的设计和操作。沼气可以作为石油和天然气的可再生替代品，是一种重要的资源。然而，在沼气被用于锅炉或发动机之前，必须从该气体中除去硫化氢，因为硫化氢对大多数设备都有很强的腐蚀性，如管道、压缩机、储气罐、锅炉、发动机等，并且对燃料电池和重整催化剂有强烈的毒害作用。此外，即使在低浓度下，硫化氢也对人类有毒。在燃烧过程中，硫化氢将形成二氧化硫(SO₂)和硫酸(H₂SO₄)，其对下游设备有极强的腐蚀性并且还具有有害的环境影响。因此，由于硫化氢可能引起的严重问题，在许多项目中，在使用之前必须从可燃气体中除去硫化氢。

已知几种从气流中除去硫化氢的方法，例如通过吸附，水洗涤，通过在生物过滤器或生物滴滤器中进行膜分离。由于生物技术方法已经经历了重要发展并具有与物理-化学方法相同或更高的效率，并且由于其操作成本更低，因此对生物技术方法的关注有所增加。生物技术方法包括生物过滤器和生物滴滤器。

在生物过滤器和生物滴滤器中，硫化氢通过迫使沼气穿过含有微生物的潮湿填充床被除去。微生物在填充床的表面生长，形成生物膜。将沼气中的硫化氢从气相转移到水相并进入生物膜，在生物膜中硫化氢被微生物用作能源并被氧化成硫和/或硫酸盐。

生物过滤器和生物滴滤器的主要区别是载体材料，生物过滤器中的载体材料是有机的并且生物滴滤器中的载体材料是惰性的。因此，由于营养物在生物滴滤器中的载体材料中不用，所以通过将液相再循环到反应器中将营养物质提供给微生物。该液体还提供水分，使得微生物可以生长和繁殖。

在生物过滤器和生物滴滤器两者中发现的主要问题是所使用介质的酸化。在生物过滤器中，介质的酸化是由于硫化氢的降解形成硫酸。为了防止介质中pH值的下降，通常加入碱性溶剂，或者使用具有碱性的载体基质，或者经常用水洗涤该过滤介质。使用生物滴滤器，硫化氢主要降解为硫酸盐，该硫酸盐形成硫酸并且pH降低。在生物滴滤器中，硫酸盐被连续冲洗掉而单质硫保留在反应器内部，并且如果不定期清除，最终会导致堵塞。

在生物滴滤器和生物过滤器中，除硫酸盐外，还产生了作为硫化氢的转化产物的单质硫。硫在反应器的生物膜中积累，并且需要定期对填充床进行硫清洁。在一些系统中，可以通过冲洗或洗涤填充床来进行清洁。在其他系统中，填充床必须放在反应器外面用于清洁。单质硫的清洁通常每个反应器每年进行2-12次，其中反应器必须关闭1-3天。因此，反应器内硫的积累导致显著的停机时间。

因此，需要一种从气体中有效除去硫化氢的改进方法，该方法避免了酸化问题和从过滤器中除去单质硫的需要。

发明内容

因此，本发明的目的涉及一种从气体，如沼气或空气中除去硫化氢的方法。在该气体是沼气的情况下，该方法通常在该气体的燃烧前应用，以减少下游设备的腐蚀。在该气体是空气的情况下，通常在将空气排放到大气前将硫化氢除去以减少环境损害。

具体地，本发明的目的是提供一种从气体中除去硫化氢的方法，该方法在除去硫化氢方面具有改进的效率并且不会涉及单质硫在填充床内酸化或积累。

本发明的另一个目的在于提供一种现有技术的替代物。

因此，本发明的一个方面涉及从气体中除去硫化氢的方法，该方法包括以下步骤：

·提供包含硫化氢的气体

·如果该气体不包含氧气或不包含用于将硫化氢转化为单质硫的足够的氧气，则向该方法提供氧气

·将包含硫化氢和氧气(如果供应的话)的气体引至罐(13)，该罐包括

i)包含泡沫形成液体的液体层(6)，以及

ii)由所述泡沫形成液体制成的泡沫层(7)，

其中，所述泡沫层(7)在泡沫形成液体(6)的顶部形成，并且所述泡沫层为至少0.5米高使得所述包含硫化氢的气体被引导穿过所述泡沫层，并且该气体中的硫化氢被转化成硫化氢转化产物，并且

·将净化气体引至出口(14)并将硫化氢转化产物引至出口(5)。

在本发明实施例中的泡沫形成液体可以是洗涤液，并且该泡沫形成液体和/或洗涤液可以任选地包含降解硫的微生物。这意味着如果泡沫形成液体或洗涤液含有微生物，从该泡沫形成液体中产生的泡沫也可能包含这些微生物。因此，如果存在这些微生物，它们可以至少帮助气体中硫化氢的降解以形成其中硫化氢已经被除去的净化气体。

本发明的另一个方面涉及一种从气体中除去硫化氢的设备，该设备包括：

-罐(13)，其被构造成包括包含泡沫形成液体的液体层(6)，以及在该液体层(6)之上的泡沫层(7)，所述泡沫层由该液体层(6)中的该泡沫形成液体形成；

-入口(1)，用于将该包含硫化氢的气体供应到该罐(13)中；

-一个或多个泡沫形成装置(3，11，15)，用于由该泡沫形成液体生产泡沫层(7)；

-出口(5)，用于排出泡沫形成液体和分散在液体中的硫化氢转化产物，例如单质硫；

-入口(4)，用于添加泡沫形成液体；

-出口(14)，用于排放净化气体。

在进一步详细讨论本发明之前，首先定义以下术语和惯例：

泡沫形成液体通常用于指具有允许其形成泡沫的性质的液体。泡沫形成液体通常可以包括促进泡沫形成的发泡剂。该发泡剂可以例如是表面活性剂和/或生物材料。

在某些优选的实施例中，该泡沫形成液体是洗涤液。该洗涤液可以例如是来自沼气池或废水处理厂的污水。该洗涤液的特征在于它包含各种营养物，例如蛋白质、矿物质和盐类。

泡沫和气泡：泡沫通常被认为是通过在液体中捕获气体袋而形成的物质。每个所述捕获的气体袋通常被认为是气泡。泡沫可以是闭孔泡沫，其中气体形成离散的袋，每个袋完全被泡沫形成液体包围，或者可以是开孔泡沫，其中气袋彼此连接，或两者的组合。

除非另外定义，本文所用的全部技术术语和科学术语具有与本领域技术人员通常所理解的相同意义。

附图说明

现在将参考附图更详细地描述本发明及其特别优选的实施例。该图示出了实现本发明的一种方式，并且不应被解释为对落入所附权利要求范围内的其他可能实施例的限制。

图1是根据本发明的第一实施例的用于从气体中除去硫化氢的设备示意图；

具体实施方式

下面尤其通过使用图1中给出的参考数字参考图1。

在根据本发明的方法中：

本发明在一个方面涉及从气体中除去硫化氢的方法，该方法包括以下步骤：

·提供包含硫化氢的气体

·如果该气体不包含氧气或不包含用于将硫化氢转化为单质硫的足够的氧气，则向该方法提供氧气；

·将该包含硫化氢和氧气(如果供应的话)的气体引至罐(13)，该罐包括

i)包含泡沫形成液体的液体层(6)，以及

ii)由所述泡沫形成液体制成的泡沫层(7)，

其中，所述泡沫层(7)在该泡沫形成液体(6)的顶部形成，并且所述泡沫层为至少0.5米高使得所述包含硫化氢的气体被引导穿过所述泡沫层，并且该气体中的硫化氢被转化成硫化氢转化产物，并且

·将净化气体引至出口(14)并将硫化氢转化产物引至出口(5)。

包含硫化氢的气体可以是任何包含硫化氢并希望净化硫化氢的气体。然而，在本发明的一个实施例中，该气体选自沼气、填埋气、天然气或来自石油和天然气井的气体或空气。在本发明的一个优选的实施例中，该气体是从厌氧消化器产生的沼气。除了硫化氢之外，该沼气可以包含甲烷和二氧化碳，并且该沼气中硫化氢的量通常是从0.1％高至5％的量。在另一个实施例中，该气体是希望净化硫化氢的空气。

在一些实施例中，净化气体与来自泡沫层(7)的在出口(14)处的气泡(泡沫)组合离开罐。这种气泡(泡沫)和/或由其形成气泡的液体可能是净化气体中不希望的污染物。因此，净化气体可以在被引至出口(12)之前从泡沫中分离。

在本发明的上下文中，术语“净化气体”是指其中硫化氢减少至低于1000ppm、优选低于500ppm、更优选低于250ppm，例如从10ppm至200ppm的量的气体。

在根据本发明的方法中，通过化学氧化将硫化氢转化为硫化氢转化产物。单质硫是转化产物。

由于硫化氢到单质硫的化学转化是消耗氧气的转化，所以在罐内需要足够的氧气用于转化。因此，如果待处理气体中的氧气含量低，则应该向罐内加入额外的氧气。氧气可以在气体被引至罐之前直接添加到该气体中，使得气体和氧气的混合物被引至该罐。可替代地，气体和氧气可以被分别引入到罐中。在本发明的一个优选的实施例中，将氧气直接注入到气体中，并且将气体和氧气的混合物随后引入到罐中。

添加到气体中的氧气选自由具有从21％至100％的氧气的气体组成的组，例如具有21％的氧气含量的空气和含有100％的氧气的纯氧。然而，除空气之外，可以使用具有更高氧气含量的其他气体，例如具有至少21％的氧气、优选至少50％的氧气并且更优选至少80％的氧气的气体。在一个实施例中，所添加的氧气是纯氧并且在另一个实施例中，所添加的氧气是空气形式。

添加氧气的量将根据待处理气体中的硫化氢水平决定。

在本发明的一个实施例中，控制氧气注入。

这可以例如通过使用频率调节的鼓风机并将空气注入调节到实际的硫化氢负载，从而仅注入该过程所需的氧气。空气中的氧气用于将硫化氢氧化为单质硫。控制氧气的注入以确保在氧气与甲烷或其他可燃气体之间不产生爆炸性混合物。

在该过程中使用氧气将硫化氢氧化成硫，并且供应给该过程的氧气量应足以覆盖以下与硫化氢的整体反应：H₂S(气)+1/2O₂(气)->S(固)+H₂O(液)。通常在除去硫化氢后，净化气体中将会有一定量的氧气。

因此，氧气的量可以例如是每2摩尔的硫化氢至少1摩尔氧气。然而，优选在该过程中使用过量氧气，例如像0.1％至5.0％的过量氧气、优选0.2％至1.0％的过量氧气。

根据本发明，硫化氢到单质硫的转化是一种化学反应，即化学氧化。

在生物滴滤器中，其中硫化氢主要被微生物氧化成硫酸盐，整个反应如下：H₂S(气)+2O₂(气)->H₂S0₄(液)。这意味着与生物滴滤器相比，根据本发明的方法中的氧气需求仅为生物滴滤器中氧气需求的25％。这导致燃烧气体热值的较低稀释，并且使得使用本发明用于生产生物甲烷的H₂S去除的上游提质(upgrading)系统可行。

在硫化氢的氧化期间，罐中的温度优选保持尽可能低以获得更高的气体溶解度，然而，温度应足够高以避免冻结。罐中的温度，即液体层中的液体和泡沫层中的泡沫的温度应该优选至少为5℃，例如5℃至60℃，优选25℃至55℃。在热带气候的国家，没有必要对罐进行隔热。然而，在中等和较冷的气候中，罐可能被隔热。罐中的液体可以由气体压缩产生的气体温度的升高和/或经由热交换器被加热。通过热交换器的加热通常作为来自发动机冷却的热发动机夹套水提供。

将气体中的硫化氢从气相转移到在液体层的泡沫形成液体中的液相中和/或泡沫层中的水分中，并且然后氧化成单质硫(S)。由于来自气流和泡沫形成装置的液体的连续搅拌，单质硫将分散并漂浮在液体中，并通过将泡沫形成液体穿过第二出口(5)排出而排出。

在一些实施例中，可以通过简单的沉淀或在沉淀池中，或借助例如位于下游出口(5)的水力旋流器或离心机，从罐(13)的流出物中除去单质硫。因此，流出物几乎不含硫并且所产生的单质硫可用于其它工艺或产品。氧化成硫酸盐的量仅为少量，并且因此泡沫形成液体(例如洗涤液)的pH值保持在入口水平，pH通常为7-8。从流出物中除去单质硫将在罐外进行。

这与生物滴滤器相反，其中大部分硫将被进一步被转化为硫酸盐(SO₄)，该硫酸盐与水反应并形成硫酸(H₂SO₄)。在生物滴滤器中形成的硫酸将使液体的pH降至pH低于4。如果处理过的废水用作液体，则pH通常为3至4，并且如果使用添加了营养物的水，则pH可能降至1.0以下。将生物滴滤器中产生的硫酸盐与来自罐的液体一起排出，而单质硫将粘附在填充床上，并且如果不经常清洗则导致堵塞。

本发明的关键特征是由泡沫形成液体(例如洗涤液)制成的泡沫层(7)。泡沫层可以由泡沫形成装置制成，例如泡沫枪(也称为泡沫喷嘴、泡沫喷嘴喷雾器或泡沫管)，其通过在高压和高速下将气体引入泡沫形成液体中而产生泡沫。可替代地或与其组合，泡沫层可以通过在泡沫形成液体中使用叶轮制成。泡沫层(7)在液体层(6)的顶部形成为泡沫覆盖层，并且被控制为是具有小气泡的“重的”。

在本发明的一个优选的实施例中，泡沫层(7)至少为0.5米，例如至少1米、优选至少1.5米、甚至更优选至少2米。泡沫层(7)可以例如是从0.5米至12米，例如从0.75米至11米、优选从1.0米至10米、更优选从2.0米至8米。

在本发明的一个优选的实施例中，液体层为至少0.3米至最多5米、更优选至少0.5米至最多3米。在一个实施例中，液体层为3米或更低，例如2.5米或更低，优选2.0米或更低、甚至更优选1.5米或更低、最优选1.0米或更低。

本发明的泡沫层是重要的，因为本发明的发明人出人意料地发现，当气体分散在泡沫层而不是液体层时，气体中的硫化氢向单质硫的转化增加。不受理论束缚，本发明人已经发现，由泡沫的壁提供的泡沫形成液体的大表面的存在大大提高了硫化氢的转化。

通常在沼气池中避免泡沫的产生，并且消泡剂通常用于传统的沼气池中。然而，本发明的发明人已经出人意料地发现泡沫层对降解硫化氢具有有益效果。本发明的发明人已经发现当使用泡沫层时，硫化氢被转化为单质硫并且仅产生少量硫酸盐或不产生硫酸盐。相反，在例如生物滴滤器和生物过滤器中，硫化氢转化为硫酸盐并且液体变得非常酸性。此外，因为通过使用泡沫层而不是液体显著增加了效率，所以当使用泡沫层时，可能使用尺寸小得多的罐。

在优选的实施例中，制成泡沫层的泡沫形成液体可以包括一种或多种促进/增加泡沫形成的泡沫形成剂。该泡沫形成剂可以例如是表面活性剂和/或生物材料。

在本发明的一个优选的实施例中，该泡沫形成液体包含一种或多种蛋白质作为发泡剂(泡沫形成剂)。蛋白质可以是任何种类的蛋白质，泡沫形成蛋白质的类型不是关键的并且本发明不限于用于形成泡沫层的特定类型的蛋白质。

蛋白质是由氨基酸链构成的。这些链可以是长链或支链。蛋白质中存在的氨基酸数量越多，蛋白质的分子量越大。氨基酸可以是亲水的或疏水的。

泡沫形成液体中的蛋白质可以增加泡沫形成。可替代地，在泡沫产生增加的情况下或在泡沫形成液体应该由与发泡剂混合的水产生的情况下，蛋白质可以作为泡沫形成剂被添加到泡沫形成液体中。

泡沫可以定义为包括由薄的连续液体层分隔的空气/气体室的两相系统。蛋白质有助于泡沫结构中细小空气室的均匀分布。蛋白质作为发泡剂通过以下方式快速并有效地稳定泡沫：1)扩散空气/水界面并降低空气-液体界面的表面张力，2)蛋白质在界面展开，其中极性部分朝向水，3)多肽相互作用在气泡周围形成有可能部分变性的膜。

蛋白质在界面快速吸附并在促进泡沫形成的气泡周围形成稳定的膜。

在本发明的另一个实施例中，该泡沫形成液体包含一种或多种催化剂以促进硫化氢的氧化。该催化剂可以是铁、钼酸盐、铌、钛、钾、锰、钴或类似化合物中的一种或多种。该一种或多种催化剂选自碳基催化剂和金属氧化物基催化剂。该碳基催化剂可以是活性炭。该金属氧化物基催化剂可以选自由以下各项组成的组：氧化铁、三氧化钼、氧化钴、氧化铌、以及氧化钛。

在一些优选的实施例中，气体作为气泡被供应到罐(13)中。这种气泡可以例如通过让气体穿过多孔元件来提供，该多孔元件安排在液体层(6)中并且具有被构造成根据所需气泡尺寸来提供气泡的孔。气泡的这种引入至少有助于在罐13内产生泡沫。在一些实施例中，气体被供应到罐中的泡沫层(7)中。

泡沫形成液体(例如洗涤液)具有6-9、优选7-8的pH，而生物过滤器或生物滴滤器的pH减小至低于pH为4，除非使用非常大量的水或化学品将pH保持在中性范围内。由于排出液的pH为6-9、优选7-8，因此该排放几乎满足所有应用和国家的排放要求。生物过滤器和生物滴滤器中的排放液体通常为1至4，这在一些应用中超过了排放规定。此外，本发明的排出液的中性pH使得可以用多种材料构造在本发明的方法中使用的一个或多个罐，而生物滴滤器必须由特殊的耐酸材料构造。

此外，例如与使用生物滴滤器相比，本发明的净化效率显著提高。与生物滴滤器的约50g-60g硫化氢/m³填充介质的清洁能力相比，通过将气体引导穿过根据本发明的泡沫形成液体的泡沫层来净化气体产生的清洁能力为约200g硫化氢/m³泡沫。因此，根据本发明的方法表明从气体中清除硫化氢的效率是生物滴滤器方法的至少两倍，例如至少3-4倍。因此，用于净化气体的罐的物理尺寸可以更小。这是有益的，因为它允许对高硫化氢负载也使用预制罐，而用于具有高硫化氢负载项目的生物滴滤器的罐必须在现场建造，因为为了具有相同的容量它们要大得多。此外，更小的罐降低了生产成本。

本发明的发明人没有记录到通过没有泡沫层的液体层鼓泡的气体中硫化氢的任何降低或减少。

此外，根据本发明的方法具有非常短的启动时间。从零到满容量花费不到1小时。相反，带有填充床的生物滴滤方法从启动到获得满容量花费24-72小时。这使得也可以将本发明用于沼气流是间歇的(停止/前进)项目中除去硫化氢。

在根据本发明的方法中，存在很少或不存在硫积累。如前所述，通过排出泡沫形成液体，可以容易地排出单质硫。因此，维护保持在最低限度。

在根据本发明的方法中，包含硫化氢的气体的清洁将如下进行。将气体引至罐内(图1中的罐13)。将气体引入罐的液体层中或泡沫层下部中，例如在泡沫层的最低10％中。如果该气体不包含氧气，则将空气、纯氧或另一种带有氧气的气体注入该气体中，优选在入口(2)处注入罐中或可替代地直接注入罐中(图1中未示出)。包含硫化氢的气体和氧气(如果供应的话)在罐(13)中向上移动，通过重力与泡沫层接触并且硫化氢被氧化成单质硫。单质硫将向下沉入泡沫形成液体中，而净化气体将向上移动并在罐(13)顶部的出口(14)处离开该罐。当在出口(14)处离开该罐时，气体可能与泡沫混合。如果与泡沫混合，可以将来自出口(14)的净化气体和泡沫的混合物通过装置(8)进行分离，其用于通过穿过分离器(例如将泡沫从净化气体中分离的分离罐)从泡沫中分离净化气体并且将净化气体引至第一出口(12)。可以通过装置(8)将从净化气体中分离的泡沫通过泡沫连接件(9)再循环至罐(13)，并且将净化气体引至第一出口(12)。

在本发明的一个实施例中，通过将气体引导穿过气泡形成装置(3)，将待清洁硫化氢的气体作为气泡供应到罐中。作为气泡的气体的引入可以通过细气泡扩散器或多孔材料将气体引入罐中来完成。

在本发明的另一个实施例中，将包含硫化氢的气体和氧气(如果供应的话)注入罐中，直接注入该罐的泡沫层(7)中。

在本发明的另一个实施例中，该泡沫形成液体进一步包含降解硫的微生物。所述降解硫的微生物优选地是硫杆菌属(Thiobacillus)细菌。

在根据本发明的设备中：

参考图1，其示意性地示出了根据本发明的优选实施例的用于从气体中除去硫化氢的设备。

如图1所示，该设备优选地包括罐(13)，其被构造成包含在液体层(6)中的泡沫形成液体，以及在液体层(6)之上的泡沫层(7)，所述泡沫层由该液体层(6)中的该泡沫形成液体形成。罐可以由对包含在该罐中的各种成分(例如H₂S)有耐受性的材料制成，并且在优选的实施例中，该罐由纤维增强塑料制成，但是也可以使用不锈钢或涂覆碳钢。

罐(13)的上端可以优选地是圆顶形的，以便限定漏斗，该漏斗有助于将气体和/或气泡引至最上部位置，在该最上部位置处可以有利地安排位置和出口(14)。

该设备通常包括入口(1)，用于将包含硫化氢的气体供应到罐(13)中。如图1所示，入口(1)可以设置有鼓风机，以便将气体引至罐中。如果气体的压力高于罐(13)内的压力，可以用控制阀(未示出)代替鼓风机，用于控制气流进入罐中。应注意到，在需要将气体引入罐(13)中并且要控制进料气体的量的情况下，控制阀和鼓风机的组合也可以是优选的。此外，也可以应用以上披露的关于流量调节的装置。

如本文所述，本发明在于存在设置在罐(13)内的液体层(6)之上的泡沫层(7)。这种泡沫层(7)可以由一个或多个泡沫形成装置(3，11，15)提供，其被构造成用于由泡沫形成液体生产泡沫层(7)。如下文将进一步详细介绍的，这种泡沫形成装置可以被安排在罐的不同区域中，并且具有作用于泡沫形成液体上/与泡沫形成液体一起作用以产生由气泡制成的泡沫的目的。典型地并且优选地，气泡共享壁的意思是气泡可以被视为在泡沫层(7)中的室。这些气泡的壁是由气泡形成液制成的。

该设备进一步优选地包括出口(5)，用于排出泡沫形成液体和硫化氢转化产物，例如分散的单质硫。应注意到，来自该方法的单质硫沉降到液体层6中，其中单质硫由于来自发泡装置3，11，15的搅拌而分散并漂浮。

由于泡沫形成液体与分散的单质硫一起通过出口(5)被除去，因此需要添加例如泡沫液体的补充。此外，在设备启动时将泡沫形成液体引入罐(13)中。因此，为了实现这些目的，该设备可以包括用于将泡沫形成液体添加到罐(13)中的入口(4)。如图1所示，入口(4)可配备有阀，例如控制阀或截止阀，以控制泡沫形成液体流入罐中；该阀还可用于确保泡沫形成液体不会流出罐(13)。

气体被在其位于罐内时净化，并且通过用于排放净化气体的出口(14)从罐中排放。如下面将阐明的，如果这种泡沫与净化气体从罐(13)中逸出，则出口可以被配置成用于从气体中除去泡沫。

由于发现罐(13)内部的上部通常包含净化气体，出口(14)(见图1)通常被安排在罐(13)的竖直末端。

如本文所述，一些待净化的气体含有足够的氧气，以允许包含在该气体中的大部分(例如所有)H₂S转化为单质硫而其他气体则并非如此。如果需要添加氧气来转化硫化氢，该设备可以进一步包括用于向罐(13)供应氧气的装置(2)。在图1中，用于供应氧气的装置(2)被示为与入口(2)的流体连接件，该装置具有在所述气流被引入罐(13)之前用于将氧气混合到待净化气流中的鼓风机。同样，鼓风机可以被替换和/或与可控阀结合，以控制混合到待净化气流中的氧气的量，或者可以应用本文披露的其他控制装置。

在其他实施例中，用于供应氧气的装置(2)可以通过单独的入口(图1中未示出)将氧气直接引入罐(13)，从而将氧气直接供应到罐(13)的内部。

用于将气体引至罐的入口(1)可以包括气泡形成装置(3)，如细气泡扩散器，如孔径在微米范围内的多孔元件。这种气泡扩散器优选地安排在罐的底部并引导气泡向上穿过液体层-以这种方式，气泡扩散器被构造成用于产生泡沫层(7)的泡沫并且因此气泡扩散器(3)用作发泡装置(3)。

在某些优选的实施例中，细气泡扩散器可以在竖直方向上可移动地安排，并且可以在设备使用期间有利地安排在液体层(6)之上。可替代地或与其组合，泡沫形成液体的水平可以升高或降低，由此气泡扩散器相对于泡沫形成液体表面的位置可以改变。

然而，如果需要增加泡沫生产，可以将气泡扩散器浸没在液体层(6)中。

可替代地，或者与一个或多个气泡扩散器(3)组合，可以安装一个或多个泡沫形成装置，例如也可以称为安排在罐(13)上端的泡沫管的泡沫喷嘴(11)，安排在罐(13)下端在该液体层(6)中的叶轮(15)，或它们的组合。该叶轮也可以是搅拌机或搅拌器。

如图1所示，安排在罐(13)上端的泡沫喷嘴(11)通常使用通过包括泵的液体连接件(10)由液体层(6)供应的泡沫形成液体。泡沫喷嘴(11)可以呈泡沫喷嘴/泡沫管的形式，其具有用于气体的入口和用于泡沫形成液体的入口。气体入口通常被安排在罐(13)的上端，由此用于“填充”气泡的气体至少在很大程度上是净化气体。因此，形成气泡壁的液体通常是泡沫形成液体。

搅拌机/叶轮/搅拌器(15)通常是马达驱动(例如通过电动、气动或液压马达旋转搅拌机/叶轮/搅拌器(15)的轴)可以安排在液体层(6)中，以便提供泡沫形成液体的运动以产生泡沫。

在一些情况下，净化气体离开罐(13)时会伴随泡沫流，这通常不是优选的。为了防止这种情况，该设备还可以包括用于从泡沫中分离净化气体的装置(8)。这种装置可以是常规的泡沫捕集器或分离罐，并且该用于从泡沫中分离净化气体的装置与罐13的内部流体连通。该装置通常包括用于从设备中排放不含泡沫的净化气体的出口(12)和用于将泡沫和/或形成泡沫的液体再循环至罐(13)的通向罐(13)的流体连接件(9)。

应注意，本发明的多个方面之一的上下文中所描述的多个实施例和特征还适用于本发明的多个其他方面。

本申请中引用的所有专利和非专利参考文献以其全文通过援引并入本申请。

所用参考符号清单

1 用于向罐供应气体的入口

2 用于向罐供应氧气(或空气)的装置

3 扩散器

4 用于将流体引入罐的装置

5 用于从罐中排出流体的装置

6 罐中的液体层

7 罐中的泡沫层

8 泡沫捕集器

9 捕集器与罐之间的泡沫连接件

10 液体泵和连接件

11 发泡装置

12 第一出口

13 罐

14 用于从罐中排放净化气体的出口

15 发泡装置

Claims

1.一种从气体中除去硫化氢的方法，该方法包括以下步骤：

•提供包含硫化氢的气体

•如果该气体不包含氧气或不包含用于将硫化氢转化为单质硫的足够的氧气，则向该方法提供氧气；

•将包含硫化氢和氧气-如果供应的话-的气体引至罐（13），该罐包括

i)包含泡沫形成液体的液体层（6），该泡沫形成液体包含一种或多种泡沫形成剂，以及

ii)由所述泡沫形成液体通过一个或多个泡沫形成装置（3，11，15）制成的泡沫层（7），

其中，所述泡沫层（7）在该泡沫形成液体（6）的顶部形成，并且所述泡沫层为至少0.5米高使得所述包含硫化氢的气体被引导穿过所述泡沫层，并且该气体中的硫化氢被转化成硫化氢转化产物，

并且

•将净化气体引至用于排放净化气体的出口（14）并将该硫化氢转化产物引至用于排出硫化氢转化产物的另一个出口。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，该泡沫形成剂是表面活性剂和/或生物材料。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，该泡沫形成剂是一种或多种蛋白质。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，该泡沫形成液体包含一种或多种催化剂。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，将从出口（14）引出的该净化气体通过用于从泡沫中分离净化气体的装置（8）从该泡沫中分离，并且将从泡沫中分离的该净化气体引至用于从泡沫分离净化气体的第一出口（12）。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，将通过装置（8）从净化气体中分离的该泡沫通过该泡沫连接件（9）再循环至该罐。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，向该方法供应的该氧气选自由包含从21%至100%的氧气的气体组成的组。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，通过将该气体引导穿过气泡形成装置，将该气体作为气泡供应到该罐。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述气泡形成装置为气泡扩散器或多孔材料。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，该气体选自沼气、填埋气、天然气、来自石油和天然气井的气体，以及空气。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，该气体为沼气。

12.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，该泡沫形成液体的pH是从6至9。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，该泡沫形成液体的pH为7至8。

14.一种进行根据权利要求1至13中任一项所述的从气体中除去硫化氢的方法的设备，该设备包括：

-罐（13），其被构造成包括包含泡沫形成液体的液体层（6），该泡沫形成液体包含一种或多种泡沫形成剂；以及在该液体层（6）之上的泡沫层（7），所述泡沫层由该液体层（6）中的该泡沫形成液体形成；

-入口（1），用于将该包含硫化氢的气体供应到该罐（13）中；

-安排在该罐（13）上端处的泡沫喷嘴（11），用于由该泡沫形成液体生产泡沫层（7）；

-用于排出硫化氢转化产物的出口；

-入口（4），用于添加泡沫形成液体；

-另一个出口（14），用于排放净化气体。

15.根据权利要求14所述的设备，其中，所述设备进一步包括用于向该罐（13）供应氧气的装置（2）。

16.根据权利要求14或15所述的设备，其中，用于将该气体引至该罐的入口（1）包含气泡形成装置（3）。

17.根据权利要求14或15所述的设备，其中，该设备进一步包括用于将来自出口（14）的净化气体与泡沫分离的装置（8），和用于从泡沫中移出净化气体的第一出口（12），以及用于将泡沫和/或泡沫形成液体再循环至该罐（13）的流体连接件（9）。