Способ окисления влажным воздухом при использовании регенерированного катализатора

Способ окисления влажным воздухом при использовании регенерированного катализатора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

Эта заявка в соответствии с разделом 35 Кодекса законов США § 119(e) притязает на приоритет по предварительной заявке на патент США с порядковым №60/885966, озаглавленной «WET AIR OXIDATION PROCESS USING RECYCLED COPPER CATALYST» и зарегистрированной 22 января 2007 г., которая включена в данный документ посредством ссылки во всей ее полноте.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

1. Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится в целом к обработке технологических потоков и, более конкретно, к устройствам и способам каталитического влажного окисления для обработки нежелательных компонентов в таких потоках.

2. Описание предшествующего уровня техники

Влажное окисление является хорошо известной технологией обработки технологических потоков и широко используется, например, для разрушения загрязняющих веществ в сточных водах. Данный способ включает окисление в водной фазе нежелательных компонентов посредством окислителя, обычно молекулярного кислорода из кислородсодержащего газа, при повышенных температурах и давлениях. Данный процесс может конвертировать органические загрязняющие вещества в диоксид углерода, воду и биологически разлагаемые органические кислоты с короткой молекулярной цепью, такие как уксусная кислота. Неорганические компоненты, включая сульфиды, меркаптиды и цианиды, также могут быть окислены. В качестве альтернативы сжиганию влажное окисление может быть использовано в широком диапазоне видов применения, чтобы обрабатывать технологические потоки для последующего выпуска, для повторного использования в ходе процесса или в качестве этапа предварительной обработки перед подачей на обычную станцию для биологической очистки сточных вод для доочистки. Каталитическое влажное окисление было разработано в качестве эффективного улучшения традиционного влажного окисления без использования катализатора. Процессы каталитического влажного окисления обычно обеспечивают достижение более высокой степени деструкции при более низких температуре и давлении и, соответственно, при пониженных капитальных затратах. Водный поток, подлежащий обработке, смешивается с окислителем и приводится в соприкосновение с катализатором при повышенных температурах и давлениях. Гетерогенные катализаторы обычно располагаются на основе, поверх которой пропускается водная смесь, или используются в виде твердотельных частиц, которые смешиваются с водной смесью перед окислением. Катализатор может быть отфильтрован от потока окисленного продукта, выпускаемого из узла для влажного окисления, для повторного использования.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления настоящее изобретение относится к способам и устройствам для каталитического влажного окисления. В соответствии с одним из вариантов осуществления процесс каталитического влажного окисления включает предоставление водной смеси, содержащей по меньшей мере один нежелательный компонент, подлежащий обработке. Водная смесь приводится в соприкосновение с катализатором и окислителем при повышенной температуре и давлении выше атмосферного, чтобы обработать по меньшей мере один нежелательный компонент и образовать окисленную водную смесь. По меньшей мере часть катализатора осаждается регулированием pH окисленной водной смеси, чтобы образовать осажденный катализатор. По меньшей мере часть осажденного катализатора используется повторно для приведения в соприкосновение с водной смесью.

В соответствии с другим вариантом осуществления устройство для каталитического влажного окисления содержит узел для влажного окисления, источник водной смеси, содержащей по меньшей мере один нежелательный компонент, соединенный с возможностью протекания текучей среды с узлом для влажного окисления, источник катализатора, растворимого в водной смеси, соединенный с возможностью протекания текучей среды с узлом для влажного окисления и расположенный между источником водной смеси и узлом для влажного окисления, датчик pH, сконфигурированный для определения величины pH окисленной водной смеси с выпускной стороны узла для влажного окисления, блок регулирования pH, соединенный с датчиком pH и сконфигурированный для генерации управляющего сигнала, чтобы регулировать величину pH окисленной водной смеси до уровня, находящегося вне заданного интервала, в котором катализатор находится в растворенном состоянии, в ответ на сигнал датчика pH, регистрирующего нахождение величины pH в пределах заданного интервала, в котором катализатор находится в растворенном состоянии, сепаратор, сконфигурированный для осаждения по меньшей мере части катализатора и расположенный с выпускной стороны узла для влажного окисления при соединении с ним с возможностью протекания текучей среды и с выпускной стороны блока регулирования pH, и линию рециркуляции, соединенную с возможностью протекания текучей среды с выпускным отверстием сепаратора и с впускным отверстием по меньшей мере одного источника катализатора и впускным отверстием устройства для влажного окисления.

В соответствии с другим вариантом осуществления способ облегчения регенерации катализатора, использованного в процессе каталитического влажного окисления, включает предоставление системы мониторинга pH, имеющей блок управления, соединенный с датчиком pH, данный блок управления сконфигурирован для генерации управляющего сигнала, чтобы регулировать величину pH водной смеси в ответ на сигнал датчика pH, регистрирующего нахождение величины pH в пределах заданного интервала, в котором использованный катализатор находится в растворенном состоянии.

Преимущества, элементы новизны и цели настоящего изобретения станут понятными из представленного ниже подробного описания вместе с сопроводительными чертежами.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Сопроводительные чертежи не предполагают отображение в масштабе. На чертежах каждый идентичный или почти идентичный компонент, который присутствует на разных фигурах, представлен одним и тем же цифровым обозначением. Для ясности, не каждый компонент может быть обозначен на всех чертежах. Предпочтительные неограничивающие варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:

Фиг.1 представляет собой блок-схему устройства в соответствии с одним из вариантов осуществления устройства для влажного окисления по настоящему изобретению;

Фиг.2 представляет собой блок-схему устройства в соответствии с вариантом осуществления устройства для влажного окисления по настоящему изобретению, включающего процесс регенерирования катализатора;

Фиг.3 представляет собой блок-схему устройства в соответствии с вариантом осуществления устройства для влажного окисления по настоящему изобретению, включающего процесс регенерирования катализатора с двухстадийным процессом осаждения; и

Фиг.4-6 представляют собой диаграммы Пурбэ для меди, ванадия и железа соответственно, на которые делается ссылка в данном документе.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Это изобретение не ограничивается в своем применении деталями конструкции и расположением компонентов, рассмотренными в представленном ниже описании или проиллюстрированными чертежами. Изобретение допускает варианты осуществления и реализацию на практике или выполнение различными другими путями, помимо тех, которые описаны в качестве примеров в данном документе.

В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления настоящее изобретение относится к одному или нескольким устройствам и способам для обработки технологических потоков. При типичном функционировании раскрытые в настоящем изобретении устройства могут принимать технологические потоки от общественных, промышленных источников или от жилых районов. Например, в вариантах осуществления, в которых устройство обрабатывает сточные воды, технологический поток может быть направлен от муниципальной системы очистки сточных вод или от другой крупномасштабной канализационной системы. Технологические потоки могут также происходить, например, от предприятий по производству пищевых продуктов, оборудования для химической обработки, установок для газификации или целлюлозно-бумажных предприятий. Технологический поток может перемещаться через устройство посредством операционного узла с впускной стороны или с выпускной стороны устройства.

Как использовано в данном документе, термин «технологический поток» относится к водной смеси, которая может быть подана в устройство для обработки. После обработки технологический поток может быть возвращен в поток процесса в верхнем течении или может быть выведен из устройства в виде отходов. Водная смесь обычно содержит по меньшей мере один нежелательный компонент, способный к окислению. Нежелательным компонентом может быть любой материал или соединение, которые должны быть удалены из водной смеси, например, из соображений общественного здравоохранения, в соответствии с регламентом технологического процесса и/или из эстетических соображений. В некоторых вариантах осуществления нежелательными компонентами, способными к окислению, являются органические соединения. Определенные неорганические компоненты, например сульфиды, меркаптиды и цианиды, также могут быть окислены. Источник водной смеси, подлежащей обработке устройством, такой как суспензия, может принимать форму трубопровода непосредственно от установки или от резервуара для временного хранения.

В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления настоящего изобретения желательно разрушить одну или несколько специфических химических связей в нежелательном компоненте или продукте(ах) его разложения. Реакция окисления представляет собой разрушающий метод, способный к преобразованию окисляемых органических загрязняющих веществ в диоксид углерода, воду и биологически разлагаемые органические кислоты с короткой молекулярной цепью, такие как уксусная кислота. Одна из особенностей настоящего изобретения включает устройства и способы окислительной обработки водных смесей, содержащих один или несколько нежелательных компонентов.

В одном из вариантов осуществления водная смесь, содержащая по меньшей мере один нежелательный компонент, окисляется во влажном состоянии. Водная смесь окисляется окислителем при повышенной температуре и давлении выше атмосферного в течение времени, достаточного для обработки по меньшей мере одного нежелательного компонента. Реакция окисления может в основном разрушить целостность одной или нескольких химических связей в нежелательном компоненте. Как это использовано в данном документе, выражение «в основном разрушить» предполагает деструкцию по меньшей мере примерно на 95%. Способ по настоящему изобретению обычно применим к обработке любого нежелательного компонента, способного к окислению.

Раскрытые способы влажного окисления могут быть выполнены в любом известном узле для влажного окисления периодического или непрерывного действия, подходящего для соединений, подлежащих окислению. Обычно окисление в водной фазе выполняется в устройстве для влажного окисления с непрерывным потоком, пример которого представлен на Фиг.1. Может быть использован любой окислитель. Окислителем обычно является кислородсодержащий газ, такой как воздух, воздух, обогащенный кислородом, или по существу чистый кислород. Как это использовано в данном документе, выражение «воздух, обогащенный кислородом» относится воздуху с содержанием кислорода более примерно 21%.

При типичном функционировании, как представлено на Фиг.1, водная смесь от источника, показанного как накопительный резервуар 10, протекает через трубопровод 12 к насосу 14 высокого давления, который создает высокое давление водной смеси. Водная смесь смешивается со сжатым кислородсодержащим газом, подаваемым компрессором 16, внутри трубопровода 18. Водная смесь протекает через теплообменник 20, в котором она нагревается до температуры, которая инициирует окисление. Нагретая исходная смесь затем вводится в резервуар реактора 24 через его впускное отверстие 38. Реакции влажного окисления являются, как правило, экзотермическими, и теплота реакции, выделяющаяся в реакторе, может дополнительно повысить температуру смеси до желательной величины. Основная часть реакции окисления происходит внутри резервуара реактора 24, который обеспечивает время пребывания, достаточное для достижения желательной степени окисления. Окисленная водная смесь и газовая смесь, обедненная кислородом, затем выпускаются из реактора через трубопровод 26 с клапаном 28 регулировки давления. Данный горячий окисленный выпускаемый поток проходит через теплообменник 20, в котором он охлаждается входящими исходными водной смесью и газовой смесью. Охлажденная выпускаемая смесь протекает через трубопровод 30 в резервуар сепаратора 32, в котором жидкость и газы разделяются. Поток отделенной жидкости выпускается из резервуара сепаратора 32 через нижний трубопровод 34, в то время как отходящие газы удаляются через верхний трубопровод 36. Может потребоваться обработка отходящего газа в последующем узле для обработки отходящего газа в зависимости от его состава и требований в отношении выпуска в атмосферу. Выпускаемый поток, подвергнутый влажному окислению, может обычно поступать для доочистки на станцию для биологической очистки сточных вод. Выпускаемый жидкостной поток может быть также рециркулирован для дополнительной обработки в устройстве для влажного окисления.

Достаточное количество кислородсодержащего газа обычно подается в устройство, чтобы поддерживать остаточное содержание кислорода в отходящих газах из устройства для влажного окисления, и давления газа выше атмосферного обычно достаточно, чтобы поддерживать воду в жидкой фазе при выбранной температуре окисления. Например, минимальное давление в устройстве при 240°C составляет 33 атмосферы (3,34 МПа), минимальное давление при 280°C составляет 64 атмосферы (6,48 МПа), и минимальное давление при 373°C составляет 215 атмосфер (21,8 МПа). В одном из вариантов осуществления водная смесь окисляется при давлении от примерно 30 атмосфер (3,04 МПа) до примерно 275 атмосфер (27,9 МПа). Процесс влажного окисления может проводиться при повышенной температуре ниже 374°C, критической температуре для воды. В одном из вариантов осуществления процесс влажного окисления может проводиться при повышенной температуре в интервале от примерно 150°C и давлении примерно 6 атмосфер (608 кПа) до повышенной температуры примерно 320°C и давлении примерно 200 атмосфер (20,3 МПа). В некоторых вариантах осуществления процесс влажного окисления может быть выполнен при сверхкритической повышенной температуре. Время пребывания водной смеси внутри реакционной камеры должно, как правило, быть достаточным для достижения желательной степени окисления. В некоторых вариантах осуществления время пребывания составляет более одного часа и вплоть до примерно восьми часов. По меньшей мере в одном из вариантов осуществления время пребывания составляет по меньшей мере примерно 15 минут и вплоть до примерно 6 часов. В одном из вариантов осуществления водная смесь окисляется в течение от примерно 15 минут до примерно 4 часов. В другом варианте осуществления водная смесь окисляется в течение от примерно 30 минут до примерно 3 часов.

В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления процесс влажного окисления является процессом каталитического влажного окисления. Реакции окисления может способствовать катализатор. Водная смесь, содержащая по меньшей мере один нежелательный компонент, подлежащий обработке, обычно приводится в соприкосновение с катализатором и окислителем при повышенной температуре и давлении выше атмосферного. Эффективное количество катализатора может быть в целом достаточным, чтобы увеличить скорости реакции и/или улучшить общую эффективность деструктивного удаления устройством, включая улучшенную степень снижения химической потребности в кислороде (ХПК) и/или общего органического углерода (TOC). Катализатор может также служить для уменьшения общего потребления энергии устройством для влажного окисления.

По меньшей мере в одном из вариантов осуществления катализатор может быть любым переходным металлом групп V, VI, VII и VIII Периодической таблицы. В одном из вариантов осуществления катализатор может быть, например, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Ag, или их сплавами, или же их смесями. Переходный металл может быть элементарным или же присутствовать в виде соединения, такого как соль металла. В одном из вариантов осуществления переходный металл катализатора является ванадием. В другом варианте осуществления переходный металл катализатора является железом. В еще одном варианте осуществления переходный металл катализатора является медью.

Катализатор может быть добавлен к водной смеси в любом месте устройства для влажного окисления. Катализатор может быть смешан с водной смесью. В одном из вариантов осуществления катализатор может быть добавлен в источник водной смеси, подаваемой в узел для влажного окисления, как показано на Фиг.1, на которой источник 40 катализатора соединен с возможностью протекания текучей среды с накопительным резервуаром 10. В некоторых вариантах осуществления катализатор может быть добавлен непосредственно в узел для влажного окисления. В других вариантах осуществления катализатор может также подаваться к водной смеси перед нагреванием и/или приложением давления.

В других вариантах осуществления катализатор может уже присутствовать в технологическом потоке, подлежащем обработке. Водная смесь, подаваемая в узел для окисления, может содержать каталитический материал. Например, переходные металлы могут присутствовать в потоке сточных вод, подлежащих обработке устройством для каталитического влажного окисления. Водные суспензии, например такие, что содержат летучие органические углеродные соединения, могут содержать металлы, способные к выполнению функции катализатора. Например, водная смесь может быть суспензией побочных продуктов газификации.

В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления катализатор может быть растворим в водной смеси, чтобы способствовать процессу влажного окисления. В общем случае характеристики водной смеси могут влиять на растворимость катализатора в водной смеси. Например, величина pH водной смеси, подлежащей обработке, может влиять на растворимость конкретного катализатора в водной смеси.

В некоторых вариантах осуществления катализатор может быть выбран на основании характеристики водной смеси. Как показано на Фиг.1, устройство для влажного окисления может включать датчик 50, сконфигурированный для определения характеристики водной смеси, подлежащей обработке. В некоторых вариантах осуществления датчик 50 может быть датчиком pH, сконфигурированным для определения величины pH водной смеси, и катализатор процесса влажного окисления может быть выбран на основании измеренной величины pH водной смеси.

Взаимосвязь между растворимостью и величиной pH для разных катализаторов обычно известна специалистам в данной области техники. Диаграммы потенциал-равновесная величина pH построены для разных систем катализатор-вода и легко могут быть использованы специалистами в данной области техники, знакомыми с обращением с ними. Например, воспроизведение того, на что обычно ссылаются как на диаграммы Пурбэ, которые можно получить из Pourbaix M.M., The Atlas of Electrochemical Equilibria in Aqueous Solutions, National Association of Corrosion Engineers: Texas 1974, представлено на Фиг.4-6 для меди, ванадия и железа соответственно.

В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления может быть выбран катализатор, растворимый при измеренной величине pH, чтобы способствовать процессу влажного окисления. Соответственно, при ссылке на Фиг.4, если величина pH водной смеси, измеренная датчиком pH 50, ниже примерно 2 или выше примерно 13, то для источника 40 катализатора может быть выбран катализатор, содержащий медь, в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления. Аналогичным образом, при ссылке на Фиг.5, если измеренная величина pH выше примерно 4,5, то может быть выбран катализатор, содержащий ванадий. При ссылке на Фиг.6, если измеренная величина pH ниже примерно 4, то может быть выбран катализатор, содержащий железо. Могут быть использованы другие катализаторы, помимо тех, что приведены в качестве примера в данном документе.

В других вариантах осуществления катализатор может быть выбран и одна или несколько характеристик водной смеси могут быть отрегулированы таким образом, чтобы поддерживать присутствие выбранного катализатора в растворимой форме с целью улучшения процесса влажного окисления. Например, величина pH водной смеси может быть определена датчиком 50 и отрегулирована, чтобы сделать выбранный катализатор растворимым в водной смеси. Регулятор pH может быть добавлен к водной смеси в любом месте устройства для влажного окисления, однако он предпочтительно добавляется таким образом, чтобы катализатор был растворим в водной смеси по время реакции окисления. В некоторых вариантах осуществления источник 60 регулятора pH может быть соединен с возможностью протекания текучей среды с источником 10 водной смеси, как показано на Фиг.1. Источник 60 регулятора pH может обычно содержать любой материал или соединение, способное к регулированию pH водной смеси до желательной величины или интервала, такой как кислота или основание. Например, для регулирования величины pH водной смеси может быть использован гидроксид щелочного металла. В одном из вариантов осуществления для растворения катализатора может быть использован аммиак.

Кроме того, взаимосвязь между растворимостью и величиной pH для разных катализаторов обычно известна специалистам в данной области техники. Как рассмотрено выше, диаграммы Пурбэ могут предоставить информацию для определения желательного интервала pH, в котором был бы растворим выбранный катализатор. При ссылке на Фиг.4, величина pH водной смеси может быть отрегулирована до уровня ниже примерно 2 или выше примерно 13, когда выбранный катализатор содержит медь. Аналогичным образом, при ссылке на Фиг.5, величина pH водной смеси может быть отрегулирована до уровня выше примерно 4,5, когда выбранный катализатор содержит ванадий. Когда выбран катализатор, содержащий железо, величина pH водной смеси может быть отрегулирована до уровня ниже примерно 4, при ссылке на Фиг.6.

В некоторых вариантах осуществления устройство для влажного окисления может включать блок управления 70 для задания или регулирования по меньшей мере одного эксплуатационного параметра устройства или компонента устройства, такого как регулирующие клапаны и насосы, однако не ограничиваясь ими. Блок управления 70 может быть соединен электронными средствами связи с датчиком 50, как показано на Фиг.1. Блок управления 70 может быть, как правило, сконфигурирован для генерации управляющего сигнала, чтобы регулировать величину pH водной смеси в ответ на сигнал датчика pH 50, регистрирующего нахождение величины pH вне пределов заданного интервала, в котором выбранный катализатор находится в растворенном состоянии. Например, блок управления 70 может предоставлять управляющий сигнал для одного или нескольких клапанов, связанных с источником 60 регулятора pH, чтобы добавлять регулятор pH в источник 10 водной смеси.

Блок управления 70 обычно представляет собой устройство на базе микропроцессора, такое как программируемый логический контроллер (ПЛК) или система распределенного управления, которое принимает или посылает входные и выходные сигналы к компонентам устройства для влажного окисления и от них. Сеть связи может обеспечить размещение любого датчика или устройства, генерирующего сигнал, на значительном расстоянии от блока управления 70 или связанной компьютерной системы при возможности обмена данными между ними. Такие механизмы связи могут быть эффективными посредством использования любой подходящей технологии, включая, однако не ограничиваясь ими, технологии с использованием беспроводных протоколов.

Как рассмотрено выше для типичного функционирования узла для окисления, выпускаемая жидкость отделяется от окисленной водной смеси с выпускной стороны реактора для окисления. В некоторых вариантах осуществления катализатор может быть извлечен из выпускаемого потока жидкости посредством процесса разделения. Например, в некоторых вариантах осуществления катализатор может быть удален из выпускаемого потока осаждением. В одном из вариантов осуществления для извлечения катализатора может быть использован кристаллизатор. Катализатор может быть затем возвращен в устройство для влажного окисления.

Фиг.2 иллюстрирует другой вариант осуществления устройства для влажного окисления, включающего систему регенерирования катализатора. В этом варианте осуществления технологический поток может подаваться в устройство 200 по линии 202. Катализаторы, которые могут быть использованы в системе 200, могут включать любой переходный металл групп V, VI, VII и VIII Периодической таблицы. В некоторых вариантах осуществления катализатор может быть, например, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Ag, или их сплавами, или же их смесями. Переходный металл может быть элементарным или же присутствовать в виде соединения, такого как соль металла. В одном из вариантов осуществления переходный металл катализатора является ванадием. В другом варианте осуществления переходный металл катализатора является железом. В еще одном варианте осуществления переходный металл катализатора является медью.

В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления катализатор может быть растворим в водной смеси, чтобы способствовать процессу влажного окисления. В общем случае характеристики водной смеси могут влиять на растворимость катализатора в водной смеси. Например, величина pH водной смеси, подлежащей обработке, может влиять на растворимость конкретного катализатора в водной смеси.

В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления может быть выбран катализатор, растворимый при величине pH входящей водной смеси, чтобы способствовать процессу влажного окисления. Датчик pH, подобный датчику pH 50 на Фиг.1, может быть установлен на входе устройства 200 для влажного окисления на Фиг.2, чтобы обеспечить индикацию pH поступающей водной смеси. Соответственно, при ссылке на Фиг.4, если величина pH водной смеси ниже примерно 2 или выше примерно 13, то может быть выбран катализатор, содержащий медь, в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления. Аналогичным образом, при ссылке на Фиг.5, если величина pH водной смеси выше примерно 4,5, то может быть выбран катализатор, содержащий ванадий. При ссылке на Фиг.6, если величина pH водной смеси ниже примерно 4, то может быть выбран катализатор, содержащий железо. Могут быть использованы другие катализаторы, помимо тех, что приведены в качестве примера в данном документе.

При ссылке на Фиг.2, катализатор может быть добавлен в технологический поток на входе устройства или при его протекании по линии 202 посредством линии 224, которая может переносить водную смесь, содержащую регенерированный катализатор, как будет дополнительно рассмотрено ниже. Наряду с регенерированным катализатором также может добавляться свежий катализатор.

В других вариантах осуществления катализатор или часть катализатора может уже присутствовать в технологическом потоке, подлежащем обработке. Водная смесь, подаваемая в узел для окисления, может содержать каталитический материал. Например, переходные металлы могут присутствовать в потоке сточных вод, подлежащих обработке устройством для каталитического влажного окисления. Водные суспензии, например такие, что содержат летучие органические углеродные соединения, могут содержать металлы, способные к выполнению функции катализатора. Например, водная смесь может быть суспензией побочных продуктов газификации.

Технологический поток может проходить через теплообменник 204, в котором он может быть нагрет до желательной температуры при заданном времени пребывания перед введением в реактор 206. После завершения обработки обработанный технологический поток выводится из реактора 206 по линии 208. Обработанный технологический поток может затем быть охлажден теплообменником 210, который в некоторых вариантах осуществления может быть таким же теплообменником, что и теплообменник 204. Величина pH обработанного технологического потока может быть отрегулирована добавлением кислоты или щелочного соединения из источника 212 регулятора pH. Может быть предусмотрен датчик pH (не показан), соединенный с источником 212 регулятора pH, для того, чтобы контролировать pH окисленной водной смеси, когда регулятор pH добавляется из источника 212 регулятора pH, и подавать сигнал для прерывания регулирования pH, когда pH достигает заданной величины. В альтернативных вариантах осуществления датчик pH (не показан) может быть расположен с выпускной стороны источника 212 регулятора pH и связан с блоком регулирования pH (не показан), таким как блок управления 70, показанный на Фиг.1, который сконфигурирован для контроля потока регулятора pH от источника регулятора pH посредством подающих насосов, и/или клапанов, и/или трубопроводов, связанных с источником 212 регулятора pH, в окисленную водную смесь таким образом, чтобы поддерживать pH в пределах заданного интервала. В некоторых вариантах осуществления добавление регулятора pH из источника 212 регулятора pH может контролироваться вручную. В некоторых вариантах осуществления источник 212 регулятора pH может быть сконфигурирован для введения регулятора pH в линию 218 с выпускной стороны газожидкостного сепаратора 214 вместо впускной стороны газожидкостного сепаратора 214, как показано на Фиг.2. В других вариантах осуществления источник 212 регулятора pH может быть сконфигурирован для введения регулятора pH непосредственно в осветлитель 220.

Например, если медь используется в качестве катализатора, то обработанный технологический поток, содержащий растворимый гидроксид меди может быть охлажден до примерно 80°C, и величина pH отрегулирована до интервала от примерно 6 до примерно 12 либо с впускной стороны, либо с выпускной стороны газожидкостного сепаратора 214 или же внутри осветлителя 220, т.е. до условий, при которых растворимость гидроксида меди низкая (<1 млн^-1 при 25°C). В некоторых вариантах осуществления величина pH может быть отрегулирована до интервала от примерно 8 до примерно 9, и в некоторых вариантах осуществления величина pH может быть отрегулирована до примерно 9. После прохождения через газожидкостной сепаратор 214, в котором отходящий газ отводится через линию 216, обработанный технологический поток может подаваться по линии 218 в осветлитель 220, в котором в присутствии кислорода при 80°C и при pH от примерно 6 до примерно 12 по меньшей мере часть гидроксида меди конвертируется в оксид меди в виде твердых частиц. В некоторых вариантах осуществления гидроксид меди конвертируется в оксид меди в виде твердых частиц в осветлителе при pH в интервале от примерно 8 до примерно 9, и в некоторых вариантах осуществления гидроксид меди конвертируется в оксид меди в виде твердых частиц в осветлителе при pH примерно 9. Оксид меди в виде твердых частиц может осаждаться в осветлителе 220, и по меньшей мере часть концентрированной выпускаемой суспензии может быть удалена и возвращена к входу устройства 200 по линии 224, в то время как окисленный выпускаемый поток, в основном свободный от меди, может быть удален по линии 222. Величина pH повторно используемого выпускаемого потока, содержащего медь, может быть отрегулирована добавлением кислоты или щелочного соединения из источника 226 регулятора pH, если это требуется в соответствии с сигналом от датчика pH, связанного с линией 224, (не показан) и/или блока регулирования pH (не показан). Регулятор pH может быть добавлен к повторно используемому выпускаемому потоку, содержащему медь, для того, чтобы отрегулировать pH до уровня, при котором медный катализатор является растворимым. Например, поскольку медь обычно растворима при величине pH ниже примерно 6 или выше примерно 12, то, если повторно используемый выпускаемый поток, содержащий медь, имеет pH от примерно 6 до примерно 12, к повторно используемому выпускаемому потоку, содержащему медь, может быть добавлена кислота для уменьшения величины pH или, напротив, может быть добавлено щелочное соединение для увеличения величины pH повторно используемого выпускаемого потока, содержащего медь, выше примерно 12, чтобы растворить по меньшей мере часть медного катализатора. В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере часть регенерированного катализатора может быть направлена в источник катализатора 40.

В некоторых видах применения может оказаться выгодным использование двухстадийного процесса осаждения катализатора, чтобы сделать устройство более эффективным и уменьшить количество химикатов, используемых при функционировании устройства. Фиг.3 иллюстрирует вариант осуществления устройства окисления влажным воздухом при использовании двухстадийного процесса осаждения катализатора. Как представлено на Фиг.3, устройство 300 с двухстадийным процессом осаждения катализатора может использовать группу осветлителей 228 и 230. В одном из вариантов осуществления опциональный источник 212 регулятора pH может быть расположен с впускной стороны газожидкостного сепаратора 214. В некоторых вариантах осуществления устройства 300 могут присутствовать источник регулятора pH и связанные с ним подающие насосы, и/или клапаны, и/или трубопроводы, которые сконфигурированы для подачи регулятора pH в места с впускной стороны или с выпускной стороны газожидкостного сепаратора 214 и/или в осветлитель 228, осветлитель 230 или оба эти осветлителя. Несколько датчиков pH (не показаны) могут располагаться в местах с впускной стороны или с выпускной стороны любого компонента устройства 300 при их связи с блоком регулирования pH (не показан), таким как блок управления 70, показанный на Фиг.1, который сконфигурирован и настроен для контроля потока регулятора pH от одного или нескольких источников регулятора pH, размещенных в разных местах устройства, таких как источник 234 регулятора pH, посредством подающих насосов, и/или клапанов, и/или трубопроводов, связанных с источником или источниками регулятора pH.

В устройстве 300 на Фиг.3 предварительная очистка может происходить в первом осветлителе 228. По меньшей мере часть первого отделенного раствора от первой стадии осветления может быть возвращена к входу устройства по линиям 236 и 224 в качестве разбавляющей воды и исходного катализатора для дополнительной обработки. По меньшей мере часть надосадочной жидкости от первой стадии осветления может направляться по линии 232 и подвергаться осаждению на второй стадии осветления в осветлителе 230 после регулирования pH добавлением кислоты или щелочного соединения из источника 234 регулятора pH. Источник 234 регулятора pH и связанные с ним подающие насосы, и/или клапаны, и/или трубопроводы могут быть размещены и отрегулированы таким образом, чтобы регулировать pH части надосадочной жидкости в линии 232 и/или в осветлителе 230. В альтернативных вариантах осуществления устройства в соответствии с Фиг.2 или Фиг.3 любой или все осветлители могут быть заменены сепаратором любого вида, способным к отделению осажденного катализатора от окисленной водной смеси. Раствор, содержащий концентрированный катализатор в виде твердотельных частиц, может быть возвращен к входу устройства 300 по линиям 238 и 224, чтобы быть смешанным с поступающим технологическим потоком, в то время как окисленный выпускаемый поток, по существу не содержащий катализатора, может выводиться через линию 222. В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере часть регенерированного катализатора может быть направлена в источник катализатора 40. Преимущество такой двухстадийной системы заключается в том, что лишь небольшая часть потока, выпускаемого у