濕法鐵鹽膜電解再生沼氣脫硫裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種脫硫裝置，具體為濕法鐵鹽膜電解再生沼氣脫硫裝置。濕法鐵鹽膜電解再生沼氣脫硫裝置，包括吸收塔，吸收塔的廢液出口經(jīng)過回收池與分離裝置的進水口連通，分離裝置的出水口經(jīng)過緩沖池與隔膜電解槽進水口連接，隔膜電解槽的出水口通過儲液池與吸收塔進水口連接。吸收了硫化氫的吸收液經(jīng)過分離裝置和隔膜電解槽處理后可以回用。整個工藝在常見溫度條件下即可正常運行，無需額外熱源，產(chǎn)物是單質(zhì)硫污泥以及電解再生過程產(chǎn)生的堿以及氫氣，沒有二次污染。裝置既可以制作成大型化裝置也可以制作成小型化裝置，無論大型沼氣能源工程還是小規(guī)模的沼氣能源工程均可采用這種脫硫方式。
【專利說明】濕法鐵鹽膜電解再生沼氣脫硫裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種脫硫裝置，具體為濕法鐵鹽膜電解再生沼氣脫硫裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]通過有機質(zhì)垃圾、高濃度有機工業(yè)廢水和生物質(zhì)固體廢物厭氧發(fā)酵所產(chǎn)生的沼氣必須經(jīng)過脫硫以后才能作為能源加以利用。
[0003]目前較為成熟脫硫工藝有以下幾種:
[0004]生物脫硫，即TH10PAQ脫硫技術(shù)，利用硫細菌的代謝活動將沼氣中的H2S轉(zhuǎn)化為單質(zhì)而實現(xiàn)沼氣凈化的一種脫硫技術(shù)。從工程應(yīng)用的有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)看，生物脫硫H2S去除率達到90%，硫化物轉(zhuǎn)化成單質(zhì)的比例可以達到85%。然而這種脫硫技術(shù)存在以下不足:對溫度的要求比較高，因為硫細菌的最佳活動溫度范圍為25-40°C，所以為保持脫硫的高效率，必須保溫或者伴熱運行。產(chǎn)生的硫酸鹽廢液須得到有效處理。運行控制要求嚴格。
[0005]LO-CAT與SulFerox濕法鐵鹽脫硫技術(shù)，是以鐵鹽螯合物為吸收液的脫硫技術(shù)，從實際運行的情況看其脫硫效率可達99.85%,凈化氣中H2S含量< 5mg/m3。但是在運行過程中需要補充催化劑、絡(luò)合劑、硫分散劑、殺菌劑以及堿。并且該技術(shù)的應(yīng)用僅限于天然氣和石油煉制領(lǐng)域。而在沼氣能源凈化領(lǐng)域尚未見其工程應(yīng)用方面的報道。
[0006]Bio-SR是由日本鋼管公司京濱制作所開發(fā)的一種濕法鐵鹽沼氣脫硫技術(shù)。該工藝利用了氧化鐵桿菌(T.ferrooxidans)的代謝活動將失效后吸收液中的Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+三價鐵來實現(xiàn)了吸收液的再生，以保證吸收液的循環(huán)利用。在Bio-SR工藝中吸收液再生過程最佳溫度條件為25-30°C，在低溫條件下吸收液再生的效率較低。采用這種脫硫工藝需要電源或者凈化后的沼氣作為熱源來維持再生過程所需要的溫度，因此這種脫硫工藝的整體效率不高。此外，Bio-SR脫硫工藝除首次應(yīng)用到鋇化學(xué)試劑廠廢氣脫硫之外，至今沒有見到其在天然氣脫硫以及沼氣脫硫領(lǐng)域的工程應(yīng)用的相關(guān)報道。
實用新型內(nèi)容
[0007]針對上述技術(shù)問題本實用新型提供一種運行成本低、沒有二次污染的脫硫裝置，用于處理沼氣中硫化氫，具體的技術(shù)方案為:
[0008]濕法鐵鹽膜電解再生沼氣脫硫裝置，包括吸收塔，吸收塔的廢液出口經(jīng)過回收池與分離裝置的進水口連通，分離裝置的出水口經(jīng)過緩沖池與隔膜電解槽進水口連接，隔膜電解槽的出水口通過儲液池與吸收塔進水口連接。吸收塔用于硫化氫吸收，分離裝置用于單質(zhì)硫分離，隔膜電解槽用于吸收液再生，吸收液再生后循環(huán)到吸收塔再利用。
[0009]所述的隔膜電解槽，包括外殼，電源，還包括兩個的端板和密封墊圈，端板內(nèi)為電解槽，電解槽內(nèi)包括陰極板和陽極板，陰極板和陽極板之間有復(fù)合分隔層，復(fù)合分隔層將電解槽分成了陰極室和陽極室。
[0010]所述的復(fù)合分隔層，包括離子交換膜，離子交換膜兩面分別有墊層，墊層帶有液體通道。[0011]該設(shè)備用于濕法鐵鹽膜電解再生沼氣脫硫方法，包括以下步驟:
[0012](I)硫化氫吸收
[0013]含有硫化氫的沼氣首先經(jīng)過加壓送入吸收塔吸收硫化氫，吸收液為FeCl3溶液；
[0014]經(jīng)過以及吸收后沼氣作為鍋爐能源使用。
[0015](2)失效后吸收液分離
[0016]失效后的吸收液，經(jīng)過加壓后送入分離裝置，分離裝置采用濾布截留形式，經(jīng)過分離后液體的主要成分是Fe2+，分離后液體送入隔膜電解槽。
[0017](3)電解再生
[0018]電解槽液是NaCl溶液，在電解槽陽極區(qū)，將Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+完成吸收液的再生過程。
[0019](4)吸收液循環(huán)利用過程
[0020]完成再生過程后的吸收液經(jīng)過加壓后輸送到吸收塔，循環(huán)利用到硫化氫吸收。
[0021]本實用新型提供的濕法鐵鹽膜電解再生沼氣脫硫裝置，鐵鹽吸收液再生過程的電流效率在60-80%之間，整個工藝在常見溫度條件下即可正常運行，無需額外熱源，脫硫工藝的吸收過程和吸收液的再生過程5-40攝氏度情況都可以運轉(zhuǎn)。運行所需要的藥劑為食鹽，軟化水都為常用、低廉的原料。該方法的產(chǎn)物是單質(zhì)硫污泥，以及電解再生過程產(chǎn)生的堿以及氫氣，這些產(chǎn)物可以作為工業(yè)原料進行再利用，沒有二次污染。該裝置既可以制作成大型化裝置也可以制作成小型化裝置，無論大型沼氣能源工程還是小規(guī)模的沼氣能源工程均可采用這種脫硫方式。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是本實用新型所述的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是本實用新型的隔膜電解槽的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0024]結(jié)合實施例說明本實用新型的【具體實施方式】。
[0025]如圖1所示，濕法鐵鹽膜電解再生沼氣脫硫裝置，包括吸收塔1，吸收塔I的廢液出口經(jīng)過回收池4與分離裝置2的進水口連通，分離裝置2的出水口經(jīng)過緩沖池5與隔膜電解槽3進水口連接，隔膜電解槽3的出水口通過儲液池6與吸收塔I進水口連接。
[0026]如圖2所示，所述的隔膜電解槽3，包括外殼，電源，還包括兩個的端板31和密封墊圈32，端板31內(nèi)為電解槽，電解槽內(nèi)包括陰極板33和陽極板36，陰極板33和陽極板36之間有復(fù)合分隔層，復(fù)合分隔層將電解槽分成了陰極室和陽極室。
[0027]所述的復(fù)合分隔層，包括離子交換膜35，離子交換膜35兩面分別有墊層34，墊層34帶有液體通道。
[0028]本實用新型的濕法鐵鹽膜電解再生沼氣脫硫方法，包括以下步驟:
[0029](I)硫化氫吸收
[0030]含有硫化氫的沼氣首先經(jīng)過加壓送入吸收塔吸收硫化氫，吸收液為FeCl3溶液；
[0031]為了強化吸收過程的進行在吸收塔內(nèi)裝有填料，其比表面積為125m2/m3，空塔接觸時間為25min。吸收液從塔頂經(jīng)過布水管道后進入。經(jīng)過一次吸收凈化后的沼氣中硫化氫的含量降低80% -95%。經(jīng)過以及吸收后沼氣作為鍋爐能源使用。
[0032](2)失效后吸收液分離
[0033]失效后的吸收液，經(jīng)過加壓后送入分離裝置，分離裝置采用濾布截留形式，濾布的標(biāo)稱孔徑10微米；經(jīng)過分離后液體的主要成分是Fe2+，分離后液體送入隔膜電解槽。
[0034](3)電解再生
[0035]電解槽液是NaCl溶液，在電解槽陽極區(qū)，將Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+完成吸收液的再生過程。
[0036]根據(jù)鐵鹽物理化學(xué)性質(zhì)可知，只要施加的直流電壓足夠克服電解槽液阻力并且滿足電解過程對電解電壓的基本要求，那么陽極室的Fe2+就可以轉(zhuǎn)化為Fe3+。根據(jù)電解槽的使用的膜材料以及極板間距等，隔膜電解槽的電解電壓為4.0-4.5v。但是伴隨著陽極室Fe2+ — Fe3+的轉(zhuǎn)化過程，陰極區(qū)電解的產(chǎn)物OH-會擴散到陽極室與Fe3+形成Fe (OH) 3沉淀，導(dǎo)致吸收液主要成分的流失。Fe(OH)3在電解槽內(nèi)部的沉積還會影響電解槽的正常運行。
[0037]本實用新型提供的隔膜電解槽，電解槽陽極室和陰極室中間，配置了由離子交換膜以及帶有液體通道的墊層構(gòu)成的復(fù)合分隔層，以此將陽極室和陰極室分隔開。分隔層上的陰離子膜可以阻止陽離子向陽極室傳遞而陽離子膜可以阻止陰離子向陽極室的傳遞，避免吸收液化學(xué)成分Fe3+流失的同時提高陰極產(chǎn)物NaOH的純度。
[0038](4)吸收液循環(huán)利用過程
[0039]完成再生過程后的吸收液經(jīng)過加壓后輸送到吸收塔，循環(huán)利用到硫化氫吸收。
【權(quán)利要求】
1.濕法鐵鹽膜電解再生沼氣脫硫裝置，其特征在于:包括吸收塔，吸收塔的廢液出口經(jīng)過回收池與分離裝置的進水口連通，分離裝置的出水口經(jīng)過緩沖池與隔膜電解槽進水口連接，隔膜電解槽的出水口通過儲液池與吸收塔進水口連接；吸收塔用于硫化氫吸收，分離裝置用于單質(zhì)硫分離，隔膜電解槽用于吸收液再生，吸收液再生后循環(huán)到吸收塔再利用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕法鐵鹽膜電解再生沼氣脫硫裝置，其特征在于:所述的隔膜電解槽，包括外殼，電源，還包括兩個的端板和密封墊圈，端板內(nèi)為電解槽，電解槽內(nèi)包括陰極板和陽極板，陰極板和陽極板之間有復(fù)合分隔層，復(fù)合分隔層將電解槽分成了陰極室和陽極室。
【文檔編號】C10L3/10GK203768323SQ201420139220
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年3月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月25日
【發(fā)明者】胡明成 申請人:胡明成