CN103865602A - 湿法铁盐膜电解再生沼气脱硫方法及其装置 - Google Patents

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本发明涉及一种脱硫方法和装置，具体为湿法铁盐膜电解再生沼气脱硫方法及其装置。湿法铁盐膜电解再生沼气脱硫装置，包括吸收塔，吸收塔的废液出口经过回收池与分离装置的进水口连通，分离装置的出水口经过缓冲池与隔膜电解槽进水口连接，隔膜电解槽的出水口通过储液池与吸收塔进水口连接。吸收了硫化氢的吸收液经过分离装置和隔膜电解槽处理后可以回用。整个工艺在常见温度条件下即可正常运行，无需额外热源，产物是单质硫污泥以及电解再生过程产生的碱以及氢气，没有二次污染。装置既可以制作成大型化装置也可以制作成小型化装置，无论大型沼气能源工程还是小规模的沼气能源工程均可采用这种脱硫方式。

Description

湿法铁盐膜电解再生沼气脱硫方法及其装置
技术领域
本发明涉及一种脱硫方法和装置，具体为湿法铁盐膜电解再生沼气脱硫方法及其装置。
背景技术
通过有机质垃圾、高浓度有机工业废水和生物质固体废物厌氧发酵所产生的沼气必须经过脱硫以后才能作为能源加以利用。
目前较为成熟脱硫工艺有以下几种：
生物脱硫，即THIOPAQ脱硫技术，利用硫细菌的代谢活动将沼气中的H2S转化为单质而实现沼气净化的一种脱硫技术。从工程应用的有关技术数据看，生物脱硫H2S去除率达到90％，硫化物转化成单质的比例可以达到85％。然而这种脱硫技术存在以下不足：对温度的要求比较高，因为硫细菌的最佳活动温度范围为25-40℃，所以为保持脱硫的高效率，必须保温或者伴热运行。产生的硫酸盐废液须得到有效处理。运行控制要求严格。
LO-CAT与SulFerox湿法铁盐脱硫技术，是以铁盐螯合物为吸收液的脱硫技术，从实际运行的情况看其脱硫效率可达99.85％，净化气中H2S含量＜5mg/m3。但是在运行过程中需要补充催化剂、络合剂、硫分散剂、杀菌剂以及碱。并且该技术的应用仅限于天然气和石油炼制领域。而在沼气能源净化领域尚未见其工程应用方面的报道。
Bio-SR是由日本钢管公司京滨制作所开发的一种湿法铁盐沼气脱硫技术。该工艺利用了氧化铁杆菌(T.ferrooxidans)的代谢活动将失效后吸收液中的Fe2+转化为Fe3+三价铁来实现了吸收液的再生，以保证吸收液的循环利用。在Bio-SR工艺中吸收液再生过程最佳温度条件为25-30℃，在低温条件下吸收液再生的效率较低。采用这种脱硫工艺需要电源或者净化后的沼气作为热源来维持再生过程所需要的温度，因此这种脱硫工艺的整体效率不高。此外，Bio-SR脱硫工艺除首次应用到钡化学试剂厂废气脱硫之外，至今没有见到其在天然气脱硫以及沼气脱硫领域的工程应用的相关报道。
发明内容
针对上述技术问题本发明提供一种运行成本低、没有二次污染的脱硫方法及其装置，用于处理沼气中硫化氢，具体的技术方案为：
湿法铁盐膜电解再生沼气脱硫方法，包括以下步骤：
(1)硫化氢吸收
含有硫化氢的沼气首先经过加压送入吸收塔吸收硫化氢，吸收液为FeCl3溶液；
经过以及吸收后沼气作为锅炉能源使用。
(2)失效后吸收液分离
失效后的吸收液，经过加压后送入分离装置，分离装置采用滤布截留形式，经过分离后液体的主要成分是Fe2+，分离后液体送入隔膜电解槽。
(3)电解再生
电解槽液是NaCl溶液，在电解槽阳极区，将Fe2+转化为Fe3+完成吸收液的再生过程。
(4)吸收液循环利用过程
完成再生过程后的吸收液经过加压后输送到吸收塔，循环利用到硫化氢吸收。
本发明涉及到装置为：
湿法铁盐膜电解再生沼气脱硫装置，包括吸收塔，吸收塔的废液出口经过回收池与分离装置的进水口连通，分离装置的出水口经过缓冲池与隔膜电解槽进水口连接，隔膜电解槽的出水口通过储液池与吸收塔进水口连接。吸收塔用于硫化氢吸收，分离装置用于单质硫分离，隔膜电解槽用于吸收液再生，吸收液再生后循环到吸收塔再利用。
所述的隔膜电解槽，包括外壳，电源，还包括两个的端板和密封垫圈，端板内为电解槽，电解槽内包括阴极板和阳极板，阴极板和阳极板之间有复合分隔层，复合分隔层将电解槽分成了阴极室和阳极室。
所述的复合分隔层，包括离子交换膜，离子交换膜两面分别有垫层，垫层带有液体通道。
本发明提供的湿法铁盐膜电解再生沼气脱硫方法及其装置，铁盐吸收液再生过程的电流效率在60-80％之间，整个工艺在常见温度条件下即可正常运行，无需额外热源，脱硫工艺的吸收过程和吸收液的再生过程5-40摄氏度情况都可以运转。运行所需要的药剂为食盐，软化水都为常用、低廉的原料。该方法的产物是单质硫污泥，以及电解再生过程产生的碱以及氢气，这些产物可以作为工业原料进行再利用，没有二次污染。该装置既可以制作成大型化装置也可以制作成小型化装置，无论大型沼气能源工程还是小规模的沼气能源工程均可采用这种脱硫方式。
附图说明
图1是本发明所述的装置结构示意图；
图2是本发明的隔膜电解槽的结构示意图。
具体实施方式
结合实施例说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，湿法铁盐膜电解再生沼气脱硫装置，包括吸收塔1，吸收塔1的废液出口经过回收池4与分离装置2的进水口连通，分离装置2的出水口经过缓冲池5与隔膜电解槽3进水口连接，隔膜电解槽3的出水口通过储液池6与吸收塔1进水口连接。
如图2所示，所述的隔膜电解槽3，包括外壳，电源，还包括两个的端板31和密封垫圈32，端板31内为电解槽，电解槽内包括阴极板33和阳极板36，阴极板33和阳极板36之间有复合分隔层，复合分隔层将电解槽分成了阴极室和阳极室。
所述的复合分隔层，包括离子交换膜35，离子交换膜35两面分别有垫层34，垫层34带有液体通道。
本发明的湿法铁盐膜电解再生沼气脱硫方法，包括以下步骤：
(1)硫化氢吸收
含有硫化氢的沼气首先经过加压送入吸收塔吸收硫化氢，吸收液为FeCl3溶液；
吸收过程：
为了强化吸收过程的进行在吸收塔内装有填料，其比表面积为125m2/m3，空塔接触时间为25min。吸收液从塔顶经过布水管道后进入。经过一次吸收净化后的沼气中硫化氢的含量降低80％-95％。经过以及吸收后沼气作为锅炉能源使用。
(2)失效后吸收液分离
失效后的吸收液，经过加压后送入分离装置，分离装置采用滤布截留形式，滤布的标称孔径10微米；经过分离后液体的主要成分是Fe2+，分离后液体送入隔膜电解槽。
(3)电解再生
电解槽液是NaCl溶液，在电解槽阳极区，将Fe2+转化为Fe3+完成吸收液的再生过程。
根据铁盐物理化学性质可知只要施加的直流电压足够克服电解槽液阻力并且满足电解过程对电解电压的基本要求，那么阳极室的Fe2+就可以转化为Fe3+。根据电解槽的使用的膜材料以及极板间距等，隔膜电解槽的电解电压为4.0-4.5v。但是伴随着阳极室Fe2+→Fe3+的转化过程，阴极区电解的产物OH-会扩散到阳极室与Fe3+形成Fe(OH)3沉淀，导致吸收液主要成分的流失。Fe(OH)3在电解槽内部的沉积还会影响电解槽的正常运行。
本发明提供的隔膜电解槽，电解槽阳极室和阴极室中间，配置了由离子交换膜以及带有液体通道的垫层构成的复合分隔层，以此将阳极室和阴极室分隔开。分隔层上的阴离子膜可以阻止阳离子向阳极室传递而阳离子膜可以阻止阴离子向阳极室的传递，避免吸收液化学成分Fe3+流失的同时提高阴极产物NaOH的纯度。
(4)吸收液循环利用过程
完成再生过程后的吸收液经过加压后输送到吸收塔，循环利用到硫化氢吸收。

Claims (3)

1.湿法铁盐膜电解再生沼气脱硫方法，包括以下步骤：
(1)硫化氢吸收
含有硫化氢的沼气首先经过加压送入吸收塔吸收硫化氢，吸收液为FeCl3溶液；
经过以及吸收后沼气作为锅炉能源使用；
(2)失效后吸收液分离
失效后的吸收液，经过加压后送入分离装置，分离装置采用滤布截留形式，经过分离后液体的主要成分是Fe2+，分离后液体送入隔膜电解槽；
(3)电解再生
电解槽液是NaCl溶液，在电解槽阳极区，将Fe2+转化为Fe3+完成吸收液的再生过程；
(4)吸收液循环利用过程
完成再生过程后的吸收液经过加压后输送到吸收塔，循环利用到硫化氢吸收。
2.根据权利要求1所述的湿法铁盐膜电解再生沼气脱硫装置，其特征在于：包括吸收塔，吸收塔的废液出口经过回收池与分离装置的进水口连通，分离装置的出水口经过缓冲池与隔膜电解槽进水口连接，隔膜电解槽的出水口通过储液池与吸收塔进水口连接；吸收塔用于硫化氢吸收，分离装置用于单质硫分离，隔膜电解槽用于吸收液再生，吸收液再生后循环到吸收塔再利用。
3.根据权利要求2所述的湿法铁盐膜电解再生沼气脱硫装置，其特征在于：所述的隔膜电解槽，包括外壳，电源，还包括两个的端板和密封垫圈，端板内为电解槽，电解槽内包括阴极板和阳极板，阴极板和阳极板之间有复合分隔层，复合分隔层将电解槽分成了阴极室和阳极室。
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