专利名称：去除沼气中硫化氢的电化学处理装置及处理方法
技术领域：
本发明涉及一种去除沼气中硫化氢的电化学处理装置及利用该装置去除沼气中 硫化氢的电化学方法。
背景技术：
随着工农业废弃物厌氧生物处理技术的广泛应用，沼气作为一种可再生的生物质 能源，在石化能源日益匮乏的今天，越来越受到人们的关注和重视。正常状态下，沼气的主 要成分为甲烷和二氧化碳，并含有少量的一氧化碳、氢气、硫化氢、氧气和氮气等。沼气中的 硫化氢产生于蛋白质和其他含硫化合物的降解过程.因此硫化氢浓度取决于沼气发生器 的进料情况，并在0. 2%之间变化。硫化氢浓度过高是沼气作为燃气使用最大的限制 因素之一，因为硫化氢对燃烧动力设备和金属管道具有很强的腐蚀作用，并且还会引发润 滑油的变质从而加速发动机的磨损；此外，沼气在经过燃烧后，硫化氢会转化为硫的氧化物 (SOx)并释放到空气中，造成大气污染。因此，在沼气燃烧利用之前，必须去除其中的硫化 Μ,ο大多数污水处理厂设计的脱硫装置分为干式脱硫和湿式脱硫两种。在干式脱硫中 使用干式脱硫塔，塔内装填多层脱硫剂，使用时往往脱硫剂更换频繁，并且脱硫效果较差， 干式脱硫不适合污水处理厂消化池沼气中高浓度的去除。湿式脱硫采用的脱硫装置为 湿式脱硫塔，消化的沼气从底部进入塔中，与吸收剂逆流接触反应，然后从塔顶部排除。目 前采用较多的是用NaOH作为吸收剂，反应如下2Na0H+H2S — Na2S+2H20NaOH+H2S — NaHS+H20现有的湿式脱硫装置脱硫和再生没有分开设置，需要解收剂且再生效果差；现有 的湿式脱硫方法的脱硫碱液的吸收受到流速、流量、温度等因素的影响，H2S的溶解度达不 到100%，脱硫时易形成NaHS，NaHS再生时会与仏反应生成硫酸盐和硫代硫酸盐，有害物质 在吸收液中富集，导致溶液的吸收能力降低，从而带来二次环境污染。
发明内容
本发明的目的是为解决现有的湿式脱硫装置需要解收剂且再生效果差以及现有 的湿式脱硫方法脱硫时生成硫酸盐和硫代硫酸盐，导致溶液的吸收能力降低，从而带来二 次环境污染的问题，进而提供了一种去除沼气中硫化氢的电化学处理装置及处理方法。本发明的去除沼气中硫化氢的电化学处理装置包括脱硫塔、多个喷嘴、第一导管、 第一水泵、第二水泵、沉降槽、再生电解槽、第二导管、排泥管、出氢管和回流管，所述脱硫塔 的底端面上开有出液口，所述脱硫塔的外侧壁上开有沼气进口，所述脱硫塔的顶端开有沼 气出口，所述脱硫塔的出液口通过第一导管与沉降槽连通，所述沉降槽的下部设有排泥管， 排泥管与沉降槽连通，第一导管上装有第一水泵、沉降槽通过第二导管与再生电解槽连通， 出氢管的上端与再生电解槽的底端面连通，再生电解槽上端通过回流管与脱硫塔的上部连通，回流管上装有第二水泵，所述回流管插装在脱硫塔内，脱硫塔内的回流管上装有多个喷 嘴。本发明的去除沼气中硫化氢的电化学处理方法是按照以下步骤实现的步骤一、将沼气从沼气进口充入脱硫塔内，沼气的停留时间为5 10分钟，采用 三氯化铁溶液作为吸收液，三氯化铁溶液的浓度为0. 5 0. 7mol/L，开启第二水泵，将再生 电解槽内的三氯化铁溶液通过回流管进入脱硫塔内，并从喷嘴喷出，充入脱硫塔内的沼气 上升，沼气中的硫化氢与喷嘴喷出三氯化铁吸收液逆向接触发生反应，去除沼气中的硫化 氢；步骤二、与吸收液反应后的已脱硫沼气继续向脱硫塔的上方流动，然后从沼气出 口流出；步骤三、三氯化铁吸收液与沼气中的硫化氢反应后大部分变为二氯化铁溶液，二 氯化铁溶液和反应生成的硫单质从脱硫塔8底端的第一导管流出，开启第一水泵，使二氯 化铁溶液和反应生成的硫单质进入沉降槽内，硫单质在沉降槽中经沉降分离后从排泥管排 出；步骤四、沉降槽内的二氯化铁溶液经第二导管进入再生电解槽内进行再生反应，反应生成的氢气从出氢管排出，经过再生的二氯化铁溶液反应生成三氯化铁吸收 液，生成的三氯化铁吸收液通过回流管进入脱硫塔进行循环反应。本发明的有益效果是本发明的电化学处理装置的脱硫和再生分开设置，不需要 解收剂且再生效果好，本发明的电化学处理装置设置有沉降槽，使得硫单质在沉降槽中分 离，脱硫效果好，硫化氢的去除率达到99% ；本发明的电化学处理装置适用于大中型的沼气 脱硫工程中；本发明的电化学处理方法采用三氯化铁溶液作为吸收液，脱硫时没有硫酸盐 和硫代硫酸盐生成，吸收液的吸收能力保持不变。
图1本发明的电化学处理装置的整体结构主视图， 图2是本发明的再生电解槽的剖视图。
具体实施例方式具体实施方式
一如图1 2所示，本实施方式的去除沼气中硫化氢的电化学处 理装置包括脱硫塔8、多个喷嘴4、第一导管5、第一水泵6、第二水泵7、沉降槽9、再生电解 槽10、第二导管14、排泥管12、出氢管13和回流管11，所述脱硫塔8的底端面上开有出液 口 8-1，所述脱硫塔8的外侧壁上开有沼气进口 1，所述脱硫塔8的顶端开有沼气出口 8-2， 所述脱硫塔8的出液口 8-1通过第一导管5与沉降槽9连通，所述沉降槽9的下部设有排 泥管12，排泥管12与沉降槽9连通，第一导管5上装有第一水泵6、沉降槽9通过第二导管 14与再生电解槽10连通，出氢管13的上端与再生电解槽10的底端面连通，再生电解槽10 上端通过回流管11与脱硫塔8的上部连通，回流管11上装有第二水泵7，所述回流管11插 装在脱硫塔8内，脱硫塔8内的回流管11上装有多个喷嘴4。
具体实施方式
二 如图2所示，本实施方式所述再生电解槽10的阴极10-1和阳极 10-2均由石墨制成。其它组成及连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三如图1所示，本实施方式所述处理装置还包括除沫器3，所述除 沫器3位于脱硫塔8内且位于喷嘴4的上方。如此设计，可以去除脱硫塔8内反应产生的 雾沫。其它组成及连接关系与具体实施方式
一或二相同。
具体实施方式
四如图1 2所示，本实施方式的去除沼气中硫化氢的电化学处理 方法步骤如下步骤一、将沼气从沼气进口 8-1充入脱硫塔8内，沼气的停留时间为5 10分钟， 采用三氯化铁溶液作为吸收液，三氯化铁溶液的浓度为0. 5 0. 7mol/L，开启第二水泵7， 将再生电解槽10内的三氯化铁溶液通过回流管11进入脱硫塔8内，并从喷嘴4喷出，充入 脱硫塔8内的沼气上升，沼气中的硫化氢与喷嘴4喷出三氯化铁吸收液逆向接触发生反应， 去除沼气中的硫化氢；反应方程式如下H2S+2FeCl3 — 2FeCl2+2HCl+S(S) I或表示为H2S+2Fe3+ — 2Fe2++2H++S (S) I步骤二、与吸收液反应后的已脱硫沼气继续向脱硫塔8的上方流动，然后从沼气 出口 8-2流出；步骤三、三氯化铁吸收液与沼气中的硫化氢反应后大部分变为二氯化铁溶液，二 氯化铁溶液和反应生成的硫单质从脱硫塔8底端的第一导管5流出，开启第一水泵6，使二 氯化铁溶液和反应生成的硫单质进入沉降槽9内，硫单质在沉降槽9中经沉降分离后从排 泥管12排出；步骤四、沉降槽9内的二氯化铁溶液经第二导管14进入再生电解槽10内进行再 生反应，反应方程式如下2H++2e" — H2 (电解)Fe2+_f — Fe3+(电解)反应生成的氢气从出氢管13排出，经过再生的二氯化铁溶液反应生成三氯化铁 吸收液，生成的三氯化铁吸收液通过回流管11进入脱硫塔8进行循环反应。
权利要求
1.一种去除沼气中硫化氢的电化学处理装置，所述处理装置包括脱硫塔(8)、多个喷 嘴(4)、第一导管(5)、第一水泵(6)、第二水泵(7)、沉降槽(9)、再生电解槽(10)、第二导 管(14)、排泥管(12)、出氢管(13)和回流管(11)，所述脱硫塔⑶的底端面上开有出液口 (8-1)，所述脱硫塔(8)的外侧壁上开有沼气进口(1)，所述脱硫塔(8)的顶端开有沼气出 口(8-2)，其特征在于所述脱硫塔(8)的出液口(8-1)通过第一导管(5)与沉降槽(9)连 通，所述沉降槽(9)的下部设有排泥管(12)，排泥管(12)与沉降槽(9)连通，第一导管(5) 上装有第一水泵(6)、沉降槽(9)通过第二导管(14)与再生电解槽(10)连通，出氢管(13) 的上端与再生电解槽(10)的底端面连通，再生电解槽(10)上端通过回流管(11)与脱硫塔 (8)的上部连通，回流管(11)上装有第二水泵(7)，所述回流管(11)插装在脱硫塔(8)内， 脱硫塔(8)内的回流管(11)上装有多个喷嘴(4)。
2.根据权利要求1所述的去除沼气中硫化氢的电化学处理装置，其特征在于所述再 生电解槽(10)的阴极(10-1)和阳极(10-2)均由石墨制成。
3.根据权利要求1或2所述的去除沼气中硫化氢的电化学处理装置，其特征在于所 述处理装置还包括除沫器(3)，所述除沫器(3)位于脱硫塔(8)内且位于喷嘴(4)的上方。
4.一种利用权利要求3的去除沼气中硫化氢的电化学处理方法，其特征在于去除沼气 中硫化氢的电化学处理方法的步骤如下步骤一、将沼气从沼气进口(8-1)充入脱硫塔(8)内，沼气的停留时间为5 10分 钟，采用三氯化铁溶液作为吸收液，三氯化铁溶液的浓度为0. 5 0. 7mol/L，开启第二水泵 (7)，将再生电解槽(10)内的三氯化铁溶液通过回流管(11)进入脱硫塔(8)内，并从喷嘴 (4)喷出，充入脱硫塔(8)内的沼气上升，沼气中的硫化氢与喷嘴(4)喷出三氯化铁吸收液 逆向接触发生反应，去除沼气中的硫化氢；步骤二、与吸收液反应后的已脱硫沼气继续向脱硫塔(8)的上方流动，然后从沼气出 口(8-2)流出；步骤三、三氯化铁吸收液与沼气中的硫化氢反应后大部分变为二氯化铁溶液，二氯化 铁溶液和反应生成的硫单质从脱硫塔8底端的第一导管(5)流出，开启第一水泵(6)，使二 氯化铁溶液和反应生成的硫单质进入沉降槽(9)内，硫单质在沉降槽(9)中经沉降分离后 从排泥管(12)排出；步骤四、沉降槽(9)内的二氯化铁溶液经第二导管(14)进入再生电解槽(10)内进行 再生反应，反应生成的氢气从出氢管(13)排出，经过再生的二氯化铁溶液反应生成三氯化铁吸 收液，生成的三氯化铁吸收液通过回流管(11)进入脱硫塔(8)进行循环反应。
全文摘要
去除沼气中硫化氢的电化学处理装置及处理方法，它涉及一种去除沼气中硫化氢的处理装置及处理方法。本发明为了解决现有的湿式脱硫装置需要解收剂且再生效果差以及现有的湿式脱硫方法脱硫时生成硫酸盐和硫代硫酸盐，导致溶液的吸收能力降低，从而带来二次环境污染的问题。沉降槽通过第二导管与再生电解槽连通，出氢管的上端与再生电解槽的底端面连通，再生电解槽上端通过回流管与脱硫塔的上部连通，所述回流管插装在脱硫塔内，脱硫塔内的回流管上装有多个喷嘴。方法采用三氯化铁溶液作为吸收液进行脱硫。本发明的电化学处理装置适用于大中型的沼气脱硫工程中；本发明的电化学处理方法采用三氯化铁溶液作为吸收液，吸收液的吸收能力保持不变。
文档编号B01D53/78GK102120134SQ20101061763
公开日2011年7月13日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者周飞祥, 张怡, 李志远, 欧阳力, 韩洪军 申请人:哈尔滨工业大学