基于多酸的绿色脱硫体系及脱硫-电化学再生协同的循环脱硫副产氢气方法、系统及应用技术方案

本发明专利技术涉及基于多酸的绿色脱硫体系及脱硫‑电化学再生协同的循环脱硫副产氢气方法、系统及应用，将硫化氢与氮气的混合气体，通入到装有多酸水溶液的玻璃反应器中，一部分处理硫化氢后的低浓度多酸水溶液经玻璃反应器下部支管，由水泵设计特定流速抽到H型电解池的阳极室内，多酸盐的阴离子在阳极失去电子而被再生，在阴极室内的氢离子得到电子生成氢气。在阳极室内再生后的多酸水溶液经玻璃反应器的上部支管，由特定功率的水泵以相同流速打回到玻璃反应器内，在处理和再生的过程中，使玻璃反应器内的溶液总量保持不变。本发明专利技术实现了多酸的绿色脱硫水溶液脱除硫化氢和多酸的绿色脱硫水溶液再生的同时持续循环进行，并且产生氢气。利于工业化推广。

【技术实现步骤摘要】
基于多酸的绿色脱硫体系及脱硫-电化学再生协同的循环脱硫副产氢气方法、系统及应用
本专利技术属于大气污染物控制的
，特别涉及一种基于多酸的绿色脱硫体系边脱硫边再生的电化学再生循环脱硫法。
技术介绍
公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。硫化氢是一种可燃、极低嗅觉阈值、无色、毒性较大的酸性气体，低浓度时有浓烈的臭蛋味，极低浓度时为硫磺味。在大多数工业生产中很少使用硫化氢，但是硫化氢往往会是化学反应和蛋白质自然分解的中间产物或者最终产物，或掺杂在混合气，以杂质形式出现。涉及硫化氢的工业一般是城市污水治理、纸业加工厂、石油化工厂、纤维加工厂以及一些化工原料的制备等。在许多工业加工工序中，硫化氢的存在降低了设备的使用年限，大大增加了企业的运行成本，会造成运行过程中的添加剂中毒丧失活性，与空气混合成一定浓度的混合气，在高温的环境下会引起爆炸，并且对操作工人和周边居民也造成了极大的生命威胁。硫化氢的吸收可分为干法脱硫和湿法脱硫两大类。干法脱硫具有工艺成熟、设备操作简单、设备耐久度好的特点，但是由于硫容量低，脱硫剂的耐久度差，不可重复再生或者重复再生流程复杂，再生产量低，导致了脱硫剂不能连续使用，污染了环境，也大大增加了企业的脱硫成本。主要分为碳基吸附脱硫、分子筛吸附脱硫、金属氧化物氧化脱硫、膜法脱硫、Claus法转化脱硫等其他干法脱硫工艺。湿法脱硫一般是将硫化氢气体通过放有脱硫剂的水溶液，使用脱硫剂将硫化氢转化为单质硫，其脱硫剂的水溶液可多次循环再生并且脱硫性能下降较小或者优于原有未处理硫化氢的脱硫剂水溶液。主要分为化学氧化脱硫、醇胺溶液吸收脱硫、生物脱硫、离子液体等新型湿法脱硫工艺。多酸盐也叫多金属氧酸盐，又叫金属氧簇化合物。主要分为同多化合物和杂多化合物。杂多化合物是由杂原子、配原子、反荷离子和结晶水组成。多酸的分类按照有无杂原子、杂原子和配原子的比值分类、杂原子的结构类型分类。杂多化合物已经有近200年的历史，随着科技的发展，人们发现某些多酸具有高活性、高选择性、高稳定性、可循环利用性。进而，杂多化合物应用于化工的很多催化领域。多酸盐水溶液的传统吸收硫化氢和再生脱硫液的方法是等待多酸盐水溶液吸收硫化氢饱和以后，将脱硫液取出，转移到电解池中，使多酸盐的阴离子化合价由低变高从而实现再生，但专利技术人发现：这个方法再生时间长，效率低，无法长时间保持最佳的脱硫效果，多酸盐水溶液吸收硫化氢和脱硫液的再生分开进行，需等待脱硫液再生完成后再进行吸收硫化氢，这将大大延长脱硫时间，无法连续进行脱硫，增加了脱硫成本。而且此方法会存在一些操作不规范的风险，容易造成二次污染。
技术实现思路
为了克服上述不足，本专利技术提供一种基于多酸的绿色脱硫体系边脱硫边再生的电化学再生循环脱硫法。在脱硫过程和再生过程同步进行下，本专利技术在延长最佳脱硫时间的同时不但脱硫性能较原脱硫液没有降低还优于传统脱硫-再生的脱硫性能。为实现上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术的第一个方面，提供了一种基于多酸的绿色脱硫体系及脱硫-电化学再生协同的循环脱硫副产氢气系统，包括：反应器、电解池；所述电解池分为阳极室和阴极室，所述阳极室与反应器之间设置液体循环管道和液体输送装置。本专利技术的多酸的绿色脱硫体系边脱硫边再生的电化学再生循环脱硫系统，吸收硫化氢和多酸水溶液再生同步进行，正在吸收的多酸盐水溶液经玻璃反应器下部支管流入电解池，电解池中安装一对惰性电极，由两条导线分别连接阴阳电极与直流电源的正负极，同步阳极室内的多酸水溶液经上部支管流入玻璃反应器，即可吸收硫化氢和再生多酸水溶液同步进行，并可以在阴极室内产生氢气。本专利技术所述的多酸盐水溶液，作为氧化脱硫剂，可以用于多个催化和合成领域。具体方法如下：将一定浓度的多酸盐溶解在一定体积的蒸馏水中，置于玻璃反应器，将玻璃反应器放于恒稳水浴锅中，控制反应的温度，同步多酸水溶液按照一定的流量经下部支管流入电解池中，经电解池再生，同步按照一定的流量经上部支管流入玻璃反应器中，通入一定含量的硫化氢混合模拟气体，经过多酸盐水溶液吸收硫化氢后的混合气体流入硫化氢分析仪，从而测得经多酸水溶液吸收后的硫化氢含量，经过分析仪后的尾气被氢氧化钠溶液吸收后排入空气。经过一段时间后，尾气中的硫化氢含量不断升高，硫化氢分析仪的示数不断增大。在多酸盐吸收硫化氢和再生多酸水溶液的同时，在电解池的阴极产生氢气。本专利技术的第二个方面，提供了一种基于多酸的绿色脱硫体系及脱硫-电化学再生协同的循环脱硫副产氢气的方法，包括：将含硫化氢气体通入多酸盐溶液中进行吸收；同时，部分已吸收硫化氢的多酸盐溶液进行电解再生，然后循环用于含硫化氢气体的处理。本专利技术的脱硫原理为：在多酸盐水溶液中，多酸盐阴离子与进入到水溶液的硫化氢分子和硫氢根发生氧化还原反应，钼原子被还原，硫化氢分子和硫氢根被氧化成硫单质。本专利技术的再生原理为：脱硫过程中处于还原态的多酸盐，在电解池中安装一对惰性电极，阴极连接负极，阳极连接正极，形成一个闭合的通路，用直流稳压电源通入直流电，在阳极，多酸盐的钼原子失去电子被氧化，在阴极，氢离子得到电子被还原成氢气。外电路中，阳极周围的钼原子失去的电子进入电源正极，负极提供电子给阴极的氢离子变成氢气。在内电路中，阳极室多酸盐的阴离子向阳极靠近，阴极室的氢离子向阴极靠近。内外电路形成一个闭合的通路，从而在阳极多酸盐水溶液再生完成，在阴极产生氢气。本专利技术的第三个方面，提供了任一上述的系统在城市污水治理、纸业加工厂、石油化工厂、纤维加工厂以及化工原料的制备中的应用。上述行业在生产过程中都会产生一定量的硫化氢，对环境和设备都有危害，因此，若采用本专利技术的上述系统和方法，有望很好地解决这一问题。本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术制备了一种脱硫的多酸盐，用于吸收混合气体中的硫化氢。其制备方法简单，脱硫效果好，反应稳定，可循环利用，而且可以得到单质硫。在传统脱硫和再生装置的基础上，专利技术了脱硫过程和再生过程同步持续进行的再生循环法。其延长最佳脱硫时间的同时不但脱硫性能较原脱硫液没有降低还优于传统脱硫-再生的脱硫性能。本专利技术提供了一种基于多酸的绿色脱硫体系边脱硫边再生的电化学再生循环脱硫法，可以同步持续进行脱硫和脱硫液的再生，不仅可以回收硫单质还可以产生氢气，降低了企业的脱硫成本，减少了脱硫时间，增加了脱硫效率，延长了最佳的脱硫效果时间，流程简单，能耗低，易于工业化推广。(2)本专利技术的操作方法简单、成本低、具有普适性，易于规模化生产。附图说明构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1为基于多酸的绿色脱硫体系及脱硫-电化学再生协同的循环脱硫副产氢气系统的结构示意图；其中，1.玻璃反应器；2.H型电解池；3.阳极室；4.阴极室；5.下部支管；6.上部支本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多酸的绿色脱硫体系及脱硫-电化学再生协同的循环脱硫副产氢气系统，其特征在于，包括：反应器、电解池；所述电解池分为阳极室和阴极室，所述阳极室与反应器之间设置液体循环管道和液体输送装置。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于多酸的绿色脱硫体系及脱硫-电化学再生协同的循环脱硫副产氢气系统，其特征在于，包括：反应器、电解池；所述电解池分为阳极室和阴极室，所述阳极室与反应器之间设置液体循环管道和液体输送装置。


2.如权利要求1所述的基于多酸的绿色脱硫体系及脱硫-电化学再生协同的循环脱硫副产氢气系统，其特征在于，所述电解池为H型电解池。


3.如权利要求1所述的基于多酸的绿色脱硫体系及脱硫-电化学再生协同的循环脱硫副产氢气系统，其特征在于，所述电解池的阴阳极分别与直流电源的正负极相连。


4.如权利要求1所述的基于多酸的绿色脱硫体系及脱硫-电化学再生协同的循环脱硫副产氢气系统，其特征在于，所述阴极室与气体收集装置相连。


5.如权利要求1所述的基于多酸的绿色脱硫体系及脱硫-电化学再生协同的循环脱硫副产氢气系统，其特征在于，所述反应器为玻璃材质或聚四氟乙烯。


6.如权利要求1所述的基于多酸的绿色脱硫体系及脱硫-电化学再生协同的循环脱硫副...

【专利技术属性】
技术研发人员：王睿，张立阳，
申请(专利权)人：山东大学深圳研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44