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CN108342743A - 电解硫化氢制取高纯度氢气和硫磺的方法及装置 - Google Patents

电解硫化氢制取高纯度氢气和硫磺的方法及装置 Download PDF

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CN108342743A
CN108342743A CN201710050965.5A CN201710050965A CN108342743A CN 108342743 A CN108342743 A CN 108342743A CN 201710050965 A CN201710050965 A CN 201710050965A CN 108342743 A CN108342743 A CN 108342743A
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Abstract

本发明涉及一种电解硫化氢制取高纯度氢气和硫磺的方法及装置,含硫化氢的酸性气体与吸收液在吸收反应器反应后生产硫磺,硫磺进入硫磺浆料储罐,再入硫磺熔融精制罐进行熔融纯化后得到高纯度的硫磺;反应后的清液过滤得到的滤液进入电解反应器的阳极再生后重复利用,阴极则生成高纯度的氢气。本发明提高了硫化氢的吸收率、吸收速率以及电解池的电解效率,在未增加硫磺分离负荷的同时避免了硫磺对装置的堵塞,而且得到的硫磺和氢气纯度较高。本发明在消除了硫化氢污染的同时带来了良好的经济效益。本发明工艺流程简单,操作条件温和。

Description

电解硫化氢制取高纯度氢气和硫磺的方法及装置
技术领域
本发明涉及一种电解硫化氢制取高纯度氢气和硫磺的方法及装置。
背景技术
在经济发展的同时,国家对环境保护的重视程度也越来越高,硫化氢是石油天然气加工过程中的产物,如果不经处理而直接排放到大气中,会严重污染环境,特别是近年来高含硫气田的不断出现以及石油化工工业中为了制取高品质燃油而普遍采用的加氢脱硫工艺,也在每天产生大量的硫化氢气体,因此国家法规对相应行业硫化氢的处理提出严格要求。
目前,应用最广的硫化氢处理技术是利用克劳斯装置通过催化氧化法回收硫磺,但其中的氢资源却被氧化成水而消耗,从节能及资源的综合利用方面考虑,这无疑是对氢资源的浪费,氢能是公认的清洁能源,最有希望替代未来的化石能源。为此,合理利用丰富的硫化氢资源制取氢气和硫磺得到越来越多的研究。现有的硫化氢分解制氢气和硫磺的工艺主要有热化学法、光化学分解法和电化学法三种,其各有特点,但大多数技术尚未成熟。相比之下,电化学法中的间接电解法是一种比较有前途的方法,有研究认为其工艺技术具有可行性,在经济上可望与克劳斯法相比。
目前的间接电解硫化氢技术大多存在硫化氢吸收率低、硫磺易堵塞装置以及电解效率不高等问题。中国专利ZL200610058063.8提出了一种以内循环式吸收反应器与双极板式电解反应器联合从硫化氢气体中回收氢气和硫磺的方法,较好地缓解了硫化氢吸收反应器中硫磺对气体分布器的堵塞问题,但分离硫磺和吸收液采用过滤方式,此法存在过滤负荷大、分离效果不稳定等问题,长期运行会导致细小硫磺颗粒沉积在电解池中,造成电解池的堵塞,而且得到的硫磺纯度不高,还需要进一步处理。双极板式电解反应器的结构复杂、制备成本较高且难以扩大生产,因此难以实现工业化。
发明内容
本发明的目的是提供一种电解硫化氢制取高纯度氢气和硫磺的方法及装置,提高了硫化氢的吸收率、吸收速率以及电解池的电解效率,在未增加硫磺分离负荷的同时避免了硫磺对装置的堵塞,而且得到的硫磺和氢气纯度较高,消除了硫化氢污染的同时带来了良好的经济效益。
电解硫化氢制取高纯度氢气和硫磺的方法,含硫化氢的酸性气体与吸收液在吸收反应器反应后生产硫磺,硫磺进入硫磺浆料储罐,再入硫磺熔融精制罐进行熔融纯化后得到高纯度的硫磺;反应后的清液过滤得到的滤液进入电解反应器的阳极再生后重复利用,阴极则生成高纯度的氢气。
所述的电解硫化氢制取高纯度氢气和硫磺的方法,具体步骤如下:
含硫化氢的酸性气体与吸收液从吸收反应器的底部进入吸收反应器,气体被分散为细小气泡,气泡在吸收反应器中被吸收液氧化生成硫磺,硫磺进入硫磺浆料储罐,再入硫磺熔融精制罐进行熔融纯化后得到高纯度的硫磺;未反应的含硫化氢的酸性气体经冷凝除液后再次进入吸收反应器或中和后排空;吸收反应器中的液体溢流至吸收液储罐后,吸收液储罐中的液体部分再次进入吸收反应器参与反应,部分进入过滤器过滤掉硫磺后进行电解再生;
其中,吸收液储罐中的液体部分被送往过滤器过滤出硫磺,当过滤器的压降达到0.2MPa-0.3MPa后,由130℃-140℃加热的压缩空气加压反吹,使过滤器中的硫磺被吹脱至硫磺浆料储罐;当硫磺浆料储罐中的硫磺量超过储罐容量的一半时,将硫磺浆料送往硫磺熔融精制罐进行熔融纯化,硫磺熔融后与吸收液分层,下层为硫磺,并从罐底部导出,上层为吸收液,被再次送至吸收液储罐等待反参与应;
吸收液储罐中的液体部分被送往过滤器后得到的滤液进入电解装置的阳极液储罐,然后送到电解池阳极电解再生;再生后的吸收液返回阳极液储罐等待再次参与电解循环,过多的再生液溢流至吸收液储罐再次参与吸收氧化反应;电解池的阴极液来自于阴极液储罐,电解后再次进入阴极液储罐等待电解循环;电解池阳极液中的氢离子通过离子交换膜进入阴极,被还原为氢气。
所述的酸性气体中硫化氢体积含量1-90%,其他气体为氮气、甲烷、烯烃和二氧化碳。
所述吸收液中含有能氧化硫化氢且无副反应的化合物,此化合物能在阳极不析氧的电位下再生,同时阴极析出氢气,优选富含三价铁离子和二价铁离子的酸性溶液,酸为盐酸或硫酸。
所述的硫化氢气体和吸收液的反应是在常压以及20-80℃的条件下进行;所述电解池中的阴阳极电解反应是在常压以及20-80℃的条件下进行。
所述的电解硫化氢制取高纯度氢气和硫磺的方法所用的装置,包括吸收液储罐,吸收液储罐通过进料管路连接吸收反应器,吸收反应器通过硫磺浆料导出管路连接硫磺浆料储罐,吸收反应器通过清液导出管路连接吸收液储罐,吸收液储罐通过管路连接硫磺熔融精制罐,硫磺熔融精制罐回连到硫磺浆料储罐;吸收液储罐通过管路连接初级过滤器,初级过滤器通过管路连接二级过滤器,二级过滤器通过第一管路回连到初级过滤器,第一管路通过管路连接硫磺浆料储罐;吸收液储罐通过管路连接电解装置;二级过滤器连接电解装置。
吸收反应器的顶端设置出气管。
吸收液储罐通过管路连接硫磺浆料储罐。
初级过滤器和二级过滤器之间设置初级滤液储罐。
电解装置包括阳极液储罐,阳极泵,阴极液再生残液泵,阴极液再生罐,气液分离器,阴极液储罐,阴极泵,电解池;阳极液储罐与阴极液再生罐连接,阴极液再生罐与阴极液储罐连接,阳极液储罐与阴极液储罐均与电解池连接;阴极液再生罐与气液分离器连接;电解池分别通过管路与气液分离器和阳极液储罐连接。
本发明所述的电解硫化氢制取高纯度氢气和硫磺的方法,其具体实施过程如下:
(1)含硫化氢的酸性气体与吸收液储罐中的吸收液一同从吸收反应器的底部进入吸收反应器,气体被分散为细小气泡,气泡在吸收反应器中自由上升的同时被吸收液氧化生成硫磺,硫磺在气泡的气浮作用下上浮至液面并溢流至硫磺浆料储罐;未反应的含硫化氢的酸性气体经冷凝除液后可再次进入吸收反应器或被中和后排空;吸收反应器下部的液体含少量硫磺,这部分液体溢流至吸收液储罐并等待再次进入吸收反应器参与反应或进入过滤器过滤掉硫磺后进行电解再生。
(2)吸收反应器中的液体溢流至吸收液储罐后,部分被送往过滤器,过滤后的硫磺,在当过滤器的压降达到0.2MPa-0.3MPa后,由130℃-140℃加热的压缩空气加压反吹使过滤器中的硫磺滤饼吹脱至硫磺浆料储罐。当硫磺浆料储罐中的硫磺量超过储罐容量的一半时,将硫磺浆料送往硫磺熔融精制罐进行熔融纯化,硫磺熔融后与吸收液分层,下层为硫磺,并从罐底部导出,上层为吸收液,被再次送至吸收液储罐等待反参与应;
(3)吸收液储罐中的液体部分被送往过滤器后得到的滤液进入电解装置的阳极液储罐,然后送到电解池阳极电解再生;再生后的吸收液返回阳极液储罐等待再次参与电解循环,过多的再生液溢流至吸收液储罐再次参与吸收氧化反应;电解池的阴极液来自于阴极液储罐,电解后再次进入阴极液储罐等待电解循环;电解池阳极液中的氢离子通过离子交换膜进入阴极,被还原为氢气。
氢气经过气液分离器后收集利用。经长期电解运行,阴极液会有所变化,需要打入阴极液再生罐进行再生。
针对吸收反应器中硫化氢吸收率低、硫磺易堵塞装置以及电解池的电解效率不高等问题,本发明在操作中联合采用吸收反应器、硫磺过滤器、硫磺熔融精制罐和电解反应器,从硫化氢中制取高纯度的氢气和硫磺。
本发明属于处理含硫化氢酸性气体的技术。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
本发明提供的电解硫化氢制取高纯度氢气和硫磺的方法及装置,提高了硫化氢的吸收率、吸收速率以及电解池的电解效率,在未增加硫磺分离负荷的同时避免了硫磺对装置的堵塞,而且得到的硫磺和氢气纯度较高。本发明在消除了硫化氢污染的同时带来了良好的经济效益。本发明工艺流程简单,操作条件温和。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
图1中,1-吸收反应器,101-硫磺浆料导出管路,102-清液导出管路,103-进料管路,104-残液导出管路,105-第一管路,2-吸收液循环泵,3-吸收液储罐,4-过滤泵a,5-硫磺浆料储罐,6-清液泵,7-浆料泵,8-初级过滤管,9-初级滤液储罐,10-过滤泵b,11-硫磺熔融精制罐,12-二级过滤管,13-阳极液储罐,14-阳极泵,15-阴极液再生残液泵,16-阴极液再生罐,17-气液分离器,18-阴极液储罐,19-阴极泵,20-电解池。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的说明。
下列实施例中均按照如下的装置和工艺进行操作:
含硫化氢的酸性气体与吸收液从底部进入吸收反应器1,气体被分散为细小气泡,气泡在吸收反应器1中被吸收液氧化生成硫磺,硫磺进入硫磺浆料储罐5,再入硫磺熔融精制罐11进行熔融纯化后得到高纯度的硫磺;未反应的含硫化氢的酸性气体经冷凝除液后再次进入吸收反应器1或中和后排空;吸收反应器1中的液体溢流至吸收液储罐3后,吸收液储罐3中的液体部分再次进入吸收反应器1参与反应,部分进入过滤器过滤掉硫磺后进行电解再生;
其中,吸收液储罐3中的液体部分被送往过滤器过滤出硫磺,当过滤器的压降达到0.3MPa后,由135℃加热的压缩空气加压反吹,使过滤器中的硫磺被吹脱至硫磺浆料储罐5;当硫磺浆料储罐5中的硫磺量超过储罐容量的一半时,将硫磺浆料送往硫磺熔融精制罐11进行熔融纯化,硫磺熔融后与吸收液分层,下层为硫磺,并从罐底部导出,上层为吸收液,被再次送至吸收液储罐3等待反参与应;
吸收液储罐3中的液体部分被送往过滤器后得到的滤液进入电解装置的阳极液储罐13,然后送到电解池20阳极电解再生;再生后的吸收液返回阳极液储罐13等待再次参与电解循环,过多的再生液溢流至吸收液储罐3再次参与吸收氧化反应;电解池20的阴极液来自于阴极液储罐18,电解后再次进入阴极液储罐18等待电解循环;电解池20阳极液中的氢离子通过离子交换膜进入阴极,被还原为氢气。
所述的酸性气体中硫化氢体积含量1-90%,其他气体为氮气、甲烷、烯烃和二氧化碳。
所述吸收液为富含三价铁离子和二价铁离子的酸性溶液,酸为盐酸或硫酸。
所述的电解硫化氢制取高纯度氢气和硫磺的方法所用的装置,包括吸收液储罐3,吸收液储罐3通过进料管路103连接吸收反应器1,吸收反应器1通过硫磺浆料导出管路101连接硫磺浆料储罐5,吸收反应器1通过清液导出管路102连接吸收液储罐3,吸收液储罐3通过管路连接硫磺熔融精制罐11,硫磺熔融精制罐11回连到硫磺浆料储罐5;吸收液储罐3通过管路连接初级过滤器8,初级过滤器8通过管路连接二级过滤器12,二级过滤器12通过第一管路105回连到初级过滤器8,第一管路105通过管路连接硫磺浆料储罐5;吸收液储罐3通过管路连接电解装置;二级过滤器12连接电解装置。
吸收反应器1的顶端设置出气管。
吸收液储罐3通过管路连接硫磺浆料储罐5。
初级过滤器8和二级过滤器12之间设置初级滤液储罐9
电解装置包括阳极液储罐13,阳极泵14,阴极液再生残液泵15,阴极液再生罐16,气液分离器17,阴极液储罐18,阴极泵19,电解池20;阳极液储罐13与阴极液再生罐16连接,阴极液再生罐16与阴极液储罐18连接,阳极液储罐13与阴极液储罐18均与电解池20连接;阴极液再生罐16与气液分离器17连接;电解池20分别通过管路与气液分离器17和阳极液储罐13连接。
所述的吸收反应器1上部设有残余气体导出口和硫磺浆料导出口,硫磺自此进入到硫磺浆料储罐5,中上部设有清液导出口,清液自此返回吸收液储罐3,底部分别设有进料口和残液导出口。
所述的硫磺熔融精制罐11为耐腐蚀、耐压搪玻璃反应罐,罐内设有液面计便于检测液位,罐底部设有硫磺导出口和吸收液导出口。
本发明的具体工艺流程如图1所示,具体操作为:
来自吸收液储罐3的吸收液在被吸收液循环泵2送往吸收反应器1的过程中,与含硫化氢的酸性气体在具有喷射作用的仪器处混合,经过进料管路103到达吸收反应器1。在喷射作用下,气体被分散为细小气泡,气泡在吸收反应器1中自由上升的同时与吸收液反应生成硫磺,硫磺在气泡的气浮作用下上浮至液面并经硫磺浆料导出管路101溢流至硫磺浆料储罐5,未被吸收的气体从顶部经冷凝除去液体后进入碱洗装置。吸收反应器1中的清液经清液导出管路102回流至吸收液储罐3并等待再次参与反应。所述的吸收反应器1下部设有残液导出管路104。
所述的吸收液储罐3底部有两条通道,一是吸收液在吸收液循环泵2的作用下被输送到吸收反应器1再次参与反应;二是吸收液在过滤泵a的作用下被输送至初级过滤管8和二级过滤管12进行过滤除去固体硫磺。初级滤液首先进入初级滤液储罐9,然后由过滤泵b送至二级过滤管12,最后到达阳极液储罐13。所述的过滤器的压降达到0.3MPa后,由加热135℃的压缩空气加压反吹,使初级过滤管8中的硫磺滤饼吹脱并送入硫磺浆料储罐5。
所述的硫磺浆料储罐5中的硫磺浆料由浆料泵7送入硫磺熔融精制罐11,加热后硫磺熔为液体并与吸收液分层,液体硫磺沉降到罐底部放出,上层吸收液经清液泵6送至吸收液储罐3再次参与反应。
阳极液储罐13中的吸收液经阳极泵14送入电解池20的阳极氧化再生,再生后的阳极液返回阳极液储罐13等待再次参与电解循环,同时阳极液储罐13中阳极液溢流到吸收液储罐3作为再生后的吸收液;阳极的氢离子通过离子交换膜进入阴极,在阴极还原为氢气,阴极液经阴极泵19送入电解池电解后再次进入阴极液储罐18等待电解循环,氢气经过气液分离器(17后逸出,可收集利用。
所述的阴极液储罐18中的阴极液经长期电解运行需要再生,定期将阴极液蒸馏,溜出组分冷凝后回流至阴极液储罐18,残液由阴极液再生残液泵15送至阳极液储罐13作为阳极液。所述的阴极液蒸馏是在阴极液再生罐16中进行的,所述的阴极液再生罐16和阴极液储罐18之间串联,并有相应的管阀控制。
以含Fe3+和Fe2+的酸性溶液作为吸收液,测定不同反应条件下的硫化氢吸收率、硫磺纯度、电解再生效率和制氢速率。
实施例1
测定不同气液流速下的硫化氢吸收率及硫磺纯度:
吸收反应为常压,温度20-40℃,酸性气中硫化氢含量40%(其它气体为氮气),吸收液中Fe3+浓度约0.6M,Fe2+浓度约0.3M,氢离子浓度约8M。改变硫化氢酸性气的流速为20-80L/h,液相流速为300-800L/h,控制液/气体积比在10-15范围内,测定不同气液流速下的硫化氢吸收率及硫磺纯度。
实验结果如表1所示。
表1不同气液流速下的硫化氢吸收率及硫磺纯度
气/液流速,L/h 20/300 30/300 40/500 50/500 60/800 70/800 80/800
硫化氢吸收率,% 99.4 99.3 99.5 99.2 99.1 99.2 99.0
硫磺纯度,% 99.8 99.6 99.6 99.6 99.7 99.8 99.7
可以看出,硫化氢吸收率在不同气液流速下有一定差别,硫化氢吸收率受不同流速下气泡大小(即气液接触面积),气泡在吸收液中的停留时间、气液体积比等多个因素的综合影响;气液流速对硫磺纯度影响不大,虽然吸收反应过程中生成的硫磺受吸收条件的影响,但经过硫磺熔融精制罐的熔融纯化后,得到的硫磺纯度都很高。
实施例2
测定不同硫化氢含量下的硫化氢吸收率及硫磺纯度:
吸收反应为常压,温度20-40℃,吸收液中Fe3+浓度约0.6M,吸收液中Fe2+浓度约0.3M,氢离子浓度约为6M。固定含硫化氢酸性气的流速为40L/h,液相流速为500L/h,测定不同硫化氢含量下的硫化氢吸收率以及硫磺纯度。实验结果如表2所示。
表2不同硫化氢含量下的硫化氢吸收率及硫磺纯度
硫化氢含量,% 5 20 40 50 60 70 90
硫化氢吸收率,% 99.0 99.2 99.2 99.3 99.3 99.3 99.5
硫磺纯度,% 99.6 99.7 99.7 99.8 99.7 99.9 99.5
结果表明,硫化氢吸收率随着酸性气中硫化氢含量的增大而增大;而经过熔融纯化后硫磺纯度同样受硫化氢含量的影响很小,这也说明硫磺熔融精制罐的纯化效果显著。
实施例3
测定不同反应温度下的硫化氢吸收率及硫磺纯度:
吸收反应为常压,酸性气中硫化氢含量50%,吸收液中Fe3+浓度约0.55M,Fe2+浓度约0.1M,氢离子浓度约5M,含硫化氢酸性气的流速为40L/h,吸收液流速为400L/h,测定不同反应温度下的硫化氢吸收率以及硫磺纯度。实验结果如下表所示。
表3不同反应温度下的硫化氢吸收率及硫磺纯度
吸收反应温度,℃ 30 40 50 60 70 80
硫化氢吸收率,% 99.1 99.2 99.2 99.4 99.2 99.5
硫磺纯度,% 99.8 99.7 99.9 99.8 99.6 99.7
结果表明,硫化氢吸收率随温度的升高而增大,因为升温能够增大反应速率常数,加快反应的进行,同时升温有利于减小吸收液粘度,增大硫化氢在吸收液中的扩散系数,有利于反应。温度对硫磺纯度有明显影响,高温时硫的生成速率大,在吸收液中的过饱和度高,因此硫磺颗粒较小,且不易包裹杂质,相反温度低时得到的硫磺含杂质较多。但经过熔融纯化后,硫磺中的杂质绝大部分留在了吸收液中。
实施例4
测定电解池对吸收液的再生效率及制氢速率:
吸收反应为常压,吸收反应温度约30℃,气液流速分别为45L/h和450L/h,酸性气中硫化氢含量30%,吸收液中氢离子浓度为5M,Fe3+和Fe2+的浓度分别为0.28M和0.65M,电解池温度30-50℃,电解槽单槽电压1.2V,测定电解反应进行24小时的吸收液再生效率以及期间的氢气生成速率。反应24小时后吸收液中Fe3+和Fe2+的含量分别为0.278M和0.648M,吸收液的再生效率99.3%,但吸收液有轻微的损失,这是因为生成的硫磺有夹带铁离子,整个过程中氢气生成速率保持在13.3-13.5L/h,氢气纯度约为100%。
本发明的工艺流程简单,操作条件温和,由以上的实施例也可以看出,本发明处理含硫化氢的酸性气体效果明显,硫化氢的吸收率在99%以上,得到的硫磺及氢气纯度较高,对气液流量以及酸性气中硫化氢含量等的要求范围较宽,为硫化氢的处理提供很好的借鉴,既获得良好的经济效益,也更有利于环境保护,因此,本发明具有潜在的应用前景。

Claims (10)

1.一种电解硫化氢制取高纯度氢气和硫磺的方法,其特征在于,含硫化氢的酸性气体与吸收液在吸收反应器(1)反应后生产硫磺,硫磺进入硫磺浆料储罐(5),再入硫磺熔融精制罐(11)进行熔融纯化后得到高纯度的硫磺;反应后的清液过滤得到的滤液进入电解池(20)的阳极再生后重复利用,阴极则生成高纯度的氢气。
2.根据权利要求1所述的电解硫化氢制取高纯度氢气和硫磺的方法,其特征在于,具体步骤如下:
含硫化氢的酸性气体与吸收液从吸收反应器(1)的底部进入吸收反应器(1),气体被分散为细小气泡,气泡在吸收反应器(1)中被吸收液氧化生成硫磺,硫磺进入硫磺浆料储罐(5),再入硫磺熔融精制罐(11)进行熔融纯化后得到高纯度的硫磺;未反应的含硫化氢的酸性气体经冷凝除液后再次进入吸收反应器(1)或中和后排空;吸收反应器(1)中的液体溢流至吸收液储罐(3)后,吸收液储罐(3)中的液体部分再次进入吸收反应器(1)参与反应,部分进入过滤器过滤掉硫磺后进行电解再生;
其中,吸收液储罐(3)中的液体部分被送往过滤器过滤出硫磺,当过滤器的压降达到0.2MPa-0.3MPa后,由130℃-140℃加热的压缩空气加压反吹,使过滤器中的硫磺被吹脱至硫磺浆料储罐(5);当硫磺浆料储罐(5)中的硫磺量超过储罐容量的一半时,将硫磺浆料送往硫磺熔融精制罐(11)进行熔融纯化,硫磺熔融后与吸收液分层,下层为硫磺,并从罐底部导出,上层为吸收液,被再次送至吸收液储罐(3)等待反参与应;
吸收液储罐(3)中的液体部分被送往过滤器后得到的滤液进入电解装置的阳极液储罐(13),然后送到电解池(20)阳极电解再生;再生后的吸收液返回阳极液储罐(13)等待再次参与电解循环,过多的再生液溢流至吸收液储罐(3)再次参与吸收氧化反应;电解池(20)的阴极液来自于阴极液储罐(18),电解后再次进入阴极液储罐(18)等待电解循环;电解池(20)阳极液中的氢离子通过离子交换膜进入阴极,被还原为氢气。
3.根据权利要求2所述的电解硫化氢制取高纯度氢气和硫磺的方法,其特征在于,所述的酸性气体中硫化氢体积含量1-90%,其他气体为氮气、甲烷、烯烃和二氧化碳。
4.根据权利要求2所述的电解硫化氢制取高纯度氢气和硫磺的方法,其特征在于,所述吸收液为富含三价铁离子和二价铁离子的酸性溶液,酸为盐酸或硫酸。
5.根据权利要求2所述的电解硫化氢制取高纯度氢气和硫磺的方法,其特征在于,所述的硫化氢气体和吸收液的反应是在常压以及20-80℃的条件下进行;所述电解池中的阴阳极电解反应是在常压以及20-80℃的条件下进行。
6.一种权利要求1所述的电解硫化氢制取高纯度氢气和硫磺的方法所用的装置,包括吸收液储罐(3),其特征在于,吸收液储罐(3)通过进料管路(103)连接吸收反应器(1),吸收反应器(1)通过硫磺浆料导出管路(101)连接硫磺浆料储罐(5),吸收反应器(1)通过清液导出管路(102)连接吸收液储罐(3),吸收液储罐(3)通过管路连接硫磺熔融精制罐(11),硫磺熔融精制罐(11)回连到硫磺浆料储罐(5);吸收液储罐(3)通过管路连接初级过滤器(8),初级过滤器(8)通过管路连接二级过滤器(12),二级过滤器(12)通过第一管路(105)回连到初级过滤器(8),第一管路(105)通过管路连接硫磺浆料储罐(5);吸收液储罐(3)通过管路连接电解装置;二级过滤器(12)连接电解装置。
7.根据权利要求6所述的电解硫化氢制取高纯度氢气和硫磺的方法所用的装置,其特征在于,吸收反应器(1)的顶端设置出气管。
8.根据权利要求6所述的电解硫化氢制取高纯度氢气和硫磺的方法所用的装置,其特征在于,吸收液储罐(3)通过管路连接硫磺浆料储罐(5)。
9.根据权利要求6所述的电解硫化氢制取高纯度氢气和硫磺的方法所用的装置,其特征在于,初级过滤器(8)和二级过滤器(12)之间设置初级滤液储罐(9)。
10.根据权利要求6所述的电解硫化氢制取高纯度氢气和硫磺的方法所用的装置,其特征在于,电解装置包括阳极液储罐(13),阳极泵(14),阴极液再生残液泵(15),阴极液再生罐(16),气液分离器(17),阴极液储罐(18),阴极泵(19),电解池(20);阳极液储罐(13)与阴极液再生罐(16)连接,阴极液再生罐(16)与阴极液储罐(18)连接,阳极液储罐(13)与阴极液储罐(18)均与电解池(20)连接;阴极液再生罐(16)与气液分离器(17)连接;电解池(20)分别通过管路与气液分离器(17)和阳极液储罐(13)连接。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111501056A (zh) * 2020-04-01 2020-08-07 马艺嘉 低温电解硫化氢制氢的有机电解液及循环反应装置和工艺
CN111996541A (zh) * 2019-05-27 2020-11-27 中国石油天然气股份有限公司 提高氢气产率的间接硫化氢电解方法和装置
CN114481157A (zh) * 2021-12-15 2022-05-13 中国科学院大连化学物理研究所 一种媒介体辅助的电化学分解硫化氢制取氢气和硫磺的全流程工艺方法
CN114941142A (zh) * 2022-06-14 2022-08-26 郑州中科新兴产业技术研究院 用于硫化氢高效分解的阳极电解液及其电解和再生方法

Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1241648A (zh) * 1999-07-29 2000-01-19 石油大学(北京) 一种从硫化氢中制取硫化锌和氢气的方法
CN101028920A (zh) * 2006-02-28 2007-09-05 中国石油大学(北京) 从硫化氢气中同时回收硫磺和制取氢气的方法
CN101823699A (zh) * 2009-03-02 2010-09-08 孙新龙 用硫化氢转化为单质硫的工艺技术
CN102408095A (zh) * 2011-08-20 2012-04-11 大连理工大学 一种分解硫化氢制备氢气和单质硫的方法
CN102500202A (zh) * 2011-11-21 2012-06-20 武汉大学 一种硫化氢的间接电分解方法
CN102527214A (zh) * 2011-12-23 2012-07-04 中国石油化工股份有限公司 一种脱除气体中硫化氢的方法
CN102895870A (zh) * 2012-09-28 2013-01-30 美景(北京)环保科技有限公司 酸性气体脱除硫化氢处理系统及处理方法
CN102921277A (zh) * 2012-10-23 2013-02-13 中国石油化工股份有限公司 一种硫化氢尾气处理系统及方法
CN103495329A (zh) * 2013-10-18 2014-01-08 庆华集团新疆和丰能源化工有限公司 一种脱除硫化氢并回收硫磺的工艺
CN103537176A (zh) * 2013-10-25 2014-01-29 中国石油化工股份有限公司 克劳斯塔尾气配合吸收液电化学循环再生方法与装置
CN103768916A (zh) * 2012-10-25 2014-05-07 中国石油化工股份有限公司 一种氧化脱硫和硫磺回收方法
CN103865602A (zh) * 2014-03-25 2014-06-18 胡明成 湿法铁盐膜电解再生沼气脱硫方法及其装置
CN104607435A (zh) * 2013-11-05 2015-05-13 中国石油化工股份有限公司 一种含硫碱渣的综合治理方法
CN104961103A (zh) * 2015-07-10 2015-10-07 山东三维石化工程股份有限公司 硫磺回收工艺及其装置
CN105018958A (zh) * 2014-04-22 2015-11-04 中国科学院大连化学物理研究所 一种光、电催化-化学环反应耦合分解硫化氢的方法
CN105695655A (zh) * 2016-04-11 2016-06-22 北京神雾环境能源科技集团股份有限公司 一种煤气化制备洁净气基竖炉还原气的系统及方法
CN106076083A (zh) * 2016-05-16 2016-11-09 宁波市协和环境工程有限公司 一种协同催化氧化体系脱除硫化氢回收硫磺的工艺

Patent Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1241648A (zh) * 1999-07-29 2000-01-19 石油大学(北京) 一种从硫化氢中制取硫化锌和氢气的方法
CN101028920A (zh) * 2006-02-28 2007-09-05 中国石油大学(北京) 从硫化氢气中同时回收硫磺和制取氢气的方法
CN101823699A (zh) * 2009-03-02 2010-09-08 孙新龙 用硫化氢转化为单质硫的工艺技术
CN102408095A (zh) * 2011-08-20 2012-04-11 大连理工大学 一种分解硫化氢制备氢气和单质硫的方法
CN102500202A (zh) * 2011-11-21 2012-06-20 武汉大学 一种硫化氢的间接电分解方法
CN102527214A (zh) * 2011-12-23 2012-07-04 中国石油化工股份有限公司 一种脱除气体中硫化氢的方法
CN102895870A (zh) * 2012-09-28 2013-01-30 美景(北京)环保科技有限公司 酸性气体脱除硫化氢处理系统及处理方法
CN102921277A (zh) * 2012-10-23 2013-02-13 中国石油化工股份有限公司 一种硫化氢尾气处理系统及方法
CN103768916A (zh) * 2012-10-25 2014-05-07 中国石油化工股份有限公司 一种氧化脱硫和硫磺回收方法
CN103495329A (zh) * 2013-10-18 2014-01-08 庆华集团新疆和丰能源化工有限公司 一种脱除硫化氢并回收硫磺的工艺
CN103537176A (zh) * 2013-10-25 2014-01-29 中国石油化工股份有限公司 克劳斯塔尾气配合吸收液电化学循环再生方法与装置
CN104607435A (zh) * 2013-11-05 2015-05-13 中国石油化工股份有限公司 一种含硫碱渣的综合治理方法
CN103865602A (zh) * 2014-03-25 2014-06-18 胡明成 湿法铁盐膜电解再生沼气脱硫方法及其装置
CN105018958A (zh) * 2014-04-22 2015-11-04 中国科学院大连化学物理研究所 一种光、电催化-化学环反应耦合分解硫化氢的方法
CN104961103A (zh) * 2015-07-10 2015-10-07 山东三维石化工程股份有限公司 硫磺回收工艺及其装置
CN105695655A (zh) * 2016-04-11 2016-06-22 北京神雾环境能源科技集团股份有限公司 一种煤气化制备洁净气基竖炉还原气的系统及方法
CN106076083A (zh) * 2016-05-16 2016-11-09 宁波市协和环境工程有限公司 一种协同催化氧化体系脱除硫化氢回收硫磺的工艺

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李发永 等: "由硫化氢制取硫磺及氢气扩大试验研究", 《化工进展》 *
罗文利: "从硫化氢中回收氢气和硫磺的方法", 《石油大学学报》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111996541A (zh) * 2019-05-27 2020-11-27 中国石油天然气股份有限公司 提高氢气产率的间接硫化氢电解方法和装置
CN111996541B (zh) * 2019-05-27 2022-01-04 中国石油天然气股份有限公司 提高氢气产率的间接硫化氢电解方法和装置
CN111501056A (zh) * 2020-04-01 2020-08-07 马艺嘉 低温电解硫化氢制氢的有机电解液及循环反应装置和工艺
CN114481157A (zh) * 2021-12-15 2022-05-13 中国科学院大连化学物理研究所 一种媒介体辅助的电化学分解硫化氢制取氢气和硫磺的全流程工艺方法
CN114941142A (zh) * 2022-06-14 2022-08-26 郑州中科新兴产业技术研究院 用于硫化氢高效分解的阳极电解液及其电解和再生方法

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