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CN114538692A - 一种处理碱洗脱硫废液的系统及其循环再利用方法 - Google Patents

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CN114538692A
CN114538692A CN202210280124.4A CN202210280124A CN114538692A CN 114538692 A CN114538692 A CN 114538692A CN 202210280124 A CN202210280124 A CN 202210280124A CN 114538692 A CN114538692 A CN 114538692A
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desulfurization waste
electrolytic
reactor
slurry
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CN202210280124.4A
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李广宇
曹松
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Huazhiyuan Suzhou Chemical Technology Co ltd
Original Assignee
Huazhiyuan Suzhou Chemical Technology Co ltd
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Abstract

本发明公开了一种处理碱洗脱硫废液的系统及其循环再利用方法，其中，该系统包括调配罐及通过管路依次与其连接的加热器、电解反应器、冷却器、结晶反应器、超滤设备和脱水设备；调配罐通过管路还依次连接有气液分离器和压缩机；超滤设备通过管路与调配罐连接；该循环再利用方法通过控制适宜的电解温度，在碱洗脱硫废液中加入一定浓度的导电固体粉末吸附剂使其在高剪切速率下发生电解，能够在一定的反应深度范围内解决电极表面硫磺沉积的问题，同时通过温度调控控制电解产物的溶解和析出，进一步的将电解产物连续移出系统，实现了对碱洗脱硫废液中污染物浓度实行动态控制的目的，而经处理后所得的再生碱液也达到了进入脱硫塔碱洗的要求。

Description

一种处理碱洗脱硫废液的系统及其循环再利用方法
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种处理碱洗脱硫废液的系统及其循环再利用方法。
背景技术
真空碳酸钾脱硫工艺是焦炉煤气脱硫所采用的的最主要的技术之一，在全国焦化厂有大量的应用。真空碳酸钾脱硫工艺中，为保证脱硫效率，在脱硫塔的上端设置NaOH碱洗段，对硫化氢做进一步的脱除，碱液洗涤煤气后所得的外排碱洗脱硫废液中会存在硫化物及其他具有可溶性的有机污染物，如下是某焦化厂真空碳酸钾脱硫工艺中碱洗脱硫后废液水质概况表：
废液来源 水量 PH CN<sup>-</sup> S<sup>2-</sup> COD NH<sub>3</sub>-N TDS
碱洗废液 ≈2t/h 13.7 2113mg/L 11325mg/L 31348mg/L 42mg/L 147mg/L
由以上水质数据可见，外排碱洗脱硫废液仍然含有大量未反应掉的NaOH，其pH值在10～14之间，如果不能加以清除或利用，一方面会造成氢氧化钠原料消耗迅速，导致脱硫成本居高不下，另一方面由于外排碱洗脱硫废液含高浓度的硫化物和其它污染物，零排放处理难度大，处理成本极高。
现有技术中，通常采用如下几个方式：
(1)将脱硫废液送至氨水中，作为蒸氨的碱液使用，以分解固定铵盐，经蒸氨处理后再送往废水生化处理装置，但是脱硫废液中S2-、CN-浓度高，会抑制、毒害生化处理装置中的微生物，使生化系统难以稳定运行；
(2)大多数焦化厂由于经济条件和技术条件的限制，其通常会将未处理的碱洗脱硫废液随出水冲渣或喷洒至煤场，造成附近环境的污染和排污设备的腐蚀。
(3)电解硫化钠回收硫磺同时制取氢气被认为是一种比克劳斯硫回收工艺更优的硫化氢治理和利用技术，但是目前还存在电解过程中硫磺大量沉积在电极表面，引起阳极钝化，使电极寿命降低，电解难以高效可靠运行等问题。
因此，需要开发一种处理碱洗脱硫废液的系统及其循环再利用的方法，将硫化钠还原为氢氧化钠，从而有效的控制S2-、CN-、COD以及其它副盐的浓度，再将碱洗脱硫废液循环回用至碱洗系统，该系统和方法将为煤气脱硫工艺的节约资源、节约成本，节能减排提供重要作用。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种处理碱洗脱硫废液的系统及其循环再利用方法，通过控制适宜的电解温度，在碱洗脱硫废液中加入一定浓度的导电固体粉末吸附剂使其在高剪切速率下发生电解，能够在一定的反应深度范围内解决电极表面硫磺沉积的问题，同时通过温度调控控制电解产物的溶解和析出，进一步的将电解产物连续移出系统，实现了对碱洗脱硫废液中污染物浓度实行动态控制的目的，而经处理后所得的再生碱液也达到了进入脱硫塔碱洗的要求。
根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种处理碱洗脱硫废液的系统，该系统包括调配罐及通过管路依次与其连接的加热器、电解反应器、冷却器、结晶反应器、超滤设备和脱水设备；所述调配罐通过管路还依次连接有气液分离器和压缩机；所述电解反应器串联有若干个，气液分离器通过管路与每个电解反应器分别连接；所述超滤设备设置有超滤入口，所述脱水设备设置有脱水清液出口，超滤入口通过管路与脱水清液出口连接，所述超滤设备通过管路与调配罐连接；
所述电解反应器包括电解反应器外壳及设置于其中心位置的阳极、套设于阳极外侧的管式阴极、连接阳极和管式阴极的电源；所述电解反应器外壳的内部设置有上隔离板和下隔离板，下隔离板将电解反应器外壳的下部分隔为进料腔，上隔离板将电解反应器外壳的上部分隔为分离腔；所述下隔离板和上隔离板均设置有导流孔；所述进料腔连接有进料管；所述分离腔的侧面设置有液体出口，分离腔的顶端设置有气体出口；
所述调配罐通过管路还与电解反应器的液体出口连接，具有将电解反应器反应后的料浆输入至调配罐循环电解的作用。
作为上述技术方案的改进，所述调配罐与加热器之间设置有给料泵；所述结晶反应器与超滤设备之间设置有超滤加压泵；所述超滤设备与脱水设备之间设置有脱水加压泵。
作为上述技术方案的改进，所述调配罐设置有搅拌器，其能够将按比例加入的碱洗脱硫废液和导电粉末吸附剂搅拌均匀，充分混合、反应。
作为上述技术方案的改进，所述结晶反应器设置有搅拌器，其能够使进入的冷却料浆充析出硫磺晶体，同时促使盐类物质的结晶生成。
作为上述技术方案的改进，所述超滤设备为无机膜超滤设备，优选的超滤设备选用碳化硅陶瓷膜超滤设备。
作为上述技术方案的改进，所述阳极和管式阴极位于上隔离板和下隔离板之间，所述管式阴极的外径小于电解反应器外壳的内径，所述阳极为棒状阳极，其高度与管式阴极的高度一致。
作为上述技术方案的改进，所述阳极的材料采用石墨棒阳极、钛棒阳极或者镍基合金阳极之间的任意一种，优选的，阳极的材料采用石墨棒阳极，其具有使用寿命长和稳定性高的特点；所述管式阴极的材料采用钛阴极或者镍基合金阴极之间的任意一种，优选的，管式阴极的材料采用钛阴极。
作为上述技术方案的改进，所述阳极与管式阴极之间存在空腔，该空腔形成环形电解反应通道，该环形电解反应通道即为电极间距，电极间距的范围在5mm—25mm。
作为上述技术方案的改进，所述下隔离板的导流孔与上隔离板的导流孔布设位置相互对应，反应液能够通过设置于下隔离板的导流孔由进料腔进入环形电解反应通道，经电解反应后，由上隔离板的导流孔进入分离腔；所述下隔离板在电解反应器外壳的内部起支撑阳极和管式阴极的作用。
作为上述技术方案的改进，所述电源包括电源正极和电源负极，阳极连接电源正极，管式阴极连接电源负极。
作为上述技术方案的改进，所述管式阴极的内部还设置有螺旋形的阴极隔片，其具有约束反应料浆以较高的流速撞击阳极，更新阳极表面，强化电解效率的作用。
根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种处理碱洗脱硫废液的循环再利用方法，该循环再利用方法应用于上述处理碱洗脱硫废液的系统中，其包括以下步骤：
步骤S1：在调配罐内向碱洗脱硫废液中加入导电粉末吸附剂制成料浆；
所述碱洗脱硫废液的PH值＞12；
所述导电粉末吸附剂为粉末活性炭或者导电石墨粉之间的任意一种；
所述导电粉末吸附剂的添加浓度为2％～10％。
步骤S2：将所述料浆在加热器中加热至40℃～70℃；
步骤S3：将加热后的料浆送至电解反应器中进行电解反应；
所述经由步骤S2中加热的料浆在电解反应器内流动的雷诺数为4500～20000；
所述电解反应的电压是0.3～25V，电流密度为10～150mA/cm2；
所述电解反应还包括控制碱洗脱硫废液中S2-的转化率在25％～55％，电解反应器的出口端的料浆未达到转化率时能够返回调配罐中继续循环电解；
步骤S4：将经过步骤S3电解氧化处理的料浆冷却到5—15℃，并低速搅拌结晶0.5～1.5h；
步骤S5：将经步骤S4处理的料浆经超滤加压泵加压输送至超滤设备得到含固体杂质的浓缩料和不含固体的清液，其中，清液为再生碱液，输送至脱硫塔循环使用；
所述超滤设备的过滤精度在0.05μm～0.4μm；
步骤S6：经步骤S5得到的浓缩料经脱水加压泵输送至脱水设备，得到不含固体的清液和滤饼，其中，清液通过管路输送至超滤设备进行精细化过滤后进入下一道工序，滤饼为粉末活性炭吸附的硫磺、副盐结晶、有机物等，将其输送至去硫磺装置渣去焚烧制硫；
步骤S7：步骤S3中的电解反应还会产生氢气、氨气等，经电解反应器的顶部逸出并流入气液分离器中，气液分离器分离出气体和液体，其中，液体回到调配罐，气体经压缩机加压送焦化厂开展的氢气去煤气管道。
本发明是针对碱洗脱硫废液中特征污染物S2-、CN-、副盐、COD等及废液体系的强碱性特点进行电解氧化处理，在去除污染离子的同时实现再生碱液的循环再利用，本发明所述的循环再利用方法的原理阐述如下：
(1)电解反应器中阳极发生的硫氧化转化反应：S2﹣(aq.)-2e→S(S)
同时，在强碱性的溶液环境下单质硫溶解向多硫化物转化：S(S)+Sx 2﹣(aq.)→Sx+1 2﹣(aq.)
(2)电解反应器中阳极发生的CN-氧化转化反应：CN﹣+3OH﹣-2e→NH3↑+CO3 2-
(3)电解反应器中阳极发生的其它有机化合物氧化转化反应；
(4)电解反应器中阴极主要发生析氢反应：H2O+2e→2OH-+H2↑。
本发明带来的有益效果有：
(1)本发明利用在强碱性溶液体系中元素硫向多硫化物转化能够克服直接电解时硫沉积导致的阳极钝化问题，通过在较高温度下电解生成多硫化物，降温分解并析出硫，可以有效的回收固体硫，从而控制脱硫液中硫离子浓度；
(2)本发明使用粉末活性炭作为电解的助剂，粉末活性炭一方面可以吸附固化污染物，另一方面通过巧妙的流道设计，高度湍流状态的料浆可以对电极表面形成强烈的撞击和冲刷，有效的更新电极表面，从而提高电解效率，提高各种污染物的捕集能力，有助于获得纯净的再生碱液；
(3)本发明以特殊的电解反应器结构达到了硫化钠的连续电解，通过控制合适的电解反应深度，吸附—电解—结晶耦合作用有效的控制S2-、CN-、COD以及其它副盐浓度，将碱洗脱硫废液循环回用到碱洗系统中，有效提高了氢氧化钠的利用效率，降低了真空碳酸钾脱硫装置的碱耗，回收了硫磺资源。
附图说明
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明，
图1为本发明所述一种处理碱洗脱硫废液的系统的示意图；
图2为本发明所述的电解反应器的结构示意图；
其中：1、调配罐；2、给料泵；3、加热器；4、电解反应器；401、电解反应器外壳；4011、下隔离板；4012、上隔离板；4013、进料腔；4014、进料管；4015、分离腔；4016、液体出口；4017、气体出口；402、管式阴极；403、阴极隔片；404、阳极；405、电源；4051、电源正极；4052、电源负极；5、冷却器；6、结晶反应器；7、超滤加压泵；8、超滤设备；9、脱水加压泵；10、脱水设备；11、气液分离器；12、压缩机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
以下通过具体实施例和数据对本发明所述的系统进行详细描述，下述实施例将有助于说明本发明，但不局限其范围。
实施例1
本发明请求保护一种处理碱洗脱硫废液的系统，参照附图1和附图2，系统包括调配罐1及通过管路依次与其连接的加热器3、电解反应器4、冷却器5、结晶反应器6、超滤设备8和脱水设备10；调配罐1通过管路还依次连接有气液分离器11和压缩机12；电解反应器4串联有两个，气液分离器11通过管路与每个电解反应器4分别连接；超滤设备8设置有超滤入口，脱水设备10设置有脱水清液出口，超滤入口通过管路与脱水清液出口连接，超滤设备8通过管路与调配罐1连接；
电解反应器4包括电解反应器外壳401及设置于其中心位置的阳极404、套设于阳极404外侧的管式阴极402、连接阳极404和管式阴极402的电源405；电解反应器外壳401的内部设置有上隔离板4012和下隔离板4011，下隔离板4011将电解反应器外壳401的下部分隔为进料腔4013，上隔离板4012将电解反应器外壳401的上部分隔为分离腔4015；下隔离板4011和上隔离板4012均设置有导流孔；进料腔4013连接有进料管4014；所述分离腔4015的侧面设置有液体出口4016，分离腔4015的顶端设置有气体出口4017；
调配罐1通过管路还与电解反应器4的液体出口4016连接，具有将电解反应器4反应后的料浆输入至调配罐1循环电解的作用。
所述的实施例1中，调配罐1与加热器3之间设置有给料泵2；结晶反应器6与超滤设备8之间设置有超滤加压泵7；超滤设备8与脱水设备10之间设置有脱水加压泵9。
所述的实施例1中，调配罐1设置有搅拌器，其能够将按比例加入的碱洗脱硫废液和导电粉末吸附剂搅拌均匀，充分混合、反应。
所述的实施例1中，结晶反应器6设置有搅拌器，其能够使进入的冷却料浆充析出硫磺晶体，同时促使盐类物质的结晶生成。
所述的实施例1中，超滤设备8为无机膜超滤设备，优选的超滤设备8选用碳化硅陶瓷膜超滤设备。
所述的实施例1中，阳极404和管式阴极402位于上隔离板4012和下隔离板4011之间，管式阴极402的外径小于电解反应器外壳401的内径，所述阳极404为棒状阳极，其高度与管式阴极402的高度一致。
所述的实施例1中，阳极404的材料采用石墨棒阳极，其具有使用寿命长和稳定性高的特点；管式阴极402的材料采用钛阴极；电解反应器外壳401的材料为注塑成型的PP塑料管。
所述的实施例1中，阳极404与管式阴极402之间存在空腔，该空腔形成环形电解反应通道，该环形电解反应通道即为电极间距，电极间距的范围在20mm。
所述的实施例1中，下隔离板4011的导流孔与上隔离板4012的导流孔布设位置相互对应，反应液能够通过设置于下隔离板4011的导流孔由进料腔4013进入环形电解反应通道，经电解反应后，由上隔离板4012的导流孔进入分离腔4015；所述下隔离板4011在电解反应器外壳401的内部起支撑阳极404和管式阴极402的作用。
所述的实施例1中，电源405包括电源正极4051和电源负极4052，阳极404连接电源正极4051，管式阴极402连接电源负极4052。
所述的实施例1中，管式阴极402的内部还设置有螺旋形的阴极隔片403，阴极隔片403与阳极404之间的间距为5mm，其具有约束反应料浆以较高的流速撞击阳极404，更新阳极404表面，强化电解效率的作用。
本发明同时请求保护一种应用于上述处理碱洗脱硫废液的系统中的循环利用方法，其包括以下步骤：
步骤S1：在调配罐1内向碱洗脱硫废液中加入导电粉末吸附剂制成料浆；
所述碱洗脱硫废液的PH值＞12；
所述导电粉末吸附剂为粉末活性炭或者导电石墨粉之间的任意一种；
所述导电粉末吸附剂的添加浓度为2％～10％。
步骤S2：将所述料浆在加热器3中加热至40℃～70℃；
步骤S3：将加热后的料浆送至电解反应器4中进行电解反应；
所述经由步骤S2中加热的料浆在电解反应器4内流动的雷诺数为4500～20000；
所述电解反应的电压是0.3～25V，电流密度为10～150mA/cm2；
所述电解反应还包括控制碱洗脱硫废液中S2-的转化率在25％～55％，电解反应器4的出口端的料浆未达到转化率时能够返回调配罐1中继续循环电解；
步骤S4：将经过步骤S3电解氧化处理的料浆冷却到5—15℃，并低速搅拌结晶0.5～1.5h；
步骤S5：将经步骤S4处理的料浆经超滤加压泵7加压输送至超滤设备8得到含固体杂质的浓缩料和不含固体的清液，其中，清液为再生碱液，输送至脱硫塔循环使用；
所述超滤设备8的过滤精度在0.05μm～0.4μm；
步骤S6：经步骤S5得到的浓缩料经脱水加压泵9输送至脱水设备10，得到不含固体的清液和滤饼，其中，清液通过管路输送至超滤设备8进行精细化过滤后进入下一道工序，滤饼为粉末活性炭吸附的硫磺、副盐结晶、有机物等，将其输送至去硫磺装置渣去焚烧制硫；
步骤S7：步骤S3中的电解反应还会产生氢气、氨气等，经电解反应器4的顶部逸出并流入气液分离器11中，气液分离器11分离出气体和液体，其中，液体回到调配罐1，气体经压缩机12加压送焦化厂开展的氢气去煤气管道。
本发明是针对碱洗脱硫废液中特征污染物S2-、CN-、副盐、COD等及废液体系的强碱性特点进行电解氧化处理，在去除污染离子的同时实现再生碱液的循环再利用，本发明所述的循环再利用方法的原理阐述如下：
(1)电解反应器4中阳极404发生的硫氧化转化反应：S2﹣(aq.)-2e→S(S)
同时，在强碱性的溶液环境下单质硫溶解向多硫化物转化：S(S)+Sx 2﹣(aq.)→Sx+1 2﹣(aq.)
(2)电解反应器4中阳极404发生的CN-氧化转化反应：CN﹣+3OH﹣-2e→NH3↑+CO3 2-
(3)电解反应器4中阳极404发生的其它有机化合物氧化转化反应；
(4)电解反应器4中阴极主要发生析氢反应：H2O+2e→2OH-+H2↑。
以下通过具体实施例和实验数据对本发明所述应用于反应系统的水处理方法进行详细描述，下述实施例将有助于说明本发明，但不局限其范围。
实施例2
应用实施例1所述的处理碱洗脱硫废液的系统进行碱洗脱硫废液循环利用方法：
从某焦化厂取得碱洗脱硫废液，其水质情况如下表：
名称 水量 PH CN<sup>-</sup> S<sup>2-</sup> COD NH<sub>3</sub>-N TDS
碱洗废液 30L 13.70 1964mg/L 13678mg/L 28348mg/L 42mg/L 147g/L
应用本实施例1所述的处理碱洗脱硫废液的系统按如下步骤处理：
步骤S1：将碱洗脱硫废液放入调配罐1，加入1.5kg的粉末活性炭混合搅拌20分钟形成料浆；
所述粉末活性炭为木质粉末活性炭，所述粉末活性炭粒度为99％＜200目，碘值为860mg/g，比表面积＞840m2/g；
步骤S2：将调配罐1中料浆通过给料泵2送加热器3加热后进入电解反应器4进行电解反应，电解反应器4出口的料浆中S2-的转化率在达到40％之前返回调配罐1中继续循环电解；
所述加热器3的出口温度为65℃；
调节给料泵2的流量，使得料浆在所述电解反应器4中流动的雷诺数为12000；
控制电解反应的电压是0.9～1.5V。
步骤S3：当步骤S2中所述料浆的S2-转化率达到40％时，停止向电解反应器4供电，将电解反应器4出口的物料切换到冷却器5，将料浆温度降至≈10℃，输送至结晶反应器6，在结晶反应器6内低速搅拌停留1h；
步骤S4：将步骤S3中结晶反应器6内浆液经超滤加压泵7送至超滤设备8分离出清液以及对应的浓缩液；
步骤S5：将步骤S4中所得浓缩液经脱水加压泵9送脱水设备10分离出渣和清液，清液送至超滤设备8进一步分离出清液，如此反复，直到最后从脱水设备10得到3.38Kg湿渣，从超滤设备8分离出27.3L清液即为再生碱液。
步骤S6：在步骤S2中从所述电解反应器4顶部将电解生成的气体排放到气液分离器11，气液分离器11分离出的液体回到调配罐1，分离出的气体采用气体取样器收集。
分析从第S5步骤得到的再生碱液，其水质情况见下表：
名称 水量 PH CN<sup>-</sup> S<sup>2-</sup> COD NH<sub>3</sub>-N TDS
再生碱液 27.3L 13.84 612mg/L 8210mg/L 11572mg/L 32mg/L 106.7g/L
分析从第S5步骤得到的残渣，分析其成分见下表：
名称 质量 总水 总碳 总硫
含硫残渣 3.38Kg 40.39％ 49.38％ 4.89％
对第S6步骤所取得的的气体样品分析，得到再生脱硫废液所产生的气体主要为H2(77.2％)，NH3(22％)。
从再生碱液的分析结果来看，脱硫废液中S2-被有效去除，转化率达到39.98％，其它如CN-也有68.84％的去除率，COD去除率达到59.18％，有效的控制了脱硫废液中污染物浓度，碱液得到再生，可以作为脱硫液继续使用。
实施例3
本实施例应用实施例1所述的处理碱洗脱硫废液的系统进一步连续处理实施例2中所述的脱硫废液，为了满足连续运行的处理要求，增加电解反应器4的配置，串联配置10台电解反应器4，所使用的粉末活性炭规格以及浆液中粉末活性炭浓度、电解温度、S2-控制转化率等操作条件与实施例2相同，系统连续运行24小时，分析数据表明再生碱液的质量稳定，系统处理能力没有明显衰减。
实施例4
实施例4作为实施例2的对比，除添加的粉末活性炭量减少为实施例2所述的20％以外，其它反应条件均与实施例2完全相同，发现仍然能够基本达到与实施例1类似的再生碱液质量，但是处理时间增加到原来的4倍，COD去除率降低至42％。很显然由于粉末活性炭量减少，电解效率受到明显的影响，另外降低吸附剂添加量的同时也降低了COD的去除率。
实施例5
实施例5作为实施例2的对比，除了降低料浆循环流量将浆料在所述电解反应器4中流动的雷诺数降为≈5000外，其它操作条件与实施例2完全一致，结果表明达到实施例1的S2-转化率所需要的时间是实施例2的6倍，很显然降低电解反应器4内料浆的湍流速度也降低了脱硫废液的再生速度。
实施例6
实施例6作为实施例2的对比，将电解反应的温度控制在25℃，其它条件与实施例2所述反应条件相同，结果仍然能得到与实施例2相似质量的再生碱液，但是处理时间是实施例2的3倍。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种处理碱洗脱硫废液的系统，其特征在于：该系统包括调配罐及通过管路依次与其连接的加热器、电解反应器、冷却器、结晶反应器、超滤设备和脱水设备；所述调配罐通过管路还依次连接有气液分离器和压缩机；所述电解反应器串联有若干个，气液分离器通过管路与每个电解反应器分别连接；所述超滤设备设置有超滤入口，所述脱水设备设置有脱水清液出口，超滤入口通过管路与脱水清液出口连接，所述超滤设备通过管路与调配罐连接；
所述电解反应器包括电解反应器外壳及设置于其中心位置的阳极、套设于阳极外侧的管式阴极、连接阳极和管式阴极的电源；所述电解反应器外壳的内部设置有上隔离板和下隔离板，下隔离板将电解反应器外壳的下部分隔为进料腔，上隔离板将电解反应器外壳的上部分隔为分离腔；所述下隔离板和上隔离板均设置有导流孔；所述进料腔连接有进料管；所述分离腔的侧面设置有液体出口，分离腔的顶端设置有气体出口；
所述调配罐通过管路还与电解反应器的液体出口连接，具有将电解反应器反应后的料浆输入至调配罐循环电解的作用。
2.根据权利要求1所述的一种处理碱洗脱硫废液的系统，其特征在于：所述调配罐与加热器之间设置有给料泵；所述结晶反应器与超滤设备之间设置有超滤加压泵；所述超滤设备与脱水设备之间设置有脱水加压泵。
3.根据权利要求1所述的一种处理碱洗脱硫废液的系统，其特征在于：所述调配罐设置有搅拌器，其能够将按比例加入的碱洗脱硫废液和导电粉末吸附剂搅拌均匀，充分混合、反应。
4.根据权利要求1所述的一种处理碱洗脱硫废液的系统，其特征在于：所述结晶反应器设置有搅拌器，其能够使进入的冷却料浆充析出硫磺晶体，同时促使盐类物质的结晶生成。
5.根据权利要求1所述的一种处理碱洗脱硫废液的系统，其特征在于：所述阳极和管式阴极位于上隔离板和下隔离板之间，所述管式阴极的外径小于电解反应器外壳的内径，所述阳极为棒状阳极，其高度与管式阴极的高度一致。
6.根据权利要求1所述的一种处理碱洗脱硫废液的系统，其特征在于：所述下隔离板的导流孔与上隔离板的导流孔布设位置相互对应。
7.根据权利要求1所述的一种处理碱洗脱硫废液的系统，其特征在于：所述管式阴极的内部还设置有螺旋形的阴极隔片，其具有约束反应料浆以较高的流速撞击阳极，更新阳极表面，强化电解效率的作用。
8.一种处理碱洗脱硫废液的循环再利用方法，其特征在于：所述循环再利用方法应用于权利要求1-7任一项所述处理碱洗脱硫废液的系统中，其包括以下步骤：
步骤S1：在调配罐内向碱洗脱硫废液中加入导电粉末吸附剂制成料浆；
所述碱洗脱硫废液的PH值＞12；
所述导电粉末吸附剂为粉末活性炭或者导电石墨粉之间的任意一种；
所述导电粉末吸附剂的添加浓度为2％～10％。
步骤S2：将所述料浆在加热器中加热至40℃～70℃；
步骤S3：将加热后的料浆送至电解反应器中进行电解反应；
所述经由步骤S2中加热的料浆在电解反应器内流动的雷诺数为4500～20000；
所述电解反应的电压是0.3～25V，电流密度为10～150mA/cm2；
所述电解反应还包括控制碱洗脱硫废液中S2-的转化率在25％～55％，电解反应器的出口端的料浆未达到转化率时能够返回调配罐中继续循环电解；
步骤S4：将经过步骤S3电解氧化处理的料浆冷却到5—15℃，并低速搅拌结晶0.5～1.5h；
步骤S5：将经步骤S4处理的料浆经超滤加压泵加压输送至超滤设备得到含固体杂质的浓缩料和不含固体的清液，其中，清液为再生碱液，输送至脱硫塔循环使用；
所述超滤设备的过滤精度在0.05μm～0.4μm；
步骤S6：经步骤S5得到的浓缩料经脱水加压泵输送至脱水设备，得到不含固体的清液和滤饼，其中，清液通过管路输送至超滤设备进行精细化过滤后进入下一道工序，滤饼为粉末活性炭吸附的硫磺、副盐结晶、有机物等，将其输送至去硫磺装置渣去焚烧制硫；
步骤S7：步骤S3中的电解反应还会产生氢气、氨气等，经电解反应器的顶部逸出并流入气液分离器中，气液分离器分离出气体和液体，其中，液体回到调配罐，气体经压缩机加压送焦化厂开展的氢气去煤气管道。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4038366A (en) * 1974-06-29 1977-07-26 Nippon Kokan Kabushiki Kaisha Method for removing hydrogen sulfide
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
CN101538077A (zh) * 2009-03-24 2009-09-23 中南大学 一种三维电极反应器用粒子电极的电解活化方法
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

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4038366A (en) * 1974-06-29 1977-07-26 Nippon Kokan Kabushiki Kaisha Method for removing hydrogen sulfide
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
CN101538077A (zh) * 2009-03-24 2009-09-23 中南大学 一种三维电极反应器用粒子电极的电解活化方法
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

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王龙耀 等: ""硫化氢恶臭气体吸收液的电化学氧化处理过程"" *
田建勋 等: ""碳酸钠溶液吸收硫化氢富液的直接电解工艺"" *

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