一種新型天然氣脫硫絡(luò)合鐵催化劑耦合再生聯(lián)產(chǎn)電能裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種新型天然氣脫硫絡(luò)合鐵催化劑耦合再生聯(lián)產(chǎn)電能裝置，包括反應(yīng)器，陽極室，陽極板，陰極室，陰極板，質(zhì)子交換膜組件，液體分布器，氣體分布器，吹掃分布器，電池負載，輸出泵，循環(huán)泵，加熱/冷卻器，漿液泵，鼓風機，吹掃氣切斷閥，流量調(diào)節(jié)閥，磁翻板液位計，自力式調(diào)壓閥及潛液泵，所述的氣體分布器設(shè)置在陰極室的下方；所述的循環(huán)泵設(shè)置于反應(yīng)器筒體中部；所述的鼓風機通過自力式調(diào)壓閥與氣體分布器相連通；所述的潛液泵設(shè)置于陰極室底部。本實用新型通過空氣陰極燃料電池的設(shè)置，采用燃料電池與催化劑再生耦合方式，有利于提高催化劑的氧化再生速率，實現(xiàn)絡(luò)合催化劑的快速再生。
【專利說明】
一種新型天然氣脫硫絡(luò)合鐵催化劑耦合再生聯(lián)產(chǎn)電能裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及脫硫凈化設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種新型天然氣脫硫絡(luò)合鐵催化劑耦合再生聯(lián)產(chǎn)電能裝置?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]隨著社會對環(huán)境保護的日益重視，有效控制含硫廢氣的排放已成為國家環(huán)境規(guī)劃的一部分。在石油化工、天然氣、油田開發(fā)、焦爐煤氣等工業(yè)凈化領(lǐng)域中，含硫天然氣采用物理或化學方法脫酸處理后排放的酸氣中常含!125,需要進一步尾氣處理，才能達標排放。含 H2S酸氣的處理，通常采用Clause硫回收工藝(含各種改進衍生工藝)和液相直接氧化工藝。 Clause硫回收工藝對酸氣中H2S濃度要求嚴格，該工藝流程復雜、設(shè)備及配套設(shè)施多、投資回收期長、占地面積大，尤其對H2S濃度過低或含量波動較大的工況適應(yīng)性較差。液相直接氧化工藝中最具代表性的有Stretfoul氧化法，L0-CAT工藝，SulFerox工藝等，現(xiàn)有的天然氣脫硫絡(luò)合鐵催化劑耦合再生聯(lián)產(chǎn)電能裝置存在著能耗大、反應(yīng)速率慢、絡(luò)合劑降解的問題。
[0003]因此，發(fā)明一種新型天然氣脫硫絡(luò)合鐵催化劑耦合再生聯(lián)產(chǎn)電能裝置顯得非常必要?！緦嵱眯滦蛢?nèi)容】
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種新型天然氣脫硫絡(luò)合鐵催化劑耦合再生聯(lián)產(chǎn)電能裝置以解決現(xiàn)有的脫硫再生電能裝置存在的能耗大、反應(yīng)速率慢、絡(luò)合劑降解的問題。一種新型天然氣脫硫絡(luò)合鐵催化劑耦合再生聯(lián)產(chǎn)電能裝置包括反應(yīng)器，陽極室， 陽極板，陰極室，陰極板，質(zhì)子交換膜組件，液體分布器，氣體分布器，吹掃分布器，電池負載，輸出栗，循環(huán)栗，加熱/冷卻器，漿液栗，鼓風機，吹掃氣切斷閥，流量調(diào)節(jié)閥，磁翻板液位計，自力式調(diào)壓閥及潛液栗，所述的陽極室設(shè)置在反應(yīng)器外筒;所述的陽極板設(shè)置在陽極室的內(nèi)部;所述的陰極室設(shè)置在反應(yīng)器內(nèi)筒內(nèi)；所述的陰極板設(shè)置在陰極室的內(nèi)壁，所述的質(zhì)子交換膜組件設(shè)置在陽極室和陰極室之間；所述的液體分布器設(shè)置在陽極室的上方;所述的氣體分布器設(shè)置在陰極室的下方;所述的電池負載設(shè)置在反應(yīng)器的上方;所述的輸出栗設(shè)置于反應(yīng)器筒體底部;所述的循環(huán)栗設(shè)置于反應(yīng)器筒體中部;所述的漿液栗設(shè)置于反應(yīng)器錐底底部;所述的鼓風機通過自力式調(diào)壓閥與氣體分布器相連通;所述的潛液栗設(shè)置于陰極室底部。
[0005]所述的陽極室和陰極室之間具體設(shè)置質(zhì)子交換膜組件，有利于使得質(zhì)子在其之間移動，以便形成氧化還原反應(yīng)。
[0006]所述的陽極板和陰極板之間具體采用銅線相連，有利于形成閉合回路，輸出電能。
[0007]所述質(zhì)子交換膜組件具體采用質(zhì)子交換膜和設(shè)置在質(zhì)子交換膜外部的不銹鋼絲網(wǎng)的組合，有利于保證質(zhì)子交換膜的結(jié)構(gòu)強度。
[0008]所述的陽極板具體采用碳氈或碳布材質(zhì)板，有利于提高接觸面積，提高導電性能，并有易加工成型、內(nèi)阻損耗小等優(yōu)點。
[0009]所述的陰極板具體采用鉑碳為催化劑的空氣電極做反應(yīng)電極，主要為復合層狀結(jié)構(gòu)，從上至下依次為:鉑碳催化層、碳基層、擴散層、集水層、多空外壁夾板，有利于進一步提尚導電性能，提尚脫硫效率。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有如下有益效果:本實用新型通過空氣陰極燃料電池的設(shè)置，采用燃料電池與催化劑再生耦合方式，有利于提高催化劑的氧化再生速率，實現(xiàn)絡(luò)合催化劑的快速再生，有利于聯(lián)合電池工藝產(chǎn)生電能，實現(xiàn)能量的二次利用，有利于降低再生過程的能耗和催化劑的降解損耗?！靖綀D說明】
[0011]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實施方式】
[0012]以下結(jié)合附圖對本實用新型做進一步描述:
[0013]圖中:
[0014]1 -反應(yīng)器，2-陽極室，3-陽極板，4-陰極室，5-陰極板，6-質(zhì)子交換膜組件，7-液體分布器，8-氣體分布器，9-吹掃分布器，10-電池負載，11-輸出栗，12-循環(huán)栗，13-加熱/冷卻器，14-漿液栗，15-鼓風機，16-吹掃氣切斷閥，17-流量調(diào)節(jié)閥，18-磁翻板液位計，19-自力式調(diào)壓閥，20-潛液栗。
[0015]實施例:
[0016]如附圖1所示
[0017]本實用新型提供一種新型天然氣脫硫絡(luò)合鐵催化劑耦合再生聯(lián)產(chǎn)電能裝置，包括反應(yīng)器1，陽極室2,陽極板3,陰極室4,陰極板5,質(zhì)子交換膜組件6,液體分布器7,氣體分布器8,吹掃分布器9,電池負載10,輸出栗11，循環(huán)栗12,加熱/冷卻器13,衆(zhòng)液栗14,鼓風機15， 吹掃氣切斷閥16,流量調(diào)節(jié)閥17,磁翻板液位計18,自力式調(diào)壓閥19,潛液栗20。所述的陽極室2設(shè)置在反應(yīng)器1外筒;所述的陽極板3設(shè)置在陽極室2的內(nèi)部;所述的陰極室4設(shè)置在反應(yīng)器1內(nèi)筒內(nèi)；所述的陰極板5設(shè)置在陰極室4的內(nèi)壁;所述的質(zhì)子交換膜組件6設(shè)置在陽極室2 和陰極室4之間；所述的液體分布器7設(shè)置在陽極室2的上方;所述的氣體分布器8設(shè)置在陰極室4的下方;所述的電池負載10設(shè)置在反應(yīng)器1的上方;所述的輸出栗11設(shè)置于反應(yīng)器1筒體底部;所述的循環(huán)栗12設(shè)置于反應(yīng)器1筒體中部，循環(huán)栗12出口配有加熱/冷卻器13;所述的漿液栗14設(shè)置于反應(yīng)器1錐底底部;所述的鼓風機15通過自力式調(diào)壓閥19與氣體分布器8 相連通;所述的潛液栗20設(shè)置于陰極室4底部。
[0018]所述的陽極室2和陰極室4之間具體設(shè)置質(zhì)子交換膜組件6,有利于使得質(zhì)子在其之間移動，以便形成氧化還原反應(yīng)。
[0019]所述的陽極板3和陰極板5之間具體采用銅線相連，有利于形成閉合回路，輸出電能。
[0020]所述質(zhì)子交換膜組件6具體采用質(zhì)子交換膜和設(shè)置在質(zhì)子交換膜外部的不銹鋼絲網(wǎng)的組合，有利于保證質(zhì)子交換膜的結(jié)構(gòu)強度。
[0021]所述的陽極板3具體采用碳氈或碳布材質(zhì)板，有利于提高接觸面積，提高導電性能，并有易加工成型、內(nèi)阻損耗小等優(yōu)點。
[0022]所述的陰極板4具體采用鉑碳為催化劑的空氣電極做反應(yīng)電極，主要為復合層狀結(jié)構(gòu)，從上至下依次為:鉑碳催化層、碳基層、擴散層、集水層、多空外壁夾板，有利于進一步提尚導電性能，提尚脫硫效率。
[0023]工作原理
[0024]本實用新型通過富含F(xiàn)e( II )的絡(luò)合鐵催化劑經(jīng)液體分布器7,液體分布器7為環(huán)形結(jié)構(gòu)，均勻噴淋到再生反應(yīng)器1中外圍陽極室2,陽極板3浸沒于陽極室2,為保證陽極室2維持一定液位，通過磁翻板液位計18遠傳傳感器控制輸出栗11出口的流量調(diào)節(jié)閥17,燃料電池陰極為空氣陰極，陰極板5嵌于陰極室4內(nèi)壁，空氣經(jīng)由鼓風機15連接的氣體分布器8向陰極室4鼓氣，氣體分布器8米用疊加福射鼓氣方式，所通入空氣均勾分散在陰極板5周圍，陽極板3和陰極板5之間具體采用銅線相連，以形成閉合回路。催化劑中Fe(n)自發(fā)氧化失去電子f生成Fe(HI)，失去的電子f經(jīng)導電介質(zhì)，聯(lián)通外部電池負載10傳遞到陰極板5,與電子受體(〇2)接觸，陽極室2與陰極室4之間設(shè)置質(zhì)子交換膜組件6,陽極室2中的質(zhì)子H+可以通過質(zhì)子交換膜組件6傳遞到陰極板5的催化層，經(jīng)過鉑碳的催化，發(fā)生還原反應(yīng)，生產(chǎn)無污染的水。
[0025]陽極:Fe(n )4Fe(m)+e—;
[0026]陰極:〇2+4e +4H+—>2112〇;
[0027]總反應(yīng):4Fe(II )+〇2+4H+~>2H2〇+4Fe(IH)
[0028]采用燃料電池與催化劑再生耦合方式可有效提高燃料電池效率，從而提高脫硫效率，實現(xiàn)電能和催化劑再生的聯(lián)產(chǎn)。
[0029]利用本實用新型所述的技術(shù)方案，或本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型技術(shù)方案的啟發(fā)下，設(shè)計出類似的技術(shù)方案，而達到上述技術(shù)效果的，均是落入本實用新型的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種新型天然氣脫硫絡(luò)合鐵催化劑耦合再生聯(lián)產(chǎn)電能裝置，其特征在于，該新型天 然氣脫硫絡(luò)合鐵催化劑耦合再生聯(lián)產(chǎn)電能裝置包括反應(yīng)器(1 )，陽極室(2)，陽極板(3)，陰 極室(4)，陰極板(5)，質(zhì)子交換膜組件(6)，液體分布器(7)，氣體分布器(8)，吹掃分布器 (9)，電池負載(10)，輸出栗(11)，循環(huán)栗(12)，加熱/冷卻器(13)，漿液栗(14)，鼓風機(15)， 吹掃氣切斷閥(16)，流量調(diào)節(jié)閥(17)，磁翻板液位計(18)，自力式調(diào)壓閥(19)，潛液栗(20)， 所述的陽極室(2)設(shè)置在反應(yīng)器(1)外筒;所述的陽極板(3)設(shè)置在陽極室(2)的內(nèi)部;所述 的陰極室(4)設(shè)置在反應(yīng)器(1)內(nèi)筒內(nèi)；所述的陰極板(5)設(shè)置在陰極室(4)的內(nèi)壁;所述的 質(zhì)子交換膜組件(6)設(shè)置在陽極室(2)和陰極室(4)之間;所述的液體分布器(7)設(shè)置在陽極 室(2)的上方;所述的氣體分布器(8)設(shè)置在陰極室(4)的下方;所述的電池負載(10)設(shè)置在 反應(yīng)器(1)的上方;所述的輸出栗(11)設(shè)置于反應(yīng)器(1)筒體底部;所述的循環(huán)栗(12)設(shè)置 于反應(yīng)器(1)筒體中部，循環(huán)栗(12)出口配有加熱/冷卻器(13);所述的漿液栗(14)設(shè)置于 反應(yīng)器(1)錐底底部;所述的鼓風機(15)通過自力式調(diào)壓閥(19)與氣體分布器(8)相連通； 所述的潛液栗(20)設(shè)置于陰極室(4)底部。2.如權(quán)利要求1所述的新型天然氣脫硫絡(luò)合鐵催化劑耦合再生聯(lián)產(chǎn)電能裝置，其特征 在于，所述的陽極室(2)和陰極室(4)之間具體設(shè)置質(zhì)子交換膜組件(6)。3.如權(quán)利要求1所述的新型天然氣脫硫絡(luò)合鐵催化劑耦合再生聯(lián)產(chǎn)電能裝置，其特征 在于，所述的陽極板(3)和陰極板(5)之間具體采用銅線相連。4.如權(quán)利要求2所述的新型天然氣脫硫絡(luò)合鐵催化劑耦合再生聯(lián)產(chǎn)電能裝置，其特征 在于，所述質(zhì)子交換膜組件(6)具體采用質(zhì)子交換膜和設(shè)置在質(zhì)子交換膜外部的不銹鋼絲 網(wǎng)的組合。5.如權(quán)利要求1所述的新型天然氣脫硫絡(luò)合鐵催化劑耦合再生聯(lián)產(chǎn)電能裝置，其特征 在于，所述的陽極板(3)具體采用碳氈或碳布材質(zhì)板。
【文檔編號】B01J38/12GK205599180SQ201620360797
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年4月25日
【發(fā)明人】江健, 于磊, 張慶錦
【申請人】杰瑞(天津)石油工程技術(shù)有限公司