沼氣脫硫工藝

沼氣脫硫工藝

沼氣作為一種新興能源其應(yīng)用來(lái)廣泛，在我保中規(guī)定，利用沼氣能源時(shí)，沼氣氣體中H2S 含量不得超過(guò)20mg/m3 。無(wú)論在工業(yè)或民用氣體中， 都盡可能的除去H2S。
沼氣從厭氧發(fā)酵裝置產(chǎn)出時(shí)，是在中溫或溫發(fā)酵時(shí)，攜帶有大量的H2S 。由于沼氣中還有大量的水蒸汽存在，水與沼氣中的H2S 共同作用，加速了金屬管道、閥門和流量計(jì)的腐蝕和堵塞。另外， H2S 燃燒后生成的SO2 ，與燃燒產(chǎn)物中的水蒸氣結(jié)合成亞硫酸，使設(shè)備的金屬表面產(chǎn)生腐蝕，并且還會(huì)造成對(duì)的污染，影響體健康。因此，在使用沼氣之前，脫除其中的H2S 。
業(yè)內(nèi)常用的沼氣脫硫方法有：干法脫硫、濕法脫硫、生物法脫硫等幾種脫硫方法。
脫硫原理

干法脫硫
干發(fā)脫硫是一種簡(jiǎn)易、、相對(duì)的脫硫方式，一般適合用于沼氣量小，硫化氫濃度的沼氣脫硫。干法脫除沼氣氣體中硫化氫（H2S）的設(shè)備基本原理是以O(shè)2使H2S 氧化成硫或硫氧化物的一種方法，也可稱為干式氧化法。干法設(shè)備的構(gòu)成是，在一個(gè)容器內(nèi)放入填料，填料層有活性炭、氧化鐵等。氣體以流速?gòu)囊欢私?jīng)過(guò)容器內(nèi)填料層，硫化氫（H2S）氧化成硫或硫氧化物后，余留在填料層中，凈化后氣體從容器另一端排出。
干式脫硫主要包括主體鋼結(jié)構(gòu)、脫硫劑填料、觀察窗、壓力表、溫度表等組件。脫硫塔通常為一用一備，交替使用，即一個(gè)脫硫，一個(gè)再生。 含有硫化氫(H2S)的沼氣進(jìn)入脫硫塔底部，在穿過(guò)脫硫填料層到達(dá)頂端的過(guò)程中，H2S與脫硫劑發(fā)生以下的化學(xué)反應(yīng)：
干法脫硫
干法脫硫
*步: Fe2O3 · H2O + 3 H2S = Fe2S3 + 4 H2O （脫硫）
二步: Fe2S3 + 3/2 O2 + 3 H2O = Fe2O3 · H2O + 2 H2O + 3 S（再生）
含有硫化氫的沼氣先與底部入口處荷載相對(duì)的脫硫劑反應(yīng)，反應(yīng)器上部是負(fù)載的脫硫劑層，通過(guò)好的沼氣空速和線速，干式脫硫能到達(dá)好的精脫硫效果。
在沼氣進(jìn)入干式脫硫塔之前，應(yīng)設(shè)置有冷凝水罐或沼氣顆粒過(guò)濾器。該裝置可以消除沼氣中夾雜的顆粒雜志，并使得沼氣在進(jìn)入脫硫前含有一定濕度。
當(dāng)觀察到脫硫劑變色，或系統(tǒng)壓力損失過(guò)大時(shí)，應(yīng)交替使用另一個(gè)脫硫塔。當(dāng)前的脫硫塔在沼氣放空后，進(jìn)行自然通風(fēng)，對(duì)脫硫劑進(jìn)行再生。當(dāng)再生效果不佳時(shí)，應(yīng)從塔體底部將廢棄的脫硫劑排除，在底部廢棄填料的同時(shí)，相同體積的脫硫填料加入反應(yīng)器中。

濕法脫硫
濕法脫硫可以歸納分為物理吸收法、化學(xué)吸收法和氧化法三種。物理和化學(xué)方法存在硫化氫再處理問(wèn)題，氧化法是以堿性溶液為吸收劑，并加入載氧體為催化劑，吸收H2S，并將其氧化成單質(zhì)硫，濕法氧化法是把脫硫劑溶解在水中，液體進(jìn)入設(shè)備，與沼氣混合，沼氣中的硫化氫（H2S）與液體產(chǎn)生氧化反應(yīng)，生成單質(zhì)硫吸收硫化氫的液體有氫氧化鈉、氫氧化鈣、碳酸鈉、硫酸亞鐵等。成熟的氧化脫硫法，脫硫效率可達(dá)99.5以上。
在的脫硫工程中，一般采用先用濕法進(jìn)行粗脫硫，之后再通過(guò)干法進(jìn)行精脫硫。
濕法脫硫塔主體包括洗滌塔、硫化氫采樣與系統(tǒng)、堿液配置槽、供水軟水裝置、液位控制系統(tǒng)、支撐件和連接件。脫硫系統(tǒng)通過(guò)對(duì)出氣硫化氫濃度的以及PH值，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)行。
運(yùn)行時(shí)，沼氣由下上通過(guò)脫硫塔，Na2CO3溶液（或NaOH溶液）從頂部向下噴淋，使得H2S氣體與堿液發(fā)生了充分的化學(xué)反應(yīng)。
堿液存儲(chǔ)在脫硫塔的下方，通過(guò)計(jì)量泵自動(dòng)添加，計(jì)量泵的添加控制通過(guò)對(duì)出氣H2S濃度的自動(dòng)運(yùn)行。
當(dāng)采用碳酸鈉（Na2CO3）試劑脫硫時(shí)，主要發(fā)生如下反應(yīng)：
H2S + Na2CO3 = NaHS + NaHCO3 ( 1 )
CO2 + Na2CO3 + H2O = 2 NaHCO3 ( 2 )
由于沼氣中含有的大量CO2成分，同樣會(huì)消耗堿液。 系統(tǒng)應(yīng)能對(duì)反應(yīng)條件（包括反應(yīng)溫度、PH值）等進(jìn)行控制，設(shè)置zui反應(yīng)條件，盡可能地減少堿液的消耗量。

生物脫硫
生物脫硫包括生物過(guò)濾法、生物吸附法和生物滴濾法，三種系統(tǒng)均屬開(kāi)放系統(tǒng)，其微生物種群隨改變而變化。在生物脫硫過(guò)程中，氧化態(tài)的含硫先經(jīng)生物還原作用生成硫化物或H2S然后再經(jīng)生物氧化過(guò)程生成單質(zhì)硫，才能去除。在大多數(shù)生物反應(yīng)器中，微生物種類以細(xì)菌為主，真菌為次，少有酵母菌。常用的細(xì)菌是硫桿菌屬的氧化亞鐵硫桿菌，脫氮硫桿菌及排硫桿菌。zui的代表是氧化亞鐵硫桿菌，其生長(zhǎng)的*pH值為2.0～2.2。
沼氣生物脫硫是20世紀(jì)90起來(lái)的新，在外已得到了廣泛，在應(yīng)用方面也大進(jìn)展。外已有較成熟的沼氣生物脫硫集成，主要包括荷蘭帕克公司的殼牌-帕克工藝（shell-PAQ工藝）、奧地利英（EnvironTec）生物濾池脫硫工藝等，這些工藝在內(nèi)也得到了較廣泛應(yīng)用。內(nèi)的生物脫硫目前還處于階。下面以?shī)W地利英EnvironTec 生物脫硫?yàn)槔?，介紹一下沼氣生物脫硫工藝。EnvironTec生物脫硫在迄今已完成400多個(gè)工程案例，在內(nèi)也有不少工程案例，該被是沼氣脫硫的*，一個(gè)典型的案例，生物脫硫的運(yùn)行于每立方沼氣2分錢。

工藝描述：
將一定量的空氣導(dǎo)入含有硫化氫的沼氣中，混合氣體通過(guò)EnvironTec生物脫硫塔去除硫化氫。在反應(yīng)器內(nèi)部安裝有的塑料填料，它們?yōu)槊摿蚣?xì)菌繁殖提供充分的空間。營(yíng)養(yǎng)液的循使填料保持潮濕狀態(tài)，并且補(bǔ)充脫硫細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖所需的營(yíng)養(yǎng)。專屬菌種（如絲硫菌屬或者硫桿菌屬），借助營(yíng)養(yǎng)液在填料中繁殖。在這種情況下，他們從混合沼氣中吸收硫化氫，并將他們轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為稀硫酸，
化學(xué)反應(yīng)式如下：
H2S + 2O2=H2SO42
H2S + O2 =2 S + 2H2OS + H2O + 1.5 O2=H2SO4
生成的稀硫酸在營(yíng)養(yǎng)液和自來(lái)水的緩沖中和作用下，一起排出系統(tǒng)，
此過(guò)程周而復(fù)始。

2方法比較
干法脫硫的點(diǎn)
①結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便。
②工作過(guò)程中無(wú)需員值守，定期換料，一用一備，交替運(yùn)行。
③脫硫率新原料時(shí)較，后期有所降。
④與濕式相比，需要定期換料。
⑤運(yùn)行費(fèi)用偏。
濕法脫硫的點(diǎn)
①設(shè)備可不停的運(yùn)行，連續(xù)進(jìn)行脫硫。
②用PH值來(lái)保持脫硫效率，運(yùn)行費(fèi)用。
③工藝復(fù)雜需要專值守。
④設(shè)備需保養(yǎng)。
生物脫硫的點(diǎn)
①率： 硫化氫去除率達(dá)98.5
②適應(yīng)范圍： 可處理硫化氫濃度達(dá)1.5 （15000ppm）
③： 與其它脫硫相比，運(yùn)行zui
④安全性: 設(shè)有多重的安全裝置
⑤無(wú)值守： 系統(tǒng)通過(guò)在線系統(tǒng)全自動(dòng)運(yùn)行
⑤維護(hù)簡(jiǎn)單： 少量的維護(hù)工作 （如定期校正PH探頭）

脫硫劑怎樣進(jìn)行再生？
脫硫劑再生的方法是：將失去活性的脫硫劑取出，均勻疏松地?cái)偡旁谄秸⒏蓛?、背?yáng)、通風(fēng)的場(chǎng)地，經(jīng)常翻動(dòng)脫硫劑，使其與空氣充分接觸，氧化再生。