1、國內不同氣體脫硫綜述

沼氣產業(yè)近年來在中國發(fā)展迅速。沼氣產業(yè)作為一種新能源，不僅得到了國家產業(yè)政策的支持，而且在富煤、少油、貧窮的祖國對清潔能源的需求也越來越大。但國內沼氣行業(yè)普遍具有氣量小、分散性大、脫硫凈化成本高等特點。因此，脫硫凈化工藝和成本是決定沼氣工業(yè)健康發(fā)展的關鍵。無論是沼氣、煤氣、焦爐煤氣、煉油廠煤氣還是天然氣，通常含有不同數(shù)量的硫化氫和有機硫化物，其含量和形式都有不同的來源和原材料。硫化物的存在會導致設備和管道的腐蝕，導致化學反應催化劑的中毒和失活。硫化物作為民用燃料，污染環(huán)境，危害人體健康。因此，硫化物必須按照不同用途的技術要求去除，硫化物也可以回收，實現(xiàn)無污染、低消耗、可回收的循環(huán)經濟。

沼氣主要是硫化氫，但由于介質不同，硫化氫含量不同，脫硫精度不同，一般脫硫發(fā)電要求硫化氫小于每標準立方米200mg，生產車輛天然氣要求硫化氫小于每標準立方米10mg，但由于沼氣成分特殊，二氧化碳含量過高，脫硫工藝，對脫硫劑和脫硫設備提出了更高的要求。

原料氣脫硫化物的技術分為物理化學方法；脫硫分為干脫硫和濕脫硫，濕脫硫中的濕氧化脫硫。濕氧化法是堿性溶液的吸收H2S后生成HS根離子，HS根離子催化轉化為單質硫，采用分離法或噴射法再生后的溶液循環(huán)。長春進一步優(yōu)化了沼氣行業(yè)的脫硫工藝和配套設備，特別是在再生環(huán)節(jié)，大大降低了濕脫硫的投資成本和運行成本；從設計、設備制造安裝、使用脫硫催化劑、指導駕駛等一站式服務。近年來，研究了適用于沼氣固定床干脫硫的高效脫硫劑，開發(fā)了高硫容量、高強度、高效的沼氣脫硫專用脫硫劑。

以888沼氣脫硫專用催化劑為例

1、脫除沼氣H2S主化學反應(以Na2CO3堿源為例)

①堿性水溶液吸收H2S

Na2CO3 H2S=====NaHS NaHCO3

②液相HS-氧化生成元素硫

888

NaHS 1/2O2=====S↓ NaOH

③催化劑攜氧

[888]R O2==[888]OX

2.脫硫吸收過程中的主要副作用

①NaHS 2O2====Na2 S2O3 H2O

(硫氫化鈉) (氧氣)==(硫化硫酸鈉) (水)

②Na2S2O2 O2===Na2SO4 2S

(硫代硫酸鈉) (氧)==(硫酸鈉) (硫)

③Na2CO3 CO2 H2O===NaHCO3

(碳酸鈉) (二氧化碳) (水)==碳酸氫鈉

④NaHCO3 NaOH===Na2CO3 H2O(調節(jié)堿度的重要反應)

(碳酸氫鈉) (氫氧化鈉)=(碳酸鈉) (水)

沼氣脫硫專用催化劑在沼氣脫硫過程中的作用及研究

脫硫催化劑在濕氧化脫硫過程中的作用非常重要，是將沼氣脫硫堿性物質吸收硫化氫產生的硫氫酸催化劑轉化為單硫，恢復堿液的吸收活性，因此脫硫催化劑的活性直接影響濕氧化脫硫效率、副作用和材料消耗。

以下是脫硫催化劑在脫硫過程中的作用和關系。脫硫催化劑作為脫硫液組成的核心，維持穩(wěn)定的催化劑濃度和堿度是十分重要的事情，作為以Na2CO三是堿源脫硫，控制PH8~8.5時，緩沖溶液的當量濃度控制不應過低或過高。過低不利于吸收脫硫效率低，再生浮選差，泡沫不成型，長期過低，容易導致成分紊亂，低于0.3.堿度很難提高。產生脫硫生產過程中的副反應是不可避免的，應采用高效的脫硫催化劑來減少副反應的產生。一般認為副鹽總量≤200g/L能維持正常生產。如果副作用嚴重，堿大幅增加，大量補堿也難以維持堿度。當溶液中副鹽總量較高時，溶液粘度和比例增加，功耗增加，甚至循環(huán)泵不打液。嚴重影響吸收和再生。當溶液中Na2SO4≥80g/L設備腐蝕加劇，硫回收率降低，溫度低時容易結晶堵塞管道或塔，脫硫工況紊亂，HS-的析硫速度和程度決定于合理的脫硫液組分、催化劑的活性等因素，結合沼氣脫硫的氣體成分和工況特點研發(fā)了沼氣脫硫專用催化劑。

鑒于沼氣中二氧化碳含量高，硫化氫和二氧化碳是酸性氣體，堿性溶液更難選擇性吸收酸性氣體，產生大量碳酸氫鈉，降低碳酸鈉的吸收活性。沼氣是高CO2氣體工況，作為以Na2CO3為堿源制備的脫硫液在脫硫塔內完成Na2CO3和H2S吸收過程也完成了Na2CO3和CO2生成NaHCO3.反應過程。高NaHCO雖然3的脫硫液可以去除H2S，但脫硫效率顯著降低。更嚴重的是脫硫液分析Na2CO3含量為零。NaHCO3指標50-60g/L也很常見。此時，應采取積極措施進行調整NaHCO3/ Na2CO3的比例也可以暫時補充系統(tǒng)NaOH來調節(jié)NaHCO3(快速有效)。作者認為是對的NaHCO3和Na2CO較好通過管理生產過程來實現(xiàn)自身的平衡。沼氣脫硫對脫硫催化劑的要求較高。近年來，根據(jù)沼氣脫硫的具體特點和工作條件，開發(fā)了適合沼氣脫硫的專用催化劑，具有脫硫效率高、硫容量高、副作用少、溶液成分操作簡單、塔不易堵塞等特點。

四、脫硫設備的探索與研究

脫硫催化劑是濕氧化法脫硫中的軟件，因此脫硫設備是硬件。兩者相互統(tǒng)一，相互影響。結合脫硫過程中沼氣脫硫的特點：氣液分布器、再分布器、填料傳質、噴淋塔高效霧化噴嘴是具有獨立產權的專利產品。經過大量的研究和實驗，沼氣脫硫工業(yè)化驗證取得了良好的效果。

報告脫硫過程中脫硫設備及內件的作用：

脫硫塔的核心是氣液分布和填料傳質，決定了整個脫硫吸收塔的效率。氣體分布器、液體分布器和氣液再分布器應具有較高的脫硫效率。分布器的結構和分布狀態(tài)是決定脫硫效率和塔阻力控制的硬件，是實現(xiàn)氣液再分布和提高塔效率的關鍵。眾所周知，脫硫塔基本上使用聚丙烯填料。隨著使用周期的延長，填料不可避免地會老化和強度下降。隨著塔的拆卸、清洗和運行過程的湍流，填料將被破碎。破碎的填料將從填料支撐下移到下一段的氣液再分布器；容易堵塞再分布器的降液孔或形成橋梁現(xiàn)象，影響下一段填料的點密度，導致液體再分布不均勻，嚴重時可引起液泛。影響脫硫效率和截面阻力。影響脫硫效率和截面阻力。因此，有機會停止維護，即剝離塔，也要打開裝料孔，檢查清潔液體再分布器。

濕式氧化法脫硫氣體采用氧化再生槽噴射器─液體傳質過程具有充分利用并流原理的優(yōu)點。脫硫液高速通過噴嘴形成射流，產生局部負壓，實現(xiàn)自吸空氣。此時，由于兩相流體高速分散，氣液接觸面大大增加，不斷更新，使傳質過程非常快，脫硫液快速有效地氧化再生，在文丘里管內完成，同時，硫泡沫在再生罐中浮選，噴射再生氧化效率高，空氣與溶液接觸時間短，副作用低，原料消耗低，溶液腐蝕性小。當噴射器設計合理，操作條件合適時，一般自吸空氣能滿足再生要求，無需鼓空氣。當噴射器設計合理，操作條件合適時，一般自吸空氣量可滿足再生要求，無需鼓空氣。噴射器的工作壓力可根據(jù)脫硫負荷調節(jié)，以滿足自吸空氣量。對于自吸空氣0.35~0.5Mpa溶液流量為20-25m3/S(不同的噴嘴不同)如果噴嘴處的溶液流量過小，吸入空氣量少，再生氧化效率低。隨著噴嘴流量的增加，空氣吸入量在一定范圍內增加。但如果液速過大，再生效率會降低，功耗會增加。濕式氧化法脫硫應用噴射器進行溶液再生氧化所需的空氣量，約為理論空氣量的12-15倍。實踐證明，除氧化外，空氣量控制效果較好。一般來說，再生氧化效率隨著空氣與溶液比的增加而提高，但超過一定邊界時，再生氧化效率會降低，副作用會增加。通過吸氣閥的開度大小，可以調節(jié)噴射器吸入的空氣量調節(jié)噴射器吸入的空氣量。