各種沼氣脫硫工藝的對比分析

發布時間：[ 2022-08-28 02:16:25]

唐山市綠源沼氣解決項目沼氣作為一種新興能源，應用廣泛，在我國環境保護水平上要求嚴格。使用沼氣電能時，沼氣中的沼氣H2S 成分不得超過10ppm 。無論是工業生產還是民用汽體，一定要盡量去掉H2S。

沼氣中含有硫化氫，化學方法是H2S，硫化氫是一種易燃危險化學品，與氣體混合可產生可燃混合物，火災、高熱燃燒爆炸，加上硫化氫水會對不銹鋼板造成強腐蝕特性，因此沼氣純化特殊生物氣體準備工藝的關鍵是去除硫化氫。

厭氧發酵引起的沼氣中硫化氫濃度值不同，差異較大。造紙行業、發醇工業生產等因為在生產過程中有含硫的物質添加，工業廢水造成的沼氣含硫化氫的濃度值便較為高。如果造紙業的沼氣能達到1萬-35萬ppm，木薯淀粉工業生產的沼氣一般為1萬ppm日常生活垃圾填埋場沼氣在整個過程中相對罕見，硫化氫成分低，一般為1萬ppm之內。

在我國，沼氣生產制造技術和商業操作系統軟件逐步完善，根據科技創新，引進和消化海外優良的高固體有機化學廢物厭氧消化技術，以谷物秸稈、畜禽養殖排泄物、大城市有機化學廢物為解決大中型沼氣工程項目的目標也取得了開創性進展，因此，相應的沼氣凈化處理生產過程也取得了發展趨勢，產生了一系列相對完善的技術。

該領域常見的沼氣脫硫方法有：干脫硫、干脫硫、復合鐵脫硫、生物脫硫等。

脫硫的基本原理

干式脫硫

干式脫硫是一種簡單、高效、相對節約成本的脫硫方法，一般適用于沼氣量小、硫化氫濃度低的沼氣脫硫。去除沼氣中硫化氫（H2S）機械設備的基本概念是O2使H2S 一種將空氣氧化成硫或硫金屬氧化物的方法，又稱干試空氣氧化法。干式機械設備的產生是將填料放入一個容器中，包括活性碳、化合物等。蒸汽以低流速從一端通過容器填料層，硫化氫（H2S）空氣氧化成硫或硫金屬氧化物后，留在填料層中，凈化后蒸汽從容器另一端排出。

干試脫硫是指主要鋼架結構、脫硫劑填料、窗戶、氣壓表、溫度計等部件。脫硫塔通常設置為一用一備，即脫硫和再造。帶有硫化氫(H2S)沼氣進入脫硫塔底部，穿過脫硫填料層到達頂部，H2S與脫硫劑發生以下化學變化：

第一步: Fe2O3 · H2O 3 H2S = Fe2S3 4 H2O （脫硫）

第二步: Fe2S3 3/2 O2 3 H2O = Fe2O3 · H2O 2 H2O 3 S（再造）

硫化氫沼氣首先反映了底部入口承載力相對較高的脫硫劑。管式反應器上方為低負荷脫硫層。根據設計方案的優良沼氣空速和線速，干試脫硫可達到優異的實際精細脫硫效果。

沼氣進入干試脫硫塔前，應設置冷凝罐或沼氣顆粒過濾裝置。該設備可以去除沼氣中的顆粒殘留物，并促進沼氣在進入脫硫前具有一定的環境濕度。

當發現脫硫劑褪色或系統軟件工作壓力損失過大時，應更換應用另一個脫硫塔。今天的脫硫塔在沼氣排放后進行空氣循環，并對脫硫劑進行再造。當再造的實際效果較差時，應從塔的底部去除廢脫硫劑，同時在底部排放廢填料，并添加相同體積的新鮮脫硫填料。

切記拆卸脫硫劑時不要時間過短，否則很容易引起放熱反應，引起硫磺粉起火。

干法脫硫

干法脫硫可分為物理消化吸收法、有機化學消化吸收法和空氣氧化法。硫化氫在物理和有機化學化學方法的問題。空氣氧化法以堿性溶液為吸附劑，加入氧體作為金屬催化劑，消化吸收H2S，并將空氣氧化成單質硫。干式空氣氧化法是將脫硫劑融化在水中，液體進入機械設備，與沼氣混合，沼氣中的硫化氫（H2S）氧化還原與液體發生反應，氫氧化鈉溶液、碳酸鈉、碳酸鉀、硝酸亞鐵等液體轉化為單質硫消化吸收硫化氫。完善的空氣氧化脫硫法脫硫效率可達99.5%以上。

在大中型脫硫工程中，粗脫硫一般采用干法進行，然后根據干法進行精脫硫。

干式脫硫塔的主要行為包括凈化塔、硫化氫取樣檢測系統、燒堿溶液配備罐、供電軟化水設備、液位計自動控制系統、支撐點和連接器。脫硫系統軟件根據排氣硫化氫濃度值的監督及其PH自動值，完成自動操作。

沼氣自下高于脫硫塔，Na2CO飽和溶液(或NaOH飽和溶液)從頂部向下噴灑，促進H2S汽體和燒堿溶液發生了足夠的化學變化。

燒堿溶液儲存在脫硫塔下，根據加藥泵自動添加，根據排氣情況添加加加藥泵H2S自啟動濃度值監管。

碳酸鉀的選擇（Na2CO3)實驗試劑脫硫時，關鍵反映如下:

H2S Na2CO3 = NaHS NaHCO3 ( 1 )

CO2 Na2CO3 H2O = 2 NaHCO3 ( 2 )

因為沼氣中含有很多CO成分，也會消耗燒堿溶液。系統軟件應該能夠反映標準(包括反映溫度)PH進行操作，設定較佳反應標準，盡量減少燒堿溶液的使用。

絡合鐵脫硫

根據Fe基金屬催化劑的干凈氣體技術集脫硫和硫磺粉于一體，即將在高效液相中H2S轉換為單質S。

硫化氫滑脫率高（ 99.99 % ）

加工工藝簡易、安全性，系統軟件不應用一切有害的化合物，也不會造成一切有危害的廢料，操縱簡易，系統軟件安全性高

2000適合生產kg-中小型硫化氫去除設備20噸/天

融入H2S成分在0~100%

常溫下的實際操作標準

唐山綠源復合鐵加工工藝反映了基本原理：

消化吸收反映：

H2S(汽體) 2Fe 2H S ° 2Fe

再造反映：

1/2 O2 (汽體) H2O 2Fe 2OH- 2Fe

總反映：

H2S ? O2 H2O S°

復合鐵脫硫的優點

（1）復合鐵金屬催化劑，加工工藝簡單，可快速將硫化氫氧化成硫單質；各種不同濃度值H2S，其脫硫后的H2S成分可低過10ppm，消除H2S高效率。

（2）系統軟件具有較強的抗起伏能力。對于傳統的脫硫設備，當原料氣體中的硫化氫成分波動較大時，會導致出入口凈化處理氣體中的硫化氫成分波動較大，甚至超過標準。復合鐵具有高硫容量的特點，其脫硫設備可以完全自動解決上述起伏，不一定是人為因素改變實際操作，不會損害脫硫率。

（3）運行成本低。由于脫硫過程中使用的幾種藥物中的復合鐵金屬催化劑可回收系統，無副作用，只需填充少量在脫硫過程中損壞的復合鐵金屬催化劑，每噸硫粉藥物的運行成本為1000-1500元。

（4）復合鐵金屬催化劑選擇性高，副鹽成分低。在復合鐵脫硫中，復合鐵離子空氣氧化硫化氫為硫粉，脫硫過程副作用少，藥物使用壽命長。

(5)脫硫液硫容量高。新開發的復合鐵脫硫劑，脫硫劑循環系統液體的硫容量不會受到二氧化碳的危害，工作中硫容量達到3.3kg硫磺粉/m藥物高于國外同類技術(工作中硫容量好為0.37 kg硫磺粉/m藥物）。因此，復合鐵脫硫劑的應用可以顯著降低循環系統的水率，降低機械設備的規格，降低項目投資和實際運行成本。

(6)能去除有機化學硫COS、碳醇。

(7)機械設備規格小，撬裝化可以合理完成。由于工作中硫容量高，機械設備小，撬裝化可以合理完成，特別適合好項目的撬裝化規定。

(8)金屬催化劑安全系數高，系統軟件中使用的金屬催化劑對自然環境和身體無害，具有良好的環境經濟效益。

(9)系統軟件沒有太多副鹽，環保經濟發展。

生物脫硫

生物脫硫技術包括生物過濾、生物吸附和生物滴濾。這三種系統軟件都是開放式系統，其微生物種隨著自然環境的變化而變化。在整個生物脫硫過程中，空氣氧化態中的硫污染物必須通過生物氧化轉化為硫酸鹽或硫酸鹽H2S然后通過生物空氣氧化的整個過程轉化為單質硫。在大多數生物管菌為主，細菌為次，酵母很少。常見病菌是氧化亞鐵硫鏈球菌、脫氮硫鏈球菌和排硫鏈球菌。較成功的表現是氧化亞鐵硫鏈球菌，其生長較好p

H數值2.0～2.2。

沼氣生物脫硫是20世界90年代發展趨勢下的一種新技術應用。它在海外取得了普遍的科學研究，在使用方面取得了很大的進展。沼氣生物脫硫在海外具有相對完善的

加工工藝描述：

用硫化氫將一定量的氣體引入沼氣中，混合氣根據EnvironTec生物脫硫塔除去硫化氫。獨特的塑料填料安裝在管式反應器內，為脫硫細菌的繁殖提供了足夠的室內空間。培養液的循環系統保持填料濕冷，填補脫硫細菌生長發育所需的營養。依靠培養液在填料中繁殖專屬菌苗(如絲硫菌屬或硫桿菌屬)。在這種情況下，中消化吸收硫化氫，并將其轉化為單質硫，從而轉化為稀鹽酸，

化學反應如下：H2S 2O2=H2SO42

H2S O2 =2 S 2H2OS H2O 1.5 O2=H2SO4

轉化成的稀鹽酸在培養液和飲用水的緩存水解作用下，一起排出來系統軟件，

全過程循環往復。

1 反應罐 5 培養液供貨 9 換熱器 13 培養液位控制器

2 填料 6 稀釋自來水 10 氣檢測儀 14 空氣流量計

3 沼氣通道 7 循環系統液 11 pH 操縱儀 15 培養液廢水排放入口

4 氣體供貨 8培養液泵 12 體溫計 16安全總流量自動開關

沼氣(3)進入管式反應器(1)底部，從底部穿過填料層到頂部。根據變頻操作準確添加氣體(4)。廢氣成分分析儀(10)監督余吸氧濃度，加入氣體離心風機連鎖。循環水泵(8)循環系統噴灑循環系統液。液位開關(13)操作整體液位儀均衡。選擇換熱器(9)和溫度監測(12)系統來控制溫度，以保證病菌的較佳活力。PH儀器(11)用于操縱培養液的質量（ph酸堿度)，如當PH當小于額定值時，新鮮培養液(5)和稀釋液自來水(6)自動添加到脫硫塔中。同時，廢水(15)自動排出，液位計保持平衡。

方式較為

干式脫硫的特點

結構簡單，使用方便。

工作中不需要工作人員值班，按時控制材料，一用一備，更換操作。

新原料脫硫率較高，中后期有一定減少。

與濕試相比，必須按時控制材料。

運營成本高。

干法脫硫的特點

機械設備可長期持續運行，持續脫硫。

用PH維持脫硫效率高，運行成本低。

復雜的加工工藝必須值班。

機械設備需要維護。