沼氣脫硫技術分析

發布時間：[ 2022-10-29 10:15:22]

有機廢物厭氧消化產生沼氣H2S的產生，H2S它是一種腐蝕性很強的化合物，對輸氣管、儀器儀表、燃燒設備等有很強的腐蝕作用，其燃燒產品二氧化硫也是一種腐蝕性很強的氣體，進入大氣會產生酸雨。H2S對人體也有害，對粘膜和呼吸道有害作用，空氣中含0.1％的H2S幾秒鐘內致命。沼氣脫硫是保護環境、延長設備使用壽命的重要環節。此外，我國環境保護標準嚴格規定沼氣能源的使用H2S含量不得超過20mg/m3。因此，必須進行脫硫。

3.物理脫硫技術

物理脫硫技術常用活性炭吸附法。活性炭多孔，比表面積大，吸附性強，可脫硫、脫苯、脫臭、脫色等。可用于化工、石油、天然氣、冶金、原子能、水處理、食品、紡織、醫藥、城建、環保等工業技術和人類生活。

活性炭的吸附作用是催化反應，活性炭作為催化劑，吸附H2S后，催化H2S與吸附氧反應：

2H2S O2 2S 2H2O

生成的S元素被活性炭吸附。使用活性炭床（AS）吸附H2S根據單床或雙床系統H2S濃度確定。雙床串聯吸附，第一吸附床吸附H2S當第一張吸附床穿透(即第一張吸附床出口)時，后串聯吸附床幾乎不起作用；H2S含量超標時)，H2S當第一張吸附床飽和(即第一張吸附床進口)時，第一張吸附床仍然工作H2S含量和出口H2S當含量基本相等時)，需要更換第一個吸附床的活性炭；更換后，作為第二個吸附床，新的吸附床可以較大限度地利用活性炭吸附，保證脫硫精度，延長使用壽命。

3.化學脫硫技術

沼氣化學脫硫法一般可分為直接脫硫法和間接脫硫法。直接脫硫是指沼氣中的沼氣H2S氣體直接分離和間接脫硫是指減少或抑制沼氣生產的具體方法H2S沼氣直接脫硫的原理可分為濕法和干法；間接脫硫需要開發新的工藝和催化劑。

濕式脫硫技術

沼氣濕式脫硫技術包括堿性溶液吸收法、萘酚氧化法、氧化法PTS法律、復合鐵脫硫等。堿性溶液法吸收H2S，反應如下：

2NaOH H2S Na2S 2H2O

NaOH H2S NaHS H2O

H2S受流速、流量、溫度、氣量、停留時間等因素的影響，溶解度難以保證100%，容易形成NaHS，而非Na2S。NaHS硫酸鹽和硫代硫酸鹽在再生過程中與氧氣反應，降低了吸收液的吸收能力，因此需要定期更換堿液，也可能造成二次污染。

PTS它是酞清鈷磺酸鹽系化合物的混合物。硫沼氣從脫硫塔底部進入，與堿性脫硫液反流接觸。硫化氫被溶液吸收，沼氣從塔頂排出。富液是吸收硫化氫的脫硫液，用富液泵將富液泵壓入再生槽與空氣混合。硫以硫泡沫的形式浮選，再生脫硫貧液進入貧液罐，通過泵循環進入脫硫塔。該方法脫除H2S工藝簡單，成本低，效果好。

干法脫硫技術

沼氣干法脫硫技術主要包括氧化鐵法、活性炭法等。Fe2O脫硫劑為條狀多孔結構固體，填充在脫硫裝置中，沼氣經過時，對H2S它在幾秒鐘內快速不可逆吸附H2S脫除至1ppm以下化學反應如下：

Fe2O3·H2O 3H2S Fe2S3·H2O 3H2O

Fe2O3·H2O 3H2S 2FeS S 4H2O

當脫硫劑工作到一定程度時，即Fe2O3大量轉化為Fe2S3或FeS，出口H2S當濃度超過規定標準時，需要處理脫硫劑。生產的常溫氧化鐵脫硫劑硫容量可達30%~40%脫硫效率高達99%以上，未達到飽和硫容量的脫硫劑可再生；如果超過飽和硫容量，則需要更換新的脫硫劑。脫硫劑再生原理：將脫硫劑與氧氣接觸（進入氧氣或將脫硫劑放入大氣）Fe2O反應為3和S單質：

2Fe2S3·H2O 3O2 2Fe2O3·H2O 6S

4FeS 3O2 2Fe2O3 4S

脫硫劑可循環多次，直到脫硫劑中的大部分孔隙被單質S堵塞，失去活性。

如果脫硫劑在脫硫裝置中再生，再生條件必須嚴格控制：常壓，床層溫度為30~60℃，嚴格控制超溫，否則會引起單質S的升華和自然，使用條件下水分含量為35%，pH值為8~10，為提高再生效果，可在脫硫塔底部進氣口處定時加入適量的濃氨水（NH3·H2O），弱堿性再生環境，當觀察到脫硫劑從黑棕色變為紅棕色時，再生就完成了。

脫硫機理：較佳反應溫度為20~40℃，冬季要特別注意；水分含量不宜過大或過小，水分過多，脫硫劑表面微孔堵塞，H2S不能與脫硫劑接觸，不能有效去除，水分過少難以形成液膜，H2S吸附受影響，去除效果不理想，沼氣水分一般較大，脫硫罐前可加入氣水分離器，定期排水，避免液體水進入脫硫床層；脫硫劑再生應符合上述再生條件，再生時間應保持在24~48小時為宜。

生物法脫硫技術

由于傳統物理化學方法的缺點，生物法脫硫技術是一種新型的脫硫技術。該方法具有誘人的工業應用前景，但起步較晚，技術和技術仍然非常不成熟。

從20世紀50年代到80年代，人們對生物法脫硫的研究在德國等一些發達國家得到了極大的發展。傳統的脫硫H2S物理化學方法雖然各有優點，但存在運行成本高、工藝復雜、二次污染大、能耗高等缺點；相比之下，生物法被去除H2S具有能耗低、操作方便、無二次污染、投資少等優點。

Shell – Paques 脫硫技術是世界生物脫硫技術領域的先進技術之一，其原理是接觸沼氣和含化能自養微生物的蘇打水溶液，H2S微生物被堿液吸收后，代謝為單質S或硫酸鹽。反應類型如下：

H2S OH- HS- H2O

H2S CO32- HS- HCO3-

2HS- O2 2S 2OH-

HS- 2O2 OH- SO42- H2O

該工藝具有以下優點：

⑴ 高效。操作靈活性大，靈活性高，能適應濃度和壓力范圍廣；

⑵ 節能。技術投資少，儀器設備少，人工成本低，化學品少，無需更換，操作維護成本低；

⑶ 安全。整個生物脫硫系統關閉，沼氣H2S它被降低到很低的濃度，甚至幾乎完全吸收，在吸收器的下游沒有游離H2S，無中毒、傷亡、環境污染。