沼气脱硫的几种常用方法

来源:网络 | 作者:岚天下 | 发布时间: 311天前 | 338 次浏览 | 分享到:
沼气从厌氧发酵装置产生时,特别是中温或高温发酵时,携带大量H2S 。因为沼气中有大量的水蒸气,水和沼气中的H2S 共同作用加速了金属管道、阀门和流量计的腐蚀和堵塞。 H2S 燃烧后生成的SO2 与燃烧产物中的水蒸气结合形成亚硫酸,腐蚀设备的金属表面,污染大气环境,影响人体健康。因此,在使用沼气之前,必须去除H2S 。

沼气作为一种新能源,应用越来越广泛,在我国环境保护标准中严格规定,利用沼气能源时,沼气中的H2S 含量不得超过20mg/m3 。无论在工业或民用气体中, 必须尽可能去除H2S。

沼气从厌氧发酵装置产生时,特别是中温或高温发酵时,携带大量H2S 。因为沼气中有大量的水蒸气,水和沼气中的H2S 共同作用加速了金属管道、阀门和流量计的腐蚀和堵塞。 H2S 燃烧后生成的SO2 与燃烧产物中的水蒸气结合形成亚硫酸,腐蚀设备的金属表面,污染大气环境,影响人体健康。因此,在使用沼气之前,必须去除H2S 。


业内常用的沼气脱硫方法有:干法脱硫、湿法脱硫、生物法脱硫等几种脱硫方法。


干法脱硫

干法脱硫是一种简单、高效、成本相对较低的脱硫方法,一般适用于沼气量小、硫化氢浓度低的沼气脱硫。干法脱除沼气中的硫化氢(H2S)设备的基本原理是O2使H2S 一种氧化硫或硫氧化物的方法也可以称为干氧化法。干法设备的组成是将填料放入容器中,包括活性炭和氧化铁。气体以低流速从一端通过容器中的填料层,硫化氢(H2S氧化成硫或硫氧化物后,留在填料层中,净化后的气体从容器的另一端排出。

干式脱硫主要包括主体钢结构、脱硫剂填料、观察窗、压力表、温度表等部件。脱硫塔通常设计一用一备,交替使用,即脱硫和再生。 含硫化氢(H2S)沼气进入脱硫塔底部,通过脱硫填料层到达顶部。H2S与脱硫剂发生以下化学反应:

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

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

含硫化氢的沼气首先与底部入口处荷载相对较高的脱硫剂发生反应。反应器上部是负载较低的脱硫剂层。通过设计良好的沼气空速和线速,干脱硫可以达到良好的精脱硫效果。

沼气进入干式脱硫塔前,应设置冷凝水箱或沼气颗粒过滤器。该装置可以消除沼气中的颗粒杂质,使沼气在进入脱硫前含有一定的湿度。

当观察到脱硫剂变色或系统压力损失过大时,应交替使用另一个脱硫塔。当前脱硫塔在沼气排空后自然通风,再生脱硫剂。当再生效果不佳时,废弃的脱硫剂应从塔体底部排出,同体积的新鲜脱硫填料应排入反应器。


湿法脱硫


湿法脱硫可分为物理吸收法、化学吸收法和氧化法。物理和化学方法存在硫化氢再处理问题。氧化法以碱性溶液为吸收剂,加入载氧体为催化剂,吸收H2S并将其氧化为单质硫。湿法氧化法是将脱硫剂溶解在水中,液体进入设备,与沼气混合,沼气中的硫化氢(H2S)与液体发生氧化反应,产生单质硫吸收硫化氢的液体包括氢氧化钠、氢氧化钙、碳酸钠、硫酸亚铁等。成熟的氧化脱硫法,脱硫效率可达99.5%以上。

在大型脱硫工程中,一般采用湿法粗脱硫,然后采用干法精脱硫。

湿法脱硫塔的主体包括洗涤塔、硫化氢采样监测系统、碱液配置槽、供水软水装置、液位控制系统、支撑件和连接件。脱硫系统监测出气硫化氢浓度和PH实现全自动运行的值监控。

运行时,沼气自下而上通过脱硫塔。Na2CO3溶液(或NaOH溶液)从顶部向下喷洒,使H2S气体与碱液有充分的化学反应。

碱液储存在脱硫塔下方,通过计量泵自动添加,计量泵的添加控制通过出气H2S监测浓度自动运行。

碳酸钠(Na2CO3)试剂脱硫时,主要发生以下反应:

H2S   Na2CO3 = NaHS   NaHCO3 ( 1 )

CO2   Na2CO3   H2O = 2 NaHCO3 ( 2 )

沼气中含有大量CO2成分,同样会消耗碱液。 反应条件(包括反应温度,PH控制值)等,设定最佳反应条件,尽量减少碱液的消耗。


生物脱硫


生物脱硫技术包括生物过滤法、生物吸附法和生物滴滤法系统都是开放系统,其微生物种群随着环境的变化而变化。在生物脱硫过程中,氧化态含硫污染物必须通过生物还原产生硫化物或H2S然后在生物氧化过程中产生单质硫,才能去除。在大多数生物反应器中,微生物以细菌为主,真菌为次,酵母很少。常用的细菌有硫杆菌、脱氮硫杆菌和排硫杆菌。最成功的代表是氧化亚铁硫杆菌,它生长的最佳pH值为2.0~2.2。

沼气生物脱硫是20世纪90年代发展起来的一项新技术,在国外得到了广泛的研究,在应用上取得了很大的进展。国外成熟的沼气生物脱硫集成技术主要包括荷兰帕克的壳牌帕克技术(shell-PAQ技术),奥地利英环(EnvironTec)生物滤池脱硫技术等。在中国也得到广泛应用。国内生物脱硫技术还处于研究阶段。以下是奥地利英环EnvironTec 以生物脱硫技术为例,介绍沼气生物脱硫技术。EnvironTec到目前为止,世界上已经完成了400多个工程案例,国内也有不少工程案例,该技术已被证明是沼气脱硫的最佳实践技术,一个典型的案例表明,生物脱硫的综合运行成本比每立方沼气低2美分。


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