沼气脱硫技术分析

发布时间：[ 2022-10-29 10:15:22]

有机废物厌氧消化产生沼气H2S的产生，H2S它是一种腐蚀性很强的化合物，对输气管、仪器仪表、燃烧设备等有很强的腐蚀作用，其燃烧产品二氧化硫也是一种腐蚀性很强的气体，进入大气会产生酸雨。H2S对人体也有害，对粘膜和呼吸道有害作用，空气中含0.1％的H2S几秒钟内致命。沼气脱硫是保护环境、延长设备使用寿命的重要环节。此外，我国环境保护标准严格规定沼气能源的使用H2S含量不得超过20mg/m3。因此，必须进行脱硫。

3.物理脱硫技术

物理脱硫技术常用活性炭吸附法。活性炭多孔，比表面积大，吸附性强，可脱硫、脱苯、脱臭、脱色等。可用于化工、石油、天然气、冶金、原子能、水处理、食品、纺织、医药、城建、环保等工业技术和人类生活。

活性炭的吸附作用是催化反应，活性炭作为催化剂，吸附H2S后，催化H2S与吸附氧反应：

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根据单床或双床系统H2S浓度确定。双床串联吸附，第一吸附床吸附H2S当第一张吸附床穿透(即第一张吸附床出口)时，后串联吸附床几乎不起作用；H2S含量超标时)，H2S当第一张吸附床饱和(即第一张吸附床进口)时，第一张吸附床仍然工作H2S含量和出口H2S当含量基本相等时)，需要更换第一个吸附床的活性炭；更换后，作为第二个吸附床，新的吸附床可以较大限度地利用活性炭吸附，保证脱硫精度，延长使用寿命。

3.化学脱硫技术

沼气化学脱硫法一般可分为直接脱硫法和间接脱硫法。直接脱硫是指沼气中的沼气H2S气体直接分离和间接脱硫是指减少或抑制沼气生产的具体方法H2S沼气直接脱硫的原理可分为湿法和干法；间接脱硫需要开发新的工艺和催化剂。

湿式脱硫技术

沼气湿式脱硫技术包括碱性溶液吸收法、萘酚氧化法、氧化法PTS法律、复合铁脱硫等。碱性溶液法吸收H2S，反应如下：

2NaOH H2S Na2S 2H2O

NaOH H2S NaHS H2O

H2S受流速、流量、温度、气量、停留时间等因素的影响，溶解度难以保证100%，容易形成NaHS，而非Na2S。NaHS硫酸盐和硫代硫酸盐在再生过程中与氧气反应，降低了吸收液的吸收能力，因此需要定期更换碱液，也可能造成二次污染。

PTS它是酞清钴磺酸盐系化合物的混合物。硫沼气从脱硫塔底部进入，与碱性脱硫液反流接触。硫化氢被溶液吸收，沼气从塔顶排出。富液是吸收硫化氢的脱硫液，用富液泵将富液泵压入再生槽与空气混合。硫以硫泡沫的形式浮选，再生脱硫贫液进入贫液罐，通过泵循环进入脱硫塔。该方法脱除H2S工艺简单，成本低，效果好。

干法脱硫技术

沼气干法脱硫技术主要包括氧化铁法、活性炭法等。Fe2O脱硫剂为条状多孔结构固体，填充在脱硫装置中，沼气经过时，对H2S它在几秒钟内快速不可逆吸附H2S脱除至1ppm以下化学反应如下：

Fe2O3·H2O 3H2S Fe2S3·H2O 3H2O

Fe2O3·H2O 3H2S 2FeS S 4H2O

当脱硫剂工作到一定程度时，即Fe2O3大量转化为Fe2S3或FeS，出口H2S当浓度超过规定标准时，需要处理脱硫剂。生产的常温氧化铁脱硫剂硫容量可达30%~40%脱硫效率高达99%以上，未达到饱和硫容量的脱硫剂可再生；如果超过饱和硫容量，则需要更换新的脱硫剂。脱硫剂再生原理：将脱硫剂与氧气接触（进入氧气或将脱硫剂放入大气）Fe2O反应为3和S单质：

2Fe2S3·H2O 3O2 2Fe2O3·H2O 6S

4FeS 3O2 2Fe2O3 4S

脱硫剂可循环多次，直到脱硫剂中的大部分孔隙被单质S堵塞，失去活性。

如果脱硫剂在脱硫装置中再生，再生条件必须严格控制：常压，床层温度为30~60℃，严格控制超温，否则会引起单质S的升华和自然，使用条件下水分含量为35%，pH值为8~10，为提高再生效果，可在脱硫塔底部进气口处定时加入适量的浓氨水（NH3·H2O），弱碱性再生环境，当观察到脱硫剂从黑棕色变为红棕色时，再生就完成了。

脱硫机理：较佳反应温度为20~40℃，冬季要特别注意；水分含量不宜过大或过小，水分过多，脱硫剂表面微孔堵塞，H2S不能与脱硫剂接触，不能有效去除，水分过少难以形成液膜，H2S吸附受影响，去除效果不理想，沼气水分一般较大，脱硫罐前可加入气水分离器，定期排水，避免液体水进入脱硫床层；脱硫剂再生应符合上述再生条件，再生时间应保持在24~48小时为宜。

生物法脱硫技术

由于传统物理化学方法的缺点，生物法脱硫技术是一种新型的脱硫技术。该方法具有诱人的工业应用前景，但起步较晚，技术和技术仍然非常不成熟。

从20世纪50年代到80年代，人们对生物法脱硫的研究在德国等一些发达国家得到了极大的发展。传统的脱硫H2S物理化学方法虽然各有优点，但存在运行成本高、工艺复杂、二次污染大、能耗高等缺点；相比之下，生物法被去除H2S具有能耗低、操作方便、无二次污染、投资少等优点。

Shell – Paques 脱硫技术是世界生物脱硫技术领域的先进技术之一，其原理是接触沼气和含化能自养微生物的苏打水溶液，H2S微生物被碱液吸收后，代谢为单质S或硫酸盐。反应类型如下：

H2S OH- HS- H2O

H2S CO32- HS- HCO3-

2HS- O2 2S 2OH-

HS- 2O2 OH- SO42- H2O

该工艺具有以下优点：

⑴ 高效。操作灵活性大，灵活性高，能适应浓度和压力范围广；

⑵ 节能。技术投资少，仪器设备少，人工成本低，化学品少，无需更换，操作维护成本低；

⑶ 安全。整个生物脱硫系统关闭，沼气H2S它被降低到很低的浓度，甚至几乎完全吸收，在吸收器的下游没有游离H2S，无中毒、伤亡、环境污染。