沼氣脫硫技術分析

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對人體的危害也很大，對粘膜和呼吸道有害 作用，空氣中含0.1％的H2S它可以在幾秒鐘內致命。為人體健康，保護環(huán)境，延長設備壽命，沼氣脫硫是沼氣利用的重要組成部分。此外，我國環(huán)境保護標準嚴格規(guī)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.物理法脫硫技術

活性炭吸附法常用于物理脫硫技術。活性炭多孔，比表面積大，吸附性強，可脫硫、脫苯、脫臭、脫色等?？捎糜诨?、石油、天然氣、冶金、原子能、水處理、食品、紡織、醫(yī)藥、城建、環(huán)保等工業(yè)工藝和人類生活。

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單床或雙床系統(tǒng)可根據H2S確定濃度。雙床串聯(lián)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(lián)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，第一張吸附床仍然起作用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，新的吸附床作為第二個吸附床運行；這種更換可以較大限度地利用活性炭吸附，以確保脫硫精度和延長使用壽命。

3.化學法脫硫技術

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，間接脫硫是指減少或抑制沼氣生產的具體方法H2S氣體的產生。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(fā)新的工藝和催化劑。

濕式脫硫技術

沼氣濕式法脫硫技術包括堿性溶液吸收法、萘醌氧化法、氧化法、品臣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吸收受流速、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該方法是酞清鈷硫酸鹽系化合物的混合物。主要工藝含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，凈化沼氣從塔頂排出。吸收硫化氫的脫硫液為富液，通過富液泵將富液泵送至再生罐，與空氣混合。硫以硫泡沫的形式浮選，再生的脫硫貧液進入貧液罐，通過泵循環(huán)進入脫硫塔。該方法被移除H2S工藝簡單，成本低，效果好也是目前主要的工藝流程。

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。Fe2O3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可以快速不可逆吸附，幾秒鐘內可以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(guī)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%，脫硫效率高于99%，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（將氧氣通入脫硫裝置或將脫硫劑放入大氣中）Fe2O3和S單質，反應式為：

2Fe2S3·H2O 3O2 2Fe2O3·H2O 6S

4FeS 3O2 2Fe2O3 4S

脫硫劑可以再生多次，直到脫硫劑中的大部分孔隙都是單質的S直到失去活動。

再生即完成。再生即完成。

為了充分實現(xiàn)脫硫劑的脫硫性能，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，可在脫硫罐前加氣水分離器，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

生物法脫硫技術是一種由于傳統(tǒng)物理化學方法的缺點而發(fā)展起來的新型脫硫技術。該方法具有誘人的工業(yè)應用前景，但起步較晚，技術和技術仍然非常不成熟。

從19世紀50年代到80年代，人們對生物法脫硫的研究在一些發(fā)達國家得到了很大的發(fā)展，比如德國。傳統(tǒng)的脫硫H2S雖然物理化學方法各有優(yōu)點，但存在運行成本高、工藝復雜、二次污染大、能耗等缺點；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(yōu)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有化能自養(yǎng)微生物的蘇打水溶液，H2S被堿液吸收后，微生物將其代謝轉化為單質S或硫酸鹽。反應為：

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(yōu)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(jié)能。該技術投資少，儀器設備少，人工成本低，化學品少，無需更換，操作成本和維護成本低；

⑶ 安全。整個生物脫硫系統(tǒng)運行封閉，沼氣中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、傷亡事故，無環(huán)境污染。

另外，酸性鐵鹽溶液氧化法是近年來發(fā)展的新生物脫硫技術之一。其脫除沼氣中H2S原理：酸性條件下，H2S被鐵鹽溶液吸收，被鐵鹽溶液吸收Fe3 氧化為S在氧化亞鐵硫桿菌的作用下，單質Fe2 離子氧化為Fe3 離子，回收利用。反應式為:

H2S Fe2(SO4)3 S 2FeSO4 H2SO4

2FeSO4 H2SO4 1/2O2 Fe2(SO4)3 H2O

該方法能耗低，投資少，廢物排放少，適用于沼氣脫硫過程。