沼气脱硫技术

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1、摘要本文简单的介绍了沼气的概念、相关性质以及气体成分，并对其中的硫化氢(H2S)的过滤原因做了一些说明。简单的综述了近年研究人员开发沼气脱硫方法在干式法、湿法和生物脱硫技术方面所做的研究，从原理及所涉及的反应方程式、一般工艺流程图、优点等方面介绍氧化铁、碱性液体等等比较典型的以及新型的脱硫方法。关键字：沼气；硫化氢；脱硫1引言沼气是一种可再生的清洁能源，既可替代秸秆、薪柴等传统生物质能源，也可替代煤炭等商品能源，而且能源效率明显高于秸秆、薪柴、煤炭等，因此沼气的利用备受关注。我国作为一个农业大国，每年都会产生大量的农作物秸秆和农产品加工废弃物，这些大量的农业

2、废弃物中蕴含着巨大的沼气资源。同时畜牧业产生的禽畜粪便、工业产生的有机废弃物、城市生活垃圾和城市生活污水均有沼气潜能。对农业、畜牧业、工业、生活中的有机废弃物进行厌氧发酵产沼气时，因为含硫化合物会被转化为H2S,所以产生的沼气中都含有H2S气体。由于H?S是一种腐蚀性很强的化合物，所以对沼气中的H?S进行去除是沼气利用的关键环节。一般而言，沼气中H?S的质量浓度在l~12g・nT3之间，由于其受发酵原料和发酵工艺的影响很大，当原料的蛋白质或硫酸盐含量较高时，发酵后沼气中的H2S质量浓度就较大。我国环保标准严格规定，利用沼气发电时，沼气气体中H?S含量不得超过

3、200〜300mg・nT3；若将沼气并入燃气管道或作为车载燃料，则H?S要小于或等于15可看出，沼气中H?S的质量浓度远远超过规定值，所以无论在工业或民用气体中，都必须尽可能的除去。2概念介绍2.1沼气是有机物质在厌氧条件下，经过微生物的发酵作用而生产的一种混合性可燃气体。2.2主要成分其中甲烷(CH4)占50〜70%,其次是二氧化碳(CO2)占3()〜40%,还有少量的2、H2、。2、NH,CO和H2S等气体。2.3物理特性改气体具有无色、无味、无毒，比空气轻，难溶于水的特性。2.4H2S是无色气体，有类似腐烂臭鸡蛋的恶臭味，剧毒、可溶于水。2.5脱硫原因

4、（1）H2S具有极强的毒性，空气中浓度为14.mg/m3（标）时，会引起结膜炎和角膜炎，当浓度大约为280mg/m3（标）时会造成昏迷，呼吸困难甚至死亡。（2）H?S燃烧生成的SO2,遇水生成硫酸，腐蚀周围的设备，污染环境，接触到金属，特别是有色金属就要发生腐蚀-3脱H?S方法现行的沼气脱硫方式按照理化性质，大致可以分别采用物理、化学和生物三种方法。但是根据脱硫方法的原理不同，沼气脱硫方法还可以可分为直接脱硫和间接脱硫两大类。直接脱硫就是将沼气中H2S气体直接分离除去；而间接脱硫是指在沼气的产生过程中采用具体方法，以减少或抑制H?S气体的产生。而沼气直接脱硫

5、方法按照原理的不同又可分为湿式法和干式法。以下就着重介绍湿式法、干式法和生物法。3.1干式法脱硫干法脱硫技术是一种利用氧气将H?S气体氧化为单质硫或硫氧化物的沼气脱硫方式。其常用的方法为氧化铁干式脱硫法、活性炭法、膜分离法等，适宜理H2S浓度较低的气体，因其结构简单、脱硫技术成熟而在工业上得到广泛应用。但干法脱硫技术的装置占地面积大、操作不连续、脱硫剂再生困难且更换脱硫剂劳动强度大、脱硫效率低等因素制约了其发展。3.1.1氧化铁干式脱硫法3.1.1.1原理氧化铁（主要是a-Fe2O3H2O和y-Fe2O3H2O）是一种古老的脱硫剂，又名海绵铁。Fe3+具有相

6、当高的氧化还原电位，H?S被氧化为单质硫而非硫酸盐等高价态含硫化合物，故可对单质硫进行回收利用，而反应生成的单质硫对整个吸收过程具有催化作用。3.1.1.2反应过程氧化铁干式脱硫法由脱硫与氧化再生两个过程组成。脱硫反应如下：Fe2O3-H2O+3H2S->2FeS+S+4H2O(3-1)氧化再生反应如下：4FeS+3O2->2Fe2O3+4S(3-2)3.1.1.3工艺流程图3」・1・4优点氧化铁对H?S进行的是不可逆的化学吸收，在数秒内就能将H?S脱除到lmg/n?以下，做到精细脱硫；氧化铁资源丰富，价廉易得，能够降低脱硫成本，且此方法操作简单、净化度高、

7、工艺成熟»3.1.2活性炭法3.1.2.1原理活性炭又名碳分子筛，是一种多孔性物质，主要是利用其的催化和吸附作用，可用于脱除沼气中的H2S气体。活性炭法由脱硫与活性炭再生两个过程组成。活性炭具有储存氧气的能力，在脱硫过程中，活性炭催化H2S与其中储存的氧气反应生成S后被吸附于活性炭表面。当活性炭吸附饱和时，脱硫效率明显下降，必须进行再生。这时可用质量分数为12%〜14%的硫化铁溶液对其进行再生，而反应生成的多硫化铁进行蒸汽加热后可分解为硫化铁与S,硫化铁继续循环利用，S便从活性炭中析出，析出的硫流入硫回收池，水冷后形成固态硫。3.1.2.2反应过程脱硫反应：

8、2H2S+O2->2S+2H2O(3-3)再生反应：