技術文章
沼氣脫硫設備包括沼氣脫硫塔、沼氣脫水器、水封罐、阻火器、氣液分離器。
沼氣作為一種新興能源其應用來廣泛,在我保中規(guī)定,利用沼氣能源時,沼氣氣體中H2S 含量不得過20mg/m3 。無論在工業(yè)或民用氣體中, 都盡可能的除去H2S。
沼氣從厭氧發(fā)酵裝置產(chǎn)出時,是在中溫或溫發(fā)酵時,攜帶有大量的H2S 。由于沼氣中還有大量的水蒸汽存在,水與沼氣中的H2S 共同作用,加速了金屬管道、閥門和流量計的腐蝕和堵塞。另外, H2S 燃燒后生成的SO2 ,與燃燒產(chǎn)物中的水蒸氣結合成亞硫酸,使設備的金屬表面產(chǎn)生腐蝕,并且還會造成對的污染,影響體健康。因此,在使用沼氣之前,脫除其中的H2S 。
業(yè)內常用的沼氣脫硫方法有:干法脫硫、濕法脫硫、生物法脫硫等幾種脫硫方法。
干法脫硫
干發(fā)脫硫是一種簡易、、相對的脫硫方式,一般適合用于沼氣量小,硫化氫濃度的沼氣脫硫。干法脫除沼氣氣體中硫化氫(H2S)的設備基本原理是以O2使H2S 氧化成硫或硫氧化物的一種方法,也可稱為干式氧化法。干法設備的構成是,在一個容器內放入填料,填料層有活性炭、氧化鐵等。氣體以流速從一端經(jīng)過容器內填料層,硫化氫(H2S)氧化成硫或硫氧化物后,余留在填料層中,凈化后氣體從容器另一端排出。
干式脫硫主要包括主體鋼結構、脫硫劑填料、觀察窗、壓力表、溫度表等組件。脫硫塔通常為一用一備,交替使用,即一個脫硫,一個再生。 含有硫化氫(H2S)的沼氣進入脫硫塔底部,在穿過脫硫填料層到達頂端的過程中,H2S與脫硫劑發(fā)生以下的化學反應:
干法脫硫
*步: Fe2O3 · H2O + 3 H2S = Fe2S3 + 4 H2O (脫硫)
二步: Fe2S3 + 3/2 O2 + 3 H2O = Fe2O3 · H2O + 2 H2O + 3 S(再生)
含有硫化氫的沼氣先與底部入口處荷載相對的脫硫劑反應,反應器上部是負載的脫硫劑層,通過好的沼氣空速和線速,干式脫硫能到達好的精脫硫效果。
在沼氣進入干式脫硫塔之前,應設置有冷凝水罐或沼氣顆粒過濾器。該裝置可以消除沼氣中夾雜的顆粒雜志,并使得沼氣在進入脫硫前含有一定濕度。
當觀察到脫硫劑變色,或系統(tǒng)壓力損失過大時,應交替使用另一個脫硫塔。當前的脫硫塔在沼氣放空后,進行自然通風,對脫硫劑進行再生。當再生效果不佳時,應從塔體底部將廢棄的脫硫劑排除,在底部廢棄填料的同時,相同體積的脫硫填料加入反應器中。
濕法脫硫
濕法脫硫可以歸納分為物理吸收法、化學吸收法和氧化法三種。物理和化學方法存在硫化氫再處理問題,氧化法是以堿性溶液為吸收劑,并加入載氧體為催化劑,吸收H2S,并將其氧化成單質硫,濕法氧化法是把脫硫劑溶解在水中,液體進入設備,與沼氣混合,沼氣中的硫化氫(H2S)與液體產(chǎn)生氧化反應,生成單質硫吸收硫化氫的液體有氫氧化鈉、氫氧化鈣、碳酸鈉、硫酸亞鐵等。成熟的氧化脫硫法,脫硫效率可達99.5以上。
在的脫硫工程中,一般采用先用濕法進行粗脫硫,之后再通過干法進行精脫硫。
濕法脫硫塔主體包括洗滌塔、硫化氫采樣與系統(tǒng)、堿液配置槽、供水軟水裝置、液位控制系統(tǒng)、支撐件和連接件。脫硫系統(tǒng)通過對出氣硫化氫濃度的以及PH值,實現(xiàn)全自動運行。
運行時,沼氣由下上通過脫硫塔,Na2CO3溶液(或NaOH溶液)從頂部向下噴淋,使得H2S氣體與堿液發(fā)生了充分的化學反應。
合并圖冊
合并圖冊(2張)
堿液存儲在脫硫塔的下方,通過計量泵自動添加,計量泵的添加控制通過對出氣H2S濃度的自動運行。
當采用碳酸鈉(Na2CO3)試劑脫硫時,主要發(fā)生如下反應:
H2S + Na2CO3 = NaHS + NaHCO3 ( 1 )
CO2 + Na2CO3 + H2O = 2 NaHCO3 ( 2 )
由于沼氣中含有的大量CO2成分,同樣會消耗堿液。 系統(tǒng)應能對反應條件(包括反應溫度、PH值)等進行控制,設置zui反應條件,盡可能地減少堿液的消耗量。