沼气脱硫技术概述

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1、天津农学院课程论文（2016—2017学年第一学期）题目：沼气脱硫技术课程名称沼气综合利用工程学生姓名学号学院工专业班级2013级新能源科学与工程1班成绩评定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（HSS）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

2、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。由于它是一种腐蚀性很强的化合物，所以对沼气中的H2S进行去除是沼气利用

3、的关键环节。一般而言，沼气中H2S的质量浓度在1～12g·m-3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H2S含量不得超过200~300mg·m-3；若将沼气并入燃气管道或作为车载燃料，则H2S要小于或等于15mg·m-3[1]。可看出，沼气中H2S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

4、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30~40%，还有少量的氮、氢、氧、氨、一氧化碳（CO）和硫化氢（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。2.4硫化氢（H2S）是无色气体，有类似腐烂臭鸡蛋的恶臭味，剧毒、易溶于水。2.5脱硫原因2.5.1硫化氢具有极强的毒性，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。2.5.2硫化氢燃烧生成的二

5、氧化硫，遇水生成硫酸分子，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[2]。3.脱硫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H2S气体的产生。而沼气直接脱硫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

6、H2S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a.原理氧化铁（主要是α-Fe2O3·H2O和γ-Fe2O3·H2O）是一种古老的脱硫剂，又名海绵铁。Fe3+具有相当高的氧化还原电位，H2S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

7、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。b.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氧化再生反应如下：4FeS+3O2→2Fe2O3+4Sc.工艺流程图d.优点氧化铁对H2S进行的是不可逆的化学吸收，在数秒内就能将H2S脱除到1mg/m3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、工艺成熟[3]。3.1.2活性炭法a.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

8、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%的硫化铵溶液对其进行再生，而反应生成的多硫化铵进行蒸汽加热后可分解为硫化铵与S，硫化铵