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沼气脱硫有难点?盈和瑞环境这样解——针对客户具体需求,量身定制脱硫工艺

2020-10-29 02:29:00 338
有机废弃物资源化利用的过程中被厌氧处理后,产生的沼气中含有多种气体,其中的CH4是非常好的清洁能源,但H2S却是一种具有恶臭的腐蚀性气体,对后续的管道、沼气柜、燃气燃烧设备等都具有很强的腐蚀性,且H2S燃烧后产生SO2浓度很高,对自然环境的污染十分严重。因此,沼气在利用之前都需去除沼气中的H2S,避免对后期设备的腐蚀。
作为国内农业有机废弃物整体解决方案供应商和成套化环保装备供应商,盈和瑞环境结合多年的项目经验和研发技改,对生物质沼气的多种脱硫技术均进行了研究与创新。
目前,盈和瑞环境已承建国内多个沼气脱硫项目,并针对项目中客户的沼气的气量、成分及用途,设计出符合客户需求的干法化学脱硫、酸法生物脱硫、碱法生物脱硫、络合铁脱硫等脱硫工艺,从设计、施工、运行等多角度出发为客户提供具有针对性的解决方案。

盈和瑞环境脱硫工艺案例详解

01

碱法生物脱硫

碱法生物脱硫过程分为两步:

第一步:沼气通过脱硫反应塔将沼气中H2S从气相转化成液相。脱硫反应塔就是一个洗涤塔,沼气从塔底部进入并穿过滤料床。微碱性循环水从塔顶进入,经过专用喷头打散,自由落体穿过滤床,专用滤料可以使沼气与循环水进一步打散和延长接触时间,提高洗涤效果。含有硫化物的循环水从脱硫反应塔底部流入再生池。

脱硫反应塔内的化学方程式:H2S(G)+OH-→HS(L)+H2O

第二步:再生池完成循环水中硫化物被氧化的过程,循环水中有大量的脱硫菌(主要为无色硫细菌等)将以硫化物为食,把硫化物转化为自身的营养物质,进入微生物的自身循环过程,从细菌体内排出单质硫和氢氧根,从而达到降解的目的。再生池内创造循环水中脱硫菌的生存环境,再生池内的换热器给循环水提供热量,保证循环水温度在33-34度左右。曝气头给循环水提供氧气,保证循环水适当的溶解氧。脱硫菌通过消化循环水中的硫化物新陈代谢产生副产品单质硫和硫酸根(约占5%),硫酸根会导致循环水的pH值降低,还需通过加药系统适当增加一些碱液中和这5%的硫酸根。

再生池内的化学方程式:HS(L)+1/2O2→S+OH-

这两步对沼气脱硫系统都非常重要。

第一步,H2S得到去除,同时消耗OH-,

第二步,在再生池内通过脱硫菌的作用,将硫化物氧化生成单质硫,OH-重新生成。单质硫经沉淀池沉淀从底部排出硫污泥,沉淀池的上清液回到循环水系统中。

项目案例:

02

酸法生物脱硫

酸法生物脱硫过程分为三步:

第一步:沼气穿过脱硫反应器,反应器中装有滤料,滤料表面覆盖有水层,沼气中的化学物质与滤料接触后在表层溶解,并从气相转化为液相,以利于滤料中的细胞作进一步的吸收和分解。

第二步:水溶液中的异味成分被微生物吸附吸收,H2S从水中转移至微生物体内。

第三步:滤料中的专性细菌(主要为氧化亚铁硫杆菌、脱氮硫杆菌、排硫硫杆菌、氧化硫硫杆菌)将以污染物为食,把污染物转化为自身的营养物质,使H2S从化合物的形式转化为游离态,进入微生物的自身循环过程,从而达到降解的目的。与此同时,专性细菌等微生物又可实现自身的繁殖过程,当作为食物的污染化合物与专性细菌的营养需要达到平衡。

脱硫:2H2S+O2→2S+2H2O

再生:2S+3O2+2H2O→2H2SO4

沼气碱法、酸法生物脱硫是盈和瑞环境自主研发且具有专利的成熟脱硫技术,即利用脱硫微生物的再生作用,通过控制生化反应条件,将沼气中的H2S转化成为单质S或硫酸盐,从而实现去除H2S的目的。利用该技术,在项目运行的过程中,仅需要适当添加微量的营养盐和碱,以保证微生物的活性,即可提高脱硫效率,是一种非常经济高效稳定的沼气脱硫技术。

项目案例:

03

络合铁脱硫

络合铁脱硫早期主要在石油天然气行业中大量使用,盈和瑞环境将此技术改进应用到沼气脱硫中,脱硫效果稳定、操作简单。

络合铁法脱硫技术是一种以络合铁为催化剂的湿式氧化脱除H2S的方法,其特点是直接将气体中的H2S转变成元素S,吸收后气体中H2S的含量小于100ppm,是一种工艺简单、工作硫容高且环保无毒的新型脱硫技术,克服了传统脱硫工艺硫容量低、脱硫工艺复杂、副盐生成率高、环境污染严重等弊端,可满足不断提升的环保指标。

络合铁脱硫工艺为脱除H2S提供了一种恒温、低成本的运行方法。其化学反应原理是利用空气中的氧气氧化气相中的H2S,使H2S被氧化为单质S。其反应过程如下:

脱硫:H2S(g) + 2Fe3+(L) → 2H+(L) + S↓+ 2Fe2+(L)

再生:1/2O2(g) + H2O(L) + 2Fe2+(L) → 2OH-(L) + 2Fe3+(L) 

络合铁脱硫催化剂利用水溶液中络合铁离子的氧化还原性,使含H2S气体与含络合铁催化剂的水溶液(简称络合铁吸收剂,下同)进行气液相接触反应。该气液相接触反应首先通过水溶液的偏碱性,在气液接触时通过酸碱化学吸收将原料气中的H2S吸收进入水溶液;在水溶液中,利用高价络合铁离子的氧化性将H2S氧化成单质S,络合铁离子被还原为低价络合亚铁离子。

水溶液中络合亚铁离子容易被氧气氧化,因此,将络合亚铁离子溶液直接与空气进行气液相接触反应,利用空气中的氧气将水溶液中的络合亚铁离子氧化为络合铁离子。

项目案例:

04

干法脱硫

盈和瑞环境的干法脱硫系统采用了流动床设计,脱硫塔由底部出料仓、顶部进料仓、直梯、主体筒体、支腿、顶部护栏及吊柱组成,运行方式可串可并。每日仅需固定置换少量的脱硫剂,避免了传统干法脱硫一次性大量置换脱硫剂产生的高强度劳动,也减小了脱硫剂在塔中板结的可能性。

干法脱硫反应过程:

2Fe(OH)3·XH2O+3H2S=Fe2S3·XH2O+6H2O(脱硫)

Fe2O3·XH2O+3H2S=Fe2S3·XH2O+3H2O(脱硫)

Fe2S3=2FeS+S(大部分分解)

Fe2S3·XH2O+ O2=Fe2O3·XH2O+3S(再生)

2FeS+O2+XH2O=Fe2O3·XH2O+2S(再生)

项目案例: