沼氣脫硫系統(tǒng)
瀏覽： 發(fā)布日期：2023-03-16
沼氣濕法脫硫
濕法脫硫可以歸納分為物理吸收法、化學(xué)吸收法和氧化法三種。物理和化學(xué)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(zhì)硫，濕法氧化法是把脫硫劑溶解在水中，液體進(jìn)入設(shè)備，與沼氣混合，沼氣中的硫化氫（H2S）與液體產(chǎn)生氧化反應(yīng)，生成單質(zhì)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(dá)99.5%以上。
在大型的脫硫工程中，一般采用先用濕法進(jìn)行粗脫硫，之后再通過干法進(jìn)行精脫硫。
濕法脫硫塔主體包括洗滌塔、硫化氫采樣與監(jiān)測系統(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監(jiān)控以及PH值監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)行。
運(yùn)行時(shí)，沼氣由下至上通過脫硫塔，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(xué)反應(yīng)。
由于沼氣中含有的大量CO2成分，同樣會(huì)消耗堿液。 系統(tǒng)應(yīng)能對反應(yīng)條件（包括反應(yīng)溫度、PH值）等進(jìn)行控制，設(shè)置優(yōu)化反應(yīng)條件，盡可能地減少堿液的消耗量。
濕法催化脫硫一般采用酞菁鈷磺酸鹽系有機(jī)高分子化合物做為催化劑，反應(yīng)原理如下：
酞菁鈷磺酸鹽系有機(jī)高分子化合物，它是以多種金屬離子為中心的配位化合物，與其它液相催化氧化法脫硫的本質(zhì)區(qū)別是脫硫和氧化再生兩個(gè)過程均有催化作用，它將一般液相催化氧化的再生過程的控制步驟，改變?yōu)槊摿蜻^程為全過程的控制步驟。
無機(jī)硫的化學(xué)吸收與催化轉(zhuǎn)化
H2S + Na2CO3 = NaHS + NaHCO3 (1)
NaHS + NaHCO3 + (X – 1)S = Na2SX + CO2 + H2O (2)
NaHS + H2O = NaOH + H2S (3)
Na2SX + H2O = NaOH + H2SX (4)
反應(yīng)（2）是酞菁鈷磺酸鹽法所具有的反應(yīng)，所謂催化化學(xué)吸收，就是指此反應(yīng)。
對有機(jī)硫的脫除反應(yīng)
RSH + Na2CO3 = RSNa + NaSCO3 (5)
COS + 2 Na2CO3 + H2O = Na2CO2S + 2NaHCO3 (6)
CS2 + Na2CO3 + H2O = 2NaHCO3 (7)
硫化物的催化氧化（再生）
Na2S + 1/2O2 + H2O = NaOH + S↓ (8)
NaHS + 1/2O2 = NaOH + S↓ (9)
4RSNa + O2 + H2O = 2RSSR + 4NaOH (10)
Na2CO2S + 1/2O2 = Na2CO3 + S↓ (11)
2NaHS + 2O2 = Na2S2O3 + H2O (12)
濕法脫硫工藝流程：
系統(tǒng)組成及功能說明
（1）吸收
用脫硫液吸收氣體囊的H2S，因氣液流向的不同有并流和逆流之分。目前栲膠脫硫大多數(shù)采用填料塔氣液逆流接觸吸收。一般堿性栲膠脫硫溶液從塔上部進(jìn)入，而含硫氣體從塔的下部進(jìn)入，通過塔內(nèi)填料氣液逆流接觸，達(dá)到傳質(zhì)過程，使H2S由氣相轉(zhuǎn)移到液相，電離生成 H＋和HS－。
（2） 再生
傳統(tǒng)意義上的再生是指H2S轉(zhuǎn)化為S的過程，判斷再生過程好壞的指標(biāo)是液相H2S含量，其實(shí)析硫只是溶液再生的一個(gè)部分，而析硫反應(yīng)是跟隨吸收之后立即開始的。有人做過測定，濕式氧化法脫硫，塔中析硫量占過程總析硫量的75％左右，在氧化再生槽中進(jìn)行的主要是載氧催化劑的再生和浮選過程。再生效果的好壞，主要以高價(jià)金屬與低價(jià)金屬的比值或以溶液的電位值的高低來判定。
再生流程也有并流和逆流之分，早期的再生裝置是高徑比很大的塔，脫硫后的富液與壓縮空氣從塔底進(jìn)入并流向上完成載氧催化劑的再生和硫的浮選。近期多采用自吸空氣噴射器再生，富液由噴射器上口進(jìn)入，由于液體流速很高，一般為25m/s左右，再生空氣由空氣吸入口進(jìn)入，在噴射器喉管處氣液充分混合，實(shí)現(xiàn)富液的再生過程。由于噴射器的引入，加快了溶液的再生過程，減少了溶液在再生槽的停留時(shí)間，氣液仍為并流接觸。逆流再生是富液自上而下流動(dòng)，空氣處上而下流動(dòng)。目前多采用自吸空氣噴射器再生，可節(jié)約動(dòng)力消耗。
（3） 硫回收
再生槽上部溢流分離出來的硫泡沫，首先進(jìn)入硫泡沫貯槽，然后用泵送或壓縮空氣壓送到高位硫泡沫槽，經(jīng)加熱使硫顆粒增大，并與清液分離，清液溢流入溶液儲(chǔ)槽，而硫泡沫在經(jīng)機(jī)械(真空過濾機(jī)、離心機(jī)、壓縮機(jī))分離生成硫膏。
酞菁鈷磺酸鹽系有機(jī)高分子化合物，它是以多種金屬離子為中心的配位化合物，與其它液相催化氧化法脫硫的本質(zhì)區(qū)別是脫硫和氧化再生兩個(gè)過程均有催化作用，它將一般液相催化氧化的再生過程的控制步驟，改變?yōu)槊摿蜻^程為全過程的控制步驟。
無機(jī)硫的化學(xué)吸收與催化轉(zhuǎn)化
H2S + Na2CO3 = NaHS + NaHCO3 (1)
NaHS + NaHCO3 + (X – 1)S = Na2SX + CO2 + H2O (2)
NaHS + H2O = NaOH + H2S (3)
Na2SX + H2O = NaOH + H2SX (4)
反應(yīng)（2）是酞菁鈷磺酸鹽法所具有的反應(yīng)，所謂催化化學(xué)吸收，就是指此反應(yīng)。
對有機(jī)硫的脫除反應(yīng)
RSH + Na2CO3 = RSNa + NaSCO3 (5)
COS + 2 Na2CO3 + H2O = Na2CO2S + 2NaHCO3 (6)
CS2 + Na2CO3 + H2O = 2NaHCO3 (7)
硫化物的催化氧化（再生）
Na2S + 1/2O2 + H2O = NaOH + S↓ (8)
NaHS + 1/2O2 = NaOH + S↓ (9)
4RSNa + O2 + H2O = 2RSSR + 4NaOH (10)
Na2CO2S + 1/2O2 = Na2CO3 + S↓ (11)
2NaHS + 2O2 = Na2S2O3 + H2O (12)
濕法脫硫工藝流程：
系統(tǒng)組成及功能說明
（1）吸收
用脫硫液吸收氣體囊的H2S，因氣液流向的不同有并流和逆流之分。目前栲膠脫硫大多數(shù)采用填料塔氣液逆流接觸吸收。一般堿性栲膠脫硫溶液從塔上部進(jìn)入，而含硫氣體從塔的下部進(jìn)入，通過塔內(nèi)填料氣液逆流接觸，達(dá)到傳質(zhì)過程，使H2S由氣相轉(zhuǎn)移到液相，電離生成 H＋和HS－。
（2） 再生
傳統(tǒng)意義上的再生是指H2S轉(zhuǎn)化為S的過程，判斷再生過程好壞的指標(biāo)是液相H2S含量，其實(shí)析硫只是溶液再生的一個(gè)部分，而析硫反應(yīng)是跟隨吸收之后立即開始的。有人做過測定，濕式氧化法脫硫，塔中析硫量占過程總析硫量的75％左右，在氧化再生槽中進(jìn)行的主要是載氧催化劑的再生和浮選過程。再生效果的好壞，主要以高價(jià)金屬與低價(jià)金屬的比值或以溶液的電位值的高低來判定。
再生流程也有并流和逆流之分，早期的再生裝置是高徑比很大的塔，脫硫后的富液與壓縮空氣從塔底進(jìn)入并流向上完成載氧催化劑的再生和硫的浮選。近期多采用自吸空氣噴射器再生，富液由噴射器上口進(jìn)入，由于液體流速很高，一般為25m/s左右，再生空氣由空氣吸入口進(jìn)入，在噴射器喉管處氣液充分混合，實(shí)現(xiàn)富液的再生過程。由于噴射器的引入，加快了溶液的再生過程，減少了溶液在再生槽的停留時(shí)間，氣液仍為并流接觸。逆流再生是富液自上而下流動(dòng)，空氣處上而下流動(dòng)。目前多采用自吸空氣噴射器再生，可節(jié)約動(dòng)力消耗。
（3） 硫回收
再生槽上部溢流分離出來的硫泡沫，首先進(jìn)入硫泡沫貯槽，然后用泵送或壓縮空氣壓送到高位硫泡沫槽，經(jīng)加熱使硫顆粒增大，并與清液分離，清液溢流入溶液儲(chǔ)槽，而硫泡沫在經(jīng)機(jī)械(真空過濾機(jī)、離心機(jī)、壓縮機(jī))分離生成硫膏。
