沼气脱硫有几种工艺？

沼气作为一种新能源，应用越来越广泛。我国环保标准中严格规定，使用沼气时，沼气中的H2S含量不得超过20mg/m3。必须尽可能地去除工业和民用气体中的H2S。

当沼气从厌氧发酵装置中产生时，特别是在中高温下发酵时，它携带大量的H2S。由于沼气中仍有大量水蒸气，水和沼气中的H2S共同作用，加速了金属管道、阀门、流量计的腐蚀和堵塞。此外，H2S燃烧后产生的SO2与燃烧产物中的水蒸气结合形成亚硫酸，对设备的金属表面造成腐蚀，还污染大气环境，影响人体健康。因此，在使用沼气之前，必须除去其中的H2S。

工业上常用的沼气脱硫方法有干法脱硫、湿法脱硫和生物脱硫。

脱硫原理

干法脱硫

干法脱硫是一种简单、高效、成本相对较低的脱硫方法，一般适用于沼气量少、硫化氢浓度低的沼气脱硫。沼气干法脱除硫化氢(H2S)设备的基本原理是用O2将H2S氧化成硫或硫氧化物的方法，也可称为干法氧化法。干法工艺设备的组成是在容器中放置填充物，填充物层包括活性炭、氧化铁等。气体以低流速从一端穿过容器中的填料层。硫化氢(H2S)被氧化成硫磺或氧化硫后，残留在填料层中，净化后的气体从容器的另一端排出。

干法脱硫主要包括主体钢结构、脱硫剂填料、观察窗、压力表、温度计等部件。脱硫塔通常设计为一用一备，可以交替使用，即一个脱硫，一个再生。含硫化氢(H2S)的沼气从脱硫塔底部进入，在通过脱硫填料层到顶部的过程中，H2S与脱硫剂发生以下化学反应:

干法脱硫步骤：

第一步:Fe2O3 H2O+3H2S = Fe2S3+4H2O(脱硫)

第二步:fe2s 3+3/2o 2+3H2O = fe2o 3·H2O+2H2O+3s(再生)

含硫化氢的甲烷首先在底部入口处与负荷相对较高的脱硫剂反应，负荷较低的脱硫剂层位于反应器的上部。通过设计良好的沼气空速和线速度，干法脱硫可以达到良好的精脱硫效果。

沼气进入干式脱硫塔前，应设置冷凝水箱或沼气颗粒过滤器。该装置可以消除沼气中含有的颗粒杂志，使沼气在脱硫前含有一定的湿度。

当观察到脱硫剂变色或系统压力损失过大时，应交替使用另一个脱硫塔。目前脱硫塔内进行自然通风，在沼气放空后对脱硫剂进行再生。当再生效果不好时，应将废脱硫剂从塔底取出，而废填料从底部排出，应向反应器中加入相同体积的新鲜脱硫填料。

湿法脱硫

湿法脱硫可分为物理吸收法、化学吸收法和氧化法。而物理和化学方法都有硫化氢再处理的问题。氧化法以碱性溶液为吸收剂，氧载体为催化剂，吸收H2S并将其氧化成单质硫。湿式氧化法将脱硫剂溶解在水中，液体进入设备与沼气混合。沼气中的硫化氢(H2S)与液体反应生成单质硫吸收硫化氢，如氢氧化钠、氢氧化钙、碳酸钠、硫酸亚铁等。成熟的氧化脱硫法，脱硫效率高达99.5%以上。

在大型脱硫工程中，一般采用湿法进行粗脱硫，然后采用干法进行精脱硫。

湿法脱硫塔主体包括洗涤塔、硫化氢取样及监测系统、碱液配置罐、供水及软化装置、液位控制系统、支架及连接件。脱硫系统通过监测硫化氢浓度和PH值实现全自动运行。

运行时，沼气自下而上通过脱硫塔，Na2CO3溶液(或NaOH溶液)自上而下喷淋，使H2S气体与碱液发生充分的化学反应。

碱液储存在脱硫塔下方，由计量泵自动添加。计量泵的添加控制通过监控出口气体的H2S浓度自动运行。

当碳酸钠(Na2CO3)用于脱硫时，主要发生以下反应:

H2S +碳酸钠=亚硫酸氢钠+碳酸氢钠(1)

二氧化碳+碳酸钠+ H2O =碳酸氢钠(2)

因为沼气含有大量的CO2，也会消耗碱液。系统应能控制反应条件(包括反应温度和PH值)，设定最佳反应条件，并尽可能减少碱液的消耗。

生物脱硫

生物脱硫技术包括生物过滤、生物吸附和生物滴滤。三个系统都是开放系统，它们的微生物种群随着环境的变化而变化。在生物脱硫过程中，被氧化的含硫污染物必须先被还原成硫化物或H2S，然后再被氧化成单质硫才能被脱除。在大多数生物反应器中，微生物种类主要是细菌，其次是真菌，很少有酵母。常用的细菌有氧化亚铁硫杆菌、脱氮硫杆菌和硫杆菌。最成功的代表是氧化亚铁硫杆菌，其生长是最好的p。

h为2.0 ~ 2.2。

沼气脱硫是20世纪90年代发展起来的一项新技术，在国外得到了广泛的研究，并在应用上取得了很大的进展。国外有成熟的沼气生物脱硫集成技术，主要有荷兰帕克公司的壳牌-PAQ工艺，奥地利EnvironTec公司的生物滤池脱硫工艺等。这些工艺在中国也得到广泛应用。国内生物脱硫技术仍处于研究阶段。以奥地利EnvironTec生物脱硫技术为例，介绍沼气生物脱硫技术。EnvironTec生物脱硫至今在全球已完成400多个工程案例，在中国也有很多工程案例。该技术已被证明是沼气脱硫的最佳实用技术。典型案例表明，生物脱硫的综合运行成本每立方米沼气不到2分钱。

流程描述:

向含有硫化氢的甲烷中通入一定量的空气，混合气体通过EnvironTec生物脱硫塔去除硫化氢。反应器内部安装了特殊的塑料填料，为脱硫菌的繁殖提供了充足的空间。营养液的循环使填料保持湿润，补充脱硫菌生长繁殖所需的营养。专有菌株(如硫杆菌或硫杆菌)借助营养液在填料中繁殖。在这种情况下，它们从混合沼气中吸收硫化氢，并将其转化为元素硫，然后转化为稀硫酸。

化学反应式如下:H2S+2O2=H2SO42

H2S+O2 = 2s+2h2o S+H2O+1.5 O2 = h2so 4

产生的稀硫酸在营养液和自来水的缓冲和中和作用下一起排出系统，

重复这个过程。

1反应塔5营养液供应9热交换器13营养液液位控制器

2包装6稀释水10气体分析仪14空气流量计

3沼气入口7循环液11 pH控制器15营养液废液出口

4空气供应8营养液泵12温度计16安全流量控制开关

生物气(3)进入反应器(1)的底部，从底部到顶部穿过填料层。空气(4)通过变频控制精确添加。尾气分析仪(10)监测残余氧气浓度，并与鼓风机联锁。循环液由循环泵(8)循环喷射。液位开关(13)控制总体液位平衡。为了保证细菌的最佳活性，采用热交换器(9)和温度监控器(12)来调节和控制系统温度。PH计(11)用于控制营养液的质量(PH)。例如，当pH值低于设定值时，新鲜营养液(5)和稀释水(6)自动加入脱硫塔，同时废液(15)自动排出，液位保持平衡。

方法比较

干法脱硫的特点

①结构简单，使用方便。

②工作过程中无需人员值班，定时加油，一用一备，交替运行。

③使用新原料时脱硫率较高，但后期较低。

④与湿式相比，需要定期加油。

⑤运行成本高。

湿法脱硫的特点

(1)设备能长时间连续运行，连续脱硫。

(2)利用PH值保持脱硫效率，运行费用低。

(3)工艺复杂，需要专人值班。

(4)设备需要维护。

生物脱硫的特点

1.高效:硫化氢去除率高达98.5% 

2.适应性强:硫化氢浓度可高达1.5% (15000ppm)。

3.成本低:与其他脱硫技术相比，运行成本最低。

4.高安全性:提供多重安全保护装置。

5.无人值守:系统通过在线监控系统自动运行。

6.简单维护:少量维护工作(如定期校准PH探头)

主流脱硫工艺对比：

脱硫剂如何再生？

脱硫剂的再生方法是:将失活的脱硫剂取出，均匀松散地摊放在平坦、干净、向阳、通风的地方，并经常翻动脱硫剂，使其与空气充分接触，进行氧化再生。