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，實現(xiàn)全自動運行。
運行時，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，其實析硫只是溶液再生的一個部分，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，主要以高價金屬與低價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間，氣液仍為并流接觸。逆流再生是富液自上而下流動，空氣處上而下流動。目前多采用自吸空氣噴射器再生，可節(jié)約動力消耗。
（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，清液溢流入溶液儲槽，而硫泡沫在經(jīng)機械(真空過濾機、離心機、壓縮機)分離生成硫膏。
酞菁鈷磺酸鹽系有機高分子化合物，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，其實析硫只是溶液再生的一個部分，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，主要以高價金屬與低價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間，氣液仍為并流接觸。逆流再生是富液自上而下流動，空氣處上而下流動。目前多采用自吸空氣噴射器再生，可節(jié)約動力消耗。
（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，清液溢流入溶液儲槽，而硫泡沫在經(jīng)機械(真空過濾機、離心機、壓縮機)分離生成硫膏。
