新能源科技沼气提纯项目
沼气发酵及分离提纯技术的研究

沼气发酵及分离提纯技术的研究作者:董世勇来源:《农村实用科技信息》2015年第08期摘要:随着全球经济的快速增长,化石能源价格也随着能源需求量的加大而逐渐上升,这不仅增加了经济运行的成本及风险性,同时对环境也造成了许多不利影响。
沼气作为一种新型环保能源,其开发利用有效地解决了上述问题,本研究将主要对沼气发酵及分离提出技术进行分析与探讨。
关键词:沼气;发酵理论;分离提纯;技术研究近年来,出于经济发展与环境保护的需要,沼气的开发利用获得了迅速发展。
沼气热值高,环保经济,使用便利且抗爆性能好,尤其是分离提纯后的沼气在车用燃料方面具有很高的利用价值,其发展前景十分广阔。
1 沼气发酵阶段理论分析沼气发酵又叫做厌氧发酵,厌氧消化或者甲烷发酵,指的是将有机物放置在一定水分,厌氧以及温度环境下,通过大量多种微生物的分解代谢作用发生一系列生物化学反应,,最后生成二氧化碳与甲烷等混合气体。
沼气的发酵过程较为复杂,按照理论大致可分为三个主要阶段。
第一,水解阶段。
在该阶段中,细菌会产生胞外酶,主要用于大分子有机物的体外酶解,例如纤维素,胞外酶的分解作用会这类大分子的蛋白质,多糖以及脂肪等分解为小分子的肽,氨基酸,单糖和脂肪酸等。
酶解后的有机物会溶解于水中,供微生物生存使用。
第二,产酸阶段。
产酸细菌是这一阶段的关键微生物,它会吸收水解阶段产生的各种物质,并且在胞内酶的作用下使这些被吸收的物质进一步分解成发挥性能更小的分子化合物,例如有机酸,二氧化碳及氢气等。
第三,甲烷生产阶段。
经过前两个阶段,沼气池内的小分子有机物会大量增多,而含氧量大幅降低,形成厌氧环境。
厌氧环境给甲烷菌的生命活动创造了良好的生存条件,它们会充分利用产酸阶段形成的物质进行甲烷与二氧化碳的生产活动[1]。
2 影响沼气发酵的因素沼气发酵过程十分复杂,影响因素众多,其中影响较大的因素首先是环境问题。
用于沼气发酵的微生物机体构造简单,环境适应能力较差,因此对环境因素的变化十分敏感,是影响沼气发酵的关键因素。
沼气膜提纯技术

沼气膜提纯技术沼气膜提纯技术概述沼气是一种可再生的清洁能源,由有机废弃物在缺氧条件下发酵产生。
然而,沼气中含有大量的二氧化碳和少量的杂质,这限制了其应用范围和效率。
因此,提高沼气的纯度是必要的。
本文将介绍沼气膜提纯技术。
技术原理沼气膜提纯技术是一种通过膜分离的方法将二氧化碳、水和其他杂质从沼气中分离出来的过程。
该技术利用不同材料制成的半透膜,根据其对不同分子大小和极性的选择性透过性进行分离。
技术流程1. 压缩:首先需要将产生的沼气进行压缩处理,以便后续处理。
2. 去除水分:在压缩后,需要将水分从沼气中去除。
这可以通过冷凝器或吸附剂实现。
3. 去除硫化物:硫化物是常见的沼气污染物之一。
可以使用催化剂或吸附剂去除硫化物。
4. 去除二氧化碳:利用半透膜分离技术,将沼气中的二氧化碳分离出来。
该过程可以使用不同类型的膜,如聚酰胺、聚偏氟乙烯或聚甲基丙烯酸等。
5. 沼气回收:最后,将纯净的沼气从膜中收集并储存起来以供使用。
技术优势1. 高效:沼气膜提纯技术具有高效的分离能力,可以将沼气中的二氧化碳和杂质完全分离出来,提高了沼气的利用效率。
2. 环保:该技术不会产生任何污染物或废弃物,是一种环保的处理方法。
3. 经济:与传统方法相比,沼气膜提纯技术具有更低的成本和更高的经济效益。
应用领域1. 发电:纯净的沼气可以作为燃料用于发电。
2. 燃料:纯净的沼气可以作为燃料用于加热、照明等领域。
3. 化学工业:纯净的甲烷可以用于制备化学品,如甲醇、丙烯等。
结论沼气膜提纯技术是一种高效、环保和经济的处理方法,可以将沼气中的二氧化碳和杂质分离出来,提高了沼气的利用效率。
该技术具有广泛的应用领域,包括发电、燃料和化学工业等。
沼气提纯方案

简介沼气是一种由有机废弃物经过厌氧发酵产生的可再生能源,其可用于发电、供热和烹饪。
然而,与传统燃气相比,沼气中含有大量的杂质和水蒸气,因此需要经过提纯处理才能得到高纯度的沼气。
本文将介绍一种沼气提纯方案,以提高沼气的纯度和利用价值。
设备和工艺流程提纯沼气的方案主要包括以下几个步骤:压缩、除水、除硫、除杂质和脱碳。
1. 压缩沼气在收集过程中通常产生较低的压力,因此需要通过压缩系统将其压缩至理想的工艺压力。
压缩过程可以通过柱塞压缩机或螺杆压缩机来实现,具体选型需要根据处理规模和压缩比来确定。
2. 除水沼气中含有大量的水蒸气,如果不去除水分,会在后续处理过程中产生一系列问题。
因此,需要采用适当的除水方法。
传统的除水方法包括冷却和冷凝,通过降温将水蒸气凝结并分离出来。
另外,还可以采用吸附剂、膜分离等方法进行除水,根据实际情况选择最适合的除水方式。
3. 除硫沼气中的硫化氢是一种有害的化学物质,会对环境和设备造成腐蚀。
因此,需要进行除硫处理以降低其含量。
常用的除硫方法包括化学吸收、生物吸附和化学氧化等。
其中,化学吸收常用的吸收剂包括氨水、胺类物质等,通过与硫化氢发生化学反应将其吸收。
生物吸附通过利用特定的微生物来吸附和氧化硫化氢。
化学氧化则是利用氧化剂如氯、过氧化物等将硫化氢氧化为硫酸盐等易于处理的化合物。
4. 除杂质沼气中还含有一些其它杂质物质,如氧气、二氧化碳、甲烷、氮气等。
除杂质主要是为了提高沼气的纯度和利用价值。
可以通过吸附、膜分离、化学吸收等方法进行除杂,选择适当的工艺根据需要去除的杂质种类和含量。
5. 脱碳沼气中的二氧化碳是造成其热值降低的主要因素,因此需要进行脱碳处理以提高热值。
脱碳的方法一般包括化学吸收和膜分离。
化学吸收通过与二氧化碳发生化学反应将其吸收至吸收剂中,而膜分离则是通过不同渗透率的膜分离出二氧化碳。
结论通过上述的沼气提纯方案,能够有效去除沼气中的水蒸气、硫化氢、杂质和二氧化碳,提高沼气的纯度和利用价值。
沼气提纯天然气项目的若干思考

沼气提纯天然气项目的若干思考目前,对新能源项目的关注度加大,越来越多的企业也开始向这一领域不断进发。
最近,公司接到一套沼气提纯生产天然气的工程项目。
在此套新能源项目的工程的设计过程中,对比传统的空分设计项目,对沼气提纯天然气这项新能源工程有着一些新的认识和想法。
1 工程设计界区范围现场地形为阶梯状傍山坡地,沼气来源是位于第一阶梯的沼气柜。
整套沼气提纯天然气的工艺设备区位于第二阶梯的一块长方形地块上。
产品天然气通过提纯区旁的一条消防通道后,穿过第三阶梯的农田区、第四阶梯的苹果园区,在跨越一条河流后,进入主干公路旁的加气站。
全套设计至此完成。
2 设计难点及解决方案2.1 设计难点一沼气提纯生产天然气成套项目的平面布置图的设计。
目前,沼气的开发利用属于新能源的范畴,将沼气提纯用来生产天然气在国内可借鉴的投产项目更是极少。
因此,作为工程设计第一步的平面布置图的设计成为该套工程设计的第一个难点。
首先,对工程所在地进行了实地勘察测量,在相关专业测绘人员的协助下,将工程用地及其周边相关建构筑物、交通道路、设备布置等搬入图纸,为平面布置图的设计做好前提准备。
接着,熟悉沼气提纯制取天然的工艺流程,研究相关的防火规范,对此套工程所涉及到的所有机器设备图纸进行分析,以此来确定各个设备在现场的相对定位,在这一步骤中,考虑到沼气的组分,属于易燃易爆气体,将沼气压缩机厂房设计为半开放式厂房,这样有利于易燃易爆气体的及时排放,不使其集聚,产生危险。
设备定位完毕,接着进行水沟、电缆沟的设计定位,生产区管廊的定位设计,仪表控制室的布置等。
在现场平面布置图的设计中,不仅仅需要考虑满足消防安全的要求,满足工艺管道的布设,还要考虑到安装施工、运行操作检修的便利等等。
该套设备最后安装调试顺利,开车成功,运行操作检修便利稳定,用户反应良好,证明前面的设计理念是正确的。
2.2 设计难点二沼气提纯生产天然气成套项目的工艺管道的设计。
建构筑物布置妥当,机器设备定位合理准确,在此基础上,合理适用的工艺管道设计是重中之重。
沼气提纯原理及应用范围

沼气提纯原理及应用范围沼气是一种可再生能源,主要由甲烷和二氧化碳组成,还包含少量的氢气、氮气、硫化氢等成分。
沼气的提纯是指将其中的二氧化碳、硫化氢等杂质去除,提高甲烷含量,以便更好地利用沼气作为燃料。
沼气提纯的原理主要有吸附、吸收、冷凝等方法。
一种常用的沼气提纯方法是吸附法。
通过调节沼气与吸附剂的接触时间和温度,利用吸附剂对沼气中的杂质进行物理吸附,从而达到提纯的目的。
常用的吸附剂包括活性炭、分子筛、硅胶等。
吸附剂的选择要根据沼气中的成分和要求来确定。
另一种常见的沼气提纯方法是吸收法。
通过将沼气与吸收液接触,利用吸收液中溶解的成分对沼气中的杂质进行物理吸收,从而达到提纯的目的。
常用的吸收液包括氨水、氢氧化钠溶液等。
吸收液的选择要根据沼气中的成分和要求来确定。
冷凝法是沼气提纯的另一种方法。
通过降低沼气的温度,使其中的一些成分在低温下变成液体,从而达到将杂质去除的目的。
冷凝法主要用于去除沼气中的水蒸气和一些低温易液化的杂质。
沼气提纯后,甲烷含量显著提高,达到80%以上,杂质含量大大降低,从而使沼气的热值增加,能够更好地用作工业燃料和发电燃料。
此外,沼气提纯后,还可以作为天然气替代品用于家庭供暖、餐饮燃料等。
沼气提纯的应用范围广泛。
工业方面,沼气可以用作燃料供给锅炉、煤气灶、发电机组等设备,满足工业生产的能源需求。
农业方面,沼气可以用于农田灌溉、养殖温室加热等,提高农业生产效率。
生活方面,沼气可以用于家庭烹饪、供暖和取暖,解决生活能源问题。
同时,沼气作为清洁能源,可以减少对环境的污染,降低温室气体的排放,对于人们的生活环境和健康有着积极的影响。
总之,沼气提纯技术是能源利用的重要环节,通过吸附、吸收、冷凝等方法,可以将沼气中的杂质去除,提高甲烷含量,使其更好地用作燃料。
沼气提纯应用广泛,涵盖工业、农业和生活等多个领域,具有重要的经济和环境效益。
沼气提纯压缩液化制备生物天然气设备制造方案(三)

沼气提纯压缩液化制备生物天然气设备制造方案一、实施背景:随着环保意识的增强和能源结构调整的推进,生物天然气作为一种可再生能源,受到了越来越多的关注。
然而,由于沼气中含有大量的杂质,如二氧化碳、硫化氢等,直接利用存在一定的技术难题。
因此,开发一种高效的沼气提纯压缩液化制备生物天然气设备成为当务之急。
二、工作原理:沼气提纯压缩液化制备生物天然气设备主要由沼气提纯系统和液化系统组成。
沼气提纯系统采用吸附剂吸附法,通过选择合适的吸附剂,将沼气中的二氧化碳、硫化氢等杂质吸附去除,从而提高沼气的甲烷含量。
液化系统采用低温液化技术,将提纯后的沼气冷却至低温,使其转化为液态,便于储存和运输。
三、实施计划步骤:1. 设计沼气提纯系统,包括吸附剂的选择、吸附剂床的设计和操作参数的确定等。
2. 设计液化系统,包括冷却装置的选择、低温储存设备的设计等。
3. 制造沼气提纯压缩液化制备生物天然气设备,包括吸附剂床、冷却装置、储存设备等的制造。
4. 进行设备的试验和调试,优化工艺参数,确保设备的稳定运行和高效性能。
四、适用范围:沼气提纯压缩液化制备生物天然气设备适用于农村沼气池、畜禽养殖场等生物质能源的利用场景。
同时,也可以应用于城市垃圾填埋气的利用,以及工业废气的回收利用等领域。
五、创新要点:1. 采用吸附剂吸附法进行沼气提纯,相比传统的物理吸收法,具有更高的选择性和更低的能耗。
2. 采用低温液化技术进行沼气液化,相比传统的压缩液化技术,具有更高的能量利用效率和更小的设备占地面积。
六、预期效果:1. 提高生物天然气的甲烷含量,使其更适合作为能源供应。
2. 实现沼气的液化,提高储存和运输的便利性。
3. 减少沼气中的有害气体排放,降低对环境的污染。
七、达到收益:1. 提高能源利用效率,减少对传统能源的依赖。
2. 减少有害气体的排放,改善环境质量。
3. 为农村沼气池等生物质能源的利用提供更加可行的方案。
八、优缺点:优点:1. 提高沼气的甲烷含量,提高能源利用效率。
开发沼气提纯天然气新途径的研究与探索

开发沼气提纯天然气新途径的研究与探索发布时间:2022-12-24T16:41:47.498Z 来源:《中国教师》2022年12月下作者:王晓雯马文丹李佳乐盖浩楠张廷起[导读] 2019年3月,国家能源局官网对外发布《关于促进生物天然气产业化发展的指导意见(征求意见稿)》,《指导意见》中明确指出将编制国家生物天然气发展中长期规划,明确生物天然气商业化可持续发展的路径。
本文深入研究沼气提纯生物质天然气的方式方法,提出脱硫技术与膜法脱碳技术相结合,通过净化沼气获取高纯度甲烷生物质天然气的工艺技术,开创绿色新能源来源的新途径。
王晓雯马文丹李佳乐盖浩楠张廷起东营职业学院山东东营 257091【摘要】2019年3月,国家能源局官网对外发布《关于促进生物天然气产业化发展的指导意见(征求意见稿)》,《指导意见》中明确指出将编制国家生物天然气发展中长期规划,明确生物天然气商业化可持续发展的路径。
本文深入研究沼气提纯生物质天然气的方式方法,提出脱硫技术与膜法脱碳技术相结合,通过净化沼气获取高纯度甲烷生物质天然气的工艺技术,开创绿色新能源来源的新途径。
【关键词】生物质天然气;提纯;脱硫技术;膜法脱碳技术中图分类号:G688.2 文献标识码:A 文章编号:ISSN1672-2051(2022)12-020-01引言:目前我国已成为第二大能源消费国,化石燃料的使用引起严重的温室效应、酸雨、破坏臭氧层等环境问题。
《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》提出,推出能源生产结构和利用方式变革,推进能源多元清洁发展。
生物天然气作为一种清洁的气体能源,以其循环环保、变“废”为“宝”、副产品可利用、成本低廉、技术成熟易推广等特点,在补充我国气体能源不足方面大有作为。
一、开发沼气提纯天然气的意义和价值根据查阅《中国沼气产业相关政策及问题文件》,截至2021年底我国年产沼气总计超过180亿立方米,其蕴含能量相当于6.45亿吨煤。
1.生物天然气兼具经济价值和生态价值。
沼气提纯天然气工艺

沼气提纯天然气工艺咱们今天来聊聊一个挺有意思的话题——沼气提纯变天然气,这事儿听起来就像是把咱们家里的剩饭剩菜变成山珍海味一样,既神奇又实用。
你想啊,沼气这东西,在农村可不少见,尤其是那些养猪养牛的大户人家,沼气池一建,嘿,家里的能源问题就解决了一大半。
烧水做饭,冬天取暖,全靠它了。
但沼气吧,它有个“小脾气”,就是成分里除了甲烷这个“好孩子”外,还混着不少二氧化碳、氮气这些“捣蛋鬼”。
甲烷纯净了,那就是天然气,直接能接进城市的管道里,跟煤气一样方便。
所以,咱们今天就是要说说,怎么把沼气里的这些“杂质”给请出去,留下甲烷这个“金疙瘩”。
首先,得给沼气来个“洗澡澡”。
这可不是普通的洗澡,而是得用上高科技的“分子筛”技术。
想象一下,这些分子筛就像是一堆超级挑剔的保安大哥,站在沼气进入提纯车间的门口,一个个检查过往的分子。
甲烷呢,因为身材苗条,轻轻松松就过关了;而那些二氧化碳、氮气这些大块头,就被拦在了门外,只能灰溜溜地走另一条道儿。
过了分子筛这一关,沼气就变得清爽多了,但离变成天然气还差那么一丢丢。
这时候,就轮到咱们的“压缩机大哥”上场了。
这压缩机啊,力气大得吓人,一把抓住沼气,使劲儿一压,嘿,体积立马小了好几圈,密度也上去了,跟天然气更像了。
不过,这还没完呢。
为了让沼气彻底变成天然气,咱们还得给它来个“深度净化”。
这一步,就像是给沼气做了个全身SPA,把里面最后一点杂质都给清理干净了。
这下子,沼气算是彻底脱胎换骨,变成了跟天然气一模一样的“高富帅”。
接下来,就是见证奇迹的时刻了。
提纯后的沼气,也就是咱们现在说的“生物天然气”,可以直接接入城市的燃气管道,成为千家万户的清洁能源。
这不仅仅是技术的进步,更是对环境的一份贡献。
想象一下,以前只能用来烧火做饭的沼气,现在却能像天然气一样,给咱们的城市带来温暖和光明,这种感觉,就像是把废物变成了宝贝,让人心里头那个美呀!而且啊,这沼气提纯变天然气的过程,还带动了农村的经济发展。
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1.1.3.2 项目投资的必要性及建设意义1992年瑞典建立的Laholm沼气厂是瑞典首例将生物甲烷并入天然气管网的工厂。
到2011年底,我国民用沼气池达到3400多万口,污水处理厂、食品加工厂、酒厂等大中型沼气工程达2500多处,年产沼气总计超过180亿m³,对比我国2011年天然气用量1120亿m³,这部分能源相当可观。
目前,大量的沼气利用还是以低品位的热利用为主,随着集中式沼气工程不断发展,沼气提纯和发电等能量利用率更高,能量输出更多。
沼气的主要利用方式有:①直接民用取暖、照明和炊事等②直接燃烧产生蒸汽,用于工业供热③内燃机发电上网④经净化提纯后并入天然气管网或用作车用燃料等。
在我国农村,沼气工程由于规模小、技术落后,基本以直接燃烧供暖、炊事等低端利用方式为主;而一般的大型污水处理厂和垃圾填埋厂等产生的沼气,一般就地燃烧供热或直接火炬燃烧。
沼气供应具有非常强的区域性,输送距离有限,实际利用效率较低;另外沼气发电工程需额外负担昂贵的上网费用,再加上发电输出效率较低,因此,我国一般的沼气发电项目都很难单独盈利。
沼气通过提纯制取天然气,不仅能增加燃烧的热值,还能减轻环境污染,是一种较好的沼气利用方式。
各种方式的能量利用情况比较如图1.1.3-1所示。
由图1.1.3-1可知,沼气提纯净化能量损失最小,且得到的可输送能量最多。
相比其他几种沼气利用方式,将沼气提纯后作为燃气或者汽车燃料等可实现沼气的高效利用,是最有前景的一种利用方式。
图1.1.3-1 沼气能量的利用情况天然气主要成分为甲烷,是一种无色、无味、无腐蚀性气体,它是较为安全的燃气之一,它不含一氧化碳,比重轻于空气,一旦泄漏,立即会向上扩散,不易聚积成爆炸性气体,安全性较高。
采用天然气作为能源,可减少煤和石油的用量,因而能大大改善环境污染问题;天然气作为一种洁净环保的优质能源,能减少二氧化硫和粉尘排放量近100%,减少二氧化碳排放量60%和氮氧化合物排放量50%,并有助于减少酸雨形成,舒缓地球温室效应,从根本上改善环境质量。
将沼气通过提纯制取的天然气与未经处理的沼气相比有以下几个方面的优点:①沼气中甲烷含量为45%~60%,而通过提纯制取的天然气甲烷含量在97%以上,因此天然气燃烧起来火力要强,能源利用率高;②沼气中含有硫化氢气体,直接用于燃烧会产生二氧化硫,排放后对环境造成较严重的污染,而天然气基本上不含有硫化氢,属于清洁燃料;③沼气中二氧化碳含量在40%左右,二氧化碳的存在有灭火阻燃的作用,在燃烧时会降低燃烧热的利用率、降低火焰温度、降低燃烧室的容积利用率,导致燃烧放热过程的成本增加。
沼气回收提纯后完全可以达到天然气的标准,甚至可以达到并超过车载天然气的标准,可以缓解能源危机,通过脱硫脱碳可以减少大气的污染,减少废气的排放。
为了缓解国内天然气供应不足,我国LNG进口量正在不断增加。
2011年我国进口了天然气约合280亿m³,相当于2011年全国天然气总消费量的近21.5%。
随着中亚天然气管道、西气东输二线西段的投产运营以及我国液化天然气项目的加速发展,预计未来我国天然气进口量将有较大幅度的增长。
随着居民生活水平提高,对清洁能源需求增加,中国天然气需求将继续旺盛。
未来中国将形成国产气为主,进口气为辅的多气源资源保障体系,国内天然气供应将呈现西气东输、北气南下、就近供应以及海气登陆四大格局。
到2020年,我国天然气市场需求有望达到2000亿m³,占整个能源构成的10%。
天然气工业发展前景广阔。
综合来说,在当前节能减排的严峻形势下,由于天然气的碳排放低于煤炭和石油,是替代煤炭和石油类高碳排放能源的较理想的过渡性能源,战略意义日益突出。
从国家对新能源规划情况看,规划中将煤炭能源占比由70%降低到63%,降低了7个百分点,而天然气的规划占比增长了4.4个百分点,绝对百分数来说是目前3.9%的一倍多,而相对来说将占据由从煤炭能源转化而来的62.9%的份额。
可以说,天然气将成为我国工业化中后期的重点应用能源之一。
4.1.1回收综合利用工艺选择的理由沼气中成分较多较杂,有一些气体夹杂在沼气中在应用过程中对工艺、设备、环境都将造成一定的影响,如硫化氢、二氧化碳等。
沼气中的硫化氢是一种可燃性无色气体,常温下为无色有臭鸡蛋气味的气体,有剧毒,密度比空气大,溶于水后的水溶液为氢硫酸,氢硫酸对钢铁有较大的腐蚀作用,对与之接触的输送管道和使用机械的使用寿命具有较大影响。
而且硫化氢在燃烧过程中产生二氧化硫对人的身体和环境的危害较大,因此沼气在使用过程中应除去硫化氢;沼气中的二氧化碳是一种无色无味气体,溶于水形成碳酸,对金属有腐蚀作用。
二氧化碳有灭火阻燃作用,常用作灭火剂,在以燃烧放热或以燃烧做功为目的的系统中,二氧化碳的存在通常会降低燃烧热的利用率、降低火焰温度、降低气缸容积利用率,导致放热或做功过程中成本增加。
因此在这类气体的使用过程中,只有将二氧化碳降低到较低的含量,才能达到使用要求,提高设备效率,降低使用要求,因此在沼气提纯中须进行脱碳处理。
通过对沼气的脱硫脱碳处理后,沼气的使用价值能在原有基础上提高20%左右,可给企业带来很好的经济效益和社会效益。
4.1.2 脱硫工艺技术方案的比较和选择4.1.2.1 国内外技术概况目前,国内外处理沼气脱硫的方法很多,依其弱酸性和强还原性而进行脱硫可分为干法和湿法。
干法是利用硫化氢的还原性和可燃性,以固体氧化剂或吸附剂来脱硫或直接燃烧,其中包括克劳斯法、氧化铁法、活性炭法和卡太苏耳弗法等。
湿法按其所用的不同脱硫剂分为液体吸收法和吸收氧化法两类。
液体吸收法中有利用碱性溶液的化学吸收法和利用有机溶剂的物理吸收法,以及物理化学吸收法。
吸收氧化法主要利用各种氧化剂、催化剂进行脱硫。
4.1.2.2 工艺技术方案的比较1、湿法脱硫湿法脱硫可以归纳分为物理吸收法、化学吸收法和氧化法三种。
采用碳酸钠、氨水和醇胺溶液等吸收硫化氢的为化学吸收法;用冷甲醇吸收硫化氢的为物理吸收法;采用碱性溶液为吸收剂,并加入载氧体为催化剂,吸收硫化氢,并将其氧化成单质硫的方法为氧化法,此法采用溶液吸收,且具有氧化再生的特点,故此脱硫方法也称为湿式氧化法。
以上三种脱硫的方法中,物理吸收法和化学吸收法存在硫化氢再处理问题。
目前湿式氧化法技术成熟可靠,脱硫效率可达99.5%以上。
国内湿式氧化法主要以改良ADA法、栲胶法、PDS法等为代表。
(1)改良ADA法:又称改良蒽醌二磺酸法,是成熟的氧化脱硫法,脱硫率可达99.5%以上。
其主要反应如下:脱硫塔中的反应:以PH=8.5~9.2的稀碱液吸收硫化氢生成硫氢化物。
Na2CO3+H2S NaHS+NaHCO3 硫氢化物与偏钒酸钠反应生成元素硫:2NaHS+4NaVO3+H2O Na2V4O9+4NaOH+2S 氧化态ADA氧化焦性偏钒酸钠生成偏钒酸钠:Na2V4O9+2ADA(氧化态)+2NaOH+H2O 4NaVO3+2ADA(还原态)再生过程中的反应:还原态ADA被空气中的氧氧化成氧化态,然后溶液用泵送入吸收塔循环使用。
2ADA(还原态)+O2 2ADA(氧化态)+2H2O改良ADA溶液组分中,碳酸钠(Na2CO3)作吸收剂,ADA为析硫的载氧体,偏钒酸盐为ADA析硫过程的催化剂。
改良ADA法是技术成熟、过程规范程度高、溶液性能稳定、技术经济指标较好的脱硫方法。
该方法还具有硫磺回收率高,回收的硫磺纯度高,溶液对人和生物无毒害作用,对碳钢无腐蚀作用的优点。
其缺点是易发生硫磺堵塞脱硫塔内填料。
(2)栲胶法:栲胶是聚酚类(丹宁)物质,可代替ADA作载氧体,价格低廉。
此法的吸收效果与ADA相近,且具有不容易堵塞脱硫塔填料、栲胶资源丰富、价格便宜等优点。
其缺点是配制脱硫液和往系统中补加栲胶时都要经过加热溶化制备过程。
(3)PDS法:PDS是酞菁磺酸盐系化合物的混合物,它具有较高的催化活性。
PDS脱硫与其它各种湿式氧化法脱硫具有相同的生产工艺,因此由ADA法或栲胶法改为PDS脱硫不需要更改原有工艺,只是以PDS代替脱硫液中得ADA或栲胶即可。
PDS的催化活性好,用量少,消耗低。
溶液再生时产生硫泡沫的硫晶体粒子大,易于分离,故脱硫液中的悬浮硫含量较低。
该法不仅脱除无机硫,对有机硫也有很好的脱除效果。
PDS对人体无毒害作用,脱硫液对设备基本无腐蚀。
由于脱硫液中PDS含量特低,且容易被硫泡沫带走损失掉,若集中加入,将导致PDS 未参加反应就被泡沫带出系统,且损失多,所以须采用24小时连续滴加的方式加入。
另外最新的脱硫剂主要代表有SY-7和888,它们是针对PDS的缺点而改进的催化剂,也具有催化活性好,用量少,消耗低的特点。
2、干法脱硫干法脱硫是采用固体吸收剂或吸附剂来脱除硫化氢或有机硫的方法。
干法脱硫具有流程短,设备结构简单,气体净化度高,操作平稳的优点。
但此法通常使用固定层反应器,需要定期更换脱硫剂,不能连续。
由于受脱硫剂硫容量(单位质量脱硫剂能脱除硫的最大数量)的限制,干法脱硫一般用于含硫量较低的情况。
干法脱硫的方法很多,目前使用的主要有以氧化铁法、活性炭法、氧化锌法和有机硫(COS、CS2)水解法等。
湿法碳酸钠的优点是能够耐受气体气量和硫化氢含量冲击,干法氧化铁脱硫的优点是脱硫精度高。
气体先经过湿法脱硫初步粗脱硫,将沼气中的大部分硫化氢去除。
剩余小部分未被湿法脱硫吸收的硫化氢,被干法脱硫的氧化铁脱硫剂吸收,经过湿法脱硫和干法脱硫相结合的脱硫后硫化氢含量<8mg/Nm3。
湿法碳酸钠脱硫采用脱硫液循环再生工艺,无污染性废水排出,且湿法脱硫过滤出来的硫沫和干法脱硫吸收硫化氢后的脱硫剂可收集起来,出售给硫酸厂。
工艺采用的化工原料和设备,均无毒、无害,操作方便,无安全隐患。
相比较氢氧化钠脱硫和纯干法脱硫具有脱硫效率高、运行成本低等优点。
该工艺沿用以往煤气脱硫成熟的栲胶脱硫的基础上,经过多次更新换代,已达到国际同行业先进水平。
湿法碳酸钠脱硫效率稳定,干法脱硫的脱硫精度高,采用干湿结合的脱硫方法充分利用两种脱硫方法的优点,在脱硫精度和运行成本上达到最优化。
4.1.3 脱碳工艺技术方案的比较和选择4.1.3.1 国内外技术概况沼气是多种气体的混合物,主要含有甲烷和二氧化碳,一般甲烷占45%~60%,二氧化碳占30%左右。
因此,脱二氧化碳是整个沼气提纯的核心技术,直接关系到成品气的指标、收率及运行成本。
在沼气脱除二氧化碳方面,瑞士、瑞典、爱尔兰、德国、法国、加拿大和澳大利亚等在这方面做了大量的研究,取得了杰出的成就,目前在欧美国家实际生产常采用的脱碳技术主要有变压吸附(PSA)、压力水洗、化学吸收、物理吸收、膜分离和低温分离等。
其中,使用最为普遍的是变压吸附(PSA)、压力水洗、化学吸收三种方法。