[发明专利]一种沼气脱硫化氢的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种沼气脱硫化氢的方法及装置，特别是涉及一种富二氧化碳含硫气体的脱硫化氢方法，属于气体净化领域。

背景技术

近年来，随着垃圾填埋场建设的推进，国内外有机废弃物、高浓度有机废水厌氧消化技术的迅速发展，由此产生的清洁生物质能（沼气）开发利用也随之快速发展。但原生沼气是一种混合气体，主要含CH₄和CO₂，还含有少量的水汽、H₂S等不可利用的有害气体，这些杂质严重影响了沼气的回收利用。尽管H₂S含量因为发酵原料的不同有所变化，但在沼气利用前必须予以去除，以免腐蚀压缩机、气体储存罐和发动机等设备，同时避免燃烧后硫化氢生成二氧化硫，造成环境污染及影响人体健康。因此，为实现沼气的环保、高值、高效利用，沼气净化脱硫化氢工艺的研究开发显得尤为迫切和重要。

络合铁法脱硫化氢技术是目前工业化较成熟的沼气净化方法，该方法工艺简单，脱硫效率高，单质硫回收纯度高，集脱硫与硫磺回收为一体，脱硫过程中物固体、液体废物，适用于硫化氢浓度较低或浓度高但气体量不大的场合，更重要的优点是该工艺在脱除硫化氢的过程中，几乎不受气源中CO₂含量的影响而能达到非常高的净化度。但该方法在脱硫剂长期运行过程中存在着络合剂或配体降解的问题，造成化学品消费高，同时存在产物硫磺堵塞等问题，以及运转装置上出现硫磺分离沉降困难等。因此，开发一种高效率、能耗少、成本低的沼气脱硫化氢方法成为又一关键问题。

本发明通过对沼气脱硫化氢方法的优化，不仅保证了沼气中H₂S的高效净化，满足沼气压缩装罐的硫含量标准，同时简化了工艺设备，节省了脱硫化学品的成本，还解决了工艺中硫磺分离沉降困难等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种从沼气中去除脱硫化氢的方法，与其他技术相比具有设备简单、能耗小，脱硫效率高，脱硫剂离线再生、副反应少，化学品成本低、操作费用低的特点。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种沼气净化脱硫化氢的方法，其特征在于至少由以下过程组成：

（1）用钠碱Na₂CO₃或钾碱K₂CO₃或它们的混合物作为脱硫吸收液对沼气进行洗涤的吸收过程；

（2）对过程（1）得到的脱硫富液与粒径为1～30mm的含有铁的氧化物或铁元素的固体颗粒进行置换反应，再生得到钠碱Na₂CO₃或钾碱K₂CO₃的再生过程；

（3）对过程（2）得到的产物进行硫磺回收和脱硫贫液循环利用过程。

所述脱硫液钠碱Na₂CO₃或钾碱K₂CO₃或它们的混合物，在吸收塔内对沼气进行洗涤，吸收其中的硫化氢，生成HS^-；在反应后的溶液中加入含有铁的氧化物或铁元素的固体颗粒，与脱硫产物HS^-反应，生成Fe₂S₃，并快速分解为FeS和S，从而使碱Na₂CO₃或钾碱K₂CO₃得到再生，恢复其碱性。传统的络合铁法将碱液与铁盐一同输入吸收塔，会因为铁离子浓度高而造成产物硫磺堵塞管道，本发明将碱液吸收与铁氧化分单元进行，既保证了高效率脱硫，同时减少了硫磺在吸收塔内和管道中的沉积，避免了传统工艺中硫磺堵塞的问题。

所述含铁固体颗粒为铁矿石类物质，与传统工艺所用铁盐相比，价廉易得，显著降低脱硫成本，使沼气脱硫化氢工业化更经济。固体颗粒在溶液中与HS^-反应，存在传质速率慢的问题，本发明所述的固体颗粒粒径在1～30mm，粒径大于1mm，保证了含铁固体颗粒与HS^-有足够的接触面积，提高传质速率，从而提高铁矿石的脱硫效率；同时保证粒径小于30mm，可避免由于粒径过大而导致铁矿石利用不完全，以及置换生成的FeS附着在铁矿石的表面，进而阻止置换反应进行的问题。

所述碱液再生，是通过铁矿石与富液发生置换反应来完成。脱硫剂通过液相置换离线再生，与传统工艺鼓入大量空气氧化再生相比，既节省了大流量鼓风机，简化了工艺设备，节省了能耗，又缩短了碱液再生的时间。