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沼气脱硫系统
浏览: 发布日期:2019-09-30
沼气湿法脱硫
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。物理和化学方法存在硫化氢再处理问题,氧化法是以碱性溶液为吸收剂,并加入载氧体为催化剂,吸收H2S,并将其氧化成单质硫,湿法氧化法是把脱硫剂溶解在水中,液体进入设备,与沼气混合,沼气中的硫化氢(H2S)与液体产生氧化反应,生成单质硫吸收硫化氢的液体有氢氧化钠、氢氧化钙、碳酸钠、硫酸亚铁等。成熟的氧化脱硫法,脱硫效率可达99.5%以上。
在大型的脱硫工程中,一般采用先用湿法进行粗脱硫,之后再通过干法进行精脱硫。
湿法脱硫塔主体包括洗涤塔、硫化氢采样与监测系统、碱液配置槽、供水软水装置、液位控制系统、支撑件和连接件。脱硫系统通过对出气硫化氢浓度的监控以及PH值监控,实现全自动运行。
运行时,沼气由下至上通过脱硫塔,Na2CO3溶液(或NaOH溶液)从顶部向下喷淋,使得H2S气体与碱液发生了充分的化学反应。
由于沼气中含有的大量CO2成分,同样会消耗碱液。 系统应能对反应条件(包括反应温度、PH值)等进行控制,设置最优反应条件,尽可能地减少碱液的消耗量。
湿法催化脱硫一般采用酞菁钴磺酸盐系有机高分子化合物做为催化剂,反应原理如下:
酞菁钴磺酸盐系有机高分子化合物,它是以多种金属离子为中心的配位化合物,与其它液相催化氧化法脱硫的本质区别是脱硫和氧化再生两个过程均有催化作用,它将一般液相催化氧化的再生过程的控制步骤,改变为脱硫过程为全过程的控制步骤。
 无机硫的化学吸收与催化转化
H2S + Na2CO3 = NaHS + NaHCO3     (1)
NaHS + NaHCO3 + (X – 1)S = Na2SX + CO2 + H2O   (2)
NaHS + H2O = NaOH + H2S    (3)
Na2SX + H2O = NaOH + H2SX   (4)
反应(2)是酞菁钴磺酸盐法所特有的反应,所谓催化化学吸收,就是指此反应。
 对有机硫的脱除反应
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)
湿法脱硫工艺流程:

系统组成及功能说明
(1)吸收
用脱硫液吸收气体囊的H2S,因气液流向的不同有并流和逆流之分。目前栲胶脱硫大多数采用填料塔气液逆流接触吸收。一般碱性栲胶脱硫溶液从塔上部进入,而含硫气体从塔的下部进入,通过塔内填料气液逆流接触,达到传质过程,使H2S由气相转移到液相,电离生成 H和HS
   (2) 再生
    传统意义上的再生是指H2S转化为S的过程,判断再生过程好坏的指标是液相H2S含量,其实析硫只是溶液再生的一个部分,而析硫反应是跟随吸收之后立即开始的。有人做过测定,湿式氧化法脱硫,塔中析硫量占过程总析硫量的75%左右,在氧化再生槽中进行的主要是载氧催化剂的再生和浮选过程。再生效果的好坏,主要以高价金属与低价金属的比值或以溶液的电位值的高低来判定。
再生流程也有并流和逆流之分,早期的再生装置是高径比很大的塔,脱硫后的富液与压缩空气从塔底进入并流向上完成载氧催化剂的再生和硫的浮选。近期多采用自吸空气喷射器再生,富液由喷射器上口进入,由于液体流速很高,一般为25m/s左右,再生空气由空气吸入口进入,在喷射器喉管处气液充分混合,实现富液的再生过程。由于喷射器的引入,加快了溶液的再生过程,减少了溶液在再生槽的停留时间,气液仍为并流接触。逆流再生是富液自上而下流动,空气处上而下流动。目前多采用自吸空气喷射器再生,可节约动力消耗。
   (3) 硫回收
    再生槽上部溢流分离出来的硫泡沫,首先进入硫泡沫贮槽,然后用泵送或压缩空气压送到高位硫泡沫槽,经加热使硫颗粒增大,并与清液分离,清液溢流入溶液储槽,而硫泡沫在经机械(真空过滤机、离心机、压缩机)分离生成硫膏。
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