[發明專利]一種利用膠原纖維/聚酯復合材料負載Fe（Ⅲ）脫除沼氣中硫化氫的裝置及方法

有效

• 申請號: 201310162981.5
• 申請日: 2013-05-06
• 公開（公告）號: CN103254957A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 馬興元;張浩然;楊西萍;胡雪麗
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: C10L3/10
• 分類號: C10L3/10;B01D53/82;B01D53/52
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 蔡和平

技術領域

本發明屬于生物質再生能源領域，特別涉及一種利用膠原纖維/聚酯復合材料負載Fe（Ⅲ）脫除沼氣中硫化氫的裝置及方法。?

背景技術

天然的沼氣是一種低熱值氣體，使用范圍極其有限，且效率低，一些國家現有的沼氣工業主要將沼氣應用于改良的爐灶與發動機使其產熱或發電，作為能源供當地用戶使用。而沼氣經純化后則可提高其成分中甲烷的相對含量，增加其熱值，純化后的沼氣目前在國外主要是作為一種新型的能源用于管網供能或作為機動車燃料。沼氣純化的主要過程包括:脫除硫化氫、二氧化碳和水及其他不助燃的雜質。其中，H₂S總是存在于沼氣中，盡管其含量因為發酵原料的不同有所變化，但是必須予以去除，以免腐蝕壓縮機、氣體儲存罐和發動機。如沼氣含有一定量的硫化氫，有時也含極少量的有機硫，硫化氫是劇毒的有害物質，空氣中含0.1%的硫化氫數秒內可使人致命。它對輸氣管、儀器儀表、燃燒設備有很強腐蝕作用，其燃燒產物二氧化硫也是一種腐蝕性很強的氣體，同時進入大氣能產生“酸雨”。為保證人體健康和保護大氣環境，延長燃氣設備等的使用壽命，必須在沼氣凈化過程中盡早予以進行脫硫。?

對于沼氣中硫化氫的脫除，主要技術如下：?

1、干法脫硫?

干法脫硫常用于低含硫氣體的處理，常用方法有活性炭法、膜分離法、變壓吸附（PSA）法和不可再生的固定床吸附法等。沼氣脫硫常用不可再生固?定床吸附法，其方法有很多，從物系上大致可分為鐵系、鋅系、活性炭等，常用于低含硫氣體的精脫過程。?

目前，國內脫硫技術已比較成熟，脫硫方法及脫硫工藝眾多，但是都存在著以下缺點：干法脫硫效率不高，脫硫劑再生困難，硫容相對較低，操作不連續、更換脫硫劑勞動強度大以及裝置占地面積大等缺點，主要適用于精細脫硫。?

1）活性炭法?

活性炭與其他吸附劑（如分子篩）相比所具有的優點是發達的比表面、微孔結構、熱穩定性，能選擇性的脫除液相或氣相中某些化學、在濕氣中高的吸附容量以及價格低廉等。它在常溫下具有加速H₂S氧化為硫的催化作用并使之被吸附。吸附在活性炭上的硫，可用質量分數為12%—14%的硫化銨溶液萃取活性炭上的游離硫而得到回收。?

活性炭法適用于H₂S含量小于0.3％的沼氣的脫硫要求，故可以考慮使用活性炭法來凈化大中型沼氣工程的沼氣。具有關在天然氣中的脫硫化氫試驗研究表明，其脫硫率可達99％以上，凈化后氣體的H₂S含量小于10×10^—6g／m³。其優點在于簡單的操作便可以得到純凈度高的硫，如果選擇合適的活性炭，還可以除去有機硫化物。H₂S與活性炭的反應快（活性炭吸附H₂S的速度比氫氧化鐵的快）、接觸時間短、處理氣量大。?

如采用雙床活性炭系統，還具有以下優點：當兩個吸附床串聯工作，在第一個吸附床吸附H₂S時另一個吸附床并不起作用。當第一個吸附床吸附飽和時，H₂S會穿過進入第二個吸附床被吸附。當第一個吸附床流出的H₂S的含量等于進氣中的H₂S含量時，更換第一個吸附床的活性炭。更換后，新的?吸附床作為第二個活性炭床繼續工作。這種工作方式能夠最大限度地利用活性炭進行吸附。?

2）膜分離法?

20世紀70年代開始，世界上許多國家對膜分離技術用于氣體分離進行了工業試驗。該方法方便靈活，能夠適應各種操作條件變化，處理費用相對較低，因此，膜分離法用于分離大量的H₂S及CO₂，具有很大潛力，而且對環境影響小。盡管膜分離法有其內在的優點，但至今尚未在工業上廣泛應用，主要原因是復雜的制膜工藝使得膜系統造價昂貴。此外在工業條件下，分離膜的性能也不夠穩定。?

3）氧化鐵吸收法?

氧化鐵吸收法是將Fe₂O₃屑（或粉）和木屑混合制成脫硫劑，以濕態（含水40%左右）填充于脫硫裝置內。Fe₂O₃脫硫劑為條狀多孔結構固體，對H₂S能進行快速的不可逆化學吸附，數秒內可將H₂S脫除到1ppm以下。?