[發(fā)明專利]一種基于納米零價(jià)鐵的沼氣干式脫硫方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611162881.2
• 申請(qǐng)日: 2016-12-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106753638B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇良湖;張明珠;張龍江;韓志華;孫旭;陳玉東;陳梅;劉臣煒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 環(huán)境保護(hù)部南京環(huán)境科學(xué)研究所
• 主分類號(hào): C10L3/10
• 分類號(hào): C10L3/10
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務(wù)所 32230
• 代理人: 徐蓓;尹妍

本發(fā)明屬于能源與環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于納米零價(jià)鐵的沼氣干式脫硫方法。將沼氣通入裝填有納米零價(jià)鐵的填充柱，控制填充柱溫度為170℃~300℃，即可高效去除沼氣中的硫化氫。本發(fā)明基于納米零價(jià)鐵的沼氣干式脫硫方法，具有工藝簡(jiǎn)單、硫化氫去除效率高、硫容大等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于能源與環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于納米零價(jià)鐵的沼氣干式脫硫方法。

背景技術(shù)

沼氣是一種潛力巨大的清潔可再生能源，其的資源化利用對(duì)環(huán)境、健康、經(jīng)濟(jì)和節(jié)約能源均有裨益。沼氣的主要成分為甲烷和二氧化碳，其利用途徑多元，如熱量和蒸汽的生產(chǎn)、電力/熱電聯(lián)產(chǎn)，或者作為車用燃料。在所有利用方式中，沼氣都必須根據(jù)其進(jìn)一步利用目的去除雜質(zhì)，如硫化物。

沼氣中的硫化物會(huì)腐蝕內(nèi)燃機(jī)并縮短其壽命，也會(huì)減少金屬管道、氣罐、壓縮機(jī)等壽命。H₂S不僅危害人體健康，而且容易轉(zhuǎn)換為SO₂和H₂SO₄，加劇對(duì)機(jī)械設(shè)備的腐蝕。對(duì)于沼氣熱電聯(lián)產(chǎn)，可接受的H₂S含量大約為100~500 mg/m³，具體要求與選擇的設(shè)備有關(guān)。而當(dāng)用作車輛燃料時(shí)，需要進(jìn)一步將H₂S含量降低至5 mg/m³。當(dāng)注入民用天然氣管道系統(tǒng)時(shí)，H₂S濃度要求≤6~20 mg/m³。此外，H₂S還具有惡臭閾值極低（0.7 μg/ m3），并對(duì)哺乳動(dòng)物和水棲物種表現(xiàn)出高毒性。

納米零價(jià)鐵（nZVI），由于它具有粒徑小，比表面積大，以及快速污染物轉(zhuǎn)化的高活性，已廣泛地用于處理有毒有害污染物。納米零價(jià)鐵顆粒對(duì)污染物的具體去除機(jī)理（之間具有相聯(lián)性）包括吸附、鐵溶解、鐵共沉淀，同時(shí)伴隨氧化或還原，這些反應(yīng)的機(jī)制還受到吸附或沉淀到納米零價(jià)鐵顆粒表面的有機(jī)或無(wú)機(jī)物質(zhì)的影響。

目前納米零價(jià)鐵用于脫硫的研究，都聚焦于水環(huán)境中。如發(fā)明人發(fā)表的論文Theuse of the core-shell structure of zero-valent iron nanoparticles (NZVI) forlong-term removal of sulphide in sludge during anaerobic digestion.Environmental Science: Processes Impacts, 2015, 17(12), 2013-2021，以及Sheng-Hsun Chaung等發(fā)表論文Nanoscale Zero-Valent Iron for Sulfide Removalfrom Digested Piggery Wastewater. Journal of Nanomaterials, 2014, 1-10。納米零價(jià)鐵在水環(huán)境中可高效去除硫化物，其原理在于：納米零價(jià)鐵在水環(huán)境中經(jīng)歷表面羥基化，在聚合物表面和單個(gè)粒子之間形成一個(gè)薄的表面層（厚度約2~4 nm），該表面層主要成分為氧化鐵（或非晶氧化物），表面化學(xué)計(jì)量比接近FeOOH，可以與硫化物高效反應(yīng)。但采用納米零價(jià)鐵進(jìn)行濕法脫硫，存在帶入水蒸氣、廢水處理以及納米零價(jià)鐵再生難等問(wèn)題。

在干法脫硫中，傳統(tǒng)技術(shù)常采用氧化鐵、氫氧化鐵、活性炭等脫除沼氣中的硫化氫，但存在去除效率低或者硫容偏低等問(wèn)題。目前尚無(wú)納米零價(jià)鐵干法脫除硫化氫的報(bào)道，而普通鐵粉在500℃以下的脫硫效率極低，沒(méi)有應(yīng)用價(jià)值。目前我國(guó)沼氣利用仍處于初步階段，深度凈化技術(shù)缺乏，特別是在硫化氫去除方面，迫切尋求效率高、硫容量大的新型脫硫技術(shù)，為沼氣的深度利用提供技術(shù)支撐。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種基于納米零價(jià)鐵的沼氣干式脫硫方法，該方法應(yīng)用了納米零價(jià)鐵所具有的納米尺寸結(jié)構(gòu)，在特定溫度條件下劇烈降低鐵-硫化物反應(yīng)的活化能，顯著增強(qiáng)了硫化氫對(duì)零價(jià)鐵顆粒的攻擊性，可在低溫（300℃）條件下高效去除硫化氫，具有工藝簡(jiǎn)單、硫容大等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的目的在于提供一種基于納米零價(jià)鐵的沼氣干式脫硫方法。