[實用新型]一種基于納米材料的低溫脫硫裝置

有效

• 申請號: 201821278583.4
• 申請日: 2018-08-09
• 公開（公告）號: CN209024472U
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: 蘇良湖;陳玉東;陳梅;劉臣煒;張龍江
• 申請（專利權）人: 環境保護部南京環境科學研究所
• 主分類號: C10L3/10
• 分類號: C10L3/10
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務所 32230
• 代理人: 徐蓓

本實用新型公開基于納米材料的低溫脫硫裝置，包括豎直設置的脫硫管和多個濾芯單元，所述濾芯單元的形狀與外徑和所述脫硫管的形狀與內徑相同，所述濾芯單元豎直排列于所述脫硫管內，所述濾芯單元的上下兩端透氣，濾芯單元內填充有納米脫硫材料和石英砂的混合物，所述脫硫管外側設置有溫度控制裝置。該實用新型可適用于納米材料的脫硫工藝，可以高效去除沼氣中的硫化氫，并且具有結構簡單、操作和維護方便等優點。

技術領域

本發明屬于能源與環境技術領域，具體涉及一種基于納米材料的低溫脫硫裝置。

背景技術

沼氣是一種寶貴的清潔可再生能源。它來源廣泛，主要包括城市生活垃圾（Municipal solid waste，MSW）填埋場，污水污泥厭氧消化和農業廢棄物（如畜禽糞便）厭氧消化等。沼氣主要成分是CH₄（50~75%）和CO₂（25~45%），此外，還含有少量的水蒸氣（2~7%）、N₂（<2%）、O₂（<2%）、H₂S（<1%）、H₂（<1%）和NH₃（<1%）等。沼氣的熱值一般介于15~30 MJ/m³，資源化利用途徑多元，可用作熱電聯產（CHP），壓縮天然氣，車輛燃料，或高級含氧燃料（如合成甲醇和二甲醚）等。在沼氣所有利用途徑中，均必須首先去除其雜質，如硫化氫。沼氣中H₂S是一種劇毒氣體，在有氧和濕熱環境下易腐蝕金屬管道、縮短內燃機、壓縮機的壽命，以及轉化為具有強腐蝕性且污染環境的H₂SO₄及SOx等。 針對不同用途，H₂S含量應滿足不同的標準。如：用于熱電聯產應將H₂S含量控制在100～500 mg/Nm³以下；用于車輛燃料應將H₂S含量控制在5 mg/Nm³以下；用于管道民用天然氣應將H₂S含量控制在6 mg/Nm³以下。

沼氣脫硫技術可包括原位脫硫法和異位脫硫法。其中原位脫硫技術，諸如在填埋場中嵌入功能覆蓋層（垃圾生物覆蓋土（Waste biocover soil，WBS）、鐵氧化合物）等；向厭氧消化反應器通入氧氣（或空氣）實現微氧或適度氧化；以及作者前期研究的在厭氧消化體系中添加納米零價鐵、水合鐵氧化物等原位固硫組分等。原位脫硫技術雖可一定程度上降低沼氣中H₂S濃度，但仍不可避免地需要進一步處理，以滿足沼氣綜合利用工藝的要求。

利用納米材料（如納米零價鐵或納米鐵氧化物）進行沼氣脫硫，具有廣闊的應用前景。如申請人前期研究發現，納米零價鐵（zero-valent iron nanoparticles, NZVI）在250^oC反應溫度下，硫化氫的去除能力達490 mg H₂S/ g NZVI。（Performance evaluationof zero-valent iron nanoparticles (NZVI) for high-concentration H₂S removalfrom biogas at different temperatures [J]. RSC Advances, 2018, 8(25):13798-13805）。但是，常規的脫硫裝置無法滿足納米材料的脫硫工藝。一方面在于，很多納米材料需要更高的反應溫度（如150~300^oC），室溫條件下很難取得優異的脫硫性能；另一方面，納米材料的顆粒尺寸極小，與常規的脫硫劑不同，無法采用傳統脫硫劑填充單元。因此，必須針對納米材料開發出適用的脫硫裝置。

實用新型內容

針對上述問題，本實用新型提出一種基于納米材料的低溫脫硫裝置。

本實用新型采用以下技術方案：