[發明專利]一種沼氣脫硫的方法及裝置

在審

• 申請號: 201910221435.1
• 申請日: 2019-03-22
• 公開（公告）號: CN110055118A
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發明（設計）人: 李法社;隋猛;王華;王霜;陳勇;張小輝;張逸水
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C10L3/10
• 分類號: C10L3/10;B01D53/78;B01D53/52;C02F1/44;C02F103/18
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本發明公開一種沼氣脫硫的方法及裝置，涉及沼氣脫硫領域。本發明所述方法為沼氣從沼氣脫硫罐下部通入，由沼氣脫硫罐的下部向上運動，通過泵將過渡金屬離子水溶液從氧化還原罐中液輸送到沼氣脫硫罐的頂部，通過霧化噴頭噴出，與沼氣在沼氣脫硫罐中接觸，脫硫后的沼氣從沼氣脫硫罐上部出氣口排出；與沼氣反應后的過渡金屬離子水溶液從沼氣脫硫罐的底部排出，通過管道輸送到氧化還原罐中，壓縮空氣瓶內的富氧空氣從氧化還原罐的底部通入，將氧化還原罐內的低價過渡金屬離子氧化為高價過渡金屬離子，再次輸送到沼氣脫硫罐中使用；硫單質分離器將沼氣脫硫罐溶液中的單質硫進行沉積分離提純，生產硫餅；脫硫過程中產生的水經反滲透膜和閥門排出。本發明提供的沼氣脫硫方法，流程工藝簡單、易操作、成本低、脫硫率高、運行穩定、無污染物排放，脫除沼氣中H₂S效率高，可大幅降低沼氣脫硫運行成本和投資費用。

技術領域

本發明涉及一種沼氣脫硫的方法及裝置，屬于沼氣脫硫領域。

背景技術

能源是人類社會存在與發展的物質基礎；過去多年，建立在煤炭、石油、天然氣等化石燃料基礎上的能源體系極大的推動了人類社會的發展。然而，人們在物質生活和精神生活不斷提高的同時，也越來越感悟到大規模使用化石燃料所帶來的嚴重后果，資源日益枯竭，環境不斷惡化，還誘發不少國與國之間、地區之間的政治經濟糾紛，甚至沖突和戰爭。因此，人類必須尋求一種新的、清潔、安全、可靠的可持續能源系統。

生物質能作為世界上一次能源消費中的第四大能源資源，在歷史長河中與人類生活密切相關，是唯一可存儲和運輸的可再生能源，在人類未來的能源系統中也將占有重要地位。因此，改變我國傳統的能源生產、消費模式，利用生物質能等清潔可再生能源，對建立可持續發展的能源系統有較大益處。沼氣從厭氧發酵裝置產出時會攜帶大量的水分，特別是在采用中溫或高溫發酵工藝時，沼氣具有較高的濕度。當沼氣在管路中流動時，由于溫度、壓力的變化，水蒸氣冷凝增加了沼氣在管路中流動的阻力，而且由于水蒸氣的存在，還降低沼氣的熱值。而水與沼氣中的硫化氫共同作用，更加速了金屬管道、閥門及流量計的腐蝕或堵塞。

沼氣中的硫化氫燃燒后生成二氧化硫，它與燃燒產物中的水蒸氣結合生成亞硫酸，使燃燒設備的低溫部位金屬表面產生腐蝕，還會造成對大氣環境的污染，影響人體健康。利用沼氣發電生產時，沼氣中的硫化氫、二氧化硫等含硫雜質嚴重腐蝕柴油機機件。現在，沼氣的熱能利用設備的品種和數量不斷增多，如沼氣發電、燒鍋爐、干燥、烘烤、暖房、孵化和養蠶等生產領域，并逐步向產品的標準化、系列化和工廠化發展。因此，對沼氣進行凈化，脫除沼氣中的冷凝水、硫化氫和二氧化碳等雜質，使沼氣的質量達到使用要求，是十分必要的。

沼氣是一種混合氣體，其成分不僅取決于發酵原料的種類及其相對含量，而且隨著發酵條件及發酵階段的不同而變化；當沼氣消化器出于正常穩定發酵階段時，沼氣的大致成分為甲烷，二氧化碳，此外，還含有少量的一氧化碳、氫、硫化氫、氧和氮等氣體。沼氣成分中甲烷的最大含量接近70%，最小含量高于50%，其余主要是二氧化碳，其他含量均很小。沼氣中硫化氫的含量雖然很少，但對發動機的影響卻很大；一般來說，當硫化氫的含量低于0.01%，沼氣可不經任何前處理直接進入發動機燃燒而當硫化氫的含量超過0.1%，沼氣則必須先經過脫硫處理以降低硫化氫的含量才能進入發動機，否則硫化氫燃燒產物將嚴重腐蝕發動機零部件，特別是氣缸、活塞環和軸瓦等；為了保證發動機能夠長期可靠的燃用沼氣，應該對沼氣進行較嚴格的脫硫處理；近年來研究人員開發出多種脫出沼氣中硫化氫的工藝，如空氣氧化法脫硫、干法脫硫和濕法脫硫等，空氣氧化法脫硫效率低、干法脫硫運行成本高，濕法脫硫設備投資成本高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種沼氣脫硫的方法，該方法不僅可以有效脫出沼氣中H₂S，還可回收硫餅；該方法設備投資低，占地面積小，吸收劑成本極低，不需要解吸劑，脫出率95~99%，無污染，可產生經濟效益，具體包括以下步驟：