沼气净化

厌氧消化设备刚产出的沼气是含饱满水蒸气的混合气体，除富含气体燃料CH4和惰性气体CO2外，还富含必定份额的H2S、H2O，少数的NH3，H2、N2、O2、CO和卤化烃。沼气的净化是指沼气中CH4之外别的气体的去掉。

一 沼气净化机理

概括起来，现在沼气净化的机理有三大类，即化学吸收、物理提纯和生物脱除。

（1）化学吸收。一种化学吸收机理是选用胺、碱、醇等复合溶液吸收剂，运用酸碱中和反响吸收沼气中的CO2、H2S等酸性物质，一同也能吸收NH3等易溶于水、醇的气体。另一种化学吸收机理是选用干化学物质（如Fe2O3）作为吸收剂吸收杂质气体。化学吸收的吸收剂都能够通过设备的自净体系和再生体系释放出各种杂质和气体得到再生循环运用。

（2）物理提纯。通过此机理净化沼气的主要是变压吸附法。运用吸附剂在不一样压力条件下对不一样气体吸附力不一样的原理来分离沼气中的不一样组份。沼气中的H2O、CO2、H2S等吸附容量较大的强吸附组分在必定压力下被吸附剂吸附逗留在床层中，而较小吸附容量的弱吸附组分N2、CH4 等从床层出口输出，然后实现了对沼气的净化。

（3）生物脱除。在必定的条件下运用微生物成长繁衍需求沼气中某些杂质气体作为养分物质，然后实现对沼气的净化。

现阶段，物理化学法已被广泛地使用且积累了丰富的经历。但该办法存在运转费用高、出资大、再生艰难、发作二次污染等缺陷。生物法具有不需催化剂和氧化剂、不需处理化学污泥、少污染、低能耗、高效率、可回收单质硫等长处，正在变成沼气脱硫领域的发展趋势。

二 沼气净化办法

唐山绿源环保沼气净化的程度取决于沼气的用处。沼气供热需求脱H2S、H2O，沼气发电需求脱H2S、H2O、有机卤化物，沼气作轿车燃料需求脱H2S、H2O、有机卤化物、CO2，沼气并入天然气网需求脱H2S、H2O、有机卤化物、CO2以及金属。沼气中不一样组分脱除的具体办法见表1。

三 常用的沼气净化方法

不论是什么用处，沼气中的H2O 和H2S都要脱除。这篇文章就沼气脱H2O和脱H2S常用的技能详述如下。

（1）脱H2O

脱H2O是因为导气管中假如积累了水会溶解H2S腐蚀管道，此外当沼气被加压贮存时，沼气中的水会凝结冻坏储气罐。发酵设备出来的沼气中所含的水分办法是饱满水蒸气，通常选用冷分离法将其除去。通过调整压力导致混合气体温度发作变化，使水蒸气从气态冷凝为液态的水后，将其从沼气中脱除。此法经济简略，被大多数沼气工程所选用。

沼气冷却的办法有自然降温及机械脱水两种。冷却温度还要考虑下一步脱硫进程中不一样脱硫剂对水重量的请求，依据脱硫剂的水分合理量进行恰当的开始冷却。

在沼气运送进程中，还有一部分水要分出。为了防止分出的水分腐蚀或阻塞管道，常在管路的最低处设备集水器，定时排除集水器中的水。

（2）脱H2S

脱H2S是为了防止H2S腐蚀设备、H2S中毒和假如沼气焚烧H2S被氧化成SO2或SO3形成更大的危害。

总结出来的8种H2S脱除办法能够分为物理提纯、化学净化和生物吸收。现就3种机理中常用的办法分析如下。

活性炭吸附技术。在变压吸附体系中H2S能够通过用KI浸泡过的活性炭去掉。此进程中，H2S被转化为单质S和H2O，单质S就被活性炭吸收了。在接连运转的情况下，体系要包括两个吸附设备。假如活性炭上H2S的浓度超过3ppm，需求进行再生。

氧化铁吸收技术。通过氧化铁来吸收沼气中的H2S，此技术的脱硫原理如下：

Fe2O3?H2O+H2→Fe2S3?H2O+3H2O （1）

此反响是放热反响，最低温度请求12，最好反响温度为25～50。所以，实践工程运营中，需求加热来到达最好反响温度。别的，H2S的脱除是通过在活性氧化铁外表的水膜中离解成H+和S2+后，再进行化学反响。因为此反响需求必定量的水，通常要将脱硫剂的水分含量操控在10%～15%。所以沼气在前面的脱水进程中温度不能太低，水分不能脱除得太多，但也应防止生成的冷凝水使球状氧化铁粘在一同，削减了反响外表，然后影响脱硫效果。

此法的脱硫技术中发作的硫化铁能够被空气氧化再生，生成氧化铁和单质S。此技术的反响原理如下，

Fe2S3?H2O+3/2O2→Fe2O3+3S+609kJ （2）

从反响式能够看出，再生进程中会放出很多的热，因而常常会发作自燃。为防止脱硫剂自燃，通常需求对卸除的废脱硫剂喷洒少数水。别的，在通过很多次重复运用后，氧化铁的外表上会掩盖一层硫单质，所以就需求替换氧化铁。通常一个设备中要配有两个反响床，一个进行脱硫时，另一个能够进行再生。

在现在的畜禽养殖场沼气工程中，氧化铁吸收技术被称为干法脱硫。别的有一种常用的湿法脱硫。湿法脱硫的脱硫剂多用浓度为2%～3%的碳酸钠溶液。此两办法的脱硫剂都能够再生。

生物脱硫法。该法是运用无色硫细菌，如氧化硫硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌等，在必定的温度、湿度和微氧的条件下，将H2S氧化成单质S或H2SO3。脱硫机理为：H2S气体溶解，即由气相转化为液相；溶解后的H2S被微生物吸收，转移至微生物体内；进入微生物细胞内的H2S作为养分物被微生物分化、转化和运用，然后到达去掉H2S的意图。其反响方程式如下：

2H2S+3O2→2H2SO3 （3）

2H2S+ O2→2S+2H2O （4）

大部分的硫氧化细菌都归于硫杆菌属。硫杆菌随处可见，用来脱除H2S并不需求接种。别的，大多硫杆菌是自养的，厌氧消化物的外表能够提供给它们一个成长所需的微观好氧环境和必需的养分。所以，运用生物法脱硫，直接往厌氧消化罐或储气罐中通入必定量的O2或空气并坚持必定时间即可，办法比较简略。恰当的温度、反响时间和空气量能够使沼气中的H2S含量削减至50ppm。

在实践运用中，沼气中通入O2或空气的量依据沼气中H2S的含量确定，通常为2％～6％的空气。对于不一样甲烷含量的沼气，空气中的爆破规模不一样，所以必需采纳必定的安全措施防止沼气中通入过量的空气导致爆破。一同，生物脱硫也存在进程不简单操控、脱除出来的单质S简单阻塞填料及危害曝气头号缺陷。

四 脱硫计划挑选

沼气工程在实践运转中，多选用化学法或生物法脱除沼气中的H2S。两种脱硫办法的比照可得出以下定论。小型沼气工程选用化学脱硫法比较实用；大中型沼气工程更应选用生物脱硫法；工程上选用生物——化学联合技术处理高H2S浓度的沼气是一种行之有效的计划。

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