[发明专利]高硫化氢含量的沼气分离生产生物质天然气的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及高硫化氢含量的沼气分离生产生物质天然气的方法。

本发明还涉及应用于高硫化氢含量的沼气分离生产生物质天然气的装置。

背景技术

丁醇、乙醇发酵生产原料处理过程中需要加高浓度硫酸，因此产生的沼气中会带有高含量的硫化氢。硫化氢具有很强的腐蚀性和毒性，若不处理直接供锅炉燃烧，不仅会缩短锅炉使用寿命，而且会对大气环境造成污染，对人体造成危害。单独用化学脱硫技术脱高含量硫化氢需要四级脱硫方式，沼气中硫化氢最高含量达4%（v/v），这么高硫化氢含量很难用单一化学脱硫技术脱出沼气中高含量硫化氢，并且占地面积很大，投资成本也大。

高硫化氢含量的沼气分离生产生物质天然气的过程中，含硫量高的硫泡沫连续进入熔硫釜，通过釜内夹套蒸汽加热，分离出硫泡沫中的水分等杂质，熔融态的产品硫磺从釜的下部不断地流出。

熔硫釜内硫泡沫经高温熔融后成为易于流动的熔融状态的硫，经阀门排出釜外进入铸模，经冷却后成为块状固体硫。但随着熔融态的硫经过阀门管线时温度下降，部分熔融态的硫在放硫阀及管内冷凝成固态硫，形成的固态硫易堵塞阀门和管线，熔硫釜停止运行，需对放流管进行疏通，造成了脱硫系统析出硫段的事故，影响上游工序的正常运行。

高硫化氢含量的沼气分离生产生物质天然气的过程中，在遇到紧急事故的情况下需要对可燃气体进行紧急放空，可燃气体通过放空管道时，对放空管壁的摩擦容易产生静电引起火灾爆炸事故。以前类似装置紧急放空时是在放空总管中通氮气来稀释可燃气体，氮气作为惰性气防止可燃气体与管道摩擦产生静电，但成本高，操作困难，自动化程度比较低。因此，急需一种改进的技术来解决现有技术中所存在的问题。

发明内容

本发明的目的是：针对上述不足，提供一种净化度高、流程简单、自动化程度高、操作维护方便、能耗低、占地面积小的高硫化氢含量的沼气分离生产生物质天然气的方法。

本发明的另一个目的是：提供一种应用于上述高硫化氢含量的沼气分离生产生物质天然气的装置。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

高硫化氢含量的沼气分离生产生物质天然气的方法，包括如下步骤：

一、生物脱硫步骤

在20—40℃的温度条件下，将压力为1.5—2.5 KPa含4%（v/v）高浓度硫化氢的沼气，经湿式螺旋气柜储存缓冲，再经沼气鼓风机加压到30KPa送入生物洗涤塔，沼气在洗涤塔内与自上而下的洗涤液逆流接触，沼气中含有的高浓度硫化氢被洗涤液吸收，脱硫后的沼气从洗涤塔顶部排出，吸收了硫化氢的洗涤液流至塔底，洗涤液通过泵送进入生物反应器，控制反应器内温度为25—45℃，生物反应器底部设置的布气系统供氧气给反应器内的微生物（[t1] 杆菌），将反应器中溶解的硫化物转化为单质硫，同时洗涤液中的碱得到生物再生，以供循环洗涤，单质硫由泵送到硫沉淀器，此时单质硫与洗涤液分离，单质硫再由泵送到后端系统进一步处理后再利用，经生物洗涤塔处理后的沼气中硫化氢浓度降低至300ppm以下；

二、化学脱硫步骤

在20—40℃的温度条件下，将经过生物脱硫处理后的沼气送入化学脱硫塔，气体自下而上与脱硫塔顶喷淋下来的脱硫贫液逆流接触，脱硫塔的液位为1/10，控制脱硫贫液的碱度为0.2—0.4mol/L，脱硫液的PH值为8.5—9.2，脱硫液的循环量为250Nm³/h，脱硫贫液中的纯碱与气体中的硫化氢反应生成硫氢化钠，从而将气体中的硫化氢脱除，此时沼气的硫化氢含量降至≤10 mg/m³，脱硫后的沼气从脱硫塔顶部排出，经分离器分离掉气体中的液滴后，送往脱碳工段。

脱硫塔底部的富液（与沼气中的硫化氢反应后含有NaHS和NaHCO₃的贫液）以及未反应的脱硫贫液，从脱硫塔底出来后进入富液槽，由富液泵加压至0.35—0.45MPa，送至再生槽喷射器，富液高速通过喷射器喷嘴时，喷射器吸气室形成负压自动吸入空气，富液与空气两相并流经喷射器喉管、扩散管由尾管排出并由再生槽底部并流向上流动，此时富液中的硫氢化钠与空气反应生成单质硫，悬浮单质硫颗粒被空气浮选形成泡沫漂浮在再生槽上部，再生后的贫液由贫液泵打入脱硫塔循环使用，再生槽上部分离出的硫泡沫流入泡沫槽，经泡沫泵送入熔硫釜，熔硫釜中硫泡沫经蒸汽加热至135—145℃，形成熔融态的流体，自熔硫釜出口排出冷却至常温后形成硫磺产品出售。

三、脱碳步骤