[发明专利]沼气干法过滤脱硫系统及其制备方法

权利要求书

1.一种沼气干法过滤脱硫系统，其特征在于：包括沼气进管(1)，所述的沼气进管(1)与进气柜(2)相连接，所述的进气柜(2)与脱硫吸收塔(3)相连接，所述的脱硫吸收塔(3)的上部与气液分离器(4)相连接，所述的气液分离器(4)与气体洗涤塔(5)相连接，所述的气体洗涤塔(5)与干法脱硫器(6)相连接，所述的干法脱硫器(6)的上部与除尘器(7)相连接，所述的干法脱硫器(6)的底部与硫化物管(8)相连接，所述的除尘器(7)与压缩机(9)相连接，所述的压缩机(9)与沼气出管(10)相连接；所述的脱硫吸收塔(3)的底部与溶液反应槽(11)相连接，所述的溶液反应槽(11)与富液泵(12)相连接，所述的富液泵(12)与喷射器(13)相连接，所述的喷射器(13)与再生塔(14)相连接，所述的再生塔(14)的上部与硫泡沫分离槽(15)相连接，所述的硫泡沫分离槽(15)与熔硫釜(16)相连接，所述的熔硫釜(16)与铸模(17)相连接，所述的铸模(17)与单质硫管(18)相连接，所述的再生塔(14)的的出口处与液位调节器(19)相连接，所述的液位调节器(19)与贫液泵(20)相连接，所述的贫液泵(20)再回流至脱硫吸收塔(3)中。

2.根据权利要求1所述的沼气干法过滤脱硫系统，其特征在于：所述的进气柜(2)与脱硫吸收塔(3)间设有增压器(21)，所述的富液泵(12)的下方设有与之相并联的富液泵Ⅰ(22)，所述的贫液泵(20)的下方设有与之相并联的贫液泵Ⅰ(23)。

3.根据权利要求1或2所述的沼气干法过滤脱硫的制备方法，其特征在于按以下步骤进行：

(1)、原料沼气从沼气进管进入至进气柜进行缓冲和稳压处理，沼气的压力为1000～3000Pa，稳压的时间为10～60秒；   

    (2)、沼气经增压器增压至27～31KPa，沼气的温度为15～30℃，增压的时间为1～10秒；

(3)、增压后的沼气从脱硫吸收塔的下部进入，与脱硫吸收塔上喷淋的含催化剂的脱硫液逆流接触，沼气中H₂S被脱硫液吸收，脱硫液与沼气的反应时间为2～3分钟，脱硫液为含催化剂碳酸钠溶液，含催化剂碳酸钠溶液的化学式为：Na₂C0₃；

       沼气与脱硫液的化学方程式 Na₂C0₃＋H₂S＝NaHS＋NaHC0₃；

在V5+催化下，HS-反应生成单质硫:

NaHS＋NaHC0₃＋2NaV0₃＝Na₂V₂0₅＋Na₂C0₃＋S＋H₂0 

经过熟化的栲胶醌态组分将V4+氧化为V5+，栲胶醌态变成栲胶酚态，栲胶醌态为TQ，栲胶酚态为THQ：

Na₂V₂0₅＋TQ＝NaV0₃＋THQ；

 (4)、脱硫后的沼气从脱硫吸收塔的塔顶引出，经气液分离器进行分离处理，气液分离器的分离时间为3～5分钟；

(5)、沼气进入至气体洗涤塔，洗去气体中的脱硫液，洗涤时间为3～5分钟；

沼气与脱硫液的化学方程式：Na₂C0₃ + CaCl₂ = 2NaCl + CaCO₃；

(6)、沼气经湿法脱硫后从气体洗涤塔的下部进入干法脱硫器，沼气中的硫化氢与干法脱硫器中的脱硫剂发生反应，将硫化氢转化为硫化物及单质硫沉积在硫化剂床层中，从而将粗脱硫沼气中的硫化氢脱除，沼气在干法脱硫器中的反应时间为5～10分钟，沼气在干法脱硫器中的反应温度为15～30℃；

化学方程式： Fe2O3·H2O+3H2S=Fe2S3·H2O+3H2O+Q；

(7)、将沼气从干法脱硫器的顶部引出，进入至除尘器中，沼气在除尘器中的时间为1～5秒，除尘器处理风量为100～500Nm³/h，干法脱硫器中的硫化物经硫化物管排出；

(8)、沼气经除尘后进入至压缩机，压缩机的运行时间为1～10秒，压缩机的功率为10～45KW，通过往复式沼气压缩机两级压缩增压至0.7Mpa ，温度升高至40℃后，通过沼气出管进入至脱碳工序；脱碳工序采用用两段变压吸附方法，脱碳工序包括PSA-1工序和PSA-2工序，PSA-1工序主要是脱除二氧化碳无效气体，同时保证有效气体甲烷损失最小，PSA-2工序的主要是将半成品气提纯，得到产品CH₄，脱碳工序的压力为0.4～0.6MPa；

 (9)、脱硫吸收塔中产生含有H₂S的富液及碳酸氢钠溶液，从脱硫吸收塔的塔底排出，富液的化学名为硫氢化钠溶液，硫氢化钠溶液的化学式为NaHS，碳酸氢钠溶液的化学式为NaHC0₃；

主要化学方程式：Na₂C0₃＋H₂S＝NaHS＋NaHC0₃；

 (10)、富液经液封进入至溶液反应槽中，富液在溶液反应槽中的反应时间为2～5分钟，富液与溶解在富液中的H₂S在反应槽继续反应产生硫氢化钠及碳酸氢钠，在催化剂的作用下继续生成单质硫；

     化学方程式：  Na₂C0₃＋H₂S＝NaHS＋NaHC0₃；

在V5+催化下，HS-反应生成单质硫:

NaHS＋NaHC0₃＋2NaV0₃＝Na₂V₂0₅＋Na₂C0₃＋S＋H₂0； 

经过熟化的栲胶醌态组分将V4+氧化为V5+，栲胶醌态变成栲胶酚态，栲胶醌态为TQ，栲胶酚态为THQ：

Na₂V₂0₅＋TQ＝NaV0₃＋THQ； 

(11)、在溶液反应槽中进行继续反应后用富液泵送往喷射器，富液泵采用IS型卧式单级离心泵，流 量Q：5.4～400m³/h，扬 程H：4～125m；

(12)、从喷射器尾部出来的两相流体由再生塔下部上升，空气中的氧将栲胶酚态氧化为栲胶醌态，同时有双氧水生成；

化学反应如下步骤：

0₂＋THQ＝2TQ＋H₂0₂ ；

     H₂0₂氧化V4+和HS-:

     1/2 H₂0₂＋V4+＝V5+＋OH-；

      H₂0₂＋HS-＝H₂0＋S＋OH-；

(13)、再生塔上部溢流出的硫泡沫经硫泡沫分离槽放入至熔硫釜进行熔硫处理，熔硫的时间为30～50分钟，产生硫磺；

(14)、硫磺放入至铸模中经冷却后形成硫锭，铸模的冷却温度为15～30℃，铸模的冷却时间的10～30分钟；

(15)、将不含有H₂S的贫液由再生塔的贫液出口处引出，贫液经液位调节器再经贫流泵送回至脱硫塔进行循环反应；液位调节器中有液相与汽相信号管，当液位下降时，汽相信号增加，减少管道有效通流面积，使溶液流量降低，达到有效控制流量的目的，循环往复，即可实现自动调节液位，贫流泵采用IS型卧式单级离心泵，流 量Q：5.4～400m³/h，扬 程H：4～125m；贫液为含催化剂的碳酸钠溶液。