沼氣濕法脫硫
濕法脫硫可以歸納分為物理吸收法、化學(xué)吸收法和氧化法三種。物理和化學(xué)方法存在硫化氫再處理問題,氧化法是以堿性溶液為吸收劑,并加入載氧體為催化劑,吸收H2S,并將其氧化成單質(zhì)硫,濕法氧化法是把脫硫劑溶解在水中,液體進(jìn)入設(shè)備,與沼氣混合,沼氣中的硫化氫(H2S)與液體產(chǎn)生氧化反應(yīng),生成單質(zhì)硫吸收硫化氫的液體有氫氧化鈉、氫氧化鈣、碳酸鈉、等。成熟的氧化脫硫法,脫硫效率可達(dá)99.5%以上。
在大型的脫硫工程中,一般采用先用濕法進(jìn)行粗脫硫,之后再通過干法進(jìn)行精脫硫。
濕法脫硫塔主體包括洗滌塔、硫化氫采樣與監(jiān)測系統(tǒng)、堿液配置槽、供水軟水裝置、液位控制系統(tǒng)、支撐件和連接件。脫硫系統(tǒng)通過對出氣硫化氫濃度的監(jiān)控以及PH值監(jiān)控,實現(xiàn)全自動運行。
運行時,沼氣由下至上通過脫硫塔,Na2CO3溶液(或NaOH溶液)從頂部向下噴淋,使得H2S氣體與堿液發(fā)生了充分的化學(xué)反應(yīng)。
由于沼氣中含有的大量CO2成分,同樣會消耗堿液。 系統(tǒng)應(yīng)能對反應(yīng)條件(包括反應(yīng)溫度、PH值)等進(jìn)行控制,設(shè)置反應(yīng)條件,盡可能地減少堿液的消耗量。
濕法催化脫硫一般采用酞菁鈷磺酸鹽系有機(jī)高分子化合物做為催化劑,反應(yīng)原理如下:
酞菁鈷磺酸鹽系有機(jī)高分子化合物,它是以多種金屬離子為中心的配位化合物,與其它液相催化氧化法脫硫的本質(zhì)區(qū)別是脫硫和氧化再生兩個過程均有催化作用,它將一般液相催化氧化的再生過程的控制步驟,改變?yōu)槊摿蜻^程為全過程的控制步驟。
無機(jī)硫的化學(xué)吸收與催化轉(zhuǎn)化
H
2S + Na2CO
3 = NaHS + NaHCO
3 (1)
NaHS + NaHCO
3 + (X – 1)S = Na
2SX + CO
2 + H
2O (2)
NaHS + H
2O = NaOH + H
2S (3)
Na
2SX + H2O = NaOH + H
2SX (4)
反應(yīng)(2)是酞菁鈷磺酸鹽法所的反應(yīng),所謂催化化學(xué)吸收,就是指此反應(yīng)。
對有機(jī)硫的脫除反應(yīng)
RSH + Na
2CO
3 = RSNa + NaSCO
3 (5)
COS + 2 Na
2CO
3 + H
2O = Na
2CO
2S + 2NaHCO
3 (6)
CS
2 + Na
2CO
3 + H
2O = 2NaHCO
3 (7)
硫化物的催化氧化(再生)
Na
2S + 1/2O
2 + H
2O = NaOH + S↓ (8)
NaHS + 1/2O
2 = NaOH + S↓ (9)
4RSNa + O
2 + H
2O = 2RSSR + 4NaOH (10)
Na
2CO
2S + 1/2O
2 = Na
2CO
3 + S↓ (11)
2NaHS + 2O
2 = Na
2S
2O
3 + H
2O (12)
濕法脫硫工藝流程:
系統(tǒng)組成及功能說明
(1)吸收
用脫硫液吸收氣體囊的H
2S,因氣液流向的不同有并流和逆流之分。目前栲膠脫硫大多數(shù)采用填料塔氣液逆流接觸吸收。一般堿性栲膠脫硫溶液從塔上部進(jìn)入,而含硫氣體從塔的下部進(jìn)入,通過塔內(nèi)填料氣液逆流接觸,達(dá)到傳質(zhì)過程,使H2S由氣相轉(zhuǎn)移到液相,電離生成 H
+和HS
-。
(2) 再生
傳統(tǒng)意義上的再生是指H
2S轉(zhuǎn)化為S的過程,判斷再生過程好壞的指標(biāo)是液相H2S含量,其實析硫只是溶液再生的一個部分,而析硫反應(yīng)是跟隨吸收之后立即開始的。有人做過測定,濕式氧化法脫硫,塔中析硫量占過程總析硫量的75%左右,在氧化再生槽中進(jìn)行的主要是載氧催化劑的再生和浮選過程。再生效果的好壞,主要以高價金屬與低價金屬的比值或以溶液的電位值的高低來判定。
再生流程也有并流和逆流之分,早期的再生裝置是高徑比很大的塔,脫硫后的富液與壓縮空氣從塔底進(jìn)入并流向上完成載氧催化劑的再生和硫的浮選。近期多采用自吸空氣噴射器再生,富液由噴射器上口進(jìn)入,由于液體流速很高,一般為25m/s左右,再生空氣由空氣吸入口進(jìn)入,在噴射器喉管處氣液充分混合,實現(xiàn)富液的再生過程。由于噴射器的引入,加快了溶液的再生過程,減少了溶液在再生槽的停留時間,氣液仍為并流接觸。逆流再生是富液自上而下流動,空氣處上而下流動。目前多采用自吸空氣噴射器再生,可節(jié)約動力消耗。
(3) 硫回收
再生槽上部溢流分離出來的硫泡沫,首入硫泡沫貯槽,然后用泵送或壓縮空氣壓送到高位硫泡沫槽,經(jīng)加熱使硫顆粒增大,并與清液分離,清液溢流入溶液儲槽,而硫泡沫在經(jīng)機(jī)械(真空過濾機(jī)、離心機(jī)、壓縮機(jī))分離生成硫膏。