沼气脱硫技术概述.docx

天津农学院

课 程 论 文

（2016—2017学年第一学期）

题 目：沼气脱硫技术

课程名称 沼气综合利用工程学生姓名

学 号

学 院 工

专业班级 2013级新能源科学与工程1班成绩评定

摘 要

本文简单的介绍了沼气的概念、相关性质以及气体成分，并对其中的硫化

氢（H

的过滤原因做了一些说明。简单的综述了近年研究人员开发沼气脱硫

S

方法在干式法、湿法和生物脱硫技术方面所做的研究 ,从原理及所涉及的反应方程式、一般工艺流程图、优点等方面介绍氧化铁、碱性液体等等比较典型的以

及新型的脱硫方法。

关键字： 沼气；硫化氢；脱硫

引言

沼气是一种可再生的清洁能源，既可替代秸秆、薪柴等传统生物质能源，也可替代煤炭等商品能源，而且能源效率明显高于秸秆、薪柴、煤炭等，因此沼气的利用备受关注。我国作为一个农业大国，每年都会产生大量的农作物秸秆和农产品加工废弃物，这些大量的农业废弃物中蕴含着巨大的沼气资源。同时畜牧业产生的禽畜粪便、工业产生的有机废弃物、城市生活垃圾和城市生活污水均有沼气潜能。对农业、畜牧业、工业、生活中的有机废弃物进行厌氧发

酵产沼气时，因为含硫化合物会被转化为 H

2

S，所以产生的沼气中都含有 HS气

2

体。由于它是一种腐蚀性很强的化合物，所以对沼气中的 H

S进行去除是沼气利

2

用的关键环节。一般而言，沼气中 H

S的质量浓度在1～12g·m-3之间，由于

2

其受发酵原料和发酵工艺的影响很大，当原料的蛋白质或硫酸盐含量较高时，

发酵后沼气中的H

S质量浓度就较大。我国环保标准严格规定，利用沼气发电时，

2

沼气气体中H

2

S含量不得超过 200~300mg·m-3；若将沼气并入燃气管道或作为

车载燃料，则H

2

S要小于或等于15mg·m-3[1]。可看出，沼气中 H

2

S的质量浓度

远远超过规定值，所以无论在工业或民用气体中，都必须尽可能的除去。

概念介绍

沼气

是有机物质在厌氧条件下，经过微生物的发酵作用而生产的一种混合性可

燃气体。

主要成分

其中甲烷（CH

）占50~70%，其次是二氧化碳（CO

4

）占30~40%，还有少量

2

的氮、氢、氧、氨、一氧化碳（ CO）和硫化氢（H

S）等气体。

2

物理特性

改气体具有无色、无味、无毒，比空气轻，难溶于水的特性。

硫化氢（HS）

2

是无色气体，有类似腐烂臭鸡蛋的恶臭味，剧毒、易溶于水。

脱硫原因

硫化氢具有极强的毒性，空气中浓度为 m3（标）时，会引起结膜炎和角膜炎，当浓度大约为280mg/m3（标）时会造成昏迷，呼吸困难甚至死亡。

硫化氢燃烧生成的二氧化硫，遇水生成硫酸分子，腐蚀周围的设备，污染环境，接触到金属，特别是有色金属就要发生腐蚀 [2]。

脱硫方法

现行的沼气脱硫方式按照理化性质，大致可以分别采用物理、化学和生物

三种方法。但是根据脱硫方法的原理不同，沼气脱硫方法还可以可分为直接脱

硫和间接脱硫两大类。直接脱硫就是将沼气中 H

2

S气体直接分离除去；而间接脱

硫是指在沼气的产生过程中采用具体方法，以减少或抑制 H

S气体的产生。而沼

2

气直接脱硫方法按照原理的不同又可分为湿式法和干式法。以下就着重介绍湿式法、干式法和生物法。

干式法脱硫

干法脱硫技术是一种利用氧气将 H

S气体氧化为单质硫或硫氧化物的沼气

2

脱硫方式。其常用的方法为氧化铁干式脱硫法、活性炭法、膜分离法等，适宜

理HS浓度较低的气体，因其结构简单、脱硫技术成熟而在工业上得到广泛应

2

用。但干法脱硫技术的装置占地面积大、操作不连续、 脱硫剂再生困难且更换脱硫剂劳动强度大、脱硫效率低等因素制约了其发展。

氧化铁干式脱硫法

原理

氧化铁（主要是α-Fe

O H

2 3·

O和γ-Fe

2

O H

2 3·

O）是一种古老的脱硫剂，又名

2

海绵铁。Fe3+具有相当高的氧化还原电位，H

S被氧化为单质硫而非硫酸盐等高

2

价态含硫化合物，故可对单质硫进行回收利用，而反应生成的单质硫对整个吸收过程具有催化作用。

反应过程

氧化铁干式脱硫法由脱硫与氧化再生两个过程组成。脱硫反应如下：

FeO·H

2 3

O+3H

2

S→2FeS+S+4HO

2 2

氧化再生反应如下：

4FeS+3O

→2Fe

2

O+4S

2 3

工艺流程图

优点

氧化铁对 H

S进行的是不可逆的化学吸收 ，在数秒内就能将 H

2

S脱除到

2

1mg/m3 以下，做到精细脱硫 ；氧化铁资源丰富，价廉易得，能够降低脱硫成本，且此方法操作简单、净化度高、工艺成熟 [3]。

活性炭法

原理

活性炭又名碳分子筛