[摘要]沼氣是各種有機(jī)物質(zhì)，在隔絕空氣（還原條件），并在適宜的溫度、pH值下，經(jīng)過(guò)微生物的發(fā)酵作用產(chǎn)生的一種可燃燒氣體。沼氣中所含硫化氫在使用前因環(huán)保與工藝要求必須去除。在新疆某生物能源公司，隨著生產(chǎn)負(fù)荷的提高，硫化氫濃度也翻倍增加，使得脫硫后出口硫化氫指標(biāo)大幅升高，不能滿足下游客戶的使用要求。該公司與眾多相關(guān)技術(shù)人員交流給出了設(shè)備改造方案，但是由于時(shí)間與資金原因，給其帶來(lái)很大困擾。經(jīng)過(guò)東獅技術(shù)員現(xiàn)場(chǎng)查看后，經(jīng)分析東獅DSH高硫容抑鹽催化劑，因其高硫容性、高抑鹽性可以解決此問(wèn)題。并且，通過(guò)更換催化劑后取得了很好效果，硫化氫指標(biāo)合格穩(wěn)定、堿耗降低，得到客戶認(rèn)可。

關(guān)鍵詞：沼氣 硫化氫 東獅牌DSH催化劑

0、引言

在我國(guó)，沼氣有著廣闊的應(yīng)用前景，從南方到北方不同的地理環(huán)境均為沼氣能源建設(shè)提供了便利的條件。我國(guó)北方推廣的塑料大棚、沼氣池、禽畜舍和廁所相結(jié)合的“四位一體”沼氣生態(tài)農(nóng)業(yè)模式，中部地區(qū)開發(fā)的結(jié)合大棚蔬菜并以沼氣為紐帶的“豬—沼—果”生態(tài)果園模式，南方建立的“豬—沼—果”、“豬—沼—魚”、“?！印荨?模式，以及部分地區(qū)因地制宜建立的“養(yǎng)殖—沼氣—種植（養(yǎng)殖）”等模式都實(shí)現(xiàn)了以沼氣為紐帶，能量多層次利用和物質(zhì)循環(huán)利用的生態(tài)農(nóng)業(yè)模式，有機(jī)廢物厭氧消化制取沼氣都會(huì)有H2S的產(chǎn)生，H2S是一種腐蝕性很強(qiáng)的化合物，對(duì)輸氣管、儀器儀表、燃燒設(shè)備等有很強(qiáng)的腐蝕作用，其燃燒產(chǎn)物二氧化硫也是一種腐蝕性很強(qiáng)的氣體，進(jìn)入大氣能產(chǎn)生“酸雨”。 H2S對(duì)人體的危害亦很大，對(duì)黏膜和呼吸道有刺激作用，空氣中含0.1％的H2S數(shù)秒內(nèi)可使人致命，所以脫除硫化氫是必要工藝。

1、沼氣工藝流程及其主要成分

1.1沼氣工藝流程

沼氣發(fā)酵為厭氧發(fā)酵技術(shù)，沼氣發(fā)酵技術(shù)主要包括原料的預(yù)處理，進(jìn)入發(fā)酵器，并在適宜的溫度、pH值下進(jìn)行發(fā)酵，產(chǎn)出的沼氣進(jìn)過(guò)脫硫、脫碳工藝后經(jīng)過(guò)壓縮可制得的CNG,或者在脫硫后就可作為燃料直接使用。發(fā)酵后殘?jiān)?jīng)過(guò)固液分離可得到沼液與沼渣，沼液與水配置后可以進(jìn)行灌溉增加土地肥力為植物提供多種營(yíng)養(yǎng)元素，沼渣可生產(chǎn)有機(jī)肥，改善土壤結(jié)構(gòu)。

1.2沼氣主要成分

一般說(shuō)來(lái)，沼氣的主要成分是甲烷。沼氣由50%～80%甲烷(CH4)、20%～40%二氧化碳(CO₂)、0%～5%氮?dú)?N2)、小于1%的氫氣(H2)、小于0．4%的氧氣(O2)與0．1%～3%硫化氫(H2S)等氣體組成 。由于沼氣含有少量硫化氫，所以略帶臭味。以我公司在中廣核旗下新疆某生物能源公司的實(shí)際應(yīng)用為例，其公司的沼氣硫化氫(H2S)含量為0.5-1.5%。

2、沼氣脫硫系統(tǒng)的難點(diǎn)

由于沼氣生產(chǎn)工藝波動(dòng)較大、硫化氫指標(biāo)波動(dòng)也較大，其本身高硫化氫、高二氧化碳的特性，使得沼氣脫硫較為困難。

（1）傳統(tǒng)酞菁鈷類催化劑在這種硫化氫含量較高的氣源環(huán)境下，一旦生產(chǎn)負(fù)荷偏高加之硫化氫指標(biāo)較高在雙重高指標(biāo)下運(yùn)行，在固定脫硫工藝狀態(tài)下催化劑的催化氧化能力就表現(xiàn)適應(yīng)變差。

（2）而二氧化碳含量偏高則會(huì)引起溶液中NaHCO3含量富集升高，從而造成堿耗增加以及溶液中的NaHCO3結(jié)晶堵塞輸液管道和塔內(nèi)填料等現(xiàn)象。

3、新型DSH脫硫催化劑在沼氣脫硫系統(tǒng)成功應(yīng)用的案例

以東獅牌DSH高硫容抑鹽脫硫催化劑在中廣核新疆某生物能源公司的實(shí)際應(yīng)用為例， 該項(xiàng)目處理沼氣流量1.5萬(wàn)Nm3/d，沼氣中H2S含量5000—15000ppm，2臺(tái)脫脫塔并聯(lián)運(yùn)行，入口壓力≤2Kpa，脫硫塔阻力≤1KPa，入口沼氣氣溫度28-36℃；總?cè)芤罕Ｓ辛考s80m3，兩塔溶液循環(huán)量設(shè)計(jì)為70m3/h，由于管路結(jié)晶堵塞，當(dāng)前實(shí)際為50m3/h，前期沼氣產(chǎn)量一直在0.8萬(wàn)Nm3/d左右，因增加產(chǎn)量與沼氣硫化氫含量大幅增加，使得脫硫出口硫化氫經(jīng)常超標(biāo)，達(dá)到600ppm。嚴(yán)重影響下游客戶使用需求，但由于沒有時(shí)間進(jìn)行檢修與加大投資進(jìn)行改造，決定使用東獅DSH催化劑來(lái)解決此項(xiàng)問(wèn)題。 

（1）在未進(jìn)行設(shè)備改造前提下，且在氣量加大硫化氫濃度增加的前提下，脫硫效率顯著提升， 由90.37%提升至99.17%，出口硫化氫平均由517ppm降低至53ppm。

應(yīng)用前：出口硫化氫嚴(yán)重超標(biāo)，影響客戶使用，進(jìn)口硫化氫平均5367ppm最高6000ppm，出口517ppm，脫硫效率為90.37%。

應(yīng)用后：出口硫化氫顯著降低，滿足了需求，進(jìn)口硫化氫平均6416ppm，最高12000ppm，出口平均53ppm，脫硫效率達(dá)99.17%。

（2）硫膏產(chǎn)量增加71.42%；

應(yīng)用前：平均一周卸硫膏為兩板框；

應(yīng)用后：平均每天卸硫膏為一板框。

（3）無(wú)廢液排放，降低除鹽水消耗；

應(yīng)用前：系統(tǒng)再生效果較差，影響吸收效果，需每日排液3立方。

應(yīng)用后：隨著再生效果變好，吸收效果大幅提升，排液大減，從而降低了除鹽水消耗。 

（4）純堿消耗顯著降低，降低27.5%。

應(yīng)用前：每日消耗純堿平均120公斤；

應(yīng)用后：每日消耗平均85公斤，較先前降低27.5%。

4總結(jié)

東獅自主研發(fā)的DSH高硫容抑鹽催化劑在沼氣脫硫上具有顯著的使用優(yōu)勢(shì)，能夠在高二氧化碳、溶液循環(huán)量降低的情況下，依舊保證硫化氫指標(biāo)的穩(wěn)定；且能及時(shí)將硫泡沫浮選出系統(tǒng)，使得硫膏產(chǎn)量增加，防止硫顆粒未能被及時(shí)的浮選再生出來(lái)而堵塔，并且大幅度減少副鹽生成降低排液量，在此基礎(chǔ)上也減少了純堿消耗。充分顯示證明了該催化劑的高硫容性、高抑鹽性以及實(shí)際使用中的高便捷性等優(yōu)異性能。v