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萬純燃氣脫硫系統(tǒng)-濕法

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燃氣脫硫系統(tǒng)-濕法介紹
沼氣的主要成分

沼氣，化學名；甲烷，顧名思義就是沼澤里的氣體。人們經?？吹剑谡訚傻?、污水溝或糞池里，有氣泡冒出來，如果我們劃著火柴，可把它點燃，這就是自然界天然發(fā)生的沼氣。沼氣，是各種有機物質，在隔絕空氣（還原條件），并在適宜的溫度、PH值下，經過微生物的發(fā)酵作用產生的一種可燃燒氣體。沼氣屬于二次能源，并且是可再生能源。
沼氣的主要成分甲烷是一種理想的氣體燃料，它無色無味，與適量空氣混合后即會燃燒。每立方米純甲烷的發(fā)熱量為 34000千焦，每立方米沼氣的發(fā)熱量約為20800－23600千焦。即1立方米沼氣燃燒后，能產生相當于0.7千克無煙煤提供的熱量。與其它燃氣相比，其抗爆性能較好，是一種很好的清潔燃料。
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%氮氣（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。其特性與天然氣相似?？諝庵腥绾?.6～20.8%（按體積計）的沼氣時,就會形成爆炸性的混合氣體。

沼氣預處理概況

目前對沼氣預處理的針對性工藝使用較多的為濕法處理，和生物處理。由于生物處理需要培育特定菌種，菌種對培育環(huán)境要求高，容易發(fā)生變異、失活，不適合目前無高新專員值守崗位的條件。
本方案擬通過濕法處理對沼氣燃燒前進行預處理，除去沼氣中的懸浮顆粒，H2S等氣體，以免對內燃機和大氣環(huán)境造成危害。經過去雜質顆粒、堿液吸收H2S、堿石灰干燥等工藝將沼氣處理為符合要求的清潔能源。
a.去顆粒工序：使用濾布過濾，將沼氣通入濾布過濾器，根據懸浮顆粒尺寸選擇合適目數(shù)濾布。
b.堿液吸收H2S工序：將經過去顆粒工序的沼氣導入堿液池，池底設氣體均布板，H2S氣體被堿液吸收生成NaHS，這樣即可得到無H2S的沼氣。考慮到運行成本經濟節(jié)約，選用Na2CO3作為堿液，經過吸收H2S以后的堿液含有NaHS，該成分可以被氧氣氧化生成單質S，在氧化生成單質S的同時，NaSH被轉化成NaCO3，實現(xiàn)堿液再生。這樣循環(huán)使用起來，有效減少設備運行成本。
c.堿石灰干燥工藝：由于沼氣經過堿液，并且經過堿液處理H2S，過程中產生CO2。為了保證沼氣的甲烷比重，堿石灰工藝不僅能除去沼氣中含有的水分，還能除去脫硫后產生的CO2。
工藝流程圖如下：

濕法脫硫工藝

為滿足沼氣發(fā)電機組對氣質的要求，需要對沼氣進行脫水、脫硫、除雜、除塵處理，以降低沼氣對機體的腐蝕和磨損，確保發(fā)電機組穩(wěn)定運行，延長設備使用壽命。因此，在沼氣進入發(fā)電機組前需配套上一套沼氣預處理系統(tǒng)。根據業(yè)主方的要求及提供的沼氣的工藝參數(shù)，脫硫凈化采用濕法脫硫方法，運用新開發(fā)的工藝路線及高效脫硫塔傳質內件，以保證凈化氣能滿足發(fā)電機組對氣質的要求。多余的沼氣或機組停機檢修時排放的沼氣，送火炬燃燒處理掉，減少對空氣造成的污染。

技術方案和工藝描述

從厭氧反應罐來的沼氣，進入穩(wěn)壓儲氣柜，經氣液分離器分離掉氣體中夾帶的少量冷凝水、油污等雜質后進入羅茨鼓風機升壓，同時氣體溫度也升高，經冷卻塔冷卻降溫后進入脫硫塔，利用合理的反應條件可有效地將沼氣中的硫化氫脫除，考慮到該項目業(yè)主方提供的原料沼氣中硫含量非常高，本裝置采用三級脫硫。脫硫后的氣體進入洗滌塔洗掉氣體中夾帶的脫硫液霧沫，再經除沫器除沫、冷卻、精濾、緩沖后送后工序使用。本系統(tǒng)脫硫塔采用新開發(fā)的高效噴淋傳質內件，該塔具有結構簡單，效率高，阻力小，防堵塔，投資小，運行費用低等優(yōu)點，且溶液循環(huán)量比填料塔要少。
吸收了硫化氫的溶液首先進入富液槽，然后用再生泵將富液打至再生槽，在再生過程中，硫化氫被轉變成硫磺泡沫，溶液再生后進入貧液槽，并完成相關溶液的再生，然后由脫硫泵打至脫硫塔，循環(huán)吸收氣體中的硫化氫。沒有廢液排放，不產生二次污染。
再生過程中生成的硫泡沫經硫泡沫過濾機過濾后，溶液返回系統(tǒng)，硫泡沫進入硫磺精制工段，可回收硫磺。
本裝置所有液體全部在系統(tǒng)內部循環(huán)使用，所有氣體全部送往后工序，產生的固體物為硫磺商品，可直接外售，不會對環(huán)境造成污染。

過程化學反應

(1) 碳酸鈉水溶液吸收H2S
Na2CO3 + H2S = NaHS +NaHCO3
NaHCO3 + H2S = NaHS +H2CO3
(2) 析硫，生成多硫化物
NaHS +1/2 O2 = NaOH +S↓
NaOH + NaHCO3 = Na2CO3 +H2O
(3)催化劑再生
[還原態(tài)]Re +O2=[氧化態(tài)]OX

脫硫溶液控制工藝

(1)溶液的組分
本方案采用濕式氧化法脫硫工藝，結合我方在脫硫領域多年的經驗與探索，脫硫過程選用以純堿為主的復合型脫硫劑，具有硫容高、脫硫效率高、生產穩(wěn)定等優(yōu)點。
(2)再生工藝
脫硫溶液的再生有鼓風式再生法和自吸空氣噴射再生法，從我方多年的脫硫經驗分析，并在借鑒國內外其他脫硫工藝設計的基礎上，我們選用自吸空氣噴射再生工藝來完成脫硫液在再生槽內的再生過程。
富液以一定壓力進入噴嘴形成液體高速射流，噴嘴周圍的吸氣室產生負壓，將空氣吸入噴射器管內?？諝饫锛毼馀輸U散于液相中，氣液得到充分的接觸，形成高速渦流，反應極為快速，再生效率在混合管中可達70%以上。
從對濕法脫硫整體工藝的研究及前期脫硫工程的分析，我們發(fā)現(xiàn)，自吸噴射器是再生槽的一關鍵附件，如果其設計加工和安裝達不到技術標準，將會嚴重影響再生效率的提高，甚至會出現(xiàn)抽氣不力和倒流現(xiàn)象。常見再生槽液面不起泡或硫泡沫不起氣泡，浮選溢流差、溶液懸浮硫高，導致再生和脫硫效率低均為噴射器吸氣強度不足引起了。因此，我方特別注重噴射器的設計與選型，確保脫硫與再生工藝有效地結合起來，達到高效脫硫的目標。
再生槽不僅是自吸空氣促使溶液催化劑氧化再生，兼有對溶液的氣提釋放CO2及硫泡沫的浮選作用。按照濕式氧化法脫硫總反應可核算出再生反應過程中需要吸入的空氣量。所以，再生過程要確保再生槽達到一定的吸氣強度，同時，也體現(xiàn)出了對噴射器設計的重要性。
本方案在參考以上設計參數(shù)的基礎上，優(yōu)化工藝設計，從可行性與經濟性角度出發(fā)，確保再生與后續(xù)脫硫工藝的正常進行。
經預處理合格的沼氣送至后工序使用，當后工序停止用氣時，多余的氣體送火炬燃燒。