CN102895866A - 一种沼气干法脱硫工艺 - Google Patents

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张晓戈
王好民
康相江
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Abstract

本发明公开了一种沼气干法脱硫工艺，原料沼气依次经过缓冲罐的缓冲、水分离器去除游离水分和机械杂质后由脱硫塔的底部进入到脱硫塔内，与脱硫塔内的脱硫剂充分接触进行脱硫作业，脱硫后的沼气从脱硫塔的顶部排出。所述脱硫塔并联设置两个，一用一备，切换使用，即一个脱硫塔进行脱硫作业的同时另一个脱硫塔进行脱硫剂的再生作业，脱硫塔内的操作压力为3—5KPa。本发明脱除沼气中的H2S，并实现脱硫剂的再生利用，工艺流程简单，操作安全，脱硫效率高，产品气体H2S含量低，对环境污染小，符合国家标准。

Description

一种沼气干法脱硫工艺
技术领域
本发明属于一种化工生产工艺方法，尤其涉及一种沼气干法脱硫工艺。
背景技术
面对世界性能源和气候危机，我国在“十二五”期间对能源结构做出重大调整。而降低排放强度的首选方式是改变以煤、石油为主的能源结构，从供应端上降低碳排放强度，增加引进清洁型的可再生能源。沼气应用正符合这一特征，因此国家将统筹规划“十二五”沼气建设，把以沼气为重点的能源建设纳入国家“十二五”能源发展战略，在制定能源发展规划、出台扶持政策和安排项目资金时给予倾斜。
沼气提纯净化中H2S的脱除工艺，是基于沼气脱硫工程投资、运行费用低、脱除H2S能力强、脱硫率高、产品气H2S含量小的要求，立足于技术先进、安全有效、系统运行可靠、对环境污染小、便于推广的宗旨而创新的。
沼气脱硫是利用沼气脱硫塔装填脱硫剂在满足工况的条件下完成脱硫，使沼气中H2S含量达到所要求的标准。在沼气增压前必须进行脱硫。沼气脱硫的目的是：
1、使提纯后的沼气中H2S含量≦15mg/m3,达到国家车用天然气标准。
2、防止沼气中的H2S在增压后对后续管道及设备造成应力腐蚀。
目前的沼气干法脱硫工艺有几种形式：一是传统的立式塔；二是箱式塔；三是框式塔。立式塔，其结构为沼气从塔底进入，经脱硫剂脱硫后从塔顶流出，设备制作简单，占地面积小，但更换脱硫剂不方便，再生时温度上升快，不易控制，适合小气量低H2S含量的沼气脱硫；箱式塔，阻力小，脱硫剂装填量大，设备结构简单，但占地面积大，仅能对大气量高H2S含量沼气进行脱硫；框式塔，更换脱硫剂简单方便，只须抽走使用过的装料框，装上新的脱硫剂即可，但结构复杂，制造成本大。
沼气提纯项目中脱硫塔是脱硫系统的核心设备，设计的好坏决定着整套提纯净化装置的性能。脱硫塔对大气量高H2S含量沼气脱硫时，需要更大量脱硫剂和更大的脱硫设备，采用现有的三种脱硫塔，虽然结构简单，但是需要更高的塔高和更大塔径的脱硫塔来装填脱硫剂，增大了阻力，不利于系统的正常运行。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种沼气干法脱硫工艺，该脱硫塔既保证了技术指标，又较大规模的降低了设备的高度和重量，大量节约了施工成本，减少了人工操作成本，同时降低设备的阻力，提高了脱硫效率。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种沼气干法脱硫工艺，原料沼气依次经过缓冲罐的缓冲、水分离器去除游离水分和机械杂质后由脱硫塔的底部进入到脱硫塔内，与脱硫塔内的脱硫剂充分接触进行脱硫作业，脱硫后的沼气从脱硫塔的顶部排出。
所述脱硫塔并联设置两个，一用一备，切换使用，即一个脱硫塔进行脱硫作业的同时另一个脱硫塔进行脱硫剂的再生作业，脱硫塔内的操作压力为3—5KPa。
所述脱硫塔包括塔体，塔体内至少设有一段填料层，塔体侧部自上而下依次设有装料孔、卸料孔、沼气进管和排污管，装料孔和卸料孔位于塔体的填料层外侧，塔体顶部设有沼气出管和排空管，沼气进管连接有位于塔体内的分布器。
所述塔体内在填料层内设有热电偶。
所述塔体侧部设有与沼气进管高度位置一致的人孔。
所述塔体的高度与内径比例为1:1—4:1。
所述填料层设有两段，每段填料层的高度为0.5—5m。
所述脱硫塔在脱硫或再生过程中，一个脱硫塔内脱硫剂达到穿透硫容、出口沼气中硫含量超标时，就需要更换脱硫剂，切换到另一个脱硫塔进行正常的脱硫作业。
所述脱硫塔在脱硫剂的再生过程中，无需扒出填料晾晒，仅需要通过调节进入脱硫塔的进气阀门和排空口阀门来控制再生空气量，保障再生时的温升符合条件即可完成整个再生过程。
所述穿透硫容为单位体积脱硫剂在确保工艺净化度指标时所能吸收硫的容量，出口沼气中硫含量超标为H2S>10PPm。
采用上述技术方案，具有以下有益效果：
1）沼气通过脱硫塔采用的下进上出的工艺，并采用独特的进口设计，即沼气进管在塔体内连接分布器，使沼气分布更均匀，脱硫效果更好。在塔体底部通入沼气，脱硫沼气从塔体顶部流出，利用烟囱效应大大减小阻力。
2）脱硫程序分脱硫和再生两个过程，采用两个脱硫塔并联的方式，一用一备，一个脱硫，另一个再生，切换使用，不影响工艺的正常运行，充分提高脱硫效率。
3）填料层内设置热电偶温度计，通过调节进入塔体的空气量来控制温升顺利完成再生。
4）塔体下部设人孔，方便检修；填料层设置两段，使沼气脱硫更彻底，同时两段填料层均设装料孔和卸料孔更方便填料的更换，装料孔可以用作人孔对填料层进行检修。
5）塔体的高度与内径比例为1:1—4:1，塔体的顶部和底部使用盖板设计，降低塔高，增大塔体内径，这样可以减少填料层阻力，降低全塔阻力。
本发明是根据工艺单元服务于工艺流程的要求，立足于技术先进、成本低、安全有效、便于推广的宗旨而创新的。既保证了技术指标，又较大规模的降低了设备的高度和重量，大量节约了施工成本，减少了人工操作成本，同时降低设备的阻力，提高了脱硫效率。本发明在科学性、先进性上比以往均有提高，为今后在沼气提纯净化设备脱硫塔的设计和制造提供了一种新的技术，针对目前国内的大量沼气提纯净化设备市场有着广阔的应用空间。
本发明脱除沼气中的H2S，并实现脱硫剂的再生利用，工艺流程简单，操作安全，脱硫效率高，产品气体H2S含量低，对环境污染小，符合国家标准。
附图说明
图1是本发明的流程图；
图2是本发明当中脱硫塔的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的一种沼气干法脱硫工艺，压力为3—5KPa原料沼气依次经过缓冲罐12的缓冲、水分离器13去除游离水分和机械杂质后由脱硫塔14的底部进入到脱硫塔14内，与脱硫塔14内的脱硫剂充分接触进行脱硫作业，脱硫后的沼气从脱硫塔14顶部排出。
脱硫塔14并联设置两个，一用一备，切换使用，即一个脱硫塔14进行脱硫作业的同时另一个脱硫塔14进行脱硫剂的再生作业，脱硫塔14内的操作压力为3—5KPa。缓冲罐12、水分离器13和两个脱硫塔14均通过底部进行排污。
脱硫塔14在脱硫或再生过程中，一个脱硫塔14内脱硫剂达到穿透硫容（单位体积脱硫剂在确保工艺净化度指标时所能吸收硫的容量）、出口沼气中硫含量超标（H2S>10PPm）时，就需要更换脱硫剂，切换到另一个脱硫塔14进行正常的脱硫作业。
脱硫塔14在脱硫剂的再生过程中，无需扒出填料晾晒，仅需要通过调节进入脱硫塔14的进气阀门15和排空口阀门16来控制再生空气量，保障再生时的温升符合条件即可完成整个再生过程。
当脱硫塔14遇到突发性停机时，水分离器13的出气口通过一条管路17直接进入到下一工序。图1中实心单箭头为沼气流向，经过脱硫塔14脱硫后的沼气进入下一道工序；实心双箭头为排污流向；空心单箭头为再生气流向,排到大气中。
如图2所示，脱硫塔14包括塔体1，塔体1内至少设有一段填料层2，塔体1侧部自上而下依次设有装料孔3、卸料孔4、沼气进管5和排污管6，装料孔3和卸料孔4位于塔体1的填料层2外侧，塔体1顶部设有沼气出管7和排空管8，沼气进管5连接有位于塔体1内的分布器9。塔体1内在填料层2内设有热电偶10。塔体1侧部设有与沼气进管5高度位置一致的人孔11。塔体1的高度与内径比例为1:1—4:1。填料层2设有两段，每段填料层2的高度为0.5—5m。
下面举一个具体的实施例：压力为3-5Kpa的沼气从沼气气柜过来后经过缓冲罐12的缓冲、经过水分离器13去除水分和机械杂质后通过沼气进管5进入脱硫塔14，沼气自下而上运行，与脱硫塔14内的脱硫剂充分接触完成脱硫，脱硫后的沼气从脱硫塔14顶部的沼气出管7排出。每个脱硫塔14装填足够脱硫一个月的脱硫剂。一个脱硫塔14脱硫完成后，切换到另一个脱硫塔14进行脱硫。而完成脱硫的一个脱硫塔14开始进行脱硫剂的再生。在再生过程中，无需扒出填料晾晒，仅需要通过设在沼气进管5上的调节气阀门15和排空管8上的排空口阀门16来控制再生空气量，保障再生时的温升符合条件即可完成整个再生过程。如此切换，使用高效脱硫剂可再生2-3次，按再生两次计算。则两台脱硫塔可持续使用半年。一年更换一次填料即可。脱硫后的成品气的H2S含量≦15mg/Nm3，满足沼气提纯所要求H2S含量指标。

Claims (10)

1.一种沼气干法脱硫工艺，其特征在于：原料沼气依次经过缓冲罐的缓冲、水分离器去除游离水分和机械杂质后由脱硫塔的底部进入到脱硫塔内，与脱硫塔内的脱硫剂充分接触进行脱硫作业，脱硫后的沼气从脱硫塔的顶部排出。
2.根据权利要求1所述的一种沼气干法脱硫工艺，其特征在于：所述脱硫塔并联设置两个，一用一备，切换使用，即一个脱硫塔进行脱硫作业的同时另一个脱硫塔进行脱硫剂的再生作业，脱硫塔内的操作压力为3—5KPa。
3.根据权利要求2所述的一种沼气干法脱硫工艺，其特征在于：所述脱硫塔包括塔体，塔体内至少设有一段填料层，塔体侧部自上而下依次设有装料孔、卸料孔、沼气进管和排污管，装料孔和卸料孔位于塔体的填料层外侧，塔体顶部设有沼气出管和排空管，沼气进管连接有位于塔体内的分布器。
4.根据权利要求3所述的一种沼气干法脱硫工艺，其特征在于：所述塔体内在填料层内设有热电偶。
5.根据权利要求3或4所述的一种沼气干法脱硫工艺，其特征在于：所述塔体侧部设有与沼气进管高度位置一致的人孔。
6.根据权利要求3或4所述的一种沼气干法脱硫工艺，其特征在于：所述塔体的高度与内径比例为1:1—4:1。
7.根据权利要求3或4所述的一种沼气干法脱硫工艺，其特征在于：所述填料层设有两段，每段填料层的高度为0.5—5m。
8.根据权利要求3或4所述的一种沼气干法脱硫工艺，其特征在于：所述脱硫塔在脱硫或再生过程中，一个脱硫塔内脱硫剂达到穿透硫容、出口沼气中硫含量超标时，就需要更换脱硫剂，切换到另一个脱硫塔进行正常的脱硫作业。
9.根据权利要求3或4所述的沼气脱硫工艺，其特征在于：所述脱硫塔在脱硫剂的再生过程中，无需扒出填料晾晒，仅需要通过调节进入脱硫塔的进气阀门和排空口阀门来控制再生空气量，保障再生时的温升符合条件即可完成整个再生过程。
10.根据权利要求8所述的沼气脱硫工艺，其特征在于：所述穿透硫容为单位体积脱硫剂在确保工艺净化度指标时所能吸收硫的容量，出口沼气中硫含量超标为H2S>10PPm。
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