CN108893146A - 一种采用生物脱硫法脱除煤气中硫化氢气体的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用生物脱硫法脱除煤气中硫化氢气体的装置，包括依次连接的生物滴滤装置、生物过滤装置和排放装置，生物滴滤装置内部设置有生物填料单元和水洗单元，生物填料单元包括分别设置在生物滴滤装置上部的第一填料和下部的第二填料，第一填料和第二填料均用于过滤废气中的硫化氢气体，生物过滤装置用于将废气内的有机硫进行代谢分解，并输送至排放装置进行排放；本发明将硫化氢溶解于水，利用微生物对硫化氢进行氧化脱除，与传统的物理化学方法相比，微生物方法反应条件温和、化学品与能源的消耗大大降低、运行成本低，无二次污染产生。

Description

一种采用生物脱硫法脱除煤气中硫化氢气体的装置

【技术领域】

本发明属于气体脱硫技术领域，尤其涉及一种采用生物脱硫法脱除煤气中硫化氢气体的装置。

【背景技术】

在煤化工生产的每一个环节都会产生一定的废气，这些废气不仅会对操作工的身体健康造成危害还会对大气环境造成很大的污染。特别是硫磺回收装置的含硫尾气以及PSA提氢装置的含硫解析气，更是煤化工生产中的治理难点。目前从全国行业来看，尾气脱硫技术有以下几种：

1.吸收法：

利用液态吸收剂处理气体混合物以除去其中某一种或几种气体的过程、在这过程中发生某些气体在溶液中溶解的物理作用，这是物理吸收。物理方法选用的液体吸收剂可选择性的吸收硫化氢，加压吸收后只需减压即可解吸。

也有气液中化学物质之间发生化学作用，这是化学吸收。硫化氢溶于水后，水溶液呈酸性。可采用碱性的溶液将其吸收，常用的为强酸弱碱盐，如硼酸盐、磷酸盐等，弱碱如氨、二甲油胺等，强碱如氢氧化钠等。

此方法的主要问题在于后期运行成本高，需要消耗大量的药剂。

2、克劳斯法：

原理是使硫化氢气体氧化成单质硫或硫的氧化物，利用硫化氢作为原料，在克劳斯燃烧炉中使气体中的一部分氧化成SO₂，生成的SO₂与进气中的H₂S生成硫磺，反应式如下：H₂S+SO₂→2H₂O+3/2S₂+Q。此反应需在催化剂条件下进行，如铝矾土、铁基氧化物等。该方法要求废气中的H₂S初始浓度大于或等于15％～20％，反应器内温度不能超过650℃，否则催化剂会破坏。

该工艺的主要问题是需要大量的催化剂，且催化剂存在失活的可能性，且适用的范围是高浓度硫化氢，反应需要在高温条件下进行，要求操作规范性和安全性高。

3、湿式氧化法：

湿法脱硫效率高，操作弹性大，可在常温常压下进行。原理是将硫化氢氧化成单质S，主要原理如下：

H₂S+Na₂CO₃→NaHS+NaHCO₃；

2NaHS+4NaVO₃+H₂O→Na₂V₄O₉+4NaOH+2S；

Na₂V₄O₉+2NaOH+H₂O+2ADA→4NaVO₃+2HADA；

O₂+2HADA→2ADA+2H₂O；

该工艺的主要问题在于有害废液处理困难，可能造成二次污染；气体刺激性大；生成的硫单质质量差；对CS₂、COS几乎不起作用。

这些传统的物理化学方法一般需要高温高压，或者要消耗大量的化学药剂与催化剂，投资与运行成本较大。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种采用生物脱硫法脱除煤气中硫化氢气体的装置，以在温和的反应条件下脱除煤气中的硫化氢气体，降低运行成本。

本发明采用以下技术方案：一种采用生物脱硫法脱除煤气中硫化氢气体的装置，包括依次连接的生物滴滤装置、生物过滤装置和排放装置，生物滴滤装置内部设置有生物填料单元和水洗单元，生物填料单元包括分别设置在生物滴滤装置上部的第一填料和下部的第二填料，第一填料和第二填料分别为PUF填料和聚丙烯环填料，第一填料和第二填料均用于过滤废气中的硫化氢气体，生物过滤装置用于将废气内的有机硫进行代谢分解，并输送至排放装置进行排放。

进一步地，水洗单元包括分别安装于第一填料和第二填料上方的多个喷淋头，每个喷淋头均通过管道连接至外部的进水管道；

水洗单元还包括位于滴滤装置下部的进气口，进气口与外部进气管道连接，进气口用于将外部待处理废气输送至滴滤装置内，并由下至上依次穿过第二填料和第一填料，且与喷淋头喷出的水进行对冲后通过出气口排放至生物过滤装置。

进一步地，生物过滤装置内设置有第三填料，第三填料为XLD填料。

进一步地，生物滴滤装置和生物过滤装置分别开设有生物滴滤装置入孔和生物过滤装置入孔。

进一步地，出气口和生物过滤装置进气口之间通过风管连接，生物过滤装置进气口通过管道连接至排放装置。

进一步地，生物滴滤装置下部开设有排水口。

本发明的有益效果是：本发明将硫化氢溶解于水，利用微生物(生物滴滤装置和生物过滤装置)对硫化氢进行氧化脱除，与传统的物理化学方法相比，微生物方法反应条件温和、化学品与能源的消耗大大降低、运行成本低，无二次污染产生。

【附图说明】

图1为本发明的结构示意图。

其中：1.进水管道；2.进气管道；3.排水口；4.生物滴滤装置入孔；5.出气口；6.喷淋头；7.第一填料；8.第二填料；9.风管；10.生物过滤装置入孔；11.第三填料；12.出气口；13.排放装置。

【具体实施方式】

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

一种采用生物脱硫法脱除煤气中硫化氢气体的装置，如图1所示，包括依次连接的生物滴滤装置、生物过滤装置和排放装置13。

生物滴滤装置内部设置有生物填料单元和水洗单元，生物填料单元包括分别设置在生物滴滤装置上部的第一填料7和下部的第二填料8，第一填料7和第二填料8分别为PUF填料和聚丙烯环填料。第一填料7和第二填料8均用于过滤废气中的硫化氢气体，生物过滤装置用于将废气内的有机硫进行代谢分解，并输送至排放装置进行排放。在本发明中，废气指的是气化炉产的煤气经过气体净化以及提纯后的气体，其含有高浓度硫化氢气体。废气动力由PSA尾气装置提供，废气处理装置为正压形式，无需设置离心风机。

废气首先进入生物滴滤装置(生物滴滤池)，该装置主要作用为去除气体中的大部分亲水性污染物(H₂S)，该单元采用无机填料兼顾循环水洗涤，填料为双层结构置于滴滤池内，经过生物滴滤池后的气体随后进入生物过滤池内。

废气自生物滴滤装置底部进入，向上通过滤床(滤床上有填料层)。气液逆向流形式有利于污染物与生物膜充分接触，提高去除效率。进气中硫化氢浓度高，整体滴滤系统的PH保持在1～2间，所以能在此阶段存货的混合型细菌主要为氧化硫硫杆菌，硫化氢被循环液及填料表面的微生物通过短时间气液相接触并通过生化反应将其转化为其他无害物质。氧化机理为：好氧混合菌将硫化氢氧化成SO₄ ^2-，HS^-+2O₂→SO₄ ^2-+H⁺。高性能多孔滤料形成固定式的滤床，适于微生物的附着与生长。装置内部循环水系统可维持气体相对湿度处于饱和，并促进生物在循环液和滤床之间的流动。

为保证生物的最佳生长状态，滤床pH值、温度及营养物含量等均需调整在适宜水平。装置循环水的一部分连续排出以清除反应产物及死亡的微生物，从而保证系统良性循环。

生物滴滤装置池底为布气系统，由防腐滤板组成，上层铺设无机滤料。废气通过鼓风机以负压方式进入滤池，自滤板底部向上均匀分配通过滤床，实现净化。

生物滴滤装置下部开设有排水口3。水洗单元包括分别安装于第一填料7和第二填料8上方的多个喷淋头6，每个喷淋头6均通过管道连接至外部的进水管道1；水洗单元还包括位于滴滤装置下部的进气口，进气口与外部进气管道2连接，进气口用于将外部待处理废气输送至滴滤装置内，并由下至上依次穿过第二填料8和第一填料7，且与喷淋头6喷出的水进行对冲后通过出气口5排放至生物过滤装置。

生物过滤装置(即生物过滤池)将剩余疏水性污染物(有机硫)等较难处理的有机污染物进行代谢分解为硫酸盐及二氧化碳等无机盐类，该装置采用永久性无机生物滤料，气体均匀穿过该滤床，随后由排放装置13(排气筒)集中排放至大气。由于该装置为好氧系统，进气中需要补充5％左右的氧气作为微生物代谢的必要条件，所以在装置上加装氧气供应系统，以提供氧气。

生物过滤装置也需要通过生物膜对污染物的吸收和降解来实现净化目的。过滤装置的环境以及填料特性更针对难溶于水的污染物，通过吸附、溶解、降解三个步骤对处理难度大的污染物进行净化。由于硫化氢主要在滴滤装置被吸收和降解，进入过滤装置的气体基本中性，而能够适应于中性的且能降解有机硫的菌种很多，属于混合型菌种。氧化机理为：CS₂+OH^-+O₂→CO₂+SO₄ ^2-+H₂O。不同的是，生物过滤装置的环境以及填料特性更针对难溶于水的污染物，通过吸附、溶解、降解三个步骤对处理难度大的污染物进行净化。湿度饱和气体自滴滤装置进入过滤装置后即可达标排放。过滤装置内设有间歇运行的滤床灌溉装置，以保持滤床含水率，并可通过冲洗排出代谢产物及死亡微生物。

废气降解是多种微生物协同作用的结果。微生物形成稳定菌落后不仅对组分复杂的废气具有良好处理效果，且耐冲击负荷能力增强，可适应间歇运行。填料的材质及特性是影响滤床效率的主要因素，其中包括孔隙率、堆密度、水份载留能力等。

生物滴滤装置和生物过滤装置分别开设有生物滴滤装置入孔4和生物过滤装置入孔10。生物过滤装置(生物过滤池)内设置有第三填料11，为XLD填料。

出气口5和生物过滤装置进气口之间通过风管9连接，生物过滤装置进气口12通过管道连接至排放装置13。

本装置的操作步骤为：

检查电气或机械连接是否有错误。根据图纸检查安装系统，包括平面布置图和系统工艺流程图。以确保所提供的设备安装正确。检查所有滤料安装高度是否正确。在检查和确认所有的设备安装与图纸无误后。将开始对系统进行补水，检查是否有泄漏，流量是否合适。确认当水箱充满水时，阀门处在合适的位置。假如系统启动时间是在室外冬天，水箱和管路上的水必须排净，以防结冰。按照设计参数对喷淋管定时，检查是否存在泄露和喷淋覆盖面积合适。检查电机的转动是否正常。开始运转前，上述的电气和机械准备工作必须完成。系统将开始运行，设计所需的空气流速将通过调节变频器来达到。仪表将设定成设计所需的参数。确保系统设计参数没有改变，如有需要可以更改(假如初始启动时间和调试时间推后)。开启循环喷淋，使滤料表面的附着水达到饱和。将水箱内充水至设计水位，确保所有阀门处在正确的位置。与电气调试连接，系统将启动，沼气通过滤床。系统在这个时候保持运行。

本发明通过生物滴滤装置和过滤装置相结合组合为过滴系统，其建设成本、运行成本低于其他所有方法；是真正的绿色方法，不使用化学药品，能源需求低，不产生二次污染物，属环境友好技术；生物填料为无机填料，种类多样，具有良好的机械结构与生物特性，短暂停止运行后重新启动时间短，处理效率高，去除效果明显。在运行前，生物填料需用溶液特殊处理，处理用溶液含有特定微生物及生物活性酶，能有效提高单位体积的生物降解速率，方便维护、检修，占地少，安装简便，调试时间短，该种处理工艺经多年技术更新，成熟可靠。

Claims (6)

1.一种采用生物脱硫法脱除煤气中硫化氢气体的装置，其特征在于，包括依次连接的生物滴滤装置、生物过滤装置和排放装置(13)，所述生物滴滤装置内部设置有生物填料单元和水洗单元，所述生物填料单元包括分别设置在生物滴滤装置上部的第一填料(7)和下部的第二填料(8)，所述第一填料(7)和第二填料(8)分别为PUF填料和聚丙烯环填料，所述第一填料(7)和第二填料(8)均用于过滤废气中的硫化氢气体，所述生物过滤装置用于将废气内的有机硫进行代谢分解，并输送至排放装置进行排放。

2.如权利要求1所述的一种采用生物脱硫法脱除煤气中硫化氢气体的装置，其特征在于，所述水洗单元包括分别安装于第一填料(7)和第二填料(8)上方的多个喷淋头(6)，每个所述喷淋头(6)均通过管道连接至外部的进水管道(1)；

所述水洗单元还包括位于滴滤装置下部的进气口，所述进气口与外部进气管道(2)连接，所述进气口用于将外部待处理废气输送至滴滤装置内，并由下至上依次穿过第二填料(8)和第一填料(7)，且与所述喷淋头(6)喷出的水进行对冲后通过出气口(5)排放至生物过滤装置。

3.如权利要求1所述的一种采用生物脱硫法脱除煤气中硫化氢气体的装置，其特征在于，所述生物过滤装置内设置有第三填料(11)，所述第三填料(11)为XLD填料。

4.如权利要求1-3任一所述的一种采用生物脱硫法脱除煤气中硫化氢气体的装置，其特征在于，所述生物滴滤装置和生物过滤装置分别开设有生物滴滤装置入孔(4)和生物过滤装置入孔(10)。

5.如权利要求2所述的一种采用生物脱硫法脱除煤气中硫化氢气体的装置，其特征在于，所述出气口(5)和生物过滤装置进气口之间通过风管(9)连接，所述生物过滤装置进气口(12)通过管道连接至排放装置(13)。

6.如权利要求1所述的一种采用生物脱硫法脱除煤气中硫化氢气体的装置，其特征在于，所述生物滴滤装置下部开设有排水口(3)。