CN110106004A - 沼气脱硫器、脱硫方法及提纯工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明针对现有沼气脱硫技术污染环境且成本高的问题，提供一种沼气脱硫器、脱硫方法及提纯工艺，首先，以甘油为脱硫剂，将甘油加入到沼气中从而吸收沼气的硫化氢杂质，然后高压水洗脱硫后的沼气以吸收其中的二氧化碳，气液分离后，再以甘油做干燥剂去除水分即得纯净沼气。以甘油为脱硫剂可充分地脱除沼气中的硫化氢，且成本低廉，同时采用本发明的脱硫器，提高了甘油利用率。
Description
技术领域
本发明属于沼气提纯技术领域，具体涉及沼气脱硫器及脱硫方法及提纯工艺。
背景技术
沼气的成分会随沼气池的类型而变化，沼气提纯的主要宗旨是除去其中的有害和不助燃成分，其中包括硫化氢、二氧化碳、水等，使提纯后的沼气只保留甲烷、一氧化碳、氢气，满足天然气的燃烧特性，并替代化石燃料作为车用燃料使用。
常规的沼气提纯脱硫（H2S）的方法有：湿式氧化脱硫、干式氧化脱硫、活性炭吸附、生物法脱硫、沼气生产过程中减硫等方法，但是这些方法多存在技术要求高、生产成本高等缺点。例如，沼气提纯工艺中经常使用氢氧化钠来脱除硫化氢，同时还能去除沼气中二氧化碳，反应方程式如下：
NaOH + CO2→Na2HCO3
2NaOH + CO2→NaCO3+H2O
2NaOH +H2S→Na2S+ 2H2O
NaOH + H2S→NaHS+H2O
但是在上述脱硫过程中，硫化氢的吸收状况受流速、温度等因素影响，H2S并不能完全溶解，因此在脱硫过程中易形成NaHS，而不是Na2S。同时NaHS易与O2反应生成硫酸盐和硫代硫酸盐等有害物质，并使溶液的吸收能力下降，从而导致脱硫循环液需要定期排出，脱硫成本增加的同时也可能带来二次污染。另外，此种方法采用的是高腐蚀性的脱硫剂，并且吸收液含有很多有害物质，这样就对生产装置的要求比较高，从而再次增加了生产成本。
发明内容
本发明针对现有沼气脱硫技术污染环境且成本高的问题，提供一种沼气脱硫器及脱硫方法，以甘油为脱硫剂可充分地脱除沼气中的硫化氢，且成本低廉，同时采用本发明的脱硫器，提高了甘油利用率。
本发明采用如下技术方案：
一种沼气脱硫方法，以甘油为脱硫剂，将甘油加入到沼气中从而吸收沼气的硫化氢杂质。
一种沼气提纯工艺，包括以下步骤，首先，以甘油为脱硫剂，将甘油加入到沼气中从而吸收沼气的硫化氢杂质，然后高压水洗脱硫后的沼气以吸收其中的二氧化碳，气液分离后，再以甘油做干燥剂去除水分即得纯净沼气。
一种沼气脱硫器，包括脱硫室，所述脱硫室的中部设有沼气排出管道，所述脱硫室的上部设有自上而下延伸且螺旋半径逐渐减小的螺旋管道，所述螺旋管道的顶端为沼气及处于液体状态的沼气脱硫剂的入口，所述脱硫室的侧壁分布有若干用于甩出脱硫废液的通孔，所述脱硫室外沿周向围合而成一脱硫废液分离室，所述脱硫废液分离室的下部沿周向设有分隔板，所述分隔板的底端延伸至所述脱硫废液分离室的底端，所述分隔板的顶端延伸至所述螺旋管道底端切向线，且所述分隔板将所述脱硫废液分离室分隔为内侧的重液储存室和外侧的轻液储存室，所述轻液储存室的底端设有循环管道用于将所储存的轻液循环至所述螺旋管道的入口处。
优选地，所述螺旋管道的入口连通有待提纯沼气输入管道，所述待提纯沼气输入管道上设有沼气脱硫剂雾化器，处于液体状态的沼气脱硫剂雾化后与沼气混合并进入所述螺旋管道。
优选地，所述重液储存室的底端设有第一废液排出管道。
优选地，所述脱硫室的底端设有第二废液排出管道。
优选地，所述沼气脱硫剂为甘油。
本发明的有益效果如下：
相比于现在传统的脱硫剂，本发明创新性的选择了甘油作为脱硫剂，甘油的来源非常广泛，尤其在生物柴油生产过程中副产出大量甘油，据统计，平均每生产10吨生物柴油就产出1吨甘油，在美国，甘油产量平均每年超过3.5万吨，在欧洲，甘油的产量更是在过去十年间增加了3倍，但是副产品甘油并没有得到有效利用，本发明将甘油转化为更有价值的脱硫剂应用于沼气的净化提纯，具有重要的经济价值。
具体到提纯工艺，本着环保经济的规则，根据所处理的成分不同，在除二氧化碳环节可以采用水作为吸收剂，水价格低廉易得，选择性强，符合吸收过程中对吸收剂的基本要求。其中脱硫单元采用工业生产生物柴油的副产物甘油作为脱硫剂，而且甘油具有极强的吸水特性，这样就省去脱硫前的脱水预处理，节约了生产成本，操作更为简单，极大地提高了生产效率。同时甘油对H2S有吸收作用，但是对沼气中的CO2却具有选择性（甘油必须在高温催化剂的条件下才能与CO2反应），而且不与甲烷发生反应，因此能够很好地实现分步去除沼气中的杂质。
附图说明
图1为脱硫器的结构示意图；
图2为沼气提纯的工艺流程图。
具体实施方式
为了使本发明的技术目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作出进一步的说明。
实施例1
如图1所示，一种沼气脱硫器，包括脱硫室4，所述脱硫室4的上部设有自上而下延伸且螺旋半径逐渐减小的螺旋管道7，所述螺旋管道7的顶端为沼气及沼气脱硫剂的入口，具体地，所述螺旋管道7的入口连通有待提纯沼气输入管道1，所述待提纯沼气输入管道1上设有雾化器2，处于液体状态的沼气脱硫剂经雾化器2雾化后与沼气混合并进入所述螺旋管道7。本实施例中，所用沼气脱硫剂为甘油溶于乙醇配制而成的甘油稀释液。
所述脱硫室4的侧壁分布有若干用于甩出脱硫废液的通孔，所述脱硫室4外沿周向围合而成一脱硫废液分离室8，所述脱硫废液分离室8的下部沿周向设有分隔板，所述分隔板的底端延伸至所述脱硫废液分离室8的底端，所述分隔板的顶端延伸至所述螺旋管道7底端切向线，且所述分隔板将所述脱硫废液分离室8分隔为内侧的重液储存室5和外侧的轻液储存室6，所述轻液储存室6的底端设有循环管道3用于将所储存的轻液循环至所述螺旋管道7的入口处。所述重液储存室5的底端和所述脱硫室4的底端均设有用于排出废液的废液排出管道9。
所述脱硫室4的中部设有净化后的沼气排出管道12，所述沼气排出管道12上设有压力表和用于抽样检测的抽样检测阀。
本发明所述脱硫剂的工作原理如下：
对各种源头的发酵物料发酵所得沼气进行的成分检测结果统计如表1所示，可以看出原沼气中含有的杂质有H2S、CO2、、N2、H2O等，本发明去除其中的硫化氢具体过程如下：
沼气的主要成分
首先原沼气加压后经过待提纯沼气输入管道1进入脱硫室4内，与此同时，甘油稀释液经过雾化器2得到雾化的脱硫剂与沼气混合得到混合气液并进入螺旋导流管7入口处，由于沼气为加压输送，所以混合气液本身有一定的前进速度，因此混合气液在本身速度和重力的作用下沿着螺旋管道7进入脱硫室4内，形成旋转向下的旋流，混合气液在向下旋转的过程中，甘油与沼气充分接触，吸收H2S，到达螺旋管道7的底端，并由于惯性冲出螺旋管道7并沿直线通过脱硫室4侧壁上的通孔进入到废液分离室8内，由此吸收过H2S的脱硫废液经过通孔后作抛物运动，吸收较多H2S的脱硫废液由于重量比较大会落到内侧的重液储存室5内，而吸收较少H2S的脱硫废液由于重量比较轻会落到外侧的轻液储存室6内，所收集的轻液可经过循环管道3重新雾化进行回收利用。因此本发明所述脱硫器采用内外两层的设计，利用吸收之后的脱硫剂的重量不同，做抛物运动的距离不同，将还有吸收能力的脱硫剂实现二次利用，提高了产品利用率。
净化后的沼气在脱硫室4底部形成上升的内旋流并经过沼气排出管道12排出。经过脱硫的沼气通过压力表10来实时监测压力，避免压力过大引起生产安全事故。为了达到成品沼气的标准，在输出管道上设置有抽样检测阀11来随时抽样检测沼气品质。最后，达到需求标准的沼气通过沼气出口12收集贮存以备使用。
实施例2
如图2所示，一种沼气提纯工艺，包括以下步骤，首先，以甘油为脱硫剂，将甘油加入到沼气中从而吸收沼气的硫化氢杂质，且因甘油也具备吸水功能，因此以甘油为脱硫剂，便省去了脱硫前的脱水处理，然后高压水洗脱硫后的沼气以吸收其中的二氧化碳，气液分离后，再以甘油做干燥剂去除水分即得纯净沼气，而分离得到的液体可重新作为高压水洗吸收二氧化碳的水源。
最后所应说明的是：上述实施例仅用于说明而非限制本发明的技术方案，任何对本发明进行的等同替换及不脱离本发明精神和范围的修改或局部替换，其均应涵盖在本发明权利要求保护的范围之内。
Claims (7)
1.一种沼气脱硫方法，其特征在于，以甘油为脱硫剂，将甘油加入到沼气中从而吸收沼气的硫化氢杂质。
2.一种沼气提纯工艺，其特征在于，包括以下步骤，首先，以甘油为脱硫剂，将甘油加入到沼气中从而吸收沼气的硫化氢杂质，然后高压水洗脱硫后的沼气以吸收其中的二氧化碳，气液分离后，再以甘油做干燥剂去除水分即得纯净沼气。
3.一种沼气脱硫器，其特征在于：包括脱硫室，所述脱硫室的中部设有沼气排出管道，所述脱硫室的上部设有自上而下延伸且螺旋半径逐渐减小的螺旋管道，所述螺旋管道的顶端为沼气及处于液体状态的沼气脱硫剂的入口，所述脱硫室的侧壁分布有若干用于甩出脱硫废液的通孔，所述脱硫室外沿周向围合而成一脱硫废液分离室，所述脱硫废液分离室的下部沿周向设有分隔板，所述分隔板的底端延伸至所述脱硫废液分离室的底端，所述分隔板的顶端延伸至所述螺旋管道底端切向线，且所述分隔板将所述脱硫废液分离室分隔为内侧的重液储存室和外侧的轻液储存室，所述轻液储存室的底端设有循环管道用于将所储存的轻液循环至所述螺旋管道的入口处。
4.根据权利要求2所述的沼气脱硫器，其特征在于：所述螺旋管道的入口连通有待提纯沼气输入管道，所述待提纯沼气输入管道上设有沼气脱硫剂雾化器，处于液体状态的沼气脱硫剂雾化后与沼气混合并进入所述螺旋管道。
5.根据权利要求3所述的沼气脱硫器，其特征在于：所述重液储存室的底端设有第一废液排出管道。
6.根据权利要求4所述的沼气脱硫器，其特征在于：所述脱硫室的底端设有第二废液排出管道。
7.根据权利要求2至5任一项所述的沼气脱硫器，其特征在于：所述沼气脱硫剂为甘油。
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