專利名稱：高硫化氫含量的沼氣分離生產生物質天然氣的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及高硫化氫含量的沼氣分離生產生物質天然氣的方法。本發明還涉及應用于高硫化氫含量的沼氣分離生產生物質天然氣的裝置。
背景技術：
丁醇、乙醇發酵生產原料處理過程中需要加高濃度硫酸，因此產生的沼氣中會帶有高含量的硫化氫。硫化氫具有很強的腐蝕性和毒性，若不處理直接供鍋爐燃燒，不僅會縮短鍋爐使用壽命，而且會對大氣環境造成污染，對人體造成危害。單獨用化學脫硫技術脫高含量硫化氫需要四級脫硫方式，沼氣中硫化氫最高含量達4%(v/v)，這么高硫化氫含量很難用單一化學脫硫技術脫出沼氣中高含量硫化氫，并且占地面積很大，投資成本也大。高硫化氫含量的沼氣分離生產生物質天然氣的過程中，含硫量高的硫泡沫連續進入熔硫釜，通過釜內夾套蒸汽加熱，分離出硫泡沫中的水分等雜質，熔融態的產品硫磺從釜的下部不斷地流出。熔硫釜內硫泡沫經高溫熔融后成為易于流動的熔融狀態的硫，經閥門排出釜外進入鑄模，經冷卻后成為塊狀固體硫。但隨著熔融態的硫經過閥門管線時溫度下降，部分熔融態的硫在放硫閥及管內冷凝成固態硫，形成的固態硫易堵塞閥門和管線，熔硫釜停止運行， 需對放流管進行疏通，造成了脫硫系統析出硫段的事故，影響上游工序的正常運行。高硫化氫含量的沼氣分離生產生物質天然氣的過程中，在遇到緊急事故的情況下需要對可燃氣體進行緊急放空，可燃氣體通過放空管道時，對放空管壁的摩擦容易產生靜電引起火災爆炸事故。以前類似裝置緊急放空時是在放空總管中通氮氣來稀釋可燃氣體， 氮氣作為惰性氣防止可燃氣體與管道摩擦產生靜電，但成本高，操作困難，自動化程度比較低。因此，急需一種改進的技術來解決現有技術中所存在的問題。
發明內容
本發明的目的是針對上述不足，提供一種凈化度高、流程簡單、自動化程度高、操作維護方便、能耗低、占地面積小的高硫化氫含量的沼氣分離生產生物質天然氣的方法。本發明的另一個目的是提供一種應用于上述高硫化氫含量的沼氣分離生產生物質天然氣的裝置。為實現上述目的，本發明采用的技術方案是
高硫化氫含量的沼氣分離生產生物質天然氣的方法，包括如下步驟 一、生物脫硫步驟
在20— 40°C的溫度條件下，將壓力為1. 5—2. 5 KPa含4%(ν/ν)高濃度硫化氫的沼氣， 經濕式螺旋氣柜儲存緩沖，再經沼氣鼓風機加壓到30KPa送入生物洗滌塔，沼氣在洗滌塔內與自上而下的洗滌液逆流接觸，沼氣中含有的高濃度硫化氫被洗滌液吸收，脫硫后的沼氣從洗滌塔頂部排出，吸收了硫化氫的洗滌液流至塔底，洗滌液通過泵送進入生物反應器， 控制反應器內溫度為25—45°C，生物反應器底部設置的布氣系統供氧氣給反應器內的微生物([tl]桿菌)，將反應器中溶解的硫化物轉化為單質硫，同時洗滌液中的堿得到生物再生，以供循環洗滌，單質硫由泵送到硫沉淀器，此時單質硫與洗滌液分離，單質硫再由泵送到后端系統進一步處理后再利用，經生物洗滌塔處理后的沼氣中硫化氫濃度降低至300ppm 以下；
二、化學脫硫步驟
在20— 40°C的溫度條件下，將經過生物脫硫處理后的沼氣送入化學脫硫塔，氣體自下而上與脫硫塔頂噴淋下來的脫硫貧液逆流接觸，脫硫塔的液位為1/10，控制脫硫貧液的堿度為0. 2—0. 4mol/L,脫硫液的PH值為8. 5—9. 2，脫硫液的循環量為250Nm3/h，脫硫貧液中的純堿與氣體中的硫化氫反應生成硫氫化鈉，從而將氣體中的硫化氫脫除，此時沼氣的硫化氫含量降至< 10 mg/m3，脫硫后的沼氣從脫硫塔頂部排出，經分離器分離掉氣體中的液滴后，送往脫碳工段。脫硫塔底部的富液(與沼氣中的硫化氫反應后含有NaHS和NaHCO3的貧液)以及未反應的脫硫貧液，從脫硫塔底出來后進入富液槽，由富液泵加壓至0. 35-0. 45MPa，送至再生槽噴射器，富液高速通過噴射器噴嘴時，噴射器吸氣室形成負壓自動吸入空氣，富液與空氣兩相并流經噴射器喉管、擴散管由尾管排出并由再生槽底部并流向上流動，此時富液中的硫氫化鈉與空氣反應生成單質硫，懸浮單質硫顆粒被空氣浮選形成泡沫漂浮在再生槽上部，再生后的貧液由貧液泵打入脫硫塔循環使用，再生槽上部分離出的硫泡沫流入泡沫槽， 經泡沫泵送入熔硫釜，熔硫釜中硫泡沫經蒸汽加熱至135—145°C，形成熔融態的流體，自熔硫釜出口排出冷卻至常溫后形成硫磺產品出售。三、脫碳步驟
將經過生物脫硫和化學脫硫后的常溫沼氣壓縮至1.0— 1.4MI^后進入氣體換熱器，被來自后續工序的低壓閃蒸氣(二氧化碳)和脫碳氣(天然氣)冷卻至8—11°C，并經進塔氣分離器分離掉冷凝水，從底部進入脫碳塔，脫碳塔的液位為50—80%，氣體在塔內向上流動過程中與自上而下的溫度為-4一-5°C的脫碳液接觸，氣流中的二氧化碳被吸收，通過位于脫碳塔頂的除沫器，從塔頂離開脫碳塔，經脫碳氣分離器分離掉夾帶的霧沫，再通過氣體換熱器再一次換熱至室溫，然后經場外管道送用戶。吸收了二氧化碳的富液，從脫碳塔底流出，減壓至0.4—0.6 MPa，進入高壓閃蒸槽，高壓閃蒸槽的液位為50—95%，控制高壓閃蒸槽的壓力為0. 4-0. 6 MPa，在高壓槽中閃蒸出富液攜帶的部分甲烷和二氧化碳，高壓閃蒸氣經高閃氣分離器分離掉夾帶的霧沫，進入原料氣壓縮機，經壓縮進入脫碳塔；從高壓閃蒸槽底部流出的富液仍含有大量的二氧化碳，進入低壓閃蒸槽，低壓閃蒸槽的液位為25—50%，控制低壓閃蒸槽的壓力為0. 01-0. 05 MPa，閃蒸出二氧化碳，經低閃氣分離器分離掉夾帶的霧沫，換熱后送入二氧化碳凈化裝置。進一步的，生物脫硫步驟中的洗滌液為堿液。化學脫硫步驟中的脫硫貧液為堿液。化學脫硫步驟中的富液為含NaHS和NaHCO3的溶液。脫碳步驟中的脫碳液為NHD溶液、NHD聚乙二醇甲醚溶液中的一種或兩者的混合溶液。高硫化氫含量的沼氣分離生產生物質天然氣的裝置，包括生物洗滌塔、硫沉淀器、 化學脫硫塔、熔硫釜、壓縮機、脫碳裝置、二氧化碳凈化裝置以及沼氣、天然氣緊急排空保護裝置，所述生物洗滌塔與生物反應器連接，所述生物反應器與硫沉淀器連接，化學脫硫塔與再生槽連接，所述再生槽與熔硫釜連接，所述熔硫釜包括熔硫釜本體，所述熔硫釜本體的側壁上連接有水蒸汽進汽管，所述熔硫釜本體底部連接有水蒸汽出汽管和放硫管，所述放硫管上設有蒸汽夾套，所述蒸汽夾套分別與水蒸汽進汽管和水蒸汽出汽管連接，所述沼氣、天然氣緊急排空保護裝置包括低壓閃蒸槽，所述低壓閃蒸槽連接閥門a和閥門b，所述閥門a 和閥門b均連接連鎖裝置，所述閥門a還連接二氧化碳凈化裝置，所述閥門b還與放空總管底部連接。本發明高硫化氫含量的沼氣分離生產生物質天然氣的方法，采用生物脫硫技術， 先脫除原料氣中大部分的硫化氫，將處理前4% (ν/ν)高含量硫化氫經生物洗滌塔處理后硫化氫濃度可降低至300ppm以下，具有凈化度高、流程簡單、自動化程度高、操作維護方便、 能耗低、占地面積小等優點。再使用化學脫硫和物理溶液脫碳技術，脫除剩余的硫化氫和二氧化碳并獲取高純度的生物質天然氣供用戶使用。本發明高硫化氫含量的沼氣分離生產生物質天然氣的裝置，在熔硫釜的放硫管上設置蒸汽夾套，放硫管上設置蒸汽夾套后，能保持放流管溫度，防止熔融態硫冷卻形成硫磺堵塞放硫閥及管，幫助熔硫釜完成連續式生產。本發明高硫化氫含量的沼氣分離生產生物質天然氣的裝置，在沼氣、天然氣緊急排空保護裝置中設置連鎖裝置，若出現事故時可通過連鎖裝置將二氧化碳氣體直接導入放空總管中。該裝置充分利用副產的二氧化碳氣體，代替氮氣進行放空管道的安全保護操作， 成本低，操作簡單，自動化程度比較高。本發明的優點是本發明高硫化氫含量的沼氣分離生產生物質天然氣的方法，使用生物脫硫和化學脫硫相結合，凈化沼氣，副產硫磺，大大減少二氧化硫的排放，降低燃氣對鍋爐的腐蝕性，延長設備使用年限。本發明高硫化氫含量的沼氣分離生產生物質天然氣的裝置，結構合理，操作簡單，有利于持久化作業。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細敘述。圖1為本發明工藝流程圖。圖2為熔硫釜結構示意圖。圖3為沼氣、天然氣緊急排空保護裝置結構示意圖。其中1、熔硫釜本體，2、水蒸汽進汽管，3、水蒸汽出汽管，4、放硫管，5、蒸汽夾套， 6、低壓閃蒸槽，7、閥門a，8、閥門b，9、連鎖裝置，10、二氧化碳凈化裝置，11、放空總管，12、 生物洗滌塔，13、硫沉淀器，14、化學脫硫塔，15、壓縮機，16、脫碳裝置，17、生物反應器，18、
再生槽。
具體實施例方式實施例1
如圖1所示，本發明高硫化氫含量的沼氣分離生產生物質天然氣的方法，包括如下步
驟
一、生物脫硫步驟在20°C的溫度條件下，將壓力為1. 5Kpa含4% (ν/ν)高濃度硫化氫的沼氣，經濕式螺旋氣柜儲存緩沖，再經沼氣鼓風機加壓到30Kpa送入生物洗滌塔，沼氣在洗滌塔內與自上而下的洗滌液(堿液)逆流接觸，沼氣中含有的高濃度硫化氫被堿液吸收，脫硫后的沼氣從洗滌塔頂部排出，吸收了硫化氫的堿液流至塔底，通過泵送進入生物反應器，控制反應器內溫度為25°C，生物反應器底部設置的布氣系統供氧氣給反應器中的微生物([t2]桿菌)，將反應器中溶解的硫化物轉化為單質硫，同時洗滌液(堿液)中的堿得到生物再生，單質硫由泵送到硫沉淀器，此時單質硫與洗滌液(堿液)分離，單質硫再由泵送到后續系統進一步處理后再利用，經生物洗滌塔處理后的沼氣中硫化氫濃度降低至300ppm以下。二、化學脫硫步驟
在20°C的溫度條件下，將經過生物脫硫處理后的沼氣送入化學脫硫塔，氣體自下而上與脫硫塔頂噴淋下來的脫硫貧液(堿液)逆流接觸，脫硫塔的液位為1/10，控制脫硫貧液的堿度為0. 2mol/L,脫硫液的PH值為8. 5，脫硫貧液(堿液)的循環量為250Nm3/h，脫硫貧液中的純堿與氣體中的硫化氫反應生成硫氫化鈉，從而將氣體中的硫化氫脫除，此時沼氣的硫化氫含量降至< 10 mg/m3，脫硫后的沼氣從脫硫塔頂部排出，經分離器分離掉氣體中的液滴后，送往脫碳工段。脫硫塔底部的富液(含NaHS和NaHCO3的溶液)以及未反應的脫硫貧液(堿液)，從脫硫塔底出來后進入富液槽，由富液泵加壓至0. 35Mpa,送至再生槽噴射器，富液高速通過噴射器噴嘴時，噴射器吸氣室形成負壓自動吸入空氣，富液與空氣兩相并流經噴射器喉管、 擴散管由尾管排出并由再生槽底部并流向上流動，此時富液中的硫氫化鈉與空氣反應生成單質硫，懸浮單質硫顆粒被空氣浮選形成泡沫漂浮在再生槽上部，再生后的貧液(堿液)由貧液泵打入脫硫塔循環使用，再生槽上部分離出的硫泡沫流入泡沫槽，經泡沫泵送入熔硫釜，熔硫釜中硫泡沫經蒸汽加熱至135°C，形成熔融態的流體，自熔硫釜出口排出冷卻至常溫后形成硫磺產品出售。三、脫碳步驟
將經過生物脫硫和化學脫硫后的常溫沼氣壓縮至1.0 MI^后進入氣體換熱器，被低壓閃蒸氣(二氧化碳)和脫碳氣(天然氣)冷卻至8°C，并經分離器分離掉冷凝水，從底部進入脫碳塔，脫碳塔的液位為50%，氣體在塔內向上流動過程中與自上而下的溫度為_4°C的NHD溶液接觸，氣流中的二氧化碳被吸收，通過位于脫碳塔頂的除沫器，從塔頂離開脫碳塔，經脫碳氣分離器分離掉夾帶的霧沫，再通過氣體換熱器再一次換熱，然后經場外管道送用戶。吸收了二氧化碳的富液，從脫碳塔底流出，減壓至0.4MPa，進入高壓閃蒸槽，高壓閃蒸槽的液位為50%，控制高壓閃蒸槽的壓力為0. 4MPa，在高壓槽中閃蒸出富液攜帶的部分甲烷和二氧化碳，高壓閃蒸氣經高閃氣分離器分離掉夾帶的霧沫，進入原料氣壓縮機，經壓縮進入脫碳塔；從高壓閃蒸槽底部流出的富液仍含有大量的二氧化碳，進入低壓閃蒸槽， 低壓閃蒸槽的液位為25%，控制低壓閃蒸槽的壓力為0. OlMPa，閃蒸出二氧化碳，經低閃氣分離器分離掉夾帶的霧沫，換熱后送入二氧化碳凈化裝置。如圖2和3所示，本發明高硫化氫含量的沼氣分離生產生物質天然氣的裝置，包括生物洗滌塔12、硫沉淀器13、化學脫硫塔14、熔硫釜1、壓縮機15、脫碳裝置16、沼氣、天然氣緊急排空保護裝置以及二氧化碳凈化裝置10，生物洗滌塔12與生物反應器17連接，生物反應器17與硫沉淀器13連接，化學脫硫塔14與再生槽18連接，再生槽18與熔硫釜連接，熔硫釜包括熔硫釜本體1，熔硫釜本體1的側壁上連接有水蒸汽進汽管2，熔硫釜本體1底部連接有水蒸汽出汽管3和放硫管4，放硫管4上設有蒸汽夾套5，蒸汽夾套5分別與水蒸汽進汽管2和水蒸汽出汽管3連接，沼氣、天然氣緊急排空保護裝置包括低壓閃蒸槽6，低壓閃蒸槽6連接閥門a 7和閥門b 8，閥門a7和閥門b8均連接連鎖裝置9，閥門a7還連接二氧化碳凈化裝置10，閥門b8還與放空總管11底部連接。實施例2
如圖1所示，本發明高硫化氫含量的沼氣分離生產生物質天然氣的方法，包括如下步
驟
一、生物脫硫步驟
在30°C的溫度條件下，將壓力為2KPa含4% (ν/ν)高濃度硫化氫的沼氣，經濕式螺旋氣柜儲存緩沖，再經沼氣鼓風機加壓到30ΚΙ^送入生物洗滌塔，沼氣在洗滌塔內與自上而下的洗滌液(堿液)逆流接觸，沼氣中含有的高濃度硫化氫被堿液吸收，脫硫后的沼氣從洗滌塔頂部排出，吸收了硫化氫的洗滌液(堿液)流至塔底，通過泵送進入生物反應器，控制反應器內溫度為33°C，生物反應器底部設置的布氣系統供氧氣給反應器內的微生物([t3]桿菌)，將反應器中溶解的硫化物轉化為單質硫，同時洗滌液(堿液)中的堿得到生物再生，以供循環洗滌，單質硫由泵送到硫沉淀器，此時單質硫與洗滌液(堿液)分離，單質硫再由泵送到后續系統進一步處理后再利用，經生物洗滌塔處理后的沼氣中硫化氫濃度降低至300ppm 以下；
二、化學脫硫步驟
在30°C的溫度條件下，將經過生物脫硫處理后的沼氣送入化學脫硫塔，氣體自下而上與脫硫塔頂噴淋下來的脫硫貧液(堿液)逆流接觸，脫硫塔的液位為1/10，控制脫硫貧液的堿度為0. 3mol/L,脫硫液的PH值為8. 8，脫硫貧液(堿液)的循環量為250Nm3/h，脫硫貧液中的純堿與氣體中的硫化氫反應生成硫氫化鈉，從而將氣體中的硫化氫脫除，此時沼氣的硫化氫含量降至< 10 mg/m3，脫硫后的沼氣從脫硫塔頂部排出，經分離器分離掉氣體中的液滴后，送往脫碳工段。脫硫塔底部的富液(含NaHS和NaHCO3的溶液)以及未反應的脫硫貧液(堿液)，從脫硫塔底出來后進入富液槽，由富液泵加壓至0. 4MPa，送至再生槽噴射器，富液高速通過噴射器噴嘴時，噴射器吸氣室形成負壓自動吸入空氣，富液與空氣兩相并流經噴射器喉管、擴散管由尾管排出并由再生槽底部并流向上流動，此時富液中的硫氫化鈉與空氣反應生成單質硫，懸浮單質硫顆粒被空氣浮選形成泡沫漂浮在再生槽上部，再生后的貧液(堿液)由貧液泵打入脫硫塔循環使用，再生槽上部分離出的硫泡沫流入泡沫槽，經泡沫泵送入熔硫釜， 熔硫釜中硫泡沫經蒸氣加熱至140°C，形成熔融態的流體，自熔硫釜出口排出冷卻至常溫后形成硫磺產品出售。三、脫碳步驟
將經過生物脫硫和化學脫硫后的常溫沼氣壓縮至1. 后進入氣體換熱器，被低壓閃蒸氣(二氧化碳)和脫碳氣(天然氣)冷卻至10°C，并經分離器分離掉冷凝水，從底部進入脫碳塔，脫碳塔的液位為65%，氣體在塔內向上流動過程中與自上而下的溫度為-4°C的NHD 聚乙二醇甲醚溶液接觸，氣流中的二氧化碳被吸收，通過位于脫碳塔頂的除沫器，從塔頂離開脫碳塔，經脫碳氣分離器分離掉夾帶的霧沫，再通過氣體換熱器再一次換熱至常溫，然后經場外管道送用戶。吸收了二氧化碳的富液，從脫碳塔底流出，減壓至0.5MPa，進入高壓閃蒸槽，高壓閃蒸槽的液位為75%，控制高壓閃蒸槽的壓力為0. 5MPa，在高壓槽中閃蒸出富液攜帶的部分甲烷和二氧化碳，高壓閃蒸氣經高閃氣分離器分離掉夾帶的霧沫，進入原料氣壓縮機，經壓縮進入脫碳塔；從高壓閃蒸槽底部流出的富液仍含有大量的二氧化碳，進入低壓閃蒸槽， 低壓閃蒸槽的液位為35%，控制低壓閃蒸槽的壓力為0. 03MPa,閃蒸出二氧化碳，經低閃氣分離器分離掉夾帶的霧沫，換熱后送入二氧化碳凈化裝置。本實施例高硫化氫含量的沼氣分離生產生物質天然氣的裝置，同實施例1。實施例3
如圖1所示，本發明高硫化氫含量的沼氣分離生產生物質天然氣的方法，包括如下步
驟
一、生物脫硫步驟
在40°C的溫度條件下，將壓力為2. 5KPa含4%(ν/ν)高濃度硫化氫的沼氣，經濕式螺旋氣柜儲存緩沖，再經沼氣鼓風機加壓到30KPa送入生物洗滌塔，沼氣在洗滌塔內與自上而下的洗滌液(堿液)逆流接觸，沼氣中含有的高濃度硫化氫被堿液吸收，脫硫后的沼氣從洗滌塔頂部排出，吸收了硫化氫的洗滌液(堿液)流至塔底，通過泵送進入生物反應器，控制反應器內溫度為45°C，生物反應器底部設置的布氣系統供氧氣給微生物([t4]桿菌)，將反應器中溶解的硫化物轉化為單質硫，同時洗滌液中的堿得到生物再生，以供循環洗滌，單質硫由泵送到硫沉淀器，此時單質硫與洗滌液(堿液)分離，單質硫再由泵送到后續系統進一步處理后再利用，經生物洗滌塔處理后的沼氣中硫化氫濃度降低至300ppm以下。二、化學脫硫步驟
在40°C的溫度條件下，將經過生物脫硫處理后的沼氣送入化學脫硫塔，氣體自下而上與脫硫塔頂噴淋下來的脫硫貧液(堿液)逆流接觸，脫硫塔的液位為1/10，控制脫硫貧液的堿度為0. 4mol/L,脫硫液的PH值為9. 2，脫硫貧液(堿液)的循環量為250Nm3/h，脫硫貧液中的純堿與氣體中的硫化氫反應生成硫氫化鈉，從而將氣體中的硫化氫脫除，此時沼氣的硫化氫含量降至< 10 mg/m3，脫硫后的沼氣從脫硫塔頂部排出，經分離器分離掉氣體中的液滴后，送往脫碳工段。脫硫塔底部的富液(含NaHS和NaHCO3的溶液)與以及未反應的脫硫貧液(堿液)， 從脫硫塔底出來后進入富液槽，由富液泵加壓至0. 45MPa，送至再生槽噴射器，富液高速通過噴射器噴嘴時，噴射器吸氣室形成負壓自動吸入空氣，富液與空氣兩相并流經噴射器喉管、擴散管由尾管排出并由再生槽底部并流向上流動，此時富液中的硫氫化鈉與空氣反應生成單質硫，懸浮單質硫顆粒被空氣浮選形成泡沫漂浮在再生槽上部，再生后的貧液(堿液)由貧液泵打入脫硫塔循環使用，再生槽上部分離出的硫泡沫流入泡沫槽，經泡沫泵送入熔硫釜，熔硫釜中硫泡沫經蒸氣加熱至145°C，形成熔融態的流體，自熔硫釜出口排出冷卻至常溫后形成硫磺產品出售。三、脫碳步驟
將經過生物脫硫和化學脫硫后的常溫沼氣壓縮至1.4MI^后進入氣體換熱器，被低壓閃蒸氣(二氧化碳)和脫碳氣(天然氣)冷卻至ire，并經分離器分離掉冷凝水，從底部進入脫碳塔，脫碳塔的液位為80%，氣體在塔內向上流動過程中與自上而下的溫度為_5°C的NHD和NHD聚乙二醇甲醚的混合溶液接觸，氣流中的二氧化碳被吸收，通過位于脫碳塔頂的除沫器，從塔頂離開脫碳塔，經脫碳氣分離器分離掉夾帶的霧沫，再通過氣體換熱器再一次換熱至常溫，然后經場外管道送用戶；
吸收了二氧化碳的富液，從脫碳塔底流出，減壓至0. 6MPa，進入高壓閃蒸槽，高壓閃蒸槽的液位為95%，控制高壓閃蒸槽的壓力為0. 6MPa，在高壓槽中閃蒸出富液攜帶的部分甲烷和二氧化碳，高壓閃蒸氣經高閃氣分離器分離掉夾帶的霧沫，進入原料氣壓縮機，經壓縮進入脫碳塔；從高壓閃蒸槽底部流出的富液仍含有大量的二氧化碳，進入低壓閃蒸槽，低壓閃蒸槽的液位為50%，控制低壓閃蒸槽的壓力為0. 05MPa,閃蒸出二氧化碳，經低閃氣分離器分離掉夾帶的霧沫，換熱后送入二氧化碳凈化裝置。 本實施例高硫化氫含量的沼氣分離生產生物質天然氣的裝置，同實施例1。
權利要求
1.高硫化氫含量的沼氣分離生產生物質天然氣的方法，其特征是包括如下步驟一、生物脫硫步驟在20— 40°C的溫度條件下，將壓力為1. 5—2. 5 KPa含4%(ν/ν)高濃度硫化氫的沼氣， 經濕式螺旋氣柜儲存緩沖，再經沼氣鼓風機加壓到30KPa送入生物洗滌塔，沼氣在洗滌塔內與自上而下的洗滌液逆流接觸，沼氣中含有的高濃度硫化氫被洗滌液吸收，脫硫后的沼氣從洗滌塔頂部排出，吸收了硫化氫的洗滌液流至塔底，洗滌液通過泵送進入生物反應器， 控制反應器內溫度為25—45°C，生物反應器底部設置的布氣系統供氧氣給反應器內的微生物即硫桿菌，將反應器中溶解的硫化物轉化為單質硫，同時洗滌液中的堿得到生物再生，以供循環洗滌，單質硫由泵送到硫沉淀器，此時單質硫與洗滌液分離，單質硫再由泵送到后端系統進一步處理后再利用，經生物洗滌塔處理后的沼氣中硫化氫濃度降低至300ppm以下；二、化學脫硫步驟在20—40°C的溫度條件下，將經過生物脫硫處理后的沼氣送入化學脫硫塔，氣體自下而上與脫硫塔頂噴淋下來的脫硫貧液逆流接觸，脫硫塔的液位為1/10，控制脫硫貧液的堿度為0. 2—0. 4mol/L,脫硫液的PH值為8. 5—9.2,脫硫液的循環量為250Nm3/h，脫硫貧液中的純堿與氣體中的硫化氫反應生成硫氫化鈉，從而將氣體中的硫化氫脫除，此時沼氣的硫化氫含量降至< 10 mg/m3，脫硫后的沼氣從脫硫塔頂部排出，經分離器分離掉氣體中的液滴后，送往脫碳工段；脫硫塔底部的富液與及未反應的脫硫貧液，從脫硫塔底出來后進入富液槽，由富液泵加壓至0. 35—0. 45MPa,送至再生槽噴射器，富液高速通過噴射器噴嘴時，噴射器吸氣室形成負壓自動吸入空氣，富液與空氣兩相并流經噴射器喉管、擴散管由尾管排出并由再生槽底部并流向上流動，此時富液中的硫氫化鈉與空氣反應生成單質硫，懸浮單質硫顆粒被空氣浮選形成泡沫漂浮在再生槽上部，再生后的貧液由貧液泵打入脫硫塔循環使用，再生槽上部分離出的硫泡沫流入泡沫槽，經泡沫泵送入熔硫釜，熔硫釜中硫泡沫經蒸汽加熱至 135— 145°C，形成熔融態的流體，自熔硫釜出口排出冷卻至常溫后形成硫磺產品出售；三、脫碳步驟將經過生物脫硫和化學脫硫后的常溫沼氣壓縮至1.0— 1.4MI^后進入氣體換熱器，被來自后續工序的低壓閃蒸氣即二氧化碳和脫碳氣即天然氣冷卻至8—IPC，并經分離器分離掉冷凝水，從底部進入脫碳塔，脫碳塔的液位為50—80%，氣體在塔內向上流動過程中與自上而下的溫度為-4一-5°C的脫碳液接觸，氣流中的二氧化碳被吸收，通過位于脫碳塔頂的除沫器，從塔頂離開脫碳塔，經脫碳氣分離器分離掉夾帶的霧沫，再通過氣體換熱器再一次換熱至室溫，然后經場外管道送用戶；吸收了二氧化碳的富液，從脫碳塔底流出，減壓至0. 4-0. 6 MPa，進入高壓閃蒸槽，高壓閃蒸槽的液位為50—95%，控制高壓閃蒸槽的壓力為0. 4-0. 6 MPa，在高壓槽中閃蒸出富液攜帶的部分甲烷和二氧化碳，高壓閃蒸氣經高閃氣分離器分離掉夾帶的霧沫，進入原料氣壓縮機，經壓縮進入脫碳塔；從高壓閃蒸槽底部流出的富液仍含有大量的二氧化碳，進入低壓閃蒸槽，低壓閃蒸槽的液位為25—50%，控制低壓閃蒸槽的壓力為0. 01-0. 05 MPa,閃蒸出二氧化碳，經低閃氣分離器分離掉夾帶的霧沫，換熱后送入二氧化碳凈化裝置。
2.根據權利要求1所述的高硫化氫含量的沼氣分離生產生物質天然氣的方法，其特征是生物脫硫步驟中的洗滌液為堿液。
3.根據權利要求1所述的高硫化氫含量的沼氣分離生產生物質天然氣的方法，其特征是化學脫硫步驟中的脫硫貧液為堿液。
4.根據權利要求1所述的高硫化氫含量的沼氣分離生產生物質天然氣的方法，其特征是化學脫硫步驟中的富液為含NaHS和NaHCO3的溶液。
5.根據權利要求1所述的高硫化氫含量的沼氣分離生產生物質天然氣的方法，其特征是脫碳步驟中，脫碳液為NHD溶液、NHD聚乙二醇甲醚溶液中的一種或兩者的混合溶液。
6.高硫化氫含量的沼氣分離生產生物質天然氣的裝置，包括生物洗滌塔、硫沉淀器、化學脫硫塔、熔硫釜、壓縮機、脫碳裝置、二氧化碳凈化裝置以及沼氣、天然氣緊急排空保護裝置，所述生物洗滌塔與生物反應器連接，所述生物反應器與硫沉淀器連接，化學脫硫塔與再生槽連接，所述再生槽與熔硫釜連接，其特征是所述熔硫釜包括熔硫釜本體，所述熔硫釜本體的側壁上連接有水蒸汽進汽管，所述熔硫釜本體底部連接有水蒸汽出汽管和放硫管， 所述放硫管上設有蒸汽夾套，所述蒸汽夾套分別與水蒸汽進汽管和水蒸汽出汽管連接，所述沼氣、天然氣緊急排空保護裝置包括低壓閃蒸槽，所述低壓閃蒸槽連接閥門a和閥門b， 所述閥門a和閥門b均連接連鎖裝置，所述閥門a還連接二氧化碳凈化裝置，所述閥門b還與放空總管底部連接。
全文摘要
本發明公開了高硫化氫含量的沼氣分離生產生物質天然氣的方法，其特征是包括生物脫硫步驟、化學脫硫步驟和脫碳步驟。本發明還公開了高硫化氫含量的沼氣分離生產生物質天然氣的裝置，其特征是熔硫釜包括熔硫釜本體，熔硫釜本體的側壁上連接有水蒸汽進汽管，熔硫釜本體底部連接有水蒸汽出汽管和放硫管，放硫管上設有蒸汽夾套，蒸汽夾套分別與水蒸汽進汽管和水蒸汽出汽管連接；沼氣、天然氣緊急排空保護裝置包括低壓閃蒸槽，低壓閃蒸槽連接閥門a和閥門b，所述閥門a和閥門b均連接連鎖裝置，閥門a還連接二氧化碳凈化裝置，閥門b還與放空總管底部連接。本發明的優點是凈化度高、自動化程度高、操作維護方便、能耗低、占地面積小。
文檔編號C10L3/10GK102504902SQ20111035705
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月11日 優先權日2011年11月11日
發明者仝志勇, 仲炬, 王強 申請人:南通正拓氣體有限公司