沼气双级脱硫装置的研究

宁令飞，林桂就

(广西化工研究院，广西 南宁 530001)

沼气双级脱硫装置的研究

宁令飞，林桂就

(广西化工研究院，广西 南宁 530001)

设计制造了一种新型沼气双级脱硫装置。同时，在农村沼气用户的使用过程中，将此沼气双级脱硫装置与市场上销售的脱硫器进行了脱硫应用试验和对比试验。

沼气；脱硫；双级装置；硫化氢

在农村，能源问题直接影响经济发展和生态环境的保护。沼气池的建设有效保护了生态环境，巩固了退耕还林的成果。沼气是一种混合气体，其主要成分是甲烷和二氧化碳，此外还含有少量的氮、氢、一氧化碳和硫化氢等气体。沼气中硫化氢含量约为0.5～10g·m-3。硫化氢气体具有恶臭鸡蛋味，是强烈的神经毒物。沼气点火时，其中的硫化氢气体燃烧生成二氧化硫，二氧化硫继续氧化生成三氧化硫，二氧化硫和三氧化硫在潮湿环境下会生成亚硫酸和硫酸。亚硫酸和硫酸会腐蚀炉具、炊具、热水器和家用电器等。长期吸入二氧化硫和三氧化硫会损害人的呼吸系统，对人体健康造成危害。此外，二氧化硫和三氧化硫是形成酸雨的祸首，严重破坏生态环境。

沼气脱硫是沼气发展的瓶颈之一，搞好沼气脱硫，对沼气在广大农村的普及具有积极的意义。目前市场上有两种沼气脱硫器，一种为内装液体脱硫剂的脱硫器，另一种为内装固体脱硫剂的脱硫器，其脱硫效率和使用寿命均不甚理想。脱硫剂的质量和脱硫器的结构直接影响到使用寿命和脱硫效率[1]。为此，我们开展了沼气双级脱硫装置项目的研究。

1 试验部分

1.1 装置结构及工艺流程

新型沼气双级脱硫装置外壳选用全新聚乙烯材料吹塑工艺制造，具有抗腐蚀、抗老化和耐压等优点。装置由双瓶组成，1号瓶和2号瓶通过连通管巧妙设计而连接成一整体，1号瓶和2号瓶的瓶口分别与沼气进出口接头螺纹联接，用橡胶垫密封。2号瓶下部设置多孔分布板，分布板上承装颗粒脱硫剂，分布板之下为集渣、集气室。1号瓶装液体脱硫剂。沼气经1号瓶内的液体脱硫剂吸收脱硫后，经连通管进入2号瓶的集渣、集气室，经多孔分布板均匀分布后，被颗粒脱硫剂再次吸收脱硫，2号瓶出口的沼气为净化气，可接入炉具、热水器点火燃烧。设计过程中，除了考虑以上的工艺方案外，还需考虑有效容积、阻力、空速、脱硫床层高径比、安装、外观等因素。设计方案和制造工艺经多次修改完善后进入批量试生产。

双级脱硫装置的工艺流程简图见图1。

图1 双级脱硫装置的工艺流程简图

1.2 应用试验和对比试验

我们在平果县坡造镇都阳村选择了3户池型相同、但硫化氢含量不同的沼气用户进行脱硫对比实验。高硫池和低硫池使用沼气双级脱硫装置脱硫，中硫池使用对比样脱硫器脱硫，每隔一段时间对沼气中的硫化氢进出口含量测试1次。

2 结果和讨论

2.1 脱硫应用效果

沼气脱硫应用对比试验结果见表1。由表1可看出，1号用户(平均硫化氢含量为4.67g·m-3)使用沼气双级脱硫装置7个半月后，脱硫效率降至79.1%，经再生后继续使用3个月零20天(平均硫化氢含量7.97g·m-3)，脱硫效率降至79.6%，累计使用时间为11个月(按脱硫效率降至80%计)。2号用户(平均硫化氢含量0.96g·m-3)，使用11个多月后脱硫效率仍为100%。3号用户(平均硫化氢含量2.13g·m-3)使用对比样沼气脱硫器2个半月后，脱硫效率降至77.8%，经再生后继续使用22d，脱硫效率再次降至72.7%，累计使用时间为3个余月(按脱硫效率降至80%计)。在硫化氢含量高出1倍多的情况下，沼气双级脱硫装置的使用时间仍比对比样脱硫器的使用时间长很多。

表1 平果县坡造镇都阳村沼气脱硫应用对比试验结果

2.2 装置创新点

1）本沼气双级脱硫装置为液固两相串联脱硫，使用了性价比较高的沼气脱硫剂[2]，脱硫效率高，具有新颖性、创造性和实用性，已被国家知识产权局授予实用新型专利。

2）由于采用了多孔分布板，使得沼气能够均匀分布，不易产生壁效应，吸收脱硫更完全。

3）颗粒脱硫剂中的碎小颗粒或粉末沉降于集气、集渣室内，不会堵塞气路，使气路更加通顺。

4）若本装置后的管道、阀门或燃具漏气，本装置内的液体脱硫剂会鼓泡，因此，本装置可起到监测沼气泄漏的作用。

5）本装置使用的颗粒脱硫剂易于再生。

到目前为止，我们共试验推广应用了20多万套这种新型沼气双级脱硫装置。据沼气用户反映，使用本产品后，沼气中的难闻臭味消失了，容易点火，火焰正常稳定，炊具、炉具、热水器光亮如新，不存在原有的腐蚀穿孔现象，还可以起到监测沼气泄漏的作用。

3 结语

1）本沼气双级脱硫装置具有新颖性、创造性和实用性，已被国家知识产权局授予实用新型专利(专利号ZL02277223.5)。

2）本沼气双级脱硫装置具有脱硫效率高、使用寿命长等优点，起到了保护环境、保护人体健康的作用，可延长炉具、炊具、热水器和家用电器的使用寿命。

3）本沼气双级脱硫装置使用时易于点火，火焰正常、稳定。

4）本沼气双级脱硫装置可起到监测沼气泄漏的作用。

5）沼气平均含硫量越低，脱硫剂的使用寿命越长，脱硫剂失效后，经再生，还可以多次使用。

[1] 韦文虎，张金林.沼气脱硫[J].能源研究与利用，1991(2)：19-22.

[2] 岳登贵，刘惠萍.PM成型脱硫剂在沼气中的应用试验[J].中国沼气，1997，15(4)：34-36.

Development of Two-stage Biogas Desulfurization Unit

NING Lingfei, LIN Guijiu
(Guangxi Research Institute of Chemical Industry, Nanning 530001, China)

X 701.3

B

1671-9905(2017)12-0053-02

宁令飞(1964-)，男，工程师，从事脱硫技术研究和推广应用工作

2017-09-11