專利名稱：一種用于生產(chǎn)生物天然氣的生物脫硫與二氧化碳回收耦合的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境工程及生物化工領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)生物天然氣的生物脫硫與二氧化碳回收耦合的方法及裝置。
背景技術(shù)：
天然氣是一種清潔化石能源，主要成分為甲烷。與煤和石油相比，天然氣具有熱值高，無(wú)硫和氮氧化物等污染物排放等優(yōu)點(diǎn)。加快發(fā)展天然氣是我國(guó)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的重點(diǎn)，到2020年將天然氣在能源結(jié)構(gòu)中的比例將由2010年的3. 4%提高到8%。我國(guó)是一個(gè)“富煤、少油、缺氣”的國(guó)家。全球探明剩余可采天然氣資源為185萬(wàn)億立方米，而我國(guó)天然氣探明剩余可采儲(chǔ)量只有2. 46萬(wàn)億立方米，僅占全球資源量的I. 3%，人均天然氣資源量只相當(dāng)于世界平均水平的1/7。我國(guó)天然氣有限儲(chǔ)量將成為能源結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略調(diào)整的瓶頸。 生物天然氣是生物質(zhì)燃?xì)庖环N，是化石天然氣最佳替代品。生物天然氣由農(nóng)業(yè)秸桿、人畜糞便、餐余垃圾、工業(yè)有機(jī)廢水等經(jīng)厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣，粗沼氣經(jīng)加工處理制成甲烷含量97%以上的生物天然氣，其組分、熱值與管道天然氣相當(dāng)，可作為天然氣使用。與化石天然氣相比，生物天然氣來(lái)源于有機(jī)廢棄物，是一種可再生能源。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)生物天然氣生產(chǎn)潛力超過(guò)每年1，000億立方米，該數(shù)字與2010年中國(guó)天然氣絕對(duì)消費(fèi)量
I,070-1, 080億立方米相當(dāng)。沼氣主要成分為甲烷，由50% 80%甲烷(CH4)、20% 40% 二氧化碳(CO2)、O % 5%氮?dú)?N2)、小于I %的氫氣(H2)、小于O. 4%的氧氣(O2)與O. I % 3%硫化氫(H2S)等氣體組成。天然氣國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，一類天然氣的硫化氫含量不高于6mg/m3(約4ppm)、二氧化碳含量不高于3%。沼氣制生物天然氣的關(guān)鍵工藝是脫硫化氫和二氧化碳。沼氣脫硫多采用氧化鐵法，還原性氣體硫化氫被氧化鐵氧化為單質(zhì)硫，并產(chǎn)生硫化鐵，硫化鐵可在適當(dāng)?shù)臈l件下再生。然而，析出硫磺會(huì)膠結(jié)于填料上而使運(yùn)行困難。另外，該方法存在容量低、設(shè)備笨重、脫硫劑間歇再生、操作再生繁瑣等問(wèn)題。并且，再生過(guò)程中硫化鐵被氧化為氧化鐵，伴隨產(chǎn)生二氧化硫等含硫氣體，產(chǎn)生二次污染。醇胺、活性炭、分子篩等其他物理或化學(xué)脫硫方法也均不同程度上存在著再生困難、二次污染等問(wèn)題。生物脫硫是利用硫氧化菌在控制氧氣供應(yīng)的條件下將硫化物不完全氧化為單質(zhì)硫的新型脫硫技術(shù)，可廣泛用于天然氣、沼氣和化工尾氣的脫硫處理。硫氧化菌不斷生長(zhǎng)繁殖，克服了脫硫劑再生困難的問(wèn)題。硫化物被轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫，生物硫磺是性能優(yōu)良的化工原料。因此，生物脫硫技術(shù)具有運(yùn)行成本低、無(wú)二次污染、可實(shí)現(xiàn)硫資源的回收利用等優(yōu)點(diǎn)。然而，以沼氣為原料制取天然氣，不僅要脫除硫化氫，還要脫除二氧化碳，而且二氧化碳的含量是硫化氫的幾十倍甚至幾百倍。若大量二氧化碳進(jìn)入生物脫硫體系，將引起體系PH值下降。為維持pH值穩(wěn)定，將增加堿的投放量，但這會(huì)導(dǎo)致體系的鹽度不斷升高，而造成生物脫硫體系崩潰。因此，為實(shí)現(xiàn)沼氣制取生物天然氣，生物脫硫工藝應(yīng)與其它二氧化碳脫除工藝聯(lián)合。氣體膜分離技術(shù)是根據(jù)混合氣體中各組分透過(guò)膜的傳遞速率不同而達(dá)到分離的一種氣體分離方法，與低溫、吸附等技術(shù)相比，膜分離法具有操作簡(jiǎn)單、維護(hù)費(fèi)用低、投資費(fèi)用小等優(yōu)點(diǎn)，已被成功用于天然氣中分離二氧化碳和硫化氫。然而，沼氣中二氧化碳含量是硫化氫的幾十倍甚至幾百倍，而國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)商品天然氣中硫化氫含量要求嚴(yán)格(4ppm)。雖然，多級(jí)膜分離后能夠達(dá)到商品氣的要求，但投資和運(yùn)行費(fèi)用及甲烷的損失將大幅度上升，這造成該氣體膜分離技術(shù)在經(jīng)濟(jì)上并不合算。因此，氣體膜分離技術(shù)限制進(jìn)料氣中硫化氫濃度不高于5ppm。由于沼氣中硫化氫的含量在1，OOO 30，OOOppm范圍內(nèi)，所以沼氣不能直接利用氣體膜分離技術(shù)脫二氧化碳和硫化氫，而是要進(jìn)行預(yù)脫硫。另外，分離產(chǎn)生的二氧化碳和硫化氫混合氣體為大氣污染物，必須進(jìn)行適當(dāng)處理。因此，目前沼氣制生物天然氣的過(guò)程硫化氫和二氧化碳的分離仍然沒(méi)有得到的很到的解決，制約了該方法在工業(yè)生產(chǎn)中的效率，成為制約沼氣制生物天然氣工業(yè)的瓶頸，解決上述難題，從而實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易、高效的分離硫化氫和二氧化碳具有重要的意義
發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于為了克服上述問(wèn)題提供了一種用于生產(chǎn)生物天然氣的生物脫硫與二氧化碳回收耦合的方法。本發(fā)明的再一目的在于提供了一種用于生產(chǎn)生物天然氣的生物脫硫與二氧化碳回收耦合的裝置。根據(jù)本發(fā)明的用于生產(chǎn)生物天然氣的生物脫硫與二氧化碳回收耦合的方法，所述方法包括以下步驟 I)粗沼氣經(jīng)脫塵處理后，用堿性吸收液吸收硫化氫并轉(zhuǎn)化為硫化物，硫氧化菌將所述硫化物氧化為單質(zhì)硫，分離硫單質(zhì)和母液，調(diào)節(jié)母液的PH為堿性，用于再次吸收硫化氫，同時(shí)得到脫除了硫化氫的沼氣；2)將步驟I)中得到的脫除了硫化氫的沼氣進(jìn)行深度脫水，最后將得到的氣體混合物采用醋酸纖維類或聚酰亞胺類有機(jī)高分子膜將甲烷和二氧化碳分離，得到高純度二氧化碳和生物天然氣甲烷。根據(jù)本發(fā)明的用于生產(chǎn)生物天然氣的生物脫硫與二氧化碳回收耦合的方法，用于不同來(lái)源的、硫化氫含量不同的沼氣脫硫脫碳，生產(chǎn)生物天然氣、生物硫磺和二氧化碳三種產(chǎn)品，以生物脫硫工藝為核心，處理得順序是先脫硫化氫，再脫水，最后脫二氧化碳。根據(jù)本發(fā)明的用于生產(chǎn)生物天然氣的生物脫硫與二氧化碳回收耦合的方法，吸收液為Na2C03/NaHC03緩沖液，呈弱堿性，pH7. 0-8. O,吸收液沉淀、pH調(diào)節(jié)和過(guò)濾，在生物脫硫反應(yīng)器和硫化氫吸收塔間循環(huán)。根據(jù)本發(fā)明的用于生產(chǎn)生物天然氣的生物脫硫與二氧化碳回收耦合的方法，在硫化氫吸收過(guò)程中，控制粗沼氣流速，降低氣膜阻力，使其在和吸收堿液的反應(yīng)時(shí)間為O. I O. 5s，選擇性吸收硫化氫，少吸收二氧化碳。根據(jù)本發(fā)明的用于生產(chǎn)生物天然氣的生物脫硫與二氧化碳回收耦合的方法，所述步驟I)中分離得到的母液采用生石灰調(diào)節(jié)PH值，調(diào)節(jié)為7. 0-8. 0，鈣離子與過(guò)量的碳酸根和硫酸根形成沉淀，并在過(guò)濾池中除去，維持循環(huán)吸收液的離子平衡。根據(jù)本發(fā)明的用于生產(chǎn)生物天然氣的生物脫硫與二氧化碳回收耦合的方法，所述步驟2)中脫水采用分子篩進(jìn)行脫水，所述分子篩為3X或4X。
根據(jù)本發(fā)明的用于生產(chǎn)生物天然氣的生物脫硫與二氧化碳回收耦合的方法，所述步驟2)中氣體分離所用醋酸纖維類或聚酰亞胺類有機(jī)高分子膜為二醋酸纖維素中空纖維膜或聚酰亞胺基膜，使用中空纖維、螺旋板式或卷式膜組件。此外本發(fā)明還提供了一種用于生產(chǎn)生物天然氣的生物脫硫與二氧化碳回收耦合的裝置，生物脫硫與二氧化碳回收耦合的用于生產(chǎn)生物天然氣的裝置，所述裝置包括生物脫硫系統(tǒng)，所述裝置包括二氧化碳脫除系統(tǒng)，所述二氧化碳脫除系統(tǒng)包括氣體分離膜組件12，生物脫硫系統(tǒng)和分離膜組件12通過(guò)氣體管路連接，并且在氣體流入的方向的管路上依次設(shè)置第一加壓泵器7、第一換熱器8、分子篩脫水塔9、第二加壓泵器10、第二換熱器11。根據(jù)本發(fā)明的用于生產(chǎn)生物天然氣的生物脫硫與二氧化碳回收耦合的裝置，生物脫硫與二氧化碳回收耦合的用于生產(chǎn)生物天然氣的裝置所述生物脫硫系統(tǒng)包括通過(guò)液體管路在液體流入的方向上依次連接的過(guò)濾器I、硫化氫吸收塔2、濾池3、pH調(diào)節(jié)池4、硫沉淀池5和生物脫硫反應(yīng)器6，形成回路，用于硫化氫的吸收和氧化，并將氧化后的溶液經(jīng)硫沉淀池5分離得到硫單質(zhì)，分離得到的母液在生物脫硫反應(yīng)器6和硫化氫吸收塔2之間循環(huán)使用。 根據(jù)本發(fā)明的一具體實(shí)施例，所述方法由生物脫硫、分子篩脫水和氣體膜分離法分離二氧化碳三段工藝組成。用于以沼氣為原料制取生物天然氣，并得到生物硫磺和二氧化碳兩種副廣品。第一段生物脫硫工藝粗沼氣經(jīng)過(guò)濾器I脫塵處理后，快速通過(guò)硫化氫吸收塔2，在硫化氫吸收塔2內(nèi)被脫除硫化氫，硫化氫被吸收液吸收，轉(zhuǎn)化為硫化物。在生物脫硫反應(yīng)器6中，硫化物被硫氧化菌不完全氧化為單質(zhì)硫，氨氣等其他可溶性氣體也被吸收，可作為硫氧化菌營(yíng)養(yǎng)源。生成的單質(zhì)硫隨出水流出，在硫沉淀池5中沉降,收集后制成生物硫磺。吸收液在PH調(diào)節(jié)池4中將pH值調(diào)為7. 0-8. O,經(jīng)濾池3過(guò)濾，再次進(jìn)入硫化氫吸收塔。第二段分子篩脫水經(jīng)脫硫處理的原料氣被氣體第一換加壓泵7加壓，再被換熱器8加熱，控制氣體空速進(jìn)入分子篩脫水塔9脫水。第三段氣體膜分離法分離二氧化碳經(jīng)脫硫脫水處理的原料氣被氣體第二換加壓泵10加壓，再被第二換熱器11加熱，控制氣體空速進(jìn)入氣體分離膜組件12。由于甲烷和二氧化碳對(duì)高分子膜的滲透性不同，甲烷和二氧化碳被分開(kāi)，制得高純度的甲烷和二氧化碳。分離得到的二氧化碳，經(jīng)純化達(dá)到化工或食品級(jí)要求。粗沼氣經(jīng)以上工藝制得生物天然氣可達(dá)到國(guó)家液化天然氣標(biāo)準(zhǔn)，可作為管道天然氣標(biāo)準(zhǔn)，也可用于生產(chǎn)液化天然氣和車用壓縮天然氣。本發(fā)明基本原理有機(jī)物厭氧消化產(chǎn)生的沼氣，主要成分為甲烷，其次為二氧化碳，少量的硫化氫及其他成分。粗沼氣經(jīng)過(guò)硫化氫吸收塔2，與同向流動(dòng)的堿液接觸。硫化氫吸收屬氣膜控制系統(tǒng)，而二氧化碳屬液膜控制系統(tǒng)，將氣體與液體接觸控制在很短時(shí)間內(nèi)，可選擇性吸收硫化氫，而少吸收甚至不吸收二氧化碳。經(jīng)過(guò)硫化氫吸收塔，硫化氫和少部分二氧化碳被堿液吸收，分別轉(zhuǎn)化為硫化物和碳酸根(見(jiàn)方程式I，2)，氨氣等可溶性氣體也被吸收。在生物脫硫反應(yīng)器6內(nèi),硫化物被自養(yǎng)硫氧化菌T. thioparus轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫，小部分硫化物被完全氧化為硫酸根(見(jiàn)方程式3，4)。碳酸根被用作自養(yǎng)硫氧化菌生長(zhǎng)的碳源，絕大部分被利用。產(chǎn)生的單質(zhì)硫隨生物脫硫反應(yīng)器出水流出，經(jīng)硫沉淀池5沉降得到粗產(chǎn)品硫泥。由于產(chǎn)單質(zhì)硫的過(guò)程中可釋放出堿(見(jiàn)方程式3)，可使吸收液再生，所以堿吸收液在生物脫硫反應(yīng)器和硫化氫吸收塔之間循環(huán)使用。為保持循環(huán)液pH值和鹽度穩(wěn)定，吸收液在進(jìn)入硫化氫吸收塔前，加入適量生石灰，使吸收液pH值微呈堿性，并與過(guò)量的碳酸根和硫酸根形成鈣鹽沉淀(見(jiàn)方程式5，6)，維持吸收液鹽度穩(wěn)定。經(jīng)濾池3過(guò)濾，去除吸收液中懸浮硫顆粒和鈣鹽顆粒。H2S+0r — HS^H2O(I)
CO2 +OH ^ HCO3⑵
HS +1/202> S I +OH(3)
HS +202 —S0f+H+⑷
Ca2+ +SO^ ^CaSO41⑴
Ca2+ + CO32 ^ CaCO3 ^⑷原料氣中水分可在膜組件內(nèi)凝結(jié)，影響膜的分離性能，因此，原料氣在進(jìn)入氣體膜分離組件12前，要在分子篩脫水塔9脫水，使原料氣中水分含量達(dá)要求。經(jīng)脫硫脫水處理的原料氣的主要成分為甲烷和二氧化碳。甲烷為非極性分子，而二氧化碳為極性分子，兩種氣體的膜滲透性差異大，可被分離。經(jīng)氣體膜分離法分離，得到高純度的甲烷和二氧化碳?xì)怏w。在現(xiàn)有技術(shù)中生物脫硫和二氧化碳回收的方法都在生產(chǎn)生物天然氣的方法中都有所應(yīng)用，但是生物脫硫更多的是從微生物的角度研究對(duì)硫化物的氧化，二氧化碳的高分子膜分離更多的是從化學(xué)的角度研究不同氣體的分離，由于研究的角度和目的不一樣，以及硫化氫的含量較少，并且在進(jìn)行二氧化碳的脫除時(shí)需要進(jìn)行一些預(yù)處理，才能達(dá)到較好的效果，生物脫硫可用于脫硫化氫和有機(jī)硫，但不能用于脫二氧化碳。氣膜分離法脫二氧化碳和脫硫化氫，天然氣中硫化氫含量的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)很低，需多級(jí)膜分離。投資和運(yùn)行成本高，而且烴損失大，從經(jīng)濟(jì)性上來(lái)說(shuō)，直接脫粗沼氣達(dá)不到實(shí)際應(yīng)用的要求。并且，分離出的硫化氫是嚴(yán)重大氣污染物，必須進(jìn)行妥善處理。因此現(xiàn)在并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)將兩者進(jìn)行結(jié)合的方法，各自存在的問(wèn)題也沒(méi)有能夠解決。本發(fā)明中先通過(guò)生物脫硫脫除硫化氫，再利用氣體膜分離脫除二氧化碳，實(shí)現(xiàn)了生物脫硫和二氧化碳?xì)怏w膜分離兩種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。不僅可以避免二氧化碳對(duì)生物脫硫體系的破壞，延長(zhǎng)了生物脫硫的使用壽命，而且克服了高濃度硫化氫降低了氣體膜分離的經(jīng)濟(jì)性的問(wèn)題。此外，沼氣經(jīng)該工藝處理，不但制得了生物天然氣，而且以生物硫磺的形式回收了硫化氫，并回收得到高純度的二氧化碳?xì)怏w，實(shí)現(xiàn)了污染無(wú)零排放，避免了無(wú)二次污染，增強(qiáng)了綠色能源生物天然氣的環(huán)保屬性。本發(fā)明的用于生產(chǎn)生物天然氣的生物脫硫與二氧化碳回收耦合的方法和裝置，具有以下優(yōu)點(diǎn)沼氣制取生物天然氣，并得到生物硫磺和高純二氧化碳，三種產(chǎn)品提高了沼氣的經(jīng)濟(jì)效益?？偭蚧厥章矢?，無(wú)二氧化碳和二氧化硫等大氣污染物排放。生物脫硫與氣膜法分離二氧化碳相結(jié)合，減少化學(xué)藥品使用，無(wú)需吸附劑再生，避免二次污染。不使用胺和砜胺等有機(jī)吸收劑，無(wú)高溫要求，節(jié)能且安全性高?？刂普託庖暂^快地速度通過(guò)硫化氫吸收塔，減少二氧化碳的吸收，實(shí)現(xiàn)硫化氫選擇性吸收，降低生物脫硫單元的堿消耗。


圖I為本發(fā)明的生物脫硫與二氧化碳回收耦合的用于生產(chǎn)生物天然氣的裝置示意圖。附圖標(biāo)識(shí)I、過(guò)濾器2、硫化氫吸收塔 3、濾池4、pH調(diào)節(jié)池5、硫沉淀池6、生物脫硫反應(yīng)器7、第一加壓泵器 8、第一換熱器 9、分子篩脫水塔10、第二加壓泵器11、第二換熱器 12、氣體分離膜組件
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合圖I對(duì)本發(fā)明的裝置以及脫除硫化氫和二氧化碳的過(guò)程進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明。如圖I所述，本發(fā)明的裝置包括生物脫硫系統(tǒng)和氣體分離膜組件12，生物脫硫系統(tǒng)和分離膜組件12通過(guò)氣體管路連接，形成回路，并且在所述的管路上依次設(shè)置第一加壓泵器7、第一換熱器8、分子篩脫水塔9、第二加壓泵器11、第二換熱器10。所述生物脫硫系統(tǒng)包括通過(guò)液體管路依次連接的過(guò)濾器I、硫化氫吸收塔2、濾池
3、pH調(diào)節(jié)池4、硫沉淀池5和生物脫硫反應(yīng)器6，形成回路，用于硫化氫的吸收和氧化，并將氧化后的溶液經(jīng)硫沉淀池5分離得到硫單質(zhì)，分離得到的母液在生物脫硫反應(yīng)器6和硫化氫吸收塔2之間循環(huán)使用。在本發(fā)明中來(lái)自厭氧消化工段的原料氣經(jīng)過(guò)氣體過(guò)濾器I去除顆粒雜質(zhì)，快速進(jìn)入硫化氫吸收塔2，弱堿性吸收液逆流吸收硫化氫，全部硫化氫和小部分二氧化碳被吸收。含硫化物的吸收液回流入生物脫硫反應(yīng)器6，硫化物被氧化為單質(zhì)硫，隨出水流入硫沉淀池5。生物硫磺在硫沉淀池5沉降,在pH調(diào)節(jié)池4中用生石灰調(diào)節(jié)pH值至7. 0-8. O, I丐離子與過(guò)量的碳酸根和硫酸根形成碳酸鈣和硫酸鈣沉淀，維持循環(huán)液中陰離子平衡。經(jīng)濾池3過(guò)濾，形成弱堿性吸收液，用于硫化氫吸收。脫除硫化氫的原料氣被第一加壓泵7和第一換熱器8加壓加熱至設(shè)定的壓力和溫度，進(jìn)入分子篩脫水塔9被深度脫水。同時(shí)，殘留的痕量硫化氫被吸收，原料氣中硫化氫完全被脫除。脫硫脫水原料氣被第二加壓泵10和第二換熱器11再次加壓加熱至設(shè)定的壓力和溫度，進(jìn)入氣體膜法分離組件。二氧化碳膜滲透性遠(yuǎn)大于甲烷，當(dāng)原料氣經(jīng)過(guò)高分子膜時(shí)，二氧化碳被分離。由此制得高純度的甲烷氣體，質(zhì)量達(dá)到管道天然氣標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例I甲烷/ 二氧化碳/硫化氫混合氣處理混合氣在標(biāo)況下，甲烷、二氧化碳、硫化氫以60 37 3的體積比例混合，模擬沼氣組成，處理量為O. OlNm3AL混合氣體以2m/S的空速和0.2 Mpa的壓力進(jìn)入硫化氫吸收塔，接觸時(shí)間
O.2±0· Is, Na2C03/NaHC03 吸收液 pH 值為 8. O,液氣比為 3L/m3。
吸收塔含硫化物富液進(jìn)入生物脫硫反應(yīng)器。在氧化還原電位ORP = _150mV±10的條件下，硫化物被硫氧化菌轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫。單質(zhì)硫隨著生物脫硫反應(yīng)器的出水流出，在沉淀池中沉降收集。脫硫處理的原料氣經(jīng)被加壓泵加壓至I. OMpa，換熱器氣體溫度降至10°C后，進(jìn)入分子篩脫水塔，填料為分子篩型號(hào)為3X，氣體空速為lm/s。脫硫脫水處理的原料氣被加壓泵加壓至2. OMpa后，經(jīng)換熱器溫度升至50°C。進(jìn)入氣體膜分離組件，該氣體膜分離組件為螺旋板式膜分離組件，材料為聚酰亞胺基氣體分離膜。甲烷與二氧化碳由于滲透性不同而被分離，分離得到的結(jié)果如表I和表2所示。表I、實(shí)施例I中生物天然氣生產(chǎn)工藝的主要技術(shù)指標(biāo)
權(quán)利要求
1.一種用于生產(chǎn)生物天然氣的生物脫硫與二氧化碳回收耦合的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟 1)粗沼氣經(jīng)脫塵處理后，用堿性吸收液吸收硫化氫并轉(zhuǎn)化為硫化物，硫氧化菌將所述硫化物氧化為單質(zhì)硫，分離硫單質(zhì)和母液，調(diào)節(jié)母液的PH為堿性，用于再次吸收硫化氫，同時(shí)得到脫除了硫化氫的沼氣； 2)將步驟I)中得到的脫除了硫化氫的沼氣進(jìn)行深度脫水，最后將得到的氣體混合物采用醋酸纖維類或聚酰亞胺類有機(jī)高分子膜將甲烷和二氧化碳分離，得到高純度二氧化碳和生物天然氣甲烷。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于生產(chǎn)生物天然氣的生物脫硫與二氧化碳回收耦合的方法，其特征在于，所述步驟I)中吸收液為Na2CO3-NaHCO3的緩沖液，pH為7. O 8. O。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于生產(chǎn)生物天然氣的生物脫硫與二氧化碳回收耦合的方法，其特征在于，在所述步驟I)中，控制粗沼氣和堿性吸收液的接觸時(shí)間為O. I O. 5s。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于生產(chǎn)生物天然氣的生物脫硫與二氧化碳回收耦合的方法，其特征在于，所述步驟I)中分離得到的母液采用生石灰調(diào)節(jié)pH值，調(diào)節(jié)為7. O 8. O。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于生產(chǎn)生物天然氣的生物脫硫與二氧化碳回收耦合的方法，其特征在于，所述步驟2)中深度脫水采用分子篩脫水，所述分子篩為3X或4X。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于生產(chǎn)生物天然氣的生物脫硫與二氧化碳回收耦合的方法，其特征在于，所述步驟2)中醋酸纖維類或聚酰亞胺類有機(jī)高分子膜為二醋酸纖維素中空纖維膜或聚酰亞胺基膜，采用中空纖維、螺旋板式或卷式膜組件。
7.一種用于生產(chǎn)生物天然氣的生物脫硫與二氧化碳回收耦合的裝置，所述裝置包括生物脫硫系統(tǒng)，其特征在于，所述裝置包括二氧化碳脫除系統(tǒng)，所述二氧化碳脫除系統(tǒng)包括氣體分離膜組件(12)，生物脫硫系統(tǒng)和分離膜組件(12)通過(guò)氣體管路連接，并且在氣體流入方向的管路上依次設(shè)置第一加壓泵器(7)、第一換熱器(8)、分子篩脫水塔(9)、第二加壓泵器(10)、第二換熱器(11)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于生產(chǎn)生物天然氣的生物脫硫與二氧化碳回收耦合的裝置，其特征在于，所述生物脫硫系統(tǒng)包括通過(guò)液體管路在液體流入的方向上依次連接的過(guò)濾器(I)、硫化氫吸收塔(2)、濾池(3)、pH調(diào)節(jié)池(4)、硫沉淀池(5)和生物脫硫反應(yīng)器(6)，形成回路，用于硫化氫的吸收和氧化，以及分離得到的母液在生物脫硫反應(yīng)器(6)和硫化氫吸收塔(2)之間循環(huán)使用。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于生產(chǎn)生物天然氣的生物脫硫與二氧化碳回收耦合的裝置，其特征在于，所述分離氣體分離膜組件(12)采用中空纖維、螺旋板式或卷式膜組件，其中包含高分子膜，所述高分子膜為二醋酸纖維素中空纖維膜或聚酰亞胺基膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于生產(chǎn)生物天然氣的生物脫硫與二氧化碳回收耦合的裝置，其特征在于，所述分子篩脫水塔(9)中采用的分子篩為3X或4X。
全文摘要
本發(fā)明涉及環(huán)境工程及生物化工領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)生物天然氣的生物脫硫與二氧化碳回收耦合方法及裝置。所述方法包括以下步驟1)粗沼氣經(jīng)脫塵處理后，用堿性吸收液吸收硫化氫并轉(zhuǎn)化為硫化物，硫氧化菌將所述硫化物氧化為單質(zhì)硫，分離硫單質(zhì)和母液，調(diào)節(jié)母液的pH為堿性，用于再次吸收硫化氫，同時(shí)得到脫除了硫化氫的沼氣；2)將步驟1)中得到的脫除了硫化氫的沼氣進(jìn)行深度脫水，最后將得到的氣體混合物采用聚酰亞胺類或醋酸纖維素類有機(jī)高分子膜將甲烷和二氧化碳分離，得到高純度二氧化碳和生物天然氣甲烷。本發(fā)明的方法通過(guò)沼氣制取生物天然氣，并得到生物硫磺和高純二氧化碳，三種產(chǎn)品提高了沼氣的經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)C01B17/02GK102816619SQ20111015548
公開(kāi)日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2011年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月10日
發(fā)明者邢建民, 宋子煜, 李強(qiáng), 王丹 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所