一、案例背景 某公司新上一套日处理10km3沼气净化装置，该装置分脱硫和脱碳两部分，其中，脱硫装置又分湿法脱硫和干法脱硫两部分，湿法脱硫装置参照国内化肥行业半水煤气脱硫装置的工艺设计，两个干法脱硫罐串联于脱硫塔后。 但在生产过程中，脱硫系统多次出现了脱硫塔效果差、脱硫罐阻力大等问题，以至于两周之内两次停产重新装填脱硫剂，既增大劳动强度又影响正常生产。经多方面分析原因并反复试验，确定新的工艺指标和操作方法。 二、脱硫系统工艺简介 沼气在脱硫塔内与脱硫液逆向接触，脱除硫化氢，经气液分离器去干法脱硫罐二次脱硫，进入压缩机，送脱碳工序。 沼气流程：沼气气柜一脱硫塔一气液分离器一干法脱硫罐一压缩机一脱碳工序。 脱硫液流程：脱硫塔一富液槽一富液泵一再生槽一贫液槽一贫液泵一脱硫塔。 主反应： h2s+na2co3=nahs+nahco3 2nahs+o2 (tts)=2s↓+2naoh naoh+nahco3=na2co3+h2o 副反应： na2co3+h2o+co2=2nahco3 2nahs+2o2=2na2s2o3+h2o 干法脱硫： fe2o3·h2o+3h2s=fe2s3·h2o+3h2o 再生： 2fe2s3·h2o+3o2= 2fe2o3·h2o+6s 主要工艺指标： 脱硫塔后：h2s≤100ppm 脱硫罐后：h2s~<20ppm 总碱度：0.4～0.6mol/l na2co3：4.0～7.0g/l nahco3：25.0～30.0g/l 脱硫液温度：30～40℃ 脱硫液流量：30～40m/h 三、问题分析 1.存在的问题 在脱硫液温度、流量正常的情况下，脱硫塔后、脱硫罐后硫化氢严重超标，脱硫液脱硫效率低，造成大量硫化氢被吸附于脱硫罐中，造成脱硫罐严重堵塞，不得不停产重装处理。 脱硫效率按下式计算： 脱硫效率=(原料气硫化氢含量-脱硫塔后硫化氢含量)/原料气硫化氢含量x100％ h2s超标情况见表1。 2.分析原因 当加入纯碱后，脱硫液的脱硫效果有所好转，脱硫罐后硫化氢含量亦有所降低，说明脱硫塔的脱硫效果在脱硫系统中起主要作用。由于脱硫塔后硫化氢含量太高，造成脱硫罐负荷高，以至脱硫罐严重堵塞，系统不得不停产重装两个串联的脱硫罐，但由于脱硫塔的脱硫效果没有好转，仅两周后又得重装脱硫罐，影响正常生产。 从脱硫液方面看，在装置原始开产时，用软水配了共25m3脱硫液，碳酸钠起始浓度高达48.0g/l，但是仅仅运行了五天，碳酸钠含量急剧下降，虽然每天往脱硫液中加入的纯碱相当于5.0g/l，但并没有阻止碳酸钠含量的下降，而且很快降至指标下限(4.0g/l)以下，具体数据见表2。 从表2数据可以看出，尽管每天加入的纯碱相当于5.0g/l，但并没有控制住碳酸钠含量，而碳酸氢钠含量却一直上升:开产第四天已达到了指标上限的两倍左右，虽然总碱度也一直上升，但总碱度的升高并没有提高脱硫效率。 反复分析问题产生的原因，认为沼气与半水煤气成分有较大差异，尤其是二氧化碳含量的差距更为突出：沼气中co2在30％ ～40％ ，而半水煤气co2仅在8％～10％ ，可能是副反应消耗了大量的纯碱，造成了碳酸氢钠含量的居高不下，因为从脱硫反应来看，脱除沼气中硫化氢并不消耗纯碱。为验证这一想法，分析脱硫塔后co2含量，原料气中co2为37.4％～42.3％ ，脱硫塔后co2为14.6％ 一17.2％ 。 从开产之前的数据来看，原料气co2最高为42.6％ ，最低为34.7％。经过脱硫塔后被吸收了气体总体积的15％左右，造成脱硫液中碳酸钠含量的急剧下降和碳酸氢钠含量的迅速升高，使得脱硫效率大为降低。 四、解决方案 要解决脱硫塔脱硫效率低的问题，应控制住脱硫液中碳酸钠和碳酸氢钠的含量。在脱硫液中，碳酸钠为有效成分、碳酸氢钠为无效成分，只加人纯碱不一定能够控制住碳酸钠含量，而且还会进一步增高碳酸氢钠含量。需要采取既能保持碳酸钠含量，提高脱硫效率，还能降低碳酸氢钠的含量方法。从主反应来看，可以加入烧碱。 为避免加烧碱会对生产造成大的影响，采取烧碱和纯碱一起加的方式：先往配碱槽中加人脱硫液2～3m (含碳酸氢钠约100～150kg)，然后加入50kg烧碱，待烧碱全部反应后，再加入40kg纯碱和适量脱硫剂，将该脱硫液送人系统脱硫液，脱硫效果见表3。 由表3可以看出，在脱硫液中加入一定量烧碱后，碳酸钠含量得到控制，碳酸氢钠含量也有大幅下降，脱硫效率明显提高。从以上分析数据来看，因碳酸氢钠的含量较高，总碱度不能控制在0.4～0.6mol/l，而应控制在0.7mol/l以上。 五、结语 (1)使用沼气分析仪监测甲烷含量，掌握甲烷回收率、脱硫效率等关键数据，并据此进行厌氧发酵、提纯过程的工艺优化，可以显著提高沼气和生物天然气工程的经济效益。 (2)沼气脱硫不同于半水煤气脱硫，其二氧化碳高的性质决定了其脱硫不能照搬半水煤气脱硫工艺，需要加以改进。 (3)因沼气的二氧化碳量较高，造成脱硫液碳酸氢钠含量高，因此总碱度指标应控制在0.7mol/l以上。 (4)在沼气二氧化碳含量高的情况下，可以往脱硫液中加入一定量的烧碱，但要注意加入量必须参照系统脱硫液中碳酸氢钠含量，必须在配碱槽中加入，不能让烧碱直接进入脱硫液中，特别是在脱硫效率低、碳酸氢钠高的情况下更应如此。 (5)改进后成本没增加多少，但脱硫效率却大大提高，而且还避免了碳酸氢钠含量继续升高。 (6)如果原料气量有变化，脱硫液中碳酸氢钠含量会随生产情况变化，每天加入的烧碱也要随之调整。若碳酸氢钠含量在50～60l或更高时，可只加烧碱。 (7)烧碱溶于脱硫液时会放出大量热，且具有强腐蚀性，操作务必注意安全。 产品名称/型号 红外气体分析仪 （防爆型）gasboard-3500 产品概述: 红外气体分析仪gasboard-3500（防爆型）采用防爆式设计及国际领先的非分光红外气体分析技术及长寿命电化学传感技术，可同时在线测量co、co2、ch4、c3h8、o2、h2s等气体的体积浓度。 功能特点: 1）防爆设计 仪表采用防爆设计，隔爆外壳使设备内部空间与周围的环境隔开，确保发生爆炸时，外壳可承受产生的爆炸压力而不被损坏，使火焰不能穿越隔爆间隙点燃外部爆炸性环境，满足于多领域易燃易爆场所气体监测，保障工业现场安全。 2）测量准确度高 采用国际领先的非分光红外气体分析技术及长寿命电化学传感技术，多组分测量气体间无交叉干扰，测量准确度高。具备自诊断功能，可在线检查传感器状态。 3）工作性能稳定 传感器采用双通道设计，稳定性强；所有与样气接触的部分均采用耐热、耐腐蚀的特种不锈钢、聚四氟乙烯等材料。 4）数据管理简捷 可通过多种接口传输到上级集中控制系统。 5）自动化程度高 配置专业化预处理方案，高自动化，低维护，无需人工值守即可实现7*12实时在线监测，大幅减轻企业人工成本。 适用范围: 1）工业煤气的成分及热值监测 2）磨煤机、煤粉仓中co含量监测 3）污水处理、垃圾填埋等领域厌氧发酵过程监测 4）新能源行业如生物发酵、生物裂解气体成分监测 5）高校、科研机构燃烧、生物发酵实验气体成分及热值测量 技术指标:
测量组分
co、co2、ch4、c3h8、o2、h2s
测量原理
ndir、ecd
测量范围
co/co2/ch4/c3h8:(0~100)%
o2:(0~25)%;h2s:(0~9999)ppm
精度
co/co2/ch4/c3h8:±1%fs;o2/h2s:±2%fs
分辨率
0.01%（针对低量程分辨率可达到1ppm）
重复性
≤1%
响应时间
t90＜15s（ndir）
最佳流量
(0.7~1.2)l/min
进气压力
(2~50)kpa
样气要求
无尘、无水、无油
电气参数
通信
rs-485/rs-232，4-20ma
电源
ac220v，50hz
显示
lcd显示
认证
防爆等级
exdⅱct6
功能配置
具备自诊断功能，可在线检查传感器状态；
内置调零气泵，可以实现空气自动调零；
中、英文软件操作界面自由切换。