沼氣從厭氧發酵裝置產出時,特別是在中溫或高溫發酵時,攜帶有大量的H2S。由于沼氣中還有大量的水蒸汽存在,水與沼氣中的H2S共同作用,加速了金屬管道、閥門和流量計的腐蝕和堵塞。另外,H2S燃燒后生成的SO2,與燃燒產物中的水蒸氣結合成亞硫酸,使設備的金屬表面產生腐蝕,并且還會造成對大氣環境的污染,影響人體健康。因此,在使用沼氣之前,必須脫除其中的H2S。
常用的沼氣脫硫方法有:干法脫硫、濕法脫硫、生物法脫硫等幾種脫硫方法。
干法脫硫:干法脫硫是一種簡易、高效、相對低成本的脫硫方式,一般適合用于沼氣量小,硫化氫濃度低的沼氣脫硫。干法脫除沼氣氣體中硫化氫(H2S)的設備基本原理是以O2使H2S氧化成硫或硫氧化物的一種方法,也可稱為干式氧化法。干法設備的構成是,在一個容器內放入填料,填料層有活性炭、氧化鐵等。氣體以低流速從一端經過容器內填料層,硫化氫(H2S)氧化成硫或硫氧化物后,余留在填料層中,凈化后氣體從容器另一端排出。
干式脫硫主要包括主體鋼結構、脫硫劑填料、觀察窗、壓力表、溫度表等組件。脫硫塔通常設計為一用一備,交替使用,即一個脫硫,一個再生。含有硫化氫(H2S)的沼氣進入脫硫塔底部,在穿過脫硫填料層到達頂端的過程中,H2S與脫硫劑發生以下的化學反應:
步:Fe2O3·H2O+3H2S=Fe2S3+4H2O(脫硫);
第二步:Fe2S3+3/2O2+3H2O=Fe2O3·H2O+2H2O+3S(再生);
含有硫化氫的沼氣首先與底部入口處荷載相對高的脫硫劑反應,反應器上部是負載低的脫硫劑層,通過設計良好的沼氣空速和線速,干式脫硫能到達良好的精脫硫效果。
在沼氣進入干式脫硫塔之前,應設置有冷凝水罐或沼氣顆粒過濾器。該裝置可以消除沼氣中夾雜的顆粒雜質,并使得沼氣在進入脫硫前含有一定濕度。當觀察到脫硫劑變色,或系統壓力損失過大時,應交替使用另一個脫硫塔。
當前的脫硫塔在沼氣放空后,進行自然通風,對脫硫劑進行再生。當再生效果不佳時,應從塔體底部將廢棄的脫硫劑排除,在底部排放廢棄填料的同時,相同體積的新鮮脫硫填料加入反應器中。