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沼气脱硫方法及装置

阅读：976发布：2020-05-13

IPRDB可以提供沼气脱硫方法及装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种沼气脱硫方法及装置，该方法包括以下步骤：将沼气与脱硫液混合使沼气微泡化后进行脱硫反应；将脱硫处理后的沼气与脱硫液的混合液进行气液分离得到脱硫沼气和含硫脱硫液；将脱硫沼气进行干燥净化处理；将含硫脱硫液在金属酞菁催化剂和氧气作用下进行脱硫再生处理，再生处理后的含硫脱硫液经分离处理后作脱硫液循环利用。该装置包括：设有进料口和出料口的气液混合装置，进口与气液混合装置出料口相连通的反应器，与反应器相连通的气液分离池，与气液分离池相连通的干燥净化装置，分别与气液混合装置和气液分离池相连通的再生装置。该方法和装置能够增大接触面积，提高脱硫效率，减少催化剂流失。，下面是沼气脱硫方法及装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种沼气脱硫方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将沼气与脱硫液充分混合使所述沼气微泡化后进行脱硫处理反应；

S2、将脱硫处理后的沼气与脱硫液的混合液进行气液分离得到脱硫沼气和含硫脱硫液；

S3、将得到的所述脱硫沼气进行干燥净化处理；

S4、将得到的所述含硫脱硫液在金属酞菁催化剂和氧气的作用下进行脱硫再生处理，再生处理后的含硫脱硫液经分离处理后再作脱硫液循环利用。

2.根据权利要求1所述的沼气脱硫方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述脱硫液中包括碳酸钠、或碳酸钠和碳酸氢钠的混合物。

3.根据权利要求1所述的沼气脱硫方法，其特征在于，所述步骤S4包括以下步骤：S41、将所述含硫脱硫液加入装有金属酞菁催化剂的再生装置中，向所述再生装置中通入氧气进行脱硫再生处理，生成单质硫；

S42、将生成的所述单质硫从所述再生处理后的含硫脱硫液中分离出分别得到单质硫和脱硫处理后液，所述脱硫处理后液作为脱硫液循环利用。

4.根据权利要求1所述的沼气脱硫方法，其特征在于，在所述步骤S4中，所述金属酞菁催化剂为负载到钛金属泡沫上的酞菁钴催化剂。

5.根据权利要求4所述的沼气脱硫方法，其特征在于，将所述酞菁钴催化剂负载到钛金属泡沫上的方法包括以下步骤：配制冰醋酸和乙醇溶液，分别向溶液中加入酞菁钴和N-二甲基甲酰胺并搅拌溶解，再缓慢加入氢氧化钠溶液，直到原料完全溶解，再向混合溶液中加入钛金属泡沫；

将装有钛金属泡沫的溶液经过超声处理后置于水热反应釜中在250℃温度下反应4h得到处理后的钛金属泡沫；

取出所述处理后的钛金属泡沫并进行干燥和烧结，得到负载到钛金属泡沫上的酞菁钴催化剂。

6.根据权利要求5所述的沼气脱硫方法，其特征在于，在将所述酞菁钴催化剂负载到钛金属泡沫上的方法中，所述冰醋酸、乙醇、酞菁钴、N-二甲基甲酰胺和钛金属泡沫的质量比为5：30：1：2.5：4。

7.根据权利要求5所述的沼气脱硫方法，其特征在于，在对所述处理后的钛金属泡沫进行烧结时，先将所述处理后的钛金属泡沫在260℃的温度下烧结1h，再在350℃的温度下烧结2h。

8.一种沼气脱硫装置，其特征在于，包括：

气液混合装置，所述气液混合装置分别设有用于加入沼气和脱硫液的进料口和排出沼气和脱硫液的混合液的出料口，所述气液混合装置用于混合加入的所述沼气和所述脱硫液并将所述沼气微泡化；

反应器，所述反应器的进口与所述气液混合装置的所述出料口相连通以将所述气液混合装置中的所述混合液加入所述反应器中并进行脱硫反应；

气液分离池，所述气液分离池与所述反应器相连通以将所述反应器中反应后的混合液转入所述气液分离池中进行气液分离并得到脱硫沼气和含硫脱硫液；

干燥净化装置，所述干燥净化装置与所述气液分离池相连通用于盛装并干燥净化所述气液分离池中分离出的所述脱硫沼气；

再生装置，所述再生装置分别与所述气液混合装置和所述气液分离池相连通，用于对所述气液分离池中分离出的所述含硫脱硫液进行再生，将再生中生成的单质硫分离出后得到脱硫处理后液并将其转入所述气液混合装置中作为脱硫液与所述沼气混合。

9.根据权利要求8所述的沼气脱硫装置，其特征在于，所述气液混合装置为气液混合泵，所述反应器为折流板反应器。

10.根据权利要求8所述的沼气脱硫装置，其特征在于，所述再生装置中设有负载金属酞菁催化剂的钛金属泡沫。

11.根据权利要求8所述的沼气脱硫装置，其特征在于，所述再生装置的底部为锥形且在所述底部设有用于排出生成的所述单质硫的出硫口，在所述出硫口设有开关阀门通过所述开关阀门控制所述出硫口的开关。

12.根据权利要求8所述的沼气脱硫装置，其特征在于，还包括：鼓泡器，所述鼓泡器设置在所述再生装置中用于向所述含硫脱硫液通入空气或氧气。

13.根据权利要求8所述的沼气脱硫装置，其特征在于，还包括：沼气储存罐，所述沼气储存罐与所述气液混合装置相连通，用于储存所述沼气并将所述沼气加入所述气液混合装置；

脱硫液储存池，所述脱硫液储存池分别与所述气液混合装置和所述再生装置相连通，用于储存所述再生装置中再生后得到的所述脱硫处理后液并将所述脱硫处理后液加入所述气液混合装置作为脱硫液与所述沼气混合。

14.根据权利要求13所述的沼气脱硫装置，其特征在于，还包括：至少两个阀门和两个流量计，至少一个所述阀门和一个所述流量计设在所述沼气储存罐与所述气液混合装置之间用于调节进入所述气液混合装置的所述沼气的流量，至少一个所述阀门和一个所述流量计设在所述脱硫液储存池与所述气液混合装置之间用于调节所述脱硫液的流量。

15.根据权利要求8所述的沼气脱硫装置，其特征在于，还包括：循环泵，所述循环泵分别与所述气液分离池和所述再生装置相连，用于将所述气液分离池中的所述含硫脱硫液泵入所述再生装置；

调节阀门，所述调节阀门设在所述循环泵与所述气液分离池之间用于调节所述气液分离池中的所述含硫脱硫液进入所述再生装置的流量。

说明书全文

沼气脱硫方法及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及环保技术领域，特别涉及一种沼气脱硫方法及装置。

背景技术

[0002] 沼气作为可再生清洁能源，在污染问题日益凸显的情况下逐步被社会重视。由于沼气中通常含有硫化氢气体，燃烧之后易生成二氧化硫等有害物质，因此，沼气在使用之前必须进行脱硫处理。

[0003] 目前，国内用于沼气气脱硫的工艺，可以具体分为生物法脱硫、干法脱硫和湿法脱硫三种。其中，生物脱硫是利用微生物或其所含的酶催化含硫化合物，使其所含的硫释放出来的过程，大体可分为She11-Paques工艺、Bio-SR工艺和生化铁-碱溶液催化法。生物脱硫具有不需催化剂和氧化剂，不需处理化学污泥，产生很少生物污染，低能耗，回收硫，效率高，无臭味等优点。但由于生物脱硫反应速度较慢，且过程不易控制，条件要求苛刻，经常运行过程中出现不明原因的脱硫效率下降，因此，阻碍了生物脱硫的大规模工业化应用。

[0004] 干法脱硫可以分为化学吸附法、化学吸收法和催化氧化法，主要通过氧化铁法和活性炭等固体脱硫剂将硫化氢氧化成为含硫氧化物，从而达到除去硫化氢的目的。干法脱硫一般用于含硫化氢成分较低的沼气，若硫化氢气体含量较高，脱硫剂很快失效，从而使脱硫效率急剧下降，此外，活性炭再生需要400℃以上的过热蒸汽，且当脱硫塔塔径较大或料层较高时，再生不完全。氧化铁再生需要氧气，在沼气环境中若操作不当可能发生爆炸，危险性高，且氧化铁再生速度较慢。

[0005] 湿式氧化法脱硫方法是化学反应脱硫，包括氨水液相催化法、拷胶法、KCA法、络合铁法等，其中以络合铁法最受关注，它不仅有优良的催化氧化能力，而且价格低廉，总体来看，湿法脱硫现有技术中存在一些废水处理问题，存在脱硫效率低，催化剂易流失，利用率不高。

发明内容

[0006] 有鉴于此，本发明提供一种沼气脱硫方法。

[0007] 本发明还提供一种沼气脱硫装置。

[0008] 为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

[0009] 根据本发明实施例的沼气脱硫方法，包括以下步骤：

[0010] S1、将沼气与脱硫液充分混合使所述沼气微泡化后进行脱硫处理反应；

[0011] S2、将脱硫处理后的沼气与脱硫液的混合液进行气液分离得到脱硫沼气和含硫脱硫液；

[0012] S3、将得到的所述脱硫沼气进行干燥净化处理；

[0013] S4、将得到的所述含硫脱硫液在金属酞菁催化剂和氧气的作用下进行脱硫再生处理，再生处理后的含硫脱硫液经分离处理后再作脱硫液循环利用。

[0014] 进一步地，在所述步骤S1中，所述脱硫液中包括碳酸钠、或碳酸钠和碳酸氢钠的混合物。

[0015] 进一步地，所述步骤S4包括以下步骤：

[0016] S41、将所述含硫脱硫液加入装有金属酞菁催化剂的再生装置中，向所述再生装置中通入氧气进行脱硫再生处理，生成单质硫；

[0017] S42、将生成的所述单质硫从所述再生处理后的含硫脱硫液中分离出分别得到单质硫和脱硫处理后液，所述脱硫处理后液作为脱硫液循环利用。

[0018] 进一步地，在所述步骤S4中，所述金属酞菁催化剂为负载到钛金属泡沫上的酞菁钴催化剂。

[0019] 进一步地，将所述酞菁钴催化剂负载到钛金属泡沫上的方法包括以下步骤：

[0020] 配制冰醋酸和乙醇溶液，分别向溶液中加入酞菁钴和N-二甲基甲酰胺并搅拌溶解，再缓慢加入氢氧化钠溶液，直到原料完全溶解，再向混合溶液中加入钛金属泡沫；

[0021] 将装有钛金属泡沫的溶液经过超声处理后置于水热反应釜中在250℃温度下反应4h得到处理后的钛金属泡沫；

[0022] 取出所述处理后的钛金属泡沫并进行干燥和烧结，得到负载到钛金属泡沫上的酞菁钴催化剂。

[0023] 进一步地，在将所述酞菁钴催化剂负载到钛金属泡沫上的方法中，所述冰醋酸、乙醇、酞菁钴、N-二甲基甲酰胺和钛金属泡沫的质量比为5：30：1：2.5：4。

[0024] 进一步地，在对所述处理后的钛金属泡沫进行烧结时，先将所述处理后的钛金属泡沫在260℃的温度下烧结1h，再在350℃的温度下烧结2h。

[0025] 根据本发明实施例的沼气脱硫方法，通过上述过程和步骤，将沼气微泡化，有效提高脱硫效率，负载到钛金属泡沫上的酞菁钴催化剂能够减少催化剂流失，提高催化剂利用率，同时泡沫型负载体表面积较大，增大反应接触面积，有利于脱硫液再生。

[0026] 根据本发明实施例的沼气脱硫装置，包括：

[0027] 气液混合装置，所述气液混合装置分别设有用于加入沼气和脱硫液的进料口和排出沼气和脱硫液的混合液的出料口，所述气液混合装置用于混合加入的所述沼气和所述脱硫液并将所述沼气微泡化；

[0028] 反应器，所述反应器的进口与所述气液混合装置的所述出料口相连通以将所述气液混合装置中的所述混合液加入所述反应器中并进行脱硫反应；

[0029] 气液分离池，所述气液分离池与所述反应器相连通以将所述反应器中反应后的混合液转入所述气液分离池中进行气液分离并得到脱硫沼气和含硫脱硫液；

[0030] 干燥净化装置，所述干燥净化装置与所述气液分离池相连通用于盛装并干燥净化所述气液分离池中分离出的所述脱硫沼气；

[0031] 再生装置，所述再生装置分别与所述气液混合装置和所述气液分离池相连通，用于对所述气液分离池中分离出的所述含硫脱硫液进行再生，将再生中生成的单质硫分离出后得到脱硫处理后液并将其转入所述气液混合装置中作为脱硫液与所述沼气混合。

[0032] 进一步地，所述气液混合装置为气液混合泵，所述反应器为折流板反应器。

[0033] 进一步地，所述再生装置中设有负载金属酞菁催化剂的钛金属泡沫。

[0034] 进一步地，所述再生装置的底部为锥形且在所述底部设有用于排出生成的所述单质硫的出硫口，在所述出硫口设有开关阀门通过所述开关阀门控制所述出硫口的开关。

[0035] 进一步地，所述沼气脱硫装置还包括：

[0036] 鼓泡器，所述鼓泡器设置在所述再生装置中用于向所述含硫脱硫液通入空气或氧气。

[0037] 进一步地，所述沼气脱硫装置还包括：

[0038] 沼气储存罐，所述沼气储存罐与所述气液混合装置相连通，用于储存所述沼气并将所述沼气加入所述气液混合装置；

[0039] 脱硫液储存池，所述脱硫液储存池分别与所述气液混合装置和所述再生装置相连通，用于储存所述再生装置中再生后得到的所述脱硫处理后液并将所述脱硫处理后液加入所述气液混合装置作为脱硫液与所述沼气混合。

[0040] 进一步地，所述沼气脱硫装置还包括：

[0041] 至少两个阀门和两个流量计，至少一个所述阀门和一个所述流量计设在所述沼气储存罐与所述气液混合装置之间用于调节进入所述气液混合装置的所述沼气的流量，至少一个所述阀门和一个所述流量计设在所述脱硫液储存池与所述气液混合装置之间用于调节所述脱硫液的流量。

[0042] 进一步地，所述沼气脱硫装置还包括：

[0043] 循环泵，所述循环泵分别与所述气液分离池和所述再生装置相连，用于将所述气液分离池中的所述含硫脱硫液泵入所述再生装置；

[0044] 调节阀门，所述调节阀门设在所述循环泵与所述气液分离池之间用于调节所述气液分离池中的所述含硫脱硫液进入所述再生装置的流量。

[0045] 本发明的上述技术方案的有益效果如下：

[0046] 根据本发明实施例的沼气脱硫装置，能够将沼气微泡化，提高脱硫效率，负载到钛金属泡沫上的酞菁钴催化剂能够减少催化剂流失，提高催化剂利用率，增大反应接触面积，有利于脱硫液再生，提高再生效率，且该装置结构简单，易于实现。

附图说明

[0047] 图1为本发明一个实施例的沼气脱硫方法的流程示意图；

[0048] 图2为本发明一个实施例的沼气脱硫装置的连接示意图。

[0049] 附图标记：

[0050] 沼气脱硫装置100；

[0051] 气液混合装置10；

[0052] 反应器20；

[0053] 气液分离池30；

[0054] 干燥净化装置40；

[0055] 再生装置50；钛金属泡沫51；鼓泡器52；开关阀门53；

[0056] 沼气储存罐60；阀门61；流量计62；

[0057] 脱硫液储存池70；

[0058] 循环泵80；调节阀门81。

具体实施方式

[0059] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0060] 下面结合附图具体描述根据本发明实施例的沼气脱硫方法。

[0061] 如图1所示，根据本发明实施例的沼气脱硫方法，包括以下步骤：

[0062] 步骤S1，将沼气与脱硫液充分混合使沼气微泡化后进行脱硫处理反应。

[0063] 在该步骤中，首先分析检测沼气中的成分含量，含硫物质如硫化氢、含硫有机物的种类和含量，测量沼气的温度等物理特性，脱硫液中脱硫剂可以包含碳酸钠，可以根据沼气中硫化氢气体的含量，向脱硫液中加入合适量的碳酸钠，配制一定浓度的碳酸钠溶液，在脱硫液进行脱硫的过程中可以每隔一段时间测定脱硫液中碳酸钠的浓度，若碳酸钠浓度偏低，可以在加入碳酸钠后继续进行反应。

[0064] 脱硫液中也可以包含碳酸钠和碳酸氢钠的混合物，碳酸钠和碳酸氢钠的含量可以合理选择，也可以根据需要加入氨水、生石灰等，根据沼气中硫的含量可以调节脱硫液中脱硫剂氨水、生石灰、碳酸钠和碳酸氢钠的含量，调节脱硫液的温度、酸碱度，脱硫液的温度可以选在30℃-70℃之间，利于脱硫反应进行，使得脱硫反应过程易于进行，根据沼气中硫的含量以及脱硫剂的种类和比例调节沼气和脱硫剂的混合比例，使得沼气与脱硫液充分混合，使沼气微泡化。当脱硫液中包括碳酸钠和碳酸氢钠时，整个脱硫过程的主要反应如下：

[0065] 脱H2S的化学吸收反应如下述反应式(1)：

[0066] H2S+Na2CO3→NaHS+NaHCO3 (1)

[0067] 脱有机硫的化学吸收反应如下述反应式(2)：

[0068] COS+2Na2CO3+H2O→Na2CO2S+2NaHCO3 (2)

[0069] 可以通过搅拌实现沼气微泡化，也可以通过气液混合泵使得沼气微泡化，增大反应接触面积，利于反应进行，经过一定时间的脱硫反应后检测沼气中硫的含量，符合要求后完成脱硫反应，通过使沼气微泡化增加了脱硫反应体系的气液接触面积，提高脱硫效率和脱硫效果。

[0070] 步骤S2，将脱硫处理后的沼气与脱硫液的混合液进行气液分离得到脱硫沼气和含硫脱硫液。

[0071] 在该步骤中，步骤S1中经过脱硫液脱硫处理反应沼气达到要求后，停止脱硫反应，将微泡化沼气和脱硫液反应后的混合物进行气液分离，得到脱硫沼气和含硫脱硫液，可以将微泡化沼气和脱硫液反应后的混合物转入分离装置，在气液分离过程中，可以对混合液抽取真空，降低混合液盛装容器的压力，同时也可以增加搅拌，加快脱硫沼气从含硫脱硫液中分离出，可以将分离后得到的脱硫沼气和含硫脱硫液分别转入相应的储存器中，以备后续对脱硫沼气的干燥净化处理，以及对含硫脱硫液的再生处理。

[0072] 步骤S3，将得到的脱硫沼气进行干燥净化处理。

[0073] 在该步骤中，将得到的脱硫沼气进行干燥净化处理，可以将脱硫沼气转入干燥装置中进行干燥处理，除去脱硫沼气中的水等，经过干燥后的脱硫沼气可以转入净化吸附装置中，通过吸附剂进一步清除脱硫沼气中残留的少量杂质，提高沼气的清洁度。

[0074] 步骤S4，将得到的含硫脱硫液在金属酞菁催化剂和氧气的作用下进行脱硫再生处理，再生处理后的含硫脱硫液经分离处理后再作脱硫液循环利用。

[0075] 在该步骤中，可以将分离后得到的含硫脱硫液置于反应器中，在反应器中加入金属酞菁催化剂，金属酞菁催化剂可以为金属酞菁锌、金属酞菁铁、金属酞菁镍等金属酞菁化合物，金属酞菁催化剂可以为负载到钛金属泡沫上的酞菁钴催化剂，金属酞菁催化剂可以负载在载体泡沫上，增大催化剂与含硫脱硫液的反应接触面积，同时向含硫脱硫液中通入氧气或空气，在金属酞菁催化剂和氧气的作用下进行脱硫再生处理，在金属酞菁催化剂作用下，氧气与含硫脱硫液反应产生硫单质，反应一定时间后静置沉淀，硫沉淀到反应器底部，可以从反应器底部的开口处将硫单质分离出，而再生后的脱硫液可以回流到脱硫液储存罐继续与沼气混合循环使用，降低脱硫液的使用量，提高脱硫液的利用率。

[0076] 在本发明的上述步骤和过程中，将沼气微泡化，增大反应接触面积，有效提高脱硫效率，含硫脱硫液在金属酞菁催化剂和氧气的作用下进行脱硫再生处理，能够有效脱除含硫脱硫液中的硫，有利于脱硫液再生。

[0077] 根据本发明的一个实施例，在步骤S1中，脱硫液中可以包括碳酸钠、或碳酸钠和碳酸氢钠的混合物，碳酸钠的含量可以根据实际情况合理选择，碳酸钠的质量分数可以为3％-15％之间，脱硫液中也可以同时包括碳酸钠和碳酸氢钠，碳酸氢钠的质量分数可以为
2％-9％之间，碳酸钠和碳酸氢钠的比例及含量也可以根据需要合理选择。

[0078] 在本发明的一些实施例中，步骤S4可以包括以下步骤：

[0079] 步骤S41，将含硫脱硫液加入装有金属酞菁催化剂的再生装置中，向再生装置中通入氧气进行脱硫再生处理，生成单质硫；

[0080] 步骤S42，将生成的单质硫从再生处理后的含硫脱硫液中分离出分别得到单质硫和脱硫处理后液，脱硫处理后液作为脱硫液循环利用。

[0081] 也就是说，在步骤S41中，可以将含硫脱硫液加入装有金属酞菁催化剂的再生装置中，金属酞菁催化剂置于含硫脱硫液中，同时向含硫脱硫液中通入空气或氧气，在金属酞菁催化剂和氧气的作用下进行脱硫再生处理，含硫脱硫液的温度可以选在30℃-80℃之间，有利于再生反应进行，在金属酞菁催化剂作用下，氧气与含硫脱硫液中的含硫物质反应产生硫单质，当脱硫液中包括碳酸钠和碳酸氢钠时，反应过程中的主要反应如下：

[0082] 催化氧化析硫反应如下述式(3)至式(6)：

[0083] NaHS+(X-1)S+NaHCO3→Na2SX+CO2+H2O (3)

[0084]

[0085]

[0086]

[0087] 将含硫物质转化为硫单质从而便于分离出来，实现含硫脱硫液再生，金属酞菁催化剂可以负载在钛金属泡沫上，将催化剂负载在钛金属泡沫上能够使得催化剂得到固定，减少催化剂的流失，提高催化剂的利用率，能够增大催化剂与含硫脱硫液的接触面积，提高反应效率。

[0088] 在步骤S42中，将生成的单质硫从再生处理后的含硫脱硫液中分离出分别得到单质硫和脱硫处理后液，硫单质经过沉淀后沉聚在一起，然后可以将沉聚在一起的单质硫和脱硫处理后液分离开，脱硫处理后液可以作为脱硫液循环利用，可以将脱硫处理后液储存在储存罐中。

[0089] 根据本发明的另一些具体实施例，在步骤S4中，金属酞菁催化剂可以为负载到钛金属泡沫上的酞菁钴催化剂，将酞菁钴催化剂负载到钛金属泡沫上，可以增大酞菁钴催化剂与含硫脱硫液的接触面积，促进再生反应的进行，提高再生速率，酞菁钴催化剂固定在钛金属泡沫上能够减少催化剂的流失，提高催化剂的利用率。

[0090] 根据本发明的一些实施例，将酞菁钴催化剂负载到钛金属泡沫上的方法包括以下步骤：

[0091] 取合适量的冰醋酸和乙醇配制溶液，向配制的冰醋酸和乙醇溶液中加入酞菁钴，再加入N-二甲基甲酰胺并不断搅拌溶解，搅拌一段时间后再缓慢加入氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液的pH在8.5-9.0之间，直到溶液中原料完全溶解，最后再向溶液中加入钛金属泡沫；

[0092] 将装有钛金属泡沫的溶液经过超声处理后置于水热反应釜中在250℃温度下反应4h得到处理后的钛金属泡沫，具体反应温度和时间也可以根据实际情况合理调整，反应温度可以逐渐升温，升温速率可以合理选择，可以选择为5℃/min的升温速率，反应结束后可以自然降温冷却；

[0093] 取出处理后的钛金属泡沫并进行干燥和烧结，烧结温度和时间可以根据实际情况合理选择，烧结时的升温速率可以根据实际合理选择，得到负载到钛金属泡沫上的酞菁钴催化剂。

[0094] 在本发明的一些实施例中，在将酞菁钴催化剂负载到钛金属泡沫上的方法中，冰醋酸、乙醇、酞菁钴、N-二甲基甲酰胺和钛金属泡沫的质量比可以为5：30：1：2.5：4，具体的质量比也可以根据实际情况合理调节，在此比例下得到的负载到钛金属泡沫上的酞菁钴催化剂较好。

[0095] 根据本发明的一些具体实施例，在对处理后的钛金属泡沫进行烧结时，可以先将处理后的钛金属泡沫在260℃的温度下烧结1h，可以以合适的升温速率升温，比如以5℃/min升温速率从室温升温至260℃，再在350℃的温度下烧结2h，也可以以5℃/min的升温速率升温至350℃，烧结结束后降温即可得到负载到钛金属泡沫上的酞菁钴催化剂，使得酞菁钴催化剂固定在钛金属泡沫上，减少催化剂流失，增大接触面积。

[0096] 根据本发明实施例的沼气脱硫方法，通过上述过程和步骤，将沼气微泡化，增大气液接触面积，有效提高脱硫效率，将酞菁钴催化剂负载在钛金属泡沫上能够减少催化剂流失，提高催化剂利用率，同时泡沫型负载体表面积较大，增大反应接触面积，有利于脱硫液再生。

[0097] 下面结合一些具体的实施例进一步对沼气脱硫方法进行说明。

[0098] 实施例1

[0099] 将沼气与脱硫液充分混合使沼气微泡化后进行脱硫处理反应，可以先配置一定质量分数的碳酸钠脱硫液，脱硫液中碳酸钠的质量分数可以为6％，脱硫液温度可以为30℃，可以每隔一定时间测定脱硫液中碳酸钠浓度，比如，可以间隔15min，若碳酸钠浓度偏低，则可以暂定反应，加入碳酸钠后反应继续进行；将脱硫处理后的沼气与脱硫液的混合液进行气液分离得到脱硫沼气和含硫脱硫液；将得到的脱硫沼气通过干燥装置进行干燥净化处理；在得到的含硫脱硫液中加入负载到钛金属泡沫上的酞菁钴催化剂，同时向含硫脱硫液中通入氧气，含硫脱硫液温度可以为40℃，在催化剂和氧气的作用下进行脱硫再生处理，生成单质硫，将生成的单质硫从再生处理后的含硫脱硫液中分离出分别得到单质硫和脱硫处理后液，脱硫处理后液作为脱硫液循环利用。本实施例中负载到钛金属泡沫上的酞菁钴催化剂的制备方法如下：

[0100] 取5份(质量份)冰醋酸和30份乙醇配制混合溶液，称取1份酞菁钴加入混合溶液中，再加入2.5份N-二甲基甲酰胺，连续搅拌20min，再缓慢加入氢氧化钠溶液(pH在8.5-9.0)，直到原料完全溶解，最后加入4份钛金属泡沫浸泡于混合溶液中，超声处理20min，转入水热反应釜中，以5℃/min的升温速率升温到250℃，保温4h，再自然冷却。取出处理后的钛金属泡沫并进行干燥和烧结，以5℃/min的升温速率从室温升温至260℃，烧结1h，再以5℃/min的升温速率升温至350℃，再烧结2h后，在自然冷却后，即制得负载到钛金属泡沫上的酞菁钴催化剂。

[0101] 根据本发明实施例的沼气脱硫方法，通过上述过程和步骤，将沼气微泡化，增大气液接触面积，有效提高脱硫效率，利用制备的负载到钛金属泡沫上的酞菁钴催化剂能够减少催化剂流失，提高催化剂利用率，同时泡沫型负载体表面积较大，增大反应接触面积，有利于脱硫液再生。

[0102] 实施例2

[0103] 将沼气与脱硫液充分混合使沼气微泡化后进行脱硫处理反应，可以先配置一定质量分数的碳酸钠脱硫液，脱硫液中碳酸钠的质量分数可以为6％，脱硫液温度可以为45℃，可以每隔一定时间测定脱硫液中碳酸钠浓度，比如，可以间隔20min，若碳酸钠浓度偏低，则可以暂定反应，加入碳酸钠后反应继续进行；将脱硫处理后的沼气与脱硫液的混合液进行气液分离得到脱硫沼气和含硫脱硫液；将得到的脱硫沼气通过干燥装置进行干燥净化处理；在得到的含硫脱硫液中加入负载到钛金属泡沫上的酞菁钴催化剂，同时向含硫脱硫液中通入氧气，含硫脱硫液温度为50℃，在催化剂和氧气的作用下进行脱硫再生处理，生成单质硫，将生成的单质硫从再生处理后的含硫脱硫液中分离出分别得到单质硫和脱硫处理后液，脱硫处理后液作为脱硫液循环利用。本实施例中负载到钛金属泡沫上的酞菁钴催化剂的制备方法如下：

[0104] 取5份(质量份)冰醋酸和30份乙醇配制混合溶液，称取1份酞菁钴加入混合溶液中，再加入2.5份N-二甲基甲酰胺，连续搅拌20min，再缓慢加入氢氧化钠溶液(pH在8.5-9.0)，直到原料完全溶解，最后加入4份钛金属泡沫浸泡于混合溶液中，超声处理20min，转入水热反应釜中，以5℃/min的升温速率升温到250℃，保温4h，再自然冷却。取出处理后的钛金属泡沫并进行干燥和烧结，以5℃/min的升温速率从室温升温至260℃，烧结1h，再以5℃/min的升温速率升温至350℃，再烧结2h后，在自然冷却后，即制得负载到钛金属泡沫上的酞菁钴催化剂。

[0105] 根据本发明实施例的沼气脱硫方法，通过上述过程和步骤，将沼气微泡化，增大气液接触面积，有效提高脱硫效率，利用制备的负载到钛金属泡沫上的酞菁钴催化剂能够减少催化剂流失，增大反应接触面积，有利于脱硫液再生。

[0106] 实施例3

[0107] 将沼气与脱硫液充分混合使沼气微泡化后进行脱硫处理反应，可以先配置一定质量分数的碳酸钠和碳酸氢钠的脱硫液，脱硫液中碳酸钠的质量分数可以为6％，碳酸氢钠的质量分数可以为3％，脱硫液温度可以为60℃，可以间隔15min测定脱硫液中碳酸钠和碳酸氢钠浓度，若碳酸钠或碳酸氢钠的浓度偏低，则可以暂定反应，加入碳酸钠或碳酸氢钠后反应继续进行；将脱硫处理后的沼气与脱硫液的混合液进行气液分离得到脱硫沼气和含硫脱硫液；将得到的脱硫沼气通过干燥装置进行干燥净化处理；在得到的含硫脱硫液中加入负载到钛金属泡沫上的酞菁钴催化剂，同时向含硫脱硫液中通入氧气，含硫脱硫液温度为55℃，在催化剂和氧气的作用下进行脱硫再生处理，生成单质硫，将生成的单质硫从再生处理后的含硫脱硫液中分离出分别得到单质硫和脱硫处理后液，脱硫处理后液作为脱硫液循环利用。本实施例中负载到钛金属泡沫上的酞菁钴催化剂的制备方法如下：

[0108] 取5份(质量份)冰醋酸和30份乙醇配制混合溶液，称取1份酞菁钴加入混合溶液中，再加入2.5份N-二甲基甲酰胺，连续搅拌20min，再缓慢加入氢氧化钠溶液(pH在8.5-9.0)，直到原料完全溶解，最后加入4份钛金属泡沫浸泡于混合溶液中，超声处理20min，转入水热反应釜中，以5℃/min的升温速率升温到250℃，保温4h，再自然冷却。取出处理后的钛金属泡沫并进行干燥和烧结，以5℃/min的升温速率从室温升温至260℃，烧结1h，再以5℃/min的升温速率升温至350℃，再烧结2h后，在自然冷却后，即制得负载到钛金属泡沫上的酞菁钴催化剂。

[0109] 根据本发明实施例的沼气脱硫方法，通过上述过程和步骤，将沼气微泡化，增大气液接触面积，提高脱硫效率，利用制备的负载到钛金属泡沫上的酞菁钴催化剂能够减少催化剂流失，增大反应接触面积，加快脱硫液再生速率。

[0110] 实施例4

[0111] 将沼气与脱硫液充分混合使沼气微泡化后进行脱硫处理反应，先配置一定质量分数的碳酸钠和碳酸氢钠的脱硫液，脱硫液中碳酸钠的质量分数可以为9％，碳酸氢钠的质量分数可以为3％，脱硫液温度可以为70℃，可以每间隔15min测定脱硫液中碳酸钠和碳酸氢钠浓度，若碳酸钠或碳酸氢钠的浓度偏低，则可以暂定反应，加入碳酸钠或碳酸氢钠后反应继续进行；将脱硫处理后的沼气与脱硫液的混合液进行气液分离得到脱硫沼气和含硫脱硫液；将得到的脱硫沼气通过干燥装置进行干燥净化处理；在得到的含硫脱硫液中加入负载到钛金属泡沫上的酞菁钴催化剂，同时向含硫脱硫液中通入氧气，含硫脱硫液温度为72℃，在催化剂和氧气的作用下进行脱硫再生处理，生成单质硫，将生成的单质硫从再生处理后的含硫脱硫液中分离出分别得到单质硫和脱硫处理后液，脱硫处理后液作为脱硫液循环利用。本实施例中负载到钛金属泡沫上的酞菁钴催化剂的制备方法如下：

[0112] 取5份(质量份)冰醋酸和30份乙醇配制混合溶液，称取1份酞菁钴加入混合溶液中，再加入2.5份N-二甲基甲酰胺，连续搅拌20min，再缓慢加入氢氧化钠溶液(pH在8.5-9.0)，直到原料完全溶解，最后加入4份钛金属泡沫浸泡于混合溶液中，超声处理20min，转入水热反应釜中，以5℃/min的升温速率升温到250℃，保温4h，再自然冷却。取出处理后的钛金属泡沫并进行干燥和烧结，以5℃/min的升温速率从室温升温至260℃，烧结1h，再以5℃/min的升温速率升温至350℃，再烧结2h后，在自然冷却后，即制得负载到钛金属泡沫上的酞菁钴催化剂。

[0113] 根据本发明实施例的沼气脱硫方法，通过上述过程和步骤，将沼气微泡化，增大气液接触面积，提高脱硫效率，利用制备的负载到钛金属泡沫上的酞菁钴催化剂能够减少催化剂流失，增大反应接触面积，加快脱硫液再生速率。

[0114] 实施例5

[0115] 将沼气与脱硫液充分混合使沼气微泡化后进行脱硫处理反应，先配置含有碳酸钠和碳酸氢钠的脱硫液，脱硫液中碳酸钠的质量分数可以为7％，碳酸氢钠的质量分数为可以2％，脱硫液温度可以为70℃，每间隔30min测定脱硫液中碳酸钠和碳酸氢钠浓度，若碳酸钠或碳酸氢钠的浓度偏低，则可以暂定反应，加入碳酸钠或碳酸氢钠后反应继续进行；将脱硫处理后的沼气与脱硫液的混合液进行气液分离得到脱硫沼气和含硫脱硫液；将得到的脱硫沼气通过干燥装置进行干燥净化处理；在得到的含硫脱硫液中加入负载到钛金属泡沫上的酞菁钴催化剂，同时向含硫脱硫液中通入氧气，含硫脱硫液温度为67℃，在催化剂和氧气的作用下进行脱硫再生处理，生成单质硫，将生成的单质硫从再生处理后的含硫脱硫液中分离出分别得到单质硫和脱硫处理后液，脱硫处理后液作为脱硫液循环利用。本实施例中负载到钛金属泡沫上的酞菁钴催化剂的制备方法如下：

[0116] 取5份(质量份)冰醋酸和30份乙醇配制混合溶液，称取1份酞菁钴加入混合溶液中，再加入2.5份N-二甲基甲酰胺，连续搅拌20min，再缓慢加入氢氧化钠溶液(pH在8.5-9.0)，直到原料完全溶解，最后加入4份钛金属泡沫浸泡于混合溶液中，超声处理20min，转入水热反应釜中，以5℃/min的升温速率升温到250℃，保温4h，再自然冷却。取出处理后的钛金属泡沫并进行干燥和烧结，以5℃/min的升温速率从室温升温至260℃，烧结1h，再以5℃/min的升温速率升温至350℃，再烧结2h后，在自然冷却后，即制得负载到钛金属泡沫上的酞菁钴催化剂。

[0117] 根据本发明实施例的沼气脱硫方法，通过上述过程和步骤，将沼气微泡化，增大气液接触面积，提高脱硫效率，利用制备的负载到钛金属泡沫上的酞菁钴催化剂能够减少催化剂流失，增大反应接触面积，加快脱硫液再生速率。

[0118] 上述一些实施例仅是优化的实施例，本发明的保护范围不仅仅限于上述实施例的方法和过程，根据本发明实施例的沼气脱硫方法，通过上述过程和步骤，将沼气微泡化，增大气液接触面积，有效提高脱硫效率，利用制备的负载到钛金属泡沫上的酞菁钴催化剂能够减少催化剂流失，提高催化剂利用率，同时泡沫型负载体表面积较大，增大反应接触面积，有利于脱硫液再生。

[0119] 本发明还提供一种沼气脱硫装置100。

[0120] 如图2所示，沼气脱硫装置100包括气液混合装置10、反应器20、气液分离池30、干燥净化装置40和再生装置50。

[0121] 具体而言，气液混合装置10分别设有用于加入沼气和脱硫液的进料口和排出沼气和脱硫液的混合液的出料口，气液混合装置10用于混合加入的沼气和脱硫液并将沼气微泡化；反应器20的进口与气液混合装置10的出料口相连通以将气液混合装置10中的混合液加入反应器20中并进行脱硫反应；气液分离池30与反应器20相连通以将反应器20中反应后的混合液转入气液分离池30中进行气液分离并得到脱硫沼气和含硫脱硫液；干燥净化装置40与气液分离池30相连通用于盛装并干燥净化气液分离池30中分离出的脱硫沼气；再生装置50分别与气液混合装置10和气液分离池30相连通，用于对气液分离池30中分离出的含硫脱硫液进行再生，将再生中生成的单质硫分离出后得到脱硫处理后液并将其转入气液混合装置10中作为脱硫液与沼气混合。

[0122] 也就是说，沼气脱硫装置100主要由气液混合装置10、反应器20、气液分离池30、干燥净化装置40和再生装置50构成，其中，可以在气液混合装置10上分别设有进料口和出料口，具体位置可以合理选择，可以设置在气液混合装置10的底部，气液混合装置10可以为气液混合泵，可以为带有搅拌装置的容器，进料口可以用于加入沼气和脱硫液，出料口可以用于排出沼气和脱硫液的混合液，气液混合装置10可以用于混合加入的沼气和脱硫液，通过气液混合装置10可以将沼气微泡化，微泡化的沼气能够增大与脱硫液的接触面积，促进脱硫反应的进行，提高脱硫效率。气液混合装置10可以与反应器20相连，反应器20的进口可以与气液混合装置10的出料口相连通，气液混合装置10中微泡化的沼气和脱硫液的混合物可以转入反应器20中，混合物在反应器20中进行脱硫反应，待沼气中的含硫物质被脱出完时可以停止脱硫。

[0123] 气液分离池30可以与反应器20相连通，微泡化的沼气和脱硫液的混合物脱硫完成后可以将反应器20中反应后的混合物转入气液分离池30中进行气液分离，并得到脱硫沼气和含硫脱硫液，然后可以分别对脱硫沼气和含硫脱硫液进行处理，可以对脱硫沼气进行干燥净化处理，可以对含硫脱硫液进行再生处理。干燥净化装置40可以与气液分离池30相连通，分离后得到的脱硫沼气可以转入干燥净化装置40中，干燥净化装置40可以用于盛装并干燥净化气液分离池30中分离出的脱硫沼气，干燥净化装置40的类型和大小可以根据脱硫沼气的干燥净化量合理选择。

[0124] 再生装置50可以分别与气液混合装置10和气液分离池30相连通，再生装置50中可以设有能够通入空气或氧气的装置，可以设有催化剂比如金属酞菁催化剂，催化剂可以负载在泡沫体上，气液分离池30中分离得到含硫脱硫液可以转入再生装置50中，再生装置50可以用于对气液分离池30中分离出的含硫脱硫液进行再生处理，对含硫脱硫液进行再生处理后会生成单质硫，可以将生成的单质硫从再生装置50中分离出，得到再生装置50中的脱硫处理后液，可以将脱硫处理后液转入气液混合装置10中，脱硫处理后液可以作为脱硫液在气液混合装置10中与沼气进一步混合，实现脱硫液的循环利用，提高脱硫液的利用率。

[0125] 由此，根据本发明实施例的沼气脱硫装置100，能够将沼气微泡化，增大沼气与脱硫液的接触面积，提高脱硫效率，再生装置50可以将含硫脱硫液进行再生，实现脱硫液的循环利用，通过脱硫液的利用率，且该装置结构简单，易于实现。

[0126] 在本发明的一个实施例中，气液混合装置10可以为气液混合泵，气液混合泵通过负压作用同时吸入沼气和脱硫液，在泵叶轮高速旋转下沼气与脱硫液完成充分混合，与此同时实现沼气微泡化，增加沼气与脱硫液反应体系的气液接触面积，增加脱硫反应速度，提高脱硫效率。

[0127] 在本发明的另一个实施例中，反应器20可以为折流板反应器，折流板反应器中的折流板可以对反应器20中微泡化的沼气和脱硫液进行扰流，促进脱硫反应进行。

[0128] 在本发明的一些具体实施例中，再生装置50中可以设有负载金属酞菁催化剂的钛金属泡沫51，钛金属泡沫51可以设置分别在再生装置50的底部和中部，以便于钛金属泡沫51可以置于含硫脱硫液中，钛金属泡沫51能够增大催化剂与再生装置50中含硫脱硫液的接触面积，使得金属酞菁催化剂能够对再生反应有较好的促进作用，金属酞菁催化剂固定在钛金属泡沫51上，能够减少催化剂的流失，提高催化剂的利用率。

[0129] 在本发明的另一些实施例中，再生装置50的底部可以为锥形，且在底部可以设有用于排出生成的单质硫的出硫口，利于单质硫的分离排出，在出硫口可以设有开关阀门53，通过开关阀门53控制出硫口的开关，便于实现单质硫的排出分离。

[0130] 根据本发明的一些实施例，沼气脱硫装置100还可以包括鼓泡器52，鼓泡器52可以设置在再生装置50中的合适位置上，可以设在鼓泡器52的底部，以便于鼓泡器52可以向含硫脱硫液通入空气或氧气，当鼓泡器52向含硫脱硫液通入空气或氧气时，空气或氧气能够在含硫脱硫液中上升，利于氧气参与再生反应。

[0131] 根据本发明的另一些实施例，沼气脱硫装置100还可以包括沼气储存罐60和脱硫液储存池70，其中，沼气储存罐60可以与气液混合装置10相连通，沼气储存罐60可以用于储存沼气，当气液混合装置10开启时可以将沼气加入气液混合装置10中，也可以在沼气储存罐60与气液混合装置10之间安装缓冲稳压装置，比如，缓冲稳压装可以为减压阀，可以为缓冲罐，使得沼气能够稳定地进入气液混合装置10中。

[0132] 脱硫液储存池70可以分别与气液混合装置10和再生装置50相连通，用于储存再生装置50中再生分离后得到的脱硫处理后液，并将脱硫处理后液加入气液混合装置10中作为脱硫液与沼气混合，实现沼气的微泡化，脱硫液储存池70与气液混合装置10之间可以安装缓冲稳压装置，缓冲稳压装置可以为减压阀，可以为缓冲罐，使得脱硫液能够稳定的进入气液混合装置10中。

[0133] 在本发明一些实施例的具体实施过程中，沼气脱硫装置100还可以包括至少两个阀门61和两个流量计62，至少一个阀门61和一个流量计62可以设在沼气储存罐60与气液混合装置10之间，用于调节进入气液混合装置10的沼气的流量，使得沼气的流量可以显示，便于控制操作，至少一个阀门61和一个流量计62可以设在脱硫液储存池70与气液混合装置10之间，用于调节脱硫液的流量，使得脱硫液的流量可以显示，便于控制操作。

[0134] 在本发明另一些实施例的具体实施过程中，沼气脱硫装置100还可以包括循环泵80和调节阀门81，其中，循环泵80可以分别与气液分离池30和再生装置50相连在一起，用于将气液分离池30中的含硫脱硫液泵入再生装置50中，调节阀门81可以设在循环泵80与气液分离池30之间用于调节气液分离池30中的含硫脱硫液进入再生装置50的流量。

[0135] 根据本发明实施例的沼气脱硫装置100，能够将沼气微泡化，增大沼气与脱硫液的接触面积，提高脱硫效率，将金属酞菁催化剂负载到钛金属泡沫上能够减少催化剂流失，提高催化剂利用率，增大反应接触面积，有利于脱硫液再生，提高再生效率，且该装置结构简单，易于实现。

[0136] 以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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