技术摘要：
本发明公开了一种固体废弃物和废碱液联合进行沼气脱硫脱碳的方法，属于沼气除杂提纯技术领域。将碱性氧化物固体废弃物与废碱液制成悬浮液，将沼气通入悬浮液中进行脱硫脱碳反应，得到脱硫脱碳后的沼气净化气。利用废碱液中的碱性物质，促使二氧化碳向碳酸盐转化，促进 全部
背景技术：
沼气是有机物在厌氧条件下经微生物的发酵作用生产的一种可燃性混合气体，其 主要成分是甲烷和二氧化碳，此外还有少量氢、氮气、一氧化碳、硫化氢和氨等，二氧化碳的 体积含量在25％-40％。沼气中硫化氢的浓度受发酵原料或发酵工艺的影响，其含量变化很 大，一般在0.8-14.5g/m3，这一数值己经超出了国家标准，因此在使用沼气前，必须首先对 沼气进行除杂提纯处理。通过沼气除杂提纯净化不仅能替代传统能源，还能极大地降低碳 排放量对温室效应的影响，具有理想的碳减排效益。 脱硫脱碳是除杂提纯的核心工艺。脱硫是为了避免硫化氢腐蚀压缩机、储气罐及 管道、发动机，以及避免造成催化剂中毒；脱碳是因为二氧化碳使沼气的热值、能量密度及 燃烧速度降低，以及增大了沼气点火温度；脱水是为了避免水在导气管道中积累后会使溶 解硫化氢和氨气等气体而腐蚀压缩机、储气罐及管道、发动机，以及防止沼气在加压储存时 冷凝或结冰。 脱除沼气中CO2和H2S的方法很多，现有的沼气除杂提纯方法主要是溶剂法脱硫脱 碳，采用醇胺类溶剂对天然气中所含的CO2和H2S等多种有害组分进行脱除。工业上常用的醇 胺主要有乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、二异丙醇胺(DIPA) ,N-甲基二乙醇胺(MDEA)等。溶 剂法脱硫脱碳存在无选择性，溶剂易发泡及降解变质，腐蚀性强，蒸汽压高、蒸发损失量大 等问题。 膜分离脱硫脱碳技术具有较多优点，但目前尚未在工业上广泛应用。主要原因是 复杂的制膜工艺使得生产成本高昂，以及受目前工业生产水平的限制，膜的性能稳定性较 差。目前，膜分离技术无法保证在任何情况下使天然气的净化度达到管输标准，因此还需增 加传统处理技术作为最终的净化步骤。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明公开了一种固体废弃物和废碱液联合进行沼气脱硫脱 碳的方法，有效提高了废碱液和碱性氧化物固体废弃物的利用率，并且能够同时脱除沼气 中的二氧化碳和硫化氢，是一种效率高、成本低的沼气提纯技术。 本发明是通过以下技术方案来实现： 本发明公开的一种固体废弃物和废碱液联合进行沼气脱硫脱碳的方法，将碱性氧 化物固体废弃物与废碱液按照50～500g碱性氧化物固体废弃物/L废碱液的料液比制成悬 浮液，将沼气通入悬浮液中进行脱硫脱碳反应，得到脱硫脱碳后的沼气净化气。 优选地，碱性氧化物固体废弃物为粉煤灰、电石渣、钢渣和矿渣中的一种或多种。 优选地，碱性氧化物固体废弃物为经干燥后粒径为100～500微米的不规则颗粒。 3 CN 111575075 A 说 明 书 2/4 页 优选地，废碱液为含有氢氧化钠或氢氧化钾的废碱液。 进一步优选地，废碱液中氢氧化钠或氢氧化钾的浓度为5～40g/L。 优选地，脱硫脱碳反应的温度为30～90℃。 优选地，脱硫脱碳反应是在喷淋塔中进行的。 进一步优选地，喷淋塔中悬浮液与沼气的液气比为8～25L/m3。 优选地，脱硫脱碳反应后的悬浊液进行固液分离后，对固体进行收集，液体进行碱 液再生后再次用于沼气脱硫脱碳反应。 与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果： 本发明公开的固体废弃物和废碱液联合进行沼气脱硫脱碳的方法，利用碱性氧化 物固体废弃物和废碱液对沼气进行脱硫脱碳处理，碱性氧化物固体废弃物中的铁在碱性条 件下与硫化氢反应生成硫化铁盐类，碱性氧化物固体废弃物中的钙、镁等在碱性条件下可 与二氧化碳反应生成碳酸盐类。采用碱液活化作为吸收剂的碱性氧化物固体废弃物原料的 孔隙结构，使用含碱液的固体废弃物浆料来降低脱硫脱碳反应所需的温度条件，碱液可以 在碱性氧化物固体废弃物原料的表面形成液膜，增强了CO2和H2S分子在吸附剂表面及内部 的移动性能，有利于扩散过程，将气固传质转化为气液传质，提高CO2和H2S的吸附速率，进一 步增加脱硫脱碳反应的传质推动力，降低了反应温度，提高了反应速率，极大地缩短了反应 时间。反应为放热反应，减少了对热量的需求。永久地对CO2和H2S进行封存，实现无泄漏、无 后期监测，对环境友好，与地质封存相比，降低了风险，具有良好的应用前景。 进一步地，碱性氧化物固体废弃物为粉煤灰、电石渣、钢渣和矿渣中的一种或多 种，含有大量的铁、镁、钙等，适用于沼气的脱硫脱碳，且能够变废为宝、节约资源。 进一步地，碱性氧化物固体废弃物为经干燥后粒径为100～500微米的不规则颗 粒，便于运输的同时有利于提高反应速率。 进一步地，废碱液采用含有氢氧化钠或氢氧化钾的废碱液，来源广泛、成本低廉， 反应效率高。 进一步地，废碱液的浓度为5～40g/L，碱液浓度过低脱硫脱碳反应效率低，碱液浓 度过高容易结晶，影响设备稳定性，在此浓度范围内能保证脱硫脱碳反应的能够顺利进行。 进一步地，脱硫脱碳反应的温度为30～90℃，温度过低脱硫脱碳反应速率低，温度 过高脱硫脱碳反应容易发生逆反应，且工艺能耗较大。 进一步地，脱硫脱碳反应是在喷淋塔中进行的，能够提高反应接触时间，强化反应 中CO2和H2S与有效组分的接触概率，从而加快脱硫脱碳反应速率。 更进一步地，喷淋塔中悬浮液与沼气的液气比为8～25L/m3，液气比过低，传质推 动力不足，反应速率低，液气比过高容易造成碱液浪费。 进一步地，脱硫脱碳反应后的悬浊液进行固液分离后，固体可以收集作为建材再 次利用，具有经济效益；废碱液再生后可继续使用，节能环保、节约成本。
本发明公开了一种固体废弃物和废碱液联合进行沼气脱硫脱碳的方法，属于沼气除杂提纯技术领域。将碱性氧化物固体废弃物与废碱液制成悬浮液，将沼气通入悬浮液中进行脱硫脱碳反应，得到脱硫脱碳后的沼气净化气。利用废碱液中的碱性物质，促使二氧化碳向碳酸盐转化，促进 全部
背景技术：
沼气是有机物在厌氧条件下经微生物的发酵作用生产的一种可燃性混合气体，其 主要成分是甲烷和二氧化碳，此外还有少量氢、氮气、一氧化碳、硫化氢和氨等，二氧化碳的 体积含量在25％-40％。沼气中硫化氢的浓度受发酵原料或发酵工艺的影响，其含量变化很 大，一般在0.8-14.5g/m3，这一数值己经超出了国家标准，因此在使用沼气前，必须首先对 沼气进行除杂提纯处理。通过沼气除杂提纯净化不仅能替代传统能源，还能极大地降低碳 排放量对温室效应的影响，具有理想的碳减排效益。 脱硫脱碳是除杂提纯的核心工艺。脱硫是为了避免硫化氢腐蚀压缩机、储气罐及 管道、发动机，以及避免造成催化剂中毒；脱碳是因为二氧化碳使沼气的热值、能量密度及 燃烧速度降低，以及增大了沼气点火温度；脱水是为了避免水在导气管道中积累后会使溶 解硫化氢和氨气等气体而腐蚀压缩机、储气罐及管道、发动机，以及防止沼气在加压储存时 冷凝或结冰。 脱除沼气中CO2和H2S的方法很多，现有的沼气除杂提纯方法主要是溶剂法脱硫脱 碳，采用醇胺类溶剂对天然气中所含的CO2和H2S等多种有害组分进行脱除。工业上常用的醇 胺主要有乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、二异丙醇胺(DIPA) ,N-甲基二乙醇胺(MDEA)等。溶 剂法脱硫脱碳存在无选择性，溶剂易发泡及降解变质，腐蚀性强，蒸汽压高、蒸发损失量大 等问题。 膜分离脱硫脱碳技术具有较多优点，但目前尚未在工业上广泛应用。主要原因是 复杂的制膜工艺使得生产成本高昂，以及受目前工业生产水平的限制，膜的性能稳定性较 差。目前，膜分离技术无法保证在任何情况下使天然气的净化度达到管输标准，因此还需增 加传统处理技术作为最终的净化步骤。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明公开了一种固体废弃物和废碱液联合进行沼气脱硫脱 碳的方法，有效提高了废碱液和碱性氧化物固体废弃物的利用率，并且能够同时脱除沼气 中的二氧化碳和硫化氢，是一种效率高、成本低的沼气提纯技术。 本发明是通过以下技术方案来实现： 本发明公开的一种固体废弃物和废碱液联合进行沼气脱硫脱碳的方法，将碱性氧 化物固体废弃物与废碱液按照50～500g碱性氧化物固体废弃物/L废碱液的料液比制成悬 浮液，将沼气通入悬浮液中进行脱硫脱碳反应，得到脱硫脱碳后的沼气净化气。 优选地，碱性氧化物固体废弃物为粉煤灰、电石渣、钢渣和矿渣中的一种或多种。 优选地，碱性氧化物固体废弃物为经干燥后粒径为100～500微米的不规则颗粒。 3 CN 111575075 A 说 明 书 2/4 页 优选地，废碱液为含有氢氧化钠或氢氧化钾的废碱液。 进一步优选地，废碱液中氢氧化钠或氢氧化钾的浓度为5～40g/L。 优选地，脱硫脱碳反应的温度为30～90℃。 优选地，脱硫脱碳反应是在喷淋塔中进行的。 进一步优选地，喷淋塔中悬浮液与沼气的液气比为8～25L/m3。 优选地，脱硫脱碳反应后的悬浊液进行固液分离后，对固体进行收集，液体进行碱 液再生后再次用于沼气脱硫脱碳反应。 与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果： 本发明公开的固体废弃物和废碱液联合进行沼气脱硫脱碳的方法，利用碱性氧化 物固体废弃物和废碱液对沼气进行脱硫脱碳处理，碱性氧化物固体废弃物中的铁在碱性条 件下与硫化氢反应生成硫化铁盐类，碱性氧化物固体废弃物中的钙、镁等在碱性条件下可 与二氧化碳反应生成碳酸盐类。采用碱液活化作为吸收剂的碱性氧化物固体废弃物原料的 孔隙结构，使用含碱液的固体废弃物浆料来降低脱硫脱碳反应所需的温度条件，碱液可以 在碱性氧化物固体废弃物原料的表面形成液膜，增强了CO2和H2S分子在吸附剂表面及内部 的移动性能，有利于扩散过程，将气固传质转化为气液传质，提高CO2和H2S的吸附速率，进一 步增加脱硫脱碳反应的传质推动力，降低了反应温度，提高了反应速率，极大地缩短了反应 时间。反应为放热反应，减少了对热量的需求。永久地对CO2和H2S进行封存，实现无泄漏、无 后期监测，对环境友好，与地质封存相比，降低了风险，具有良好的应用前景。 进一步地，碱性氧化物固体废弃物为粉煤灰、电石渣、钢渣和矿渣中的一种或多 种，含有大量的铁、镁、钙等，适用于沼气的脱硫脱碳，且能够变废为宝、节约资源。 进一步地，碱性氧化物固体废弃物为经干燥后粒径为100～500微米的不规则颗 粒，便于运输的同时有利于提高反应速率。 进一步地，废碱液采用含有氢氧化钠或氢氧化钾的废碱液，来源广泛、成本低廉， 反应效率高。 进一步地，废碱液的浓度为5～40g/L，碱液浓度过低脱硫脱碳反应效率低，碱液浓 度过高容易结晶，影响设备稳定性，在此浓度范围内能保证脱硫脱碳反应的能够顺利进行。 进一步地，脱硫脱碳反应的温度为30～90℃，温度过低脱硫脱碳反应速率低，温度 过高脱硫脱碳反应容易发生逆反应，且工艺能耗较大。 进一步地，脱硫脱碳反应是在喷淋塔中进行的，能够提高反应接触时间，强化反应 中CO2和H2S与有效组分的接触概率，从而加快脱硫脱碳反应速率。 更进一步地，喷淋塔中悬浮液与沼气的液气比为8～25L/m3，液气比过低，传质推 动力不足，反应速率低，液气比过高容易造成碱液浪费。 进一步地，脱硫脱碳反应后的悬浊液进行固液分离后，固体可以收集作为建材再 次利用，具有经济效益；废碱液再生后可继续使用，节能环保、节约成本。
