微生物培養(yǎng)液脫除天然氣中硫化氫的實驗研究.pdf

1、硫化氫是危害性極強的毒性氣體，也是惡臭氣體的主要成分之一。我國天然氣中普遍含有硫化氫，并且隨著大規(guī)模的勘探開發(fā)，含硫化氫的油氣井將愈來愈多，研究開發(fā)先進、經(jīng)濟和適合我國國情的天然氣脫H<,2>S技術(shù)是我國今后實施能源戰(zhàn)略必須解決的問題。 利用氧化亞鐵硫桿菌代謝作用中能快速氧化Fe<'2+>為Fe<'<'2+>+>的特點來脫除H<,2>S的新型濕法脫硫技術(shù)是目前H<,2>S脫除技術(shù)的一個研究熱點。本文立足于課題組前面研究者的實驗數(shù)

2、據(jù)及理論基礎(chǔ)，利用自行設(shè)計構(gòu)建的有機玻璃小試鼓泡氣液吸收裝置進行了微生物培養(yǎng)液脫除模擬天然氣中H<,2>S的實驗，研究了通氣量、HES進氣濃度等因素對脫硫的影響；對微生物培養(yǎng)液脫H<,2>S后的副產(chǎn)物硫磺的相關(guān)性質(zhì)進行了測定分析；最后探討了pH、初始Fe<'3+>濃度、硫磺、硫酸鈉濃度等因素對生物氧化再生Fe<'3+>的影響，以期為天然氣中H<,2>S的脫除提供一種新的處理方法和工藝。 根據(jù)微生物培養(yǎng)液吸收脫除H<,2>S氣體的

3、特點，通過理論分析計算構(gòu)建了氣液鼓泡吸收塔，并進行了相關(guān)性能的測試。結(jié)果表明該氣液吸收塔具有較好的傳質(zhì)系數(shù)和脫硫效率，設(shè)計基本上能滿足實驗要求；影響氣液鼓泡塔傳質(zhì)效率的因素較多，通過增加氣流速度、增加開孔數(shù)、減小孔徑、在一定壓力范圍內(nèi)增加吸收液柱高度可提高氣液傳質(zhì)系數(shù)。 利用氧化亞鐵硫桿菌培養(yǎng)液和硫酸鐵溶液，通過氣液鼓泡反應(yīng)器在初始[Fe<'3+>]=10 g．L<'-1>、pH=2．0、室溫(20℃)條件下進行了模擬天然氣中H

4、<,2>S的脫除實驗，實驗結(jié)果表明：通氣量對微生物培養(yǎng)液脫除H<,2>S有較大的影響，當(dāng)通氣量為0.4 L-min<'-1>、吸收液為800 mL時，氣液具有較高的反應(yīng)速率，微生物培養(yǎng)液對H<,2>S的脫除效果也較好，初始脫硫率可保持在99.6％以上，此時凈化尾氣中H<,2>S的含量為285.9 mg·m<'-3>；進氣中H<,2>S的濃度對微生物培養(yǎng)液脫硫有較大的影響，H<,2>S進氣濃度較大時，脫硫率較高，但是同時凈化尾氣中H<,2

5、>S含量也較高；進行高濃度H<,2>S氣體脫除時可通過串聯(lián)多級反應(yīng)器來降低凈化尾氣中H<,2>S濃度，以使天然氣達到民用或工業(yè)用氣的要求；采用微生物培養(yǎng)液脫H<,2>S要比單純使用酸性硫酸鐵溶液脫H<,2>S的效果要好；微生物培養(yǎng)液脫.H<,2>S過程中，F(xiàn)e<'3+>離子起著主要作用，但在微生物培養(yǎng)液中的細菌細胞、細胞代謝產(chǎn)物以及培養(yǎng)環(huán)境共同作用下，可以使脫硫率提高幾個百分點，并能較長時間維持在一個較高的值。對微生物培養(yǎng)液脫H<,2>

6、S后的副產(chǎn)物硫磺的相關(guān)性質(zhì)進行了測定分析，以期為工業(yè)應(yīng)用中硫磺回收工藝的設(shè)計提供參考，實驗結(jié)果表明：微生物培養(yǎng)液脫H<,2>S后的副產(chǎn)物硫磺顆粒不溶于水，微溶于乙醇，完全溶于二硫化碳和四氯化碳，密度為1.90 g·cm<'-3>，熔點為121℃；該顆粒為不規(guī)則球形，在溶液中極易發(fā)生團聚現(xiàn)象，加入分散劑后測得平均粒徑為5.09 μm；該副產(chǎn)物硫磺具有親水性，在工業(yè)應(yīng)用上優(yōu)于具有疏水性的升華硫和酸性Fe<,2>(SO<,4>)<,3>溶液脫

7、H<,2>S產(chǎn)生的硫；該副產(chǎn)物硫顆粒在溶液中的沉降速度為0.125×10<'-2>m-s<'-1>。 探討了pH、初始Fe<'3+>濃度、硫磺、硫酸鈉濃度等因素對生物氧化再生Fe<'3+>的影響，結(jié)果表明：生物氧化再生脫硫液的最適初始pH為1.8；Fe<'3+>對細菌生長有抑制作用，初始濃度低于1.5 g·L<'-1>時對細菌抑制作用較??；硫磺的存在對Fe<'2+>的生物氧化有很大的影響，當(dāng)硫磺濃度低于2 g·L<'-1>時，對