微生物培養(yǎng)液脫除天然氣中硫化氫的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、硫化氫是危害性極強(qiáng)的毒性氣體，也是惡臭氣體的主要成分之一。我國(guó)天然氣中普遍含有硫化氫，并且隨著大規(guī)模的勘探開(kāi)發(fā)，含硫化氫的油氣井將愈來(lái)愈多，研究開(kāi)發(fā)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)和適合我國(guó)國(guó)情的天然氣脫H<,2>S技術(shù)是我國(guó)今后實(shí)施能源戰(zhàn)略必須解決的問(wèn)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(diǎn)來(lái)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(gè)研究熱點(diǎn)。本文立足于課題組前面研究者的實(shí)驗(yàn)數(shù)

2、據(jù)及理論基礎(chǔ)，利用自行設(shè)計(jì)構(gòu)建的有機(jī)玻璃小試鼓泡氣液吸收裝置進(jìn)行了微生物培養(yǎng)液脫除模擬天然氣中H<,2>S的實(shí)驗(yàn)，研究了通氣量、HES進(jìn)氣濃度等因素對(duì)脫硫的影響；對(duì)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(jìn)行了測(cè)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(duì)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(diǎn)，通過(guò)理論分析計(jì)算構(gòu)建了氣液鼓泡吸收塔，并進(jìn)行了相關(guān)性能的測(cè)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(jì)基本上能滿足實(shí)驗(yàn)要求；影響氣液鼓泡塔傳質(zhì)效率的因素較多，通過(guò)增加氣流速度、增加開(kāi)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(guò)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(jìn)行了模擬天然氣中H

4、<,2>S的脫除實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：通氣量對(duì)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(shí)，氣液具有較高的反應(yīng)速率，微生物培養(yǎng)液對(duì)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(shí)凈化尾氣中H<,2>S的含量為285.9 mg·m<'-3>；進(jìn)氣中H<,2>S的濃度對(duì)微生物培養(yǎng)液脫硫有較大的影響，H<,2>S進(jìn)氣濃度較大時(shí)，脫硫率較高，但是同時(shí)凈化尾氣中H<,2

5、>S含量也較高；進(jìn)行高濃度H<,2>S氣體脫除時(shí)可通過(guò)串聯(lián)多級(jí)反應(yīng)器來(lái)降低凈化尾氣中H<,2>S濃度，以使天然氣達(dá)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(guò)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(xì)菌細(xì)胞、細(xì)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(gè)百分點(diǎn)，并能較長(zhǎng)時(shí)間維持在一個(gè)較高的值。對(duì)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(jìn)行了測(cè)定分析，以期為工業(yè)應(yīng)用中硫磺回收工藝的設(shè)計(jì)提供參考，實(shí)驗(yàn)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(diǎn)為121℃；該顆粒為不規(guī)則球形，在溶液中極易發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，加入分散劑后測(cè)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(duì)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(duì)細(xì)菌生長(zhǎng)有抑制作用，初始濃度低于1.5 g·L<'-1>時(shí)對(duì)細(xì)菌抑制作用較??；硫磺的存在對(duì)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(shí)，對(duì)