一种沼渣原位利用作为沼气脱硫剂的方法技术

本发明专利技术提供一种沼渣原位利用作为沼气脱硫剂的方法。本发明专利技术的沼渣原位利用的方法，是将厌氧发酵产生的副产物沼渣作为原料，经预处理、活化、炭化、有机胺负载等步骤制得沼气脱硫剂，使用所述沼气脱硫剂用于厌氧发酵产物沼气的脱硫净化。本发明专利技术提出的将沼渣应用到沼气脱硫的方法，一方面有效解决了厌氧发酵副产物沼渣的消纳问题，拓宽了沼渣的高值化利用途径；另一方面，将沼渣原位应用于厌氧发酵产物沼气的脱硫净化过程中，实现清洁沼气的获取，同时满足了厌氧发酵后续工艺中沼渣消纳、沼气净化的需求。的需求。的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种沼渣原位利用作为沼气脱硫剂的方法


[0001]本专利技术属于沼渣资源化和沼气净化
，具体涉及一种沼渣原位利用作为沼气脱硫剂的方法。

技术介绍

[0002]厌氧发酵技术在处理有机废弃物上有着重要应用，是一种产能、有效的生物处理工艺，目前已经广泛应用在厨余垃圾、农业秸秆、园林垃圾、市政污泥等有机废弃物处理等领域中，具有良好的经济和环境效益。可降解有机质在缺氧或无氧条件下通过微生物发酵转化，其核心产物——沼气，是一类清洁、高效的可再生能源，对于解决化石燃料的依存具有重要价值，全国的厌氧发酵设施也在可再生能源的需求增加、国家政策的支持等条件下得到了迅猛的发展。
[0003]沼气的主要成分为甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2)，但也存在少量的硫化氢(H2S)、氨气(NH3)等杂质，其中H2S受有机质来源和工艺的影响，在沼气中含量变化在50～5000ppm。由于H2S有毒，且对管道、设备有较强的腐蚀性，以及二次燃烧会产生大气污染物，限制了沼气的回收和高值化利用。因此在沼气利用前需要对其进行脱硫处理，降低沼气中的H2S浓度。目前，沼气中H2S脱除方法主要包括了干法、湿法和生物法，以干法和湿法脱硫的应用较为广泛。干法主要是利用固体脱硫剂(如沸石、炭材料)的吸附或吸收作用脱除沼气中的H2S。湿法则是利用液相吸收剂(如碱性或弱碱性溶液)或氧化剂将H2S反应脱除。例如CN106753638B提出了一种基于纳米零价铁的沼气干式脱硫方法，在170～300℃下实现沼气中H2S的去除。CN111592920A公开了一种含有水、络合铁、络合铁、络合亚铁、N,N
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二羟乙基哌嗪、7
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二乙氨基
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甲基香豆素、2
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羟基甲基
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15
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冠醚
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5、碳酸钠及碳酸氢钠缓冲体系的沼气脱硫剂。CN108602952B提出了一种新型多胺吸收液，用于选择性去除0.1～1巴分压条件下的H2S。但现有研究中的干式或湿式脱硫剂存在原料成本高、沼气条件适用性差、脱硫剂再生难度高等缺点。
[0004]另一方面，厌氧发酵产沼工艺中会产生大量的副产物沼渣，随着我国沼气设施的大规模发展，沼渣产生量大、消纳量低、多进行填埋或焚烧处理，其低位利用降低了有机废弃物厌氧发酵资源化技术的经济和环境效益。而厌氧发酵对于有机废弃物中的木质纤维类物质转化率较低，沼渣中高木质纤维类含量使其具有制备炭材料的应用潜能。例如CN111302340A公开了将沼渣经盐酸活化、研磨过筛、氮气炭化、氯化铁活化等步骤的生物炭制备方法。CN110371971A也公开了一种利用畜禽粪污厌氧发酵后沼渣，通过高温高压水热碳化、氢氧化钾活化的方式制备水热碳，并将水热碳投加到厌氧发酵过程中应用。但现有制备的沼渣源炭材料，受较差的孔隙度和缺少表面官能团的影响，难以用于气体吸附领域中，特别是像沼气中H2S浓度较低(50～5000ppm)，存在吸附效果和选择性较差等问题。

技术实现思路

[0005]鉴于现有技术中存在的问题，结合厌氧发酵工艺中沼气脱硫净化和副产物沼渣消
纳的双重需求，本专利技术提出了一种沼渣原位利用作为沼气脱硫剂的方法，以有机废弃物厌氧发酵副产物沼渣为原料制备脱硫剂，并在厌氧发酵工艺中原位用作沼气的脱硫净化，其对沼气中低浓度的H2S具有良好的吸附性能。
[0006]本专利技术的目的在于提供一种沼渣原位利用的方法，将副产物沼渣原位资源化利用在厌氧发酵系统中，拓展沼渣的高值化利用途径。
[0007]进一步地，本专利技术的目的还在于提供一种沼气脱硫剂的制备方法，以沼渣为原料，原料来源广、成本低，所制备的沼气脱硫剂具有沼气条件适用性强、易于再生等优势。
[0008]本专利技术通过如下技术方案实现上述目的：
[0009]一种沼渣原位利用作为沼气脱硫剂的方法，具体是将厌氧发酵产生的副产物沼渣作为原料，经烘干、活化、炭化、有机胺负载步骤制备得到沼气脱硫剂，应用于厌氧发酵沼气的脱硫净化。
[0010]所述的副产物沼渣，来源于厨余垃圾、果蔬垃圾、园林垃圾、农业废弃物厌氧发酵沼渣的一种或两种以上的组合。
[0011]所述的有机胺为四乙烯五胺、五乙烯六胺、聚乙烯亚胺中的一种或两种以上的组合。
[0012]所述的沼渣原位利用作为沼气脱硫剂的方法，包括如下具体步骤：
[0013]1)将厌氧发酵副产物沼渣烘干得到干燥沼渣；
[0014]2)将干燥沼渣，浸泡于活化试剂溶液中并搅拌；将搅拌均匀的混合物离心；
[0015]3)取离心后的沉淀物在惰性氛围下高温炭化，洗涤烘干，得到多孔炭；
[0016]4)将有机胺溶于醇或水溶液中，加入步骤3)中制得的多孔炭，搅拌浸渍直至溶剂挥发，真空干燥后得到所述沼气脱硫剂。
[0017]上述步骤2)中所述活化试剂选自氢氧化钠、氢氧化钾或氯化锌，所述干燥沼渣与所述活化试剂的质量比为0.8～1.5:1。
[0018]上述步骤4)中所述有机胺和所述多孔炭的质量比为0.1～0.5:1。
[0019]上述方法制备得到的沼气脱硫剂，沼气脱硫剂能在30～60℃的沼气温度下吸附50～5000ppm浓度范围的H2S气体。
[0020]上述方法制备得到的沼气脱硫剂，沼气脱硫剂在使用后可以通过变温或变压操作实现再生并循环利用。
[0021]本专利技术的优势在于：
[0022](1)本专利技术提出的将厌氧发酵副产物沼渣原位利用作为沼气脱硫剂的方法，属于沼渣原位消纳的资源化方式，并应用于厌氧发酵沼气的脱硫净化中，在厌氧发酵系统中既实现了沼渣的高值化利用，也减少脱硫剂的额外采购，具备良好的经济和环境效益；
[0023](2)本专利技术通过对沼渣源炭材料的制备方法的优化，同时在多孔炭中负载有机胺，利用有机胺与H2S的化学结合能力，解决了传统沼渣源炭材料吸附效果和选择性较差的问题；
[0024](3)本专利技术以沼渣为原料制备的沼气脱硫剂，能够在沼气温度(30～60℃)和H2S浓度(50～5000ppm)条件内选择性吸附H2S，适用性较好；且由于有机胺与H2S的反应放热可逆，因此可通过变温或变压操作实现沼气脱硫剂的再生与循环利用，具有极强的应用前景。
附图说明
[0025]图1为本专利技术以厌氧发酵沼渣为原料制备沼气脱硫剂的制备流程图。
[0026]图2为干燥沼渣、未活化和活化后多孔炭的N2吸附脱附曲线图(图2(a))和孔径分布图(图2(b))。
具体实施方式
[0027]下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术不限于所述内容。本专利技术不限于以下说明的各构成，在专利技术请求保护的范围内可以进行各种变更，而适当组合不同实施方式、实施例中各自公开的技术手段而得到的实施方式、实施例也包含在本专利技术的技术范围中。
[0028]本专利技术针对的是厌氧发酵副产物沼渣，提供一种沼渣原位利用作为沼气脱硫剂的方法，将沼渣通过预处理、活化、炭化、有机胺负载等步骤制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种沼渣原位利用作为沼气脱硫剂的方法，其特征在于，将厌氧发酵产生的副产物沼渣作为原料，经烘干、活化、炭化、有机胺负载步骤制备得到沼气脱硫剂，应用于厌氧发酵沼气的脱硫净化。2.根据权利要求1所述的沼渣原位利用作为沼气脱硫剂的方法，其特征在于，所述沼渣来源于厨余垃圾、果蔬垃圾、园林垃圾、农业废弃物厌氧发酵沼渣的一种或两种以上的组合。3.根据权利要求1所述的沼渣原位利用作为沼气脱硫剂的方法，其特征在于，所述有机胺为四乙烯五胺、五乙烯六胺、聚乙烯亚胺中的一种或两种以上的组合。4.根据权利要求1所述的沼渣原位利用作为沼气脱硫剂的方法，其包括如下具体步骤：1)将厌氧发酵产生的副产物沼渣烘干得到干燥沼渣；2)将干燥沼渣，浸泡于活化试剂溶液中并搅拌；将搅拌均匀的混合物离心；3)取离心后的沉淀物在惰性氛围下...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋建国，孟园，韩思宇，李婧琳，孟凡志，
申请(专利权)人：中国铁工投资建设集团有限公司，
类型：发明
国别省市：