成果推广：除硫化氢制硫磺技术

除硫化氢制硫磺技术

1、背景

目前传统脱硫方法如干法脱硫和湿法脱硫虽然都可以有效地脱除酸性气体中的H2S，,但成本高，而且多数会产生二次污染，虽然方法也在不断改进，但随着对环保要求的日益严格，它有被低成本、高效率、零排放的生物脱硫逐渐取代的趋势。生物脱硫可通过生物法将硫化氢吸收转化成硫磺，既得到了单质硫，又不对环境造成污染。具有很高的社会效益及经济效益。

生物脱硫，又叫生物催化脱硫(BDS)，是一种在常温常压下利用微生物的代谢作用将硫化氢转化为单质硫的一种新技术。这项技术能够克服理化处理工艺中的缺点，而且能够有效地去除废气中的硫化氢。

通过生物脱硫产生的单质硫称为生物硫磺。微生物通过自身特殊代谢过程将生成的硫磺排出体外同时又和微生物包裹在一起因而硫磺在溶液中以乳浊液的形式存在，颗粒非常小，大约在30纳米，具有亲水性，是水溶性硫磺。

目前生物脱硫技术已实现工业化的只有Shall-Paques（壳牌-帕克）工艺。截止现在，全世界有45套脱硫装置，其中有6套装置应用在天然气和炼油领域。主要分布在欧美及日本的炼油、化工、天然气、矿业、造纸和沼气等工业领域。但是在国内还没有工业化的装置。

2、生物脱硫的原理

生物法除硫化氢的机理是由荷兰学者Ottengraf提出的，生物法处理含硫化氢气体一般经过3个步骤：①硫化氢废气从气相转移到液相或固体表面液膜，此过程遵循亨利定律；②液相或固体表面液膜中的硫化氢气体在浓度差的推动下扩散到生物膜内，被微生物吸附、吸收；③进入微生物细胞的硫化氢气体被微生物作为营养物质和能源分解、利用，将硫化氢去除。

本技术中所用微生物为化能异养性菌。它以氧气为电子受体，氧化硫化氢将其转变为硫酸盐或元素硫。此过程分两步进行，第一步快，硫化物失去两个电子，膜附着聚合硫形成；第二步慢，单质硫被进一步氧化为亚硫酸、硫酸。

脱硫细菌在氧化硫化氢后，可在细胞内或细胞外积累硫，单质硫又可被进一步氧化成硫酸，负荷高时只来得及进行反应第一步，所以有大量单质硫积累。

此外，脱硫酶属于诱导酶，必须在有H2S的刺激下，脱硫菌基因才能被激活合成这种酶，所以在使用脱硫菌时必须先进行诱导。而且这个过程需要时间，所以要从低浓度慢慢提高到高浓度，以此避免脱硫菌忽然接触高浓H2S而死亡。

3、生物脱硫的特点

此技术可适用于石化、沼气、农化等多行业含硫化氢废气。本技术主要特点有

（1）净化水平高，净化气中的H2S吸收可达到90%以上；

（2）装置设备简单没有复杂的控制回路，在吸收单元后没有游离的H2S存在，操作安全，易于管理；

（3）费用低，在低硫量气体处理中经济效益明显；

（4）没有大量的废液外排；

（5）操作弹性好，脱硫菌可根据原料气中浓度波动自动调节生长速率适用于不同浓度的天然气净化。

4、应用效果

山东某环保公司利用石化公司硫化氢生产硫脲产品，经硫化氢和石灰氮反应后，尾气中硫化氢含量在50000ppm左右，另外含有部分二氧化碳及甲烷等气体，回收价值不高，故直接通入焚烧炉焚烧。

本公司应该公司要求，设计了处理技术方案，并于2015年3月开始采用本产品进行中试效果验证。此脱硫装置总体积为2.0m3，添加陶粒1.6m3，使用菌液150L，菌种驯化一个月后，硫化氢浓度稳定在30000ppm，通量稳定在12m3，每天洗塔2次，每5天添加25L光合细菌，正常运行3个月，尾气中硫化氢去除率稳定在98%以上，产生的单质硫经提纯后纯度≥98%，其大小在30-100nm。

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