天然氣生物脫硫技術(shù)的應(yīng)用

林汝濤

（湖南廣益實驗中學 410014）

天然氣生物脫硫技術(shù)的應(yīng)用

林汝濤

（湖南廣益實驗中學 410014）

生物脫硫技術(shù)是一種新興的脫硫技術(shù)，流程簡單易操作，污染物的產(chǎn)生量少、能源消耗量較少，能有效地克服天然氣傳統(tǒng)的脫硫技術(shù)的缺點，本文簡單介紹了生物脫硫技術(shù)及其主要的技術(shù)要點，對天然氣脫硫技術(shù)以后的發(fā)展方向做了分析。

生物脫硫技術(shù)；技術(shù)要點；發(fā)展方向

天然氣是現(xiàn)代常用的一種化工原料，主要成分是甲烷、乙烷、丙烷，此外還含有H2S、CO2、氮、H2O及微量的惰性氣體。我國開發(fā)的天然氣資源將近有1/3含有大量的硫元素，含量高的可達18%。硫元素在天然氣中以H2S的形式存在，硫化氫具有一種難聞的臭雞蛋氣味，它的存在不僅會造成儲存設(shè)備和運輸管道的腐蝕、還會危害人體健康，其燃燒產(chǎn)物能導致酸雨的產(chǎn)生，因此環(huán)保部對H2S的排放量進行了嚴格的控制。

在環(huán)保要求日益嚴格的今天探尋出一種高效、無污染、去除效率高的天然氣脫硫技術(shù)就顯得極為迫切，傳統(tǒng)的天然氣脫硫技術(shù)主要有濕法脫硫技術(shù)、干法脫硫技術(shù)、吸附法、膜分離法、等技術(shù)。傳統(tǒng)的脫硫技術(shù)的工藝復雜，投資與運行的費用較大，并且去除的效率較低，后處理比較麻煩，生物脫硫技術(shù)是一種近年來最新興起的脫硫技術(shù)，利用某些微生物、細菌將H2S轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫或者將硫元素進行聚合固定，并對產(chǎn)物進行回收。與傳統(tǒng)脫硫工藝相比，生物脫硫技術(shù)要求的反應(yīng)條件容易達到、反應(yīng)設(shè)備簡單、原料消耗率較低能有效的減少運行成本，并且沒有二次污染物產(chǎn)生和排放，因而發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

1 生物脫硫技術(shù)的發(fā)展概述

Leathen及Temple等人在20世紀中期就發(fā)現(xiàn)某些種類的細菌與煤炭中FeS2的氧化有關(guān)，并從煤礦坑的污水中分離出氧化亞鐵（FeO）桿菌。Baalsrud等人又連續(xù)發(fā)現(xiàn)了脫氮硫桿菌、排硫硫桿菌等一系列的脫硫細菌。而幾乎在同時，許多國家開展了微生物脫硫方面的基礎(chǔ)性研究工作，比方說硫元素脫除機理、反應(yīng)器的設(shè)計開發(fā)、菌種的篩選等方面都取得了有價值的成果，成功進行了中試。直到70年代，在全世界SO2污染和酸雨的污染問題日益嚴重，各國才重視脫硫技術(shù)的開發(fā)，到80年代在各類生物脫硫的裝置在日本和德國等投入使用，在廢氣脫硫的凈化領(lǐng)域才取得了顯著的效果。

我國對生物脫硫技術(shù)的研究開始的較晚，到2009年中國石油西南油氣田公司才開始著手生物脫硫技術(shù)的開發(fā)，申報了脫硫生物菌種的國家專利；但是我國開發(fā)出來的脫硫菌種種類有限，因此繼續(xù)培養(yǎng)和研究新的高效的菌種以及研究出能夠廣泛應(yīng)用的商業(yè)化設(shè)備是我們以后研究的重點。

2 生物脫硫技術(shù)在天然氣中的應(yīng)用技術(shù)要點

2.1 脫硫菌種的研究

科學研究發(fā)現(xiàn)從不同種類的細菌對硫的去除機理各不同。這可能是跟各種不同的細菌來源不同有關(guān)，例如從綠菌中發(fā)現(xiàn)的泥生綠菌、著色菌科發(fā)現(xiàn)的著色菌等，在光照的情況下，可以在CO2存在時間將H2S氧化為元素硫。從好養(yǎng)硫桿菌中發(fā)現(xiàn)的產(chǎn)硫硫桿菌、硫氧化硫桿菌、鐵氧化硫桿菌，都是好氧化自養(yǎng)菌，可生長在生物膜上處理硫化氫和二硫化碳，產(chǎn)硫硫桿菌還可以去除MT、DMS和DMDS，硫煙花硫桿菌可以去除乙硫醇、硫和噻吩等。

最近幾年的研究是從酶學和遺傳學的角度研究生物脫硫過程的分子機理，應(yīng)用現(xiàn)代基因工程技術(shù)，使微生物快速的完成生物進化歷程，獲得不同種類的脫硫微生物。

2.2 生物脫硫工藝方法簡介

生物脫硫按微生物在噴淋塔、鼓泡塔等洗滌裝置中存在的形式分為生物吸收法、生物過濾法等脫硫方式。

生物吸收法是利用懸浮在液相中的微生物來去除H2S，是一個物理過程，反應(yīng)過程比較快，水的停留時間只有幾秒鐘。缺點是水的再生過程比較慢，并且需要專門的生物反應(yīng)器。

生物過濾法目前應(yīng)用比較廣泛，很多的研究者也對此做了較為廣泛的研究，他的處理過程大概是將經(jīng)過預(yù)處理的H2S氣體從裝有填料的濾床下部向上穿過濾床，此時生長在濾床內(nèi)的生物濾料通過吸附、代謝的方式將硫分解除去，其脫除效率受濾料本身的條件和外界條件的限制和影響。

2.3 微生物的固定化

固定化技術(shù)將酶或細胞限制在一定的空間范圍內(nèi)的一種方法，目前固定化技術(shù)已經(jīng)在工業(yè)、醫(yī)學、環(huán)保等多方面得到廣泛應(yīng)用，經(jīng)過固定化的酶或微生物可以免去從菌體中提取酶的復雜操作，并且可以保持酶的活性。還可以增加降解細菌的密度，加速反應(yīng)進程，并可以重復使用，經(jīng)過固定化技術(shù)處理的酶或生物細胞，有利于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。目前最新的研究方法是無載體固定化法，利用此技術(shù)進行固定化后的酶和微生物能夠保持最大的生物活性，并且與傳統(tǒng)的固定化酶技術(shù)相比操作簡單，成本低。

3 天然氣生物脫硫技術(shù)應(yīng)用前景

生物脫硫技術(shù)在天然氣中的應(yīng)用前景廣泛，但技術(shù)上還是處于研究開發(fā)的初期階段，在油氣生產(chǎn)領(lǐng)域還沒有大規(guī)模的應(yīng)用。今后天然氣脫硫技術(shù)的發(fā)展方向主要有以下幾個方面：

（1）應(yīng)用現(xiàn)代的生物技術(shù)，降低生產(chǎn)成本，提高菌種的脫硫性能，通過基因工程培養(yǎng)出具有較高選擇性和適應(yīng)能力的菌種，試著從其他廉價的資源中提取高性能的菌種，降低經(jīng)濟成本。

（2）完善配套技術(shù)研究，真正實現(xiàn)污染零排放，脫硫后的廢液處理含有多種含硫的產(chǎn)物，要經(jīng)過合理的處理，正確的回收，真正的實現(xiàn)污染物的零排放。

（3）與現(xiàn)代工藝相結(jié)合，提高脫硫效果，將生物脫硫技術(shù)與原有的天然氣脫硫工藝相結(jié)合，優(yōu)勢互補，以達到更好的脫硫效果，比如在傳統(tǒng)的脫硫工藝的基礎(chǔ)上研究出能夠進行循環(huán)和再生的生物脫硫裝置；改變填料塔里的介質(zhì)以使脫硫的效果更加有效并使生成的硫磺顆粒能夠更好的處理和回收。

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