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天然气生物脱硫工艺一览资料要点

天然气生物脱硫工艺一览

2015.11

生物脱硫(BDS)是指在常温常压的温和反应条件下，利用特殊需氧、厌氧微

生物(菌种)的催化作用，在人为控制条件下将原料中的H2S或有机硫化合物转

化为元素硫或硫酸盐的一种工艺过程。由于全球能源供应紧张、排放标准日益严

格，生物脱硫工艺的技术开发受到普遍重视。

当前，生物脱硫工艺的应用涉及煤炭、原油及油品加工，炼厂废气处理，天然

气、地热气及生物燃气净化等诸多化石能源与新型能源领域，并在化工、造纸和采

矿等工业中也有应用，故生物脱硫被誉为21最有发展前景的脱硫新工艺。

1发展历程

早在1887年俄罗斯Winogradsky就发现了某些微生物具有将硫化物氧化为

元素硫的能力。1950年代Leathen等首次从煤坑污水中分离出以硫化氢为营养源

的氧化亚铁硫杆菌(T(F)，Baalsrud等发现了硫杆菌属的脱氮硫杆菌(T(D)，

随后又发现了同样具有生物脱硫能力的排硫硫杆菌(T(T)，这3种化能自营养型

硫杆菌的发现及成功分离奠定了油气工业生物脱硫工艺技术开发的基础。1994年

美国气体研究院(G,I)与联邦能源部合作，联合开发了天然气脱硫专用的混合菌

群，其商标名称为BIODESULF。该菌群至少由4种硫酸盐还原菌/硫化物氧化菌

(N,SOB)组成，其功能与T(D菌很相似，其特点是BIODESULF工艺可以在无氧

的条件下运行，但该混合菌群至今尚未见工业应用的报导。

虽然Paneray在1957年就申请了利用土壤微生物脱除废气中H2S的美国专

利，但直到1984年日本钢管公司京滨制作所的2套处理尾气中H2S的Bio-S,法

生物脱硫装置投入运行，生物脱硫工艺才首次在气体净化工业中得到应用。Bio-S,

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法工艺利用T(F菌的氧化作用在吸收塔内将H2S氧化为元素硫，分离回收硫后的

脱硫溶液泵入生物反应塔再生，在T(F菌作用下将Fe2+氧化为Fe3+。反应在常

压、温度约为30?、pH值为2.0,2.5的较强酸性条件下进行，故脱硫溶液的

硫容量甚低，且对设备材质要求很高，因而此工艺目前在工业上很少应用。

我国江苏工业学院等单位也曾对将此工艺应用于天然气脱硫开展过实验室研

究，但因受到气液传质速率的限制，未进一步开展中试研究。

由荷兰Paques公司开发的(专利的)气体生物脱硫是目前处理含硫废气、工

业含硫气体或尾气最具发展潜力的新工艺。1993年该工艺开始用于脱除以沼气为

主的生物气体(biogas)中的H2S，现已在欧洲、美洲和亚洲的很多国家推广。

1996年Paques公司与Shell石油公司合作，并在德国Grossenknetenr

的BEB天然气净化厂建立了处理规模为潜硫量20kg/d的中试装置，经长

期验证试验后将该工艺扩展运用到处理高压天然气，称之为Shell-Paques(S-P)

工艺。同时，Paques公司还与UOP公司共同开发了一系列处理炼厂酸性气

体、克劳斯装置尾气、废碱液和含硫LPG的生物脱硫工艺，称之为Thiopaq工

艺，并已全面投入工业应用