Como escolher a desulfuração do biogás

Para grandes volumes e altas concentrações, utiliza-se o método úmido de desulfuração; caso contrário, usa-se o método seco. Aqueles que têm recursos financeiros e não se importam com os custos elevados podem optar pelo método biológico

Além disso, a precisão do desulfurização por método úmido não é alta; ela consegue atingir apenas algumas centenas de ppm

Método úmido para desulfuração, com grande volume e alta concentração; em contrapartida, o método seco é usado. Aqueles que têm recursos e não se importam com os custos, optam pelo método biológico. Essa frase é muito perspicaz. Tanto o método úmido quanto o seco podem alcançar níveis inferiores a 30 ppm. A precisão da desulfuração biológica não é suficiente.

Mas o tratamento biológico é mais limpo. Tanto o método úmido quanto o seco apresentam problemas de poluição secundária, especialmente no método seco: o desulfurizante usado acaba tendo que ser enterrado, e, quando é retirado, grande parte do enxofre volta ao estado gasoso e se libera no ar

Qual é a adaptabilidade dos materiais utilizados na desulfuração biológica? Parece que o custo das bactérias utilizadas ainda representa um grande problema

A precisão de remoção pelo método seco e pelo método úmido não é apenas esse valor; especialmente no método seco, conseguimos atingir 1 PPM sem problemas. O que realmente importa são a capacidade de retenção de enxofre e o período de substituição dos materiais utilizados. Poderia me dizer, segundo o seu conhecimento, qual é a precisão da desulfuração biológica?

Concordo com seu ponto de vista. No sistema do biogás, existem diversas formas de enxofre; além do hidrogênio sulfídrico, há também vários tipos de enxofre orgânico. A desulfuração por métodos biológicos possui alguma seleção específica?

A desulfuração por método úmido pode ser dividida em três categorias: absorção física, absorção química e oxidação. O método de absorção química utiliza carbonato de sódio, amônia e soluções de aminas alcoólicas para absorver o hidrogênio sulfídrico ； A absorção de hidrogênio sulfídrico com metanol frio é um método de absorção física ； O método de oxidação consiste no uso de uma solução alcalina como absorvente, com a adição de um óxido de alumínio como catalisador, para absorver o sulfeto de hidrogênio e oxidá-lo em enxofre elementar. Esse método utiliza a absorção por meio de soluções e possui a característica de regeneração por oxidação; por isso, esse método de desulfuração também é chamado de método de oxidação úmida. Das três métodos de desulfuração mencionados acima, o método de absorção física e o método de absorção química apresentam o problema do reprocessamento do sulfeto de hidrogênio. Atualmente, a tecnologia de oxidação úmida é madura e confiável, com uma eficiência na remoção de enxofre superior a 99,5%. No país, os métodos de oxidação úmida mais utilizados são o método ADA Melhoria ado, o método à base de tannino e o método PDS. (1) Método ADA Melhoria ado: também conhecido como método de dissulfonato de antraquinona Melhoria ado, é um método de oxidação para remoção de enxofre que já está bem desenvolvido; a taxa de remoção de enxofre pode chegar a mais de 99,5%. Suas principais reações são as seguintes: Na torre de dessulfuração, o hidrogênio sulfídrico é absorvido por meio de uma solução alcalina diluída, com pH entre 8,5 e 9,2, formando assim os hidretos de enxofre. Na2CO3 + H2S → NaHS + NaHCO3. O sulfeto reage com o nitrato de vanádio para formar enxofre elementar: 2NaHS + 4NaVO3 + H2O → Na2V4O9 + 4NaOH + 2S. O estado de oxidação de ADA é utilizado para oxidar o nitrato de vanádio para obter novamente o nitrato de vanádio: Na2V4O9 + 2ADA (estado de oxidação) + 2NaOH + H2O → 4NaVO3 + 2ADA (estado de redução). Nas reações de regeneração, o ADA no estado de redução é oxidado pelo oxigênio do ar, e a solução é então bombeada de volta para a torre de absorção para ser reutilizada. 2ADA (estado reduzido) + O2 → 2ADA (estado oxidado) + 2H2O. Nos componentes da solução Melhoria ADA, o carbonato de sódio (Na2CO3) atua como absorvente; o ADA funciona como agente transportador de oxigênio para a precipitação do enxofre, enquanto o pirovanato atua como catalisador no processo de precipitação do enxofre pelo ADA. O método ADA Melhoria ado é um método de desulfuração com tecnologia madura, alto grau de padronização no processo, desempenho estável da solução e bons indicadores técnicos e econômicos. Esse método também apresenta vantagens, como alta taxa de recuperação de enxofre, pureza elevada do enxofre recuperado, ausência de efeitos tóxicos da solução para seres humanos e organismos vivos, além de não causar corrosão no aço carbono. A desvantagem é que ocorre facilmente entupimento do material de preenchimento dentro da torre de dessulfuração por causa do enxofre. (2) Método com tanino: O tanino é uma substância polifenólica (tanina), que pode substituir o ADA como agente transportador de oxigênio. Seu preço é baixo. O efeito de absorção deste método é semelhante ao do ADA, e ele possui vantagens como a dificuldade reduzida de obstrução dos materiais utilizados na torre de desulfuração, além de dispor de recursos abundantes de tanino e de um preço acessível. A desvantagem é que tanto a preparação do líquido desulfurizante quanto a adição de tanino ao sistema exigem um processo de aquecimento e dissolução. (3) Método PDS: O PDS é uma mistura de compostos do tipo sulfonato de ftalociano, que possui alta atividade catalítica. A desulfuração com PDS possui o mesmo processo de produção das outras técnicas de oxidação úmida para desulfuração. Portanto, para substituir o método ADA ou o uso de tanino pela desulfuração com PDS, não é necessário alterar o processo existente; basta utilizar o PDS no lugar do ADA ou do tanino utilizado na solução de desulfuração. O PDS possui boa atividade catalítica, requer pequena quantidade e gera baixo consumo. Durante a regeneração da solução, as partículas de cristais de enxofre que formam a espuma de enxofre são grandes e fáceis de separar; por isso, o teor de enxofre suspenso na solução desulfurizante é baixo. Esse método não só remove o enxofre inorgânico, mas também tem um bom efeito na remoção do enxofre orgânico. O PDS não tem efeitos tóxicos no corpo humano, e o líquido desulfurizante praticamente não causa corrosão nos equipamentos. Devido ao baixíssimo teor de PDS no líquido desulfurizante, além de este ser facilmente levado pelas espumas de enxofre e assim perdido, se for adicionado de forma concentrada, o PDS não conseguirá participar da reação e será levado para fora do sistema pelas espumas, causando grandes perdas. Por isso, é necessário adicionar o PDS de maneira contínua, ao longo de 24 horas. Além disso, os mais recentes desulfurizantes representativos são o SY-7 e o 888. Trata-se de catalisadores desenvolvidos para superar as desvantagens do PDS; eles possuem boa atividade catalítica, exigem menor quantidade e geram menos consumo.

A desulfuração a seco é um método que utiliza absorventes ou adsorventes sólidos para remover o hidrogênio sulfídrico ou enxofre orgânico. A desulfuração a seco possui vantagens como processo curto, estrutura de equipamentos simples, alto grau de purificação do gás e operação estável. Mas esse método geralmente utiliza reatores de camada fixa, que exigem a substituição periódica do desulfurizante, não podendo operar de forma contínua. Devido à limitação da capacidade de remoção de enxofre do desulfurizante (a maior quantidade de enxofre que pode ser removida por unidade de massa do desulfurizante), o desulfurização a seco é geralmente utilizado em situações em que a concentração de enxofre é baixa. Existem muitos métodos de desulfuração a seco. Atualmente, os mais utilizados são o método com óxido de ferro, o método com carvão ativado, o método com óxido de zinco e o método de hidrólise de enxofre orgânico (COS, CS2). A vantagem do carbonato de sódio em processo úmido é a capacidade de suportar variações na quantidade de gás e no teor de hidrogênio sulfídrico. Já a vantagem da oxidação do ferro em processo seco é a alta precisão na remoção de enxofre. O gás passa primeiro por um processo de dessulfuração úmida, que remove a maior parte do hidrogênio sulfídrico presente no biogás. A pequena quantidade restante de hidrogênio sulfídrico que não foi absorvida pelo processo de desulfuração úmida é absorvida pelo agente desulfurizante à base de óxido de ferro, utilizado no processo de desulfuração seca. Após a combinação desses dois processos, o teor de hidrogênio sulfídrico fica abaixo de 8 mg/Nm3. A desulfuração por carbonato de sódio em método úmido utiliza um processo de reciclagem do líquido de desulfuração, o que evita a emissão de efluentes poluentes. Além disso, a espuma de enxofre obtida na filtragem do processo úmido, bem como o agente de desulfuração utilizado no método seco para absorver o hidrogênio sulfídrico, podem ser coletados e vendidos para fábricas de ácido sulfúrico. Os materiais químicos e equipamentos utilizados no processo são todos atóxicos e inofensivos, fáceis de operar e não apresentam riscos de segurança. Em comparação com a desulfuração por hidróxido de sódio e a desulfuração por método seco puro, ela possui vantagens como alta eficiência na remoção de enxofre e baixos custos operacionais. Esse processo se baseia no método já consolidado de desulfuração do gás natural, utilizando tanino como agente desulfurizante. Após várias atualizações, ele alcançou um nível avançado em comparação com os métodos utilizados na indústria internacional. A eficiência da desulfuração com carbonato de sódio em método úmido é estável, enquanto a precisão da desulfuração no método seco é alta. A utilização de uma abordagem híbrida, que combina os dois métodos, permite aproveitar ao máximo as vantagens de cada um, alcançando assim a otimização tanto na precisão da desulfuração quanto nos custos operacionais.

Os processos biológicos que conheço incluem o processo de absorção e reação em um único reator, e o processo de absorção com reação biológica em dois reatores. Conheço melhor este último; parece que tanto o investimento quanto a simplicidade de operação são aceitáveis. Não sei se se refere ao primeiro processo.

O método biológico produz ácido sulfúrico diluído. Parece que é mais difícil de tratar. Além disso, os métodos biológicos para a produção de enxofre tendem a entupir as torres de processo com facilidade. Isso não significa que o método biológico seja limpo

Atualmente, para a desulfuração do biogás, podem ser utilizados os seguintes métodos: 1. Oxidação seca com óxido de ferro ou método com carvão ativado. Características: baixo investimento, adequado para volumes pequenos de gás e concentrações baixas. Usado principalmente para desulfuração precisa, podendo atingir 1 ppm. Mas os desulfurizantes usados são difíceis de tratar. O custo de operação é em média de 5 a 6 centavos. Métodos de desulfuração por processo úmido, como 888/pds/goma de terebintina, etc. Características: exigem um investimento um pouco maior; são adequados para situações em que a produção diária de biogás é superior a 8000 metros cúbicos. É possível reduzir as concentrações, tanto altas quanto baixas, para valores inferiores a 50 ppm. O subproduto é enxofre. Pode ser feito para entrega. O custo de operação é basicamente de 4 a 5 centavos. É simples de operar. 3 Desulfuração por método biológico – Características: alto investimento necessário; é preciso fornecer um nutriente especial posteriormente. É adequado para condições em que a concentração de hidrogênio sulfídrico é baixa, com produção diária superior a 10.000 metros cúbicos. Os subprodutos são ácido sulfúrico diluído ou enxofre. Precisão de desulfuração de 100 ppm. Varia muito devido a fatores ambientais, sendo instável. Custo de operação: 2-3 centavos. Método de desulfuração com ferro complexado: suas características são que o investimento é semelhante ao do método 888; além disso, todos os componentes são feitos de aço inoxidável, o que permite sua montagem rápida, resultando em um processo simples. Adequado para condições de produção acima de 5000 metros cúbicos por dia. O subproduto é enxofre; é necessário adicionar agentes especiais posteriormente. A precisão na remoção do enxofre é extremamente alta, podendo atingir 0 ppm. Funciona de forma estável e confiável, com custo operacional de apenas 1 a 2 centavos.