1.3.2 沼氣凈化研究現(xiàn)狀

（1）脫除二氧化碳

沼氣中存在以二氧化碳為主的雜質(zhì)氣體，二氧化碳降低了沼氣熱值并影響沼氣燃燒性能，研究表明二氧化碳體積分?jǐn)?shù)降到一定的比例后，沼氣的熱值有明顯提高。沼氣分離回收二氧化碳的方法有溶劑吸收法、變壓吸附法、膜分離法及低溫液化法。

①溶劑吸收法。熱鉀堿法是溶劑吸收法的一種，以熱碳酸鉀作活化劑，去除二氧化碳。吸收和再生反應(yīng)式如下：

吸收過(guò)程：　（1-4）

加入活化劑DEA的吸收反應(yīng)：　（1-5）

再生過(guò)程：　（1-6）

加入活化劑DEA的再生反應(yīng)：　（1-7）

由于反應(yīng)為可逆反應(yīng)，其吸收二氧化碳效率相對(duì)較低。

氨水法是溶劑吸收法的另一種，既能除掉二氧化碳，又能除掉硫化氫。氨處理設(shè)備包括氨吸收塔、萃取塔、重沸器、低壓蒸發(fā)缸、溶劑冷卻器、泵、回流系統(tǒng)。

②變壓吸附法。當(dāng)氣體分子運(yùn)動(dòng)到固體表面上時(shí)，由于固體表面分子（具有一定極性的分子）的引力作用，固體表面的一些分子會(huì)暫時(shí)停留在固體表面上，這些分子在固體表面上不斷積累，這種現(xiàn)象稱為氣體分子在固體表面上的吸附。相反，由于分子力的不穩(wěn)定性，固體表面上被吸附的分子返回氣相的過(guò)程稱為脫附或解吸。

當(dāng)氣體是混合物時(shí)，由于固體表面對(duì)不同氣體分子的分子力差異，使吸附相的組成與氣相組成不同，這種氣相與吸附相在密度和組成上的差別構(gòu)成了氣體吸附分離技術(shù)的基礎(chǔ)。

變壓吸附技術(shù)是近30多年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)氣體分離技術(shù)。20世紀(jì)60年代初，美國(guó)聯(lián)合碳化物公司首次實(shí)現(xiàn)了變壓吸附四床工藝技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用。由于變壓吸附相對(duì)于其他分離技術(shù)，產(chǎn)品純度高，啟停靈活方便，而且運(yùn)行費(fèi)用低，故該技術(shù)已成為現(xiàn)代工業(yè)中較為重要的氣體分離及凈化方法。目前變壓吸附技術(shù)在各類(lèi)氣體的分離、提純和工業(yè)氣體凈化領(lǐng)域已得到了廣泛的應(yīng)用。

吸附劑是變壓吸附技術(shù)的基礎(chǔ)，吸附劑的性能直接影響分離效果。因此，在變壓吸附技術(shù)領(lǐng)域?qū)ξ絼┑难芯繕O為活躍，既有對(duì)原有吸附劑的改性，又有新型高性能吸附劑的合成。

變壓吸附法利用吸附劑對(duì)不同氣體的吸附力不同，選擇性地將氣體混合物中某種組分吸附下來(lái)，使之和其他氣體得到分離。吸附劑有天然沸石、分子篩、活性氧化鋁、硅膠和活性炭等。

硅膠（SiO₂·nH₂O）是一種堅(jiān)硬、無(wú)定形鏈狀和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的硅酸聚合物顆粒，為一種親水性的極性吸附劑。用硫酸處理硅酸鈉的水溶液，生成凝膠，將其水洗除去硫酸鈉后經(jīng)干燥，便得到玻璃狀的硅膠。它主要用于干燥、氣體混合物及石油組分的分離等。

活性氧化鋁（activated alumina，分子式為Al₂O₃·nH₂O）是由鋁的水合物經(jīng)加熱脫水制成，活性氧化鋁一般都不是純Al₂O₃，而是部分水合無(wú)定形的多孔結(jié)構(gòu)物質(zhì)，其中不僅有無(wú)定形的凝膠，還有氫氧化鋁晶體。由于它的毛細(xì)孔通道表面具有較高的活性，故又稱活性氧化鋁。它對(duì)水具有較強(qiáng)的親和力，是一種對(duì)微量水深度干燥的吸附劑。在一定操作條件下，它的干燥深度可達(dá)露點(diǎn)-70℃。

活性炭是將木炭、果殼、煤等含碳原料經(jīng)炭化、活化后制成的。活化方法可分為兩大類(lèi)，即藥劑活化法和氣體活化法。藥劑活化法就是在原料里加入氯化鋅、硫化鉀等化學(xué)藥品，在非活性氣氛中加熱進(jìn)行炭化和活化。氣體活化法是把活性炭原料在非活性氣氛中加熱，通入水蒸氣、二氧化碳、煙氣、空氣等，并在700～1200℃范圍內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)使其活化。活性炭含有很多毛細(xì)孔構(gòu)造，具有優(yōu)異的吸附能力，可用于水處理、脫色、氣體吸附等方面。

分子篩吸附劑根據(jù)原料和生產(chǎn)工藝分為沸石分子篩、碳分子篩和鋰分子篩等，這些分子篩大多應(yīng)用于某些特定組分的分離。

Cavenati等采用真空變壓吸附儀去除天然氣中的二氧化碳，得到燃料級(jí)甲烷；Zhao等研究了磷酸鋁分子篩對(duì)二氧化碳的吸附作用，在273K溫度下，二氧化碳/甲烷的可選擇性高達(dá)21.77；Dong等研究了二氧化碳/甲烷/N₂三元混合氣體的變壓吸附熱偶精餾過(guò)程；Warmuzinski等研究了在變壓吸附分離甲烷、氮?dú)饣旌衔锏倪^(guò)程中吸附壓力對(duì)甲烷純度的影響。變壓吸附具有產(chǎn)品純度高、環(huán)境效益好、工藝流程簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度高等許多優(yōu)點(diǎn)，但是變壓吸附法能耗高，成本偏高，一般要求選擇合適的吸附劑，而且需要多臺(tái)吸附器并聯(lián)使用。

③膜分離法。氣體膜分離技術(shù)是20世紀(jì)70年代開(kāi)發(fā)的氣體分離技術(shù)，其原理是在壓力驅(qū)動(dòng)下，借助氣體中各組分在高分子膜表面上的吸附能力以及在膜內(nèi)溶解擴(kuò)散上的差異，即滲透速率差來(lái)進(jìn)行分離。膜分離的驅(qū)動(dòng)力是壓力差，當(dāng)膜兩邊存在壓力差時(shí)，滲透率高的氣體組分以很高的滲透速率透過(guò)薄膜，形成滲透氣，滲透率低的氣體則絕大部分在薄膜進(jìn)氣側(cè)形成滲余氣，兩股氣流分別引出，從而達(dá)到分離的目的。

二氧化碳分離膜大部分由高分子材料制成，目前應(yīng)用較為普遍的膜材料有聚砜樹(shù)脂（PS）、聚酰亞胺（PI）、聚硅氧烷（PDMS）、含氟聚乙胺、聚酰胺等。

聚砜樹(shù)脂膜是一種力學(xué)性能優(yōu)良、耐熱性好、耐微生物降解、價(jià)廉易得的膜材料。由聚砜樹(shù)脂制成的膜具有膜薄、內(nèi)層孔隙率高且微孔規(guī)則等特點(diǎn)，因而常用作氣體分離膜的基本材料。如某公司采用聚砜樹(shù)脂非對(duì)稱中空纖維膜，并采用硅橡膠涂覆，以消除聚砜樹(shù)脂中空纖維皮層的微孔，將其用于從合成氨廠弛放氣、煉廠氣中回收氫氣，H₂-N₂的分離系數(shù)可達(dá)到30～60。一些研究者通過(guò)調(diào)整聚砜制膜液配方，降低了制膜液的濕度敏感性。研究表明，在聚砜的分子結(jié)構(gòu)上引入其他基團(tuán)，可以制成性能更好、應(yīng)用范圍更廣的膜材料，聚砜樹(shù)脂在今后一段時(shí)間內(nèi)將是重要的氣體分離膜材料。

聚酰亞胺（PI）膜具有良好的強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性，耐高溫。由于PI玻璃態(tài)聚合物的僵硬主鏈對(duì)不同分子的篩分作用，PI膜對(duì)CO₂-CH₄、CO₂-N₂具有很高的分離性能。但PI作為膜材料的最大缺陷是CO₂的透過(guò)性差。因此，人們通過(guò)合成新的PI和化學(xué)改性來(lái)改善PI的鏈結(jié)構(gòu)，減弱或消除鏈之間相互吸引力，增加CO₂溶解性，以期提高CO₂透過(guò)性和分離性。

聚硅氧烷有機(jī)硅膜材料的研究和開(kāi)發(fā)一直是一個(gè)熱點(diǎn)。聚二甲基硅氧烷從結(jié)構(gòu)上看屬半無(wú)機(jī)、半有機(jī)結(jié)構(gòu)的高分子，具有許多獨(dú)特性能，是目前發(fā)現(xiàn)的氣體滲透性能較好的高分子膜材料之一。我國(guó)的一些膜材料研究者已經(jīng)成功地用它及其改性材料制成富氧膜，普遍用于二氧化碳的分離。

以聚乙胺為代表的芳香族復(fù)環(huán)狀高分子膜，對(duì)氣體分子的擴(kuò)散選擇性極大。特別是由于聚乙胺高分子的主鏈結(jié)構(gòu)兼有電子的提供和接受部分，根據(jù)高分子鏈間電子移動(dòng)的相互作用，形成了獨(dú)特的柱管結(jié)構(gòu)。氣體沿著柱管結(jié)構(gòu)被分離，特別對(duì)于分子直徑不同的CO₂-N₂、CO-CH₄體系而言，其分離效果尤為突出。

膜分離法是利用一種高分子聚合物薄膜材料，依靠氣體在膜中的溶解度不同和擴(kuò)散速率差異，達(dá)到分離的目的。Harasimowicz等研究表明：使用聚酰亞胺膜的毛細(xì)管模塊可將沼氣中甲烷的體積分?jǐn)?shù)從55%～85%提高到91%～94.4%。Makaruk等指出膜滲透法將沼氣熱值提升至天然氣質(zhì)量等級(jí)是可行的，膜系統(tǒng)在運(yùn)行前需要將氣體預(yù)處理以保護(hù)薄膜。膜滲透法具有工藝復(fù)雜、造價(jià)昂貴、性能不穩(wěn)定的特點(diǎn)，存在需要經(jīng)常更換介質(zhì)的問(wèn)題。

④低溫液化法。低溫液化分離技術(shù)依據(jù)氣體液化溫度（沸點(diǎn)）的差異，將氣體冷卻降溫，使氣體變成液態(tài)時(shí)某些組分產(chǎn)生冷凝或凍結(jié)，達(dá)到分離的目的。與甲烷相比，二氧化碳液化點(diǎn)較高。二氧化碳的焓溫值如圖1-3所示。

高壓液化法如圖1-3所示的“1-2-3-4”過(guò)程，二氧化碳?xì)怏w經(jīng)壓縮機(jī)壓縮到較高壓力后，冷卻到常溫下即可液化。常溫高壓液化采用提高壓力的方法使氣體二氧化碳在常溫下變?yōu)橐后w。當(dāng)溫度為31.1℃、壓力為7.38MPa即可開(kāi)始液化，氣體壓縮后由冷卻器冷卻，經(jīng)氣液分離后，液態(tài)二氧化碳儲(chǔ)存于高壓鋼瓶?jī)?nèi)。高壓法雖不需要低溫制冷設(shè)備，工藝簡(jiǎn)單，但由于壓力高和采用鋼瓶?jī)?chǔ)存，帶來(lái)能耗與儲(chǔ)運(yùn)成本增加的問(wèn)題。

低壓液化法工作壓力約為2MPa，對(duì)應(yīng)的飽和溫度大約為-20℃。低溫液化法如圖1-3所示的“2'-3'-4'”。二氧化碳?xì)怏w經(jīng)壓縮機(jī)壓縮到2MPa左右，冷凝放熱，蒸發(fā)器里的工質(zhì)蒸發(fā)吸熱。二氧化碳?xì)怏w則在-25～35℃的飽和溫度下凝結(jié)成液體，儲(chǔ)存在液體儲(chǔ)罐中。

（2）其他氣體的脫除

硫化氫氣體是一種無(wú)色、高毒性、惡臭、易燃的酸性氣體。硫化氫對(duì)人體有較大危害，在正常情況下，空氣中硫化氫濃度不能超過(guò)20mg/m3。慢性硫化氫中毒時(shí)會(huì)導(dǎo)致頭暈惡心，甚至可能神志不清；急性硫化氫中毒時(shí)會(huì)導(dǎo)致流淚眼痛、咳嗽胸悶，甚至可能導(dǎo)致死亡。在濕熱環(huán)境下，硫化氫氣體會(huì)對(duì)接觸沼氣的管道、金屬設(shè)備等器具造成腐蝕，有可能使其產(chǎn)生氫脆和應(yīng)力開(kāi)裂的現(xiàn)象。硫化氫氣體對(duì)生態(tài)環(huán)境有較大影響，硫化氫在燃燒時(shí)會(huì)形成二氧化硫（SO₂），與水反應(yīng)會(huì)生成硫酸、亞硫酸等，對(duì)大氣和水體造成污染。在沼氣的生產(chǎn)過(guò)程中，硫化氫是在厭氧環(huán)境下由蛋白質(zhì)和其他含硫化合物轉(zhuǎn)化生成。所以，硫化氫的脫除成為沼氣等清潔能源在安全生產(chǎn)和綜合利用之前所面臨的重大挑戰(zhàn)。

沼氣的水蒸氣需要去除，一方面是因?yàn)楣苈分袦囟群蛪毫ψ兓瘯r(shí)，水蒸氣增加了管道的壓力；另一方面，水蒸氣與硫化氫反應(yīng)，加速了金屬管道、閥門(mén)及流量計(jì)的腐蝕與堵塞。我國(guó)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格規(guī)定，利用沼氣能源時(shí)，沼氣中硫化氫含量不得超過(guò)0.02g/m3。

①硫化氫脫除技術(shù)。脫硫化氫方法有干法脫硫、濕法脫硫及生物法脫硫等。

干法脫硫方法有鐵法、活性炭法、活性炭纖維法、氧化鋅法、分子篩法、固定吸收譜法等。固體氧化鐵（Fe₂O₃·H₂O）法是常用方法之一，生成硫化鐵、硫化亞鐵，沼氣的流速與接觸時(shí)間對(duì)反應(yīng)影響較大。

干法脫硫是指在脫硫吸收過(guò)程和產(chǎn)物處理過(guò)程都處于干燥狀態(tài)的脫硫技術(shù)。主要包括氧化鋅脫硫法、吸附脫硫法、氧化鐵脫硫法等。這種技術(shù)是先利用固體脫硫劑和硫化氫氣體反應(yīng)生成硫化物，然后再利用氧氣與生成的硫化物反應(yīng)生成單質(zhì)硫，同時(shí)實(shí)現(xiàn)固體脫硫劑的再生。干式脫硫法是氣固直接反應(yīng)的方法，常被用于去除濃度較低的硫化氫氣體。干式脫硫技術(shù)具有工藝簡(jiǎn)單、成熟可靠、成本較低等特點(diǎn)，并能夠?qū)崿F(xiàn)較高的凈化程度。但這種方法存在工藝設(shè)備笨重、更換固體脫硫劑時(shí)需消耗大量人力物力、對(duì)環(huán)境造成污染以及廢棄的脫硫劑難以再利用等難題。

固體脫硫劑種類(lèi)很多，其中金屬氧化劑是較好的固體脫硫劑，例如氧化銅、氧化鐵、氧化鎂等。以三氧化二鐵（Fe₂O₃）作為脫硫劑的金屬氧化物干法脫硫是常用的干式脫硫法。在脫硫過(guò)程中脫硫劑Fe₂O₃與硫化氫發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成三硫化二鐵（Fe₂S₃）、硫化亞鐵（FeS）、單質(zhì)S，硫化氫被吸收，當(dāng)脫硫劑吸收硫化氫處于飽和狀態(tài)時(shí)，與氧氣反應(yīng)使脫硫劑實(shí)現(xiàn)還原再生。

吸附脫硫法可分為物理吸附脫硫和化學(xué)吸附脫硫。物理吸附脫硫法是通過(guò)物理作用力將硫化物吸附在吸附劑上實(shí)現(xiàn)脫除的技術(shù)，在吸附的過(guò)程中無(wú)化學(xué)反應(yīng)發(fā)生。物理吸附劑的種類(lèi)很多，主要包括多孔碳材料、分子篩、金屬有機(jī)骨架化合物（MOFs）材料等。化學(xué)吸附脫硫法是先將硫在吸附劑表面轉(zhuǎn)化成其他形式的硫化物，然后再將其選擇性地吸附在吸附劑上，從而實(shí)現(xiàn)硫脫除的方法。根據(jù)脫硫反應(yīng)的類(lèi)型，可將化學(xué)吸附脫硫法分為還原型反應(yīng)吸附脫硫法和氧化型反應(yīng)吸附脫硫法。常用的還原型反應(yīng)吸附劑包括Ni/ZnO、Ni/MnO、Ni/分子篩、Ni/Al₂O₃等復(fù)合材料。

濕法脫硫用于處理燃?xì)饬看蟆⒑蛄扛叩臍怏w。濕法脫硫技術(shù)主要是使待處理的氣體與溶劑逆向接觸進(jìn)行脫硫，可分為吸收和氧化兩類(lèi)，具有溶劑可再生利用、自動(dòng)化程度高、脫硫效率高、適應(yīng)范圍廣等特點(diǎn)。但濕法脫硫也存在消耗藥劑量巨大、初期投資大、運(yùn)行成本高，在脫硫過(guò)程中會(huì)造成資源浪費(fèi)等問(wèn)題。常用濕式脫硫法有氧化鈣石灰-石膏脫硫法（堿法）、氫氧化鈉（NaOH）脫硫法、胺法、海水脫硫法等。

氫氧化鈉脫硫法通常分為兩個(gè)步驟。第一步使用NaOH溶液對(duì)混合氣體進(jìn)行洗滌，脫除約80%的硫化氫氣體。第二步使用次氯酸鈉（NaClO）和NaOH的混合溶液再次洗滌混合氣體，進(jìn)一步脫除剩余的硫化氫氣體。

氫氧化鈉脫硫法采用較高濃度的堿液吸收硫化氫，但堿液在循環(huán)使用中容易發(fā)生結(jié)垢的現(xiàn)象，使循環(huán)泵發(fā)生堵塞。同時(shí)，脫硫過(guò)程中使用的化學(xué)原料無(wú)法循環(huán)使用，運(yùn)行成本較高，所以現(xiàn)在基本不再使用氫氧化鈉法脫硫。

胺法脫硫是指使用胺液吸收硫化氫的方法，主要分為兩步。第一步：堿性的胺液在常溫高壓環(huán)境下與混合氣體中的硫化氫發(fā)生反應(yīng)，硫化氫氣體被轉(zhuǎn)移到液相中，達(dá)到脫硫的效果。第二步：在低壓高溫環(huán)境中，酸性組分從吸收液中分離出來(lái)，胺液被再次利用。根據(jù)脫除對(duì)象的不同，胺法脫硫被分為兩類(lèi)：常規(guī)胺法與選擇性胺法。常規(guī)胺法不僅脫除硫化氫，同時(shí)也會(huì)脫除二氧化碳。選擇性胺法僅對(duì)硫化氫進(jìn)行專(zhuān)一脫除。李堅(jiān)等人將PDS法應(yīng)用于某沼氣脫硫的研究與試驗(yàn)，脫硫效率高達(dá)90%。胡明成等人采用三氯化鐵吸收-電化學(xué)再生方法研究表明：硫化氫的吸收效率可以達(dá)到85%～92%。

采用復(fù)合型甲基二乙醇胺（MDEA）作為脫硫劑對(duì)硫化氫進(jìn)行脫除，效果比較顯著。但這種方法的缺點(diǎn)是吸收液容易受到酸性雜質(zhì)的污染，導(dǎo)致工藝中對(duì)吸收液的維護(hù)比較復(fù)雜。催化氧化法脫硫技術(shù)也是一種常見(jiàn)的脫硫技術(shù)。它是借助一種或多種氧化劑和硫化物反應(yīng)，再通過(guò)萃取等方法脫除硫化物的技術(shù)。這種技術(shù)的核心是氧化劑和催化劑的選擇。常用的氧化劑主要有H₂O₂、過(guò)氧化物、無(wú)機(jī)強(qiáng)氧化劑等；常用的催化劑主要有有機(jī)酸、無(wú)機(jī)酸和金屬雜多酸等酸性催化劑。PDS（雙核酞菁鈷磺酸）脫硫法、克勞斯脫硫法是典型的兩種催化氧化脫硫法。

PDS脫硫法是以酞菁鈷磺酸鹽為催化劑，將沼氣中的硫化氫在液相中氧化的方法。該工藝主要由硫吸收、氧化再生、硫分離三個(gè)階段構(gòu)成。PDS脫硫液在硫化氫吸收塔中將氣體吸收轉(zhuǎn)化成為硫氫化鈉（NaHS），然后進(jìn)入再生系統(tǒng)，NaHS被氧化得到硫單質(zhì)并離開(kāi)系統(tǒng)，富液變?yōu)樨氁海瑢?shí)現(xiàn)循環(huán)使用。

克勞斯脫硫法主要分為三個(gè)階段。第一階段為熱反應(yīng)階段，部分硫化氫氣體在高溫爐內(nèi)與氧氣發(fā)生反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)镾O₂。第二階段是克勞斯反應(yīng)階段，高濃度的硫化氫在催化劑的作用下和SO₂繼續(xù)反應(yīng)轉(zhuǎn)化成單質(zhì)硫，從而回收高純度的硫黃。第三階段為尾氣處理階段，經(jīng)第二階段處理后還會(huì)有一定量二氧化碳、SO₂、硫化氫剩余，所以需要進(jìn)一步的處理。

生物法脫硫通過(guò)微生物去除硫。黃兵等用生物膜填料塔進(jìn)行了去除硫化氫廢氣的研究，生物法脫硫存在效率低、微生物生長(zhǎng)周期長(zhǎng)以及工業(yè)化程度不高的缺陷，仍有待于深入研究。

生物法脫硫又被叫作生物催化脫硫（biocatalytic desulfurizaton，簡(jiǎn)稱BDS），是一種常溫常壓下利用脫硫細(xì)菌將硫化物轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫或硫酸鹽的脫硫方法。生物法脫硫的基本原理是：硫化氫氣體被吸收液吸收轉(zhuǎn)化為硫化物，然后被脫硫細(xì)菌吸收至體內(nèi)，作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被脫硫細(xì)菌分解、氧化、利用，在脫硫的同時(shí)為脫硫細(xì)菌的生長(zhǎng)繁衍提供能量。生物法脫硫的過(guò)程主要分為3個(gè)階段：

a.硫化氫氣體的吸收過(guò)程：硫化氫氣體由氣相轉(zhuǎn)移至液相，被吸收液吸收轉(zhuǎn)變?yōu)榱蚧铮?/p>

b.硫化物的吸附吸收過(guò)程：溶解至水溶液中的硫化物被脫硫細(xì)菌吸收吸附，從水溶液中轉(zhuǎn)移至脫硫細(xì)菌的體內(nèi)；

c.生物氧化的過(guò)程：進(jìn)入脫硫細(xì)菌體內(nèi)的硫化物被用作能源或養(yǎng)分在細(xì)菌體內(nèi)酶作用下氧化分解和利用，從而達(dá)到去除硫化氫的目的。

生物法脫硫可分為酸法生物脫硫和堿法生物脫硫。

酸法生物脫硫通常采用氧化硫硫桿菌和氧化亞鐵硫桿菌進(jìn)行硫化物的氧化，這些細(xì)菌具有嗜酸性，生物反應(yīng)器中的溶液環(huán)境呈酸性，pH值通常為2～6，氧化產(chǎn)物主要是。

發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為：

奧地利英環(huán)（EnvironTec）生物濾池脫硫工藝和Bio-SR工藝就是兩種典型的酸法生物脫硫。但酸法生物脫硫過(guò)程中，吸收液對(duì)硫化氫吸收效率較慢，需要較長(zhǎng)的氣體停留時(shí)間，吸收塔的體積大，建設(shè)成本高。

堿法生物脫硫是指采用排硫硫桿菌作為脫硫細(xì)菌進(jìn)行生物脫硫的方法，生物反應(yīng)的環(huán)境呈中性或堿性。生物反應(yīng)器中溶液呈堿性，氧化產(chǎn)物主要是單質(zhì)S，對(duì)硫化氫的吸收效率高，停留時(shí)間短，吸收塔體積小。

荷蘭帕克公司的殼牌-帕克工藝（shell-PAQ工藝）是一種堿法生物脫硫工藝，其脫硫基本原理主要由兩部分組成：第一部分為硫化氫的吸收，將硫化氫氣體和洗滌塔里含硫細(xì)菌的堿性溶液進(jìn)行接觸，硫化氫溶解在堿液中并隨堿液進(jìn)入生物反應(yīng)器中；第二部分是脫硫細(xì)菌氧化硫化物，主要是生物反應(yīng)器在曝氣環(huán)境下，硫化物被脫硫細(xì)菌（硫桿菌屬）氧化成單質(zhì)S，硫黃以料漿的形式通過(guò)沉降槽和硫渣分離器從生物反應(yīng)器中析出，通過(guò)進(jìn)一步干燥成硫黃粉末或經(jīng)熔融生成商品硫黃。

1993年，荷蘭帕克（Paques）公司開(kāi)發(fā)出基于排硫硫桿菌的沼氣生物脫硫工藝。1997年，英荷皇家殼牌公司與帕克公司合作，進(jìn)一步推廣生物脫硫技術(shù)，2002年生物脫硫技術(shù)成功應(yīng)用于天然氣脫硫。2004年，英荷皇家殼牌、帕克、美國(guó)UOP公司合作，把生物脫硫技術(shù)應(yīng)用于煉油廠尾氣處理。2008年，美國(guó)NATCO公司與帕克公司合作推廣生物脫硫技術(shù)。生物脫硫技術(shù)逐漸應(yīng)用于沼氣、合成氣（煤制氫、煤制甲醇）、煉油廠尾氣、造紙業(yè)等不同領(lǐng)域。2011年，鑒于生物脫硫技術(shù)廣闊的應(yīng)用前景，英荷皇家殼牌公司與帕克公司各出資50%成立新的合資公司，致力于生物脫硫技術(shù)在石油和天然氣領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。

荷蘭帕克公司自1993年開(kāi)發(fā)沼氣堿法生物脫硫工藝，現(xiàn)今已成功把堿法生物脫硫技術(shù)應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，但對(duì)于如何提高單質(zhì)硫的生成率，出于技術(shù)保密原因，沒(méi)有相關(guān)的論文發(fā)表。San-Valerop等人研制了一種全好氧生物脫硫裝置，采用吸收塔和鼓泡塔生物反應(yīng)器耦合的方法，使硫化氫去除率穩(wěn)定在80%以上。Song等設(shè)計(jì)了上流式內(nèi)循環(huán)缺氧反應(yīng)器，硫化物的去除率約為95.2%。陸慧鋒等人在某中試項(xiàng)目中對(duì)一體式沼氣安全脫硫反應(yīng)器的操作進(jìn)行優(yōu)化，沼氣脫硫率為93.8%。劉衛(wèi)國(guó)等人建立了堿法生物脫硫技術(shù)的中試項(xiàng)目，硫化氫含量在3000～4000mg/m3之間，硫去除率可達(dá)95%。由于難以控制單質(zhì)硫的生成率，除帕克公司外，近幾年生物脫硫技術(shù)研究仍然集中在實(shí)驗(yàn)室小試和現(xiàn)場(chǎng)中試階段。

②H₂O脫除技術(shù)。沼氣中H₂O的脫除方法，主要有冷凝法、吸收法、吸附法。冷凝法用于大量水分子的脫除。吸收用的脫水劑有氯化鈣、氯化鋰及甘醇類(lèi)。

天然氣脫水采用甘醇胺、二甘醇水溶液（DEG）和三甘醇水溶液（TEG）。三甘醇脫水工藝屬于溶劑吸收法，是目前天然氣工業(yè)中應(yīng)用最普遍的方法之一。其利用吸收原理，采用甘醇類(lèi)物質(zhì)作為吸收劑與天然氣充分接觸，使水傳遞到溶劑中從而達(dá)到脫水的目的。

在甘醇的分子結(jié)構(gòu)中含有羥基和醚鍵，能與水形成氫鍵，對(duì)水有極強(qiáng)的親和力，具有較高的脫水深度。三甘醇屬甘醇類(lèi)，再生容易，其貧液質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)98%～99%，具有更大的露點(diǎn)降，且運(yùn)行成本較低。實(shí)踐證明DEG和TEG法是有效的。吸附法用于少量的水分子脫水，此方法對(duì)氣溫、流速、壓力變化不敏感。