摘要：沼气是一种可持续发展的、洁净新能源，它在解决资源紧张、环保等方面具有重要意义。由于生物质资源丰富，可以采用厌氧法将其转化为甲烷含量50%~65%的生物质天然气（沼气），没有提纯过的沼气其燃烧效果较差，因此需要对生物质天然气（沼气）进行提纯，使其甲烷含量达90%或以上，改善其燃烧特性。本文对不同类型的沼气提纯技术进行了较为详尽的阐述。 关键词：沼气；提纯；CH4；生物质天然气
引言
沼气是一种由各种不同的气体组成的混合物，其中大部分是由CO2和CH负压引流球4组成，CO2和CH4的比例约为40%和60%。沼气则是有机物、有机废水等通过厌氧发酵来产生沼气，经过脱硫、脱碳、脱水、加压等工艺得以提纯作为天然气使用。沼气经过提纯净化后，达到国家二类天然气标准，直接输送至市政天然气管网，作为天然气气源供应。如果附近没有市政天然气管网，可以进一步将天然气进行压缩，通常是20MPa（压缩天然气）便于贮存和运送。我
国的沼气资源十分充裕，然而其利用模式却不尽如人意，因此，在这一领域还有很大的发展余地。目前，国内外沼气提纯工艺已相当完善，并且已基本达到了工业化的水平。在我国，虽然有大量的沼气，但其利用的方法都是传统的。近几年，我国大量的高产出的沼气项目层出不穷，每天产生的甲烷数量远远超出了当下需求，而过剩的甲烷则通过锅炉进入锅炉进行不彻底的焚烧，或者是经火炬燃烧，甚至有些是直接排出，造成了巨大的浪费和环境问题。随着我国能源结构日益优化，采用沼气提纯生物质能源（天然气）已成为今后能源开发的一个主要方向。
1沼气提纯生物天然气的必要性
1.1重视度提高及政策指导规范化
目前，我国的能耗很高，为了解决能源和环保问题，在日常的生产和经营中都有相应的对策。随着臭氧层、酸雨及日益严重的全球变暖，国内对甲烷提纯技术的利用程度有所提升。近几年，我们制定了一系列旨在推动可持续发展和可再生资源使用方式的国家经济转型，并将清洁发展作为重点。随着《天然气利用政策》逐步实施，许多国家都发布了有关的指导意见，证明了今后天然气在国家发展中越来越重要[1]。此外，利用沼气提纯生产的
生物质天然气也是一种很有价值的能源，它是一种清洁的能源，环境友好、可再生，价格也相对低廉。目前，国内的天然气生产技术较为完善，并且对其副产物的利用率也比较高，对提高我国今后的发展潜力很有帮助。
1.2温室效应加剧能源减少
在全球温室气体排放日益严重的今天，气候暖化已成为各国在发展进程中必须正视和关注的重点。国家在有关的一些项目中进行了关于节能减排和环境变迁的相关调查，其结果表明，甲烷的排放问题将会持续恶化。如果利用沼气提纯技术生产出60000立方米/日的生化天然气，则可使温室效应产生的CO2排放降低458000t，因而，利用沼气提纯技术生产生物质气，对国家节能和环保具有重大意义。运钞箱
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2主流的沼气提纯工艺
2.1变压吸附法
20世纪80年代中期，西南化学研究院首次研制出了变压吸附分离技术。在高压下进行吸附，在减压状态下进行回收，达到了吸附和回收的目标。对于沼气提纯，一般采用VPSA
法进行甲烷提纯。变压吸附法就是在将压力降低到正常压力下进行解析后，还要进行一次抽吸式的脱附，从而达到完全的再生目的。从而实现有目的地除去甲烷中的有害物质[2]。以分子筛、活性炭、硅胶等为原料，对甲烷中CO输送带接头设备2、H2S进行脱除，以活性氧化铝吸附H2O。
由于它的工作压力一般在0.4-0.8MPa之间，与管线的天然气输送压力相近，所以更适用于管线上的天然气。这种方法具有沼气损耗，以及对控制阀门品质的高要求。
2.2高压水洗法
采用高压水洗工艺利用CO2与CH4在水溶液中的溶解性不同，采用物理吸附技术对CO2和CH4进行了分离。在外源条件不变时，CO2在水中溶解程度约为CH4的30多倍，经过处理后，CO2会被水所吸附。实验结果表明，CO2和CH4在水溶液中的溶解程度随气压增加而增加，对甲烷提纯作用更为明显。一般情况下，甲烷经压缩后由吸附塔底流入，而水则由上部流入，形成漏流的吸附。为了改善CO2在水溶液中的溶解性能，通常使用高压水洗，CO2溶解率随压力增加而增加，而CO2的溶解率降低[3]。由于CO2的吸附需要大量的工业用水，废水必须经过CO2循环利用，而CH4的提纯也要经过脱水设备进行干燥。该工艺用
于大型气体提纯，提纯效率高（CH烫发杠子4>97%），沼气损耗低（0.05%~6%）；本工艺中所用的溶剂具有可再生性和抗某些杂质的能力；其处理容量的调节方式是：调节设备的压力和温度。
2.3化学吸收法
采用化学吸附技术，以溶解甲烷气体中CO2、CH4为原料，通常采用乙醇胺溶液（MEA）、二乙醇胺（DEA）和二乙醇胺（MDEA）等。在化学吸附工艺中，将沼气中的CO2和溶剂在水洗柱中发生化学反应，生成富液物，再由脱吸器加热分解成CO2，同时进行吸附和脱吸附，以完成CO2的分离和收集，同时，将清洁后的CH4经过脱水设备进行干化处理，用于大型的沼气提纯项目，其规模愈大，经济效益愈佳，纯度愈高（CH4>99%），甲烷损耗愈少（<0.1%）。它的特点是设备成本低，操作简单，提纯效果好，操作压力通常为0.1MPa，操作压力比水冲洗低。
垃圾分类器2.4膜分离法
用膜中的气体成分在膜内的渗入速度的差异，从而使气体能有选择地通过膜的表层，从而
完成对甲烷的提纯。气液透过的驱动力是隔板的两边压力差值。在膜两侧有压力差异时，高渗透性的气相成分会迅速地通过膜，形成一股可渗透气流，而渗透性较弱的气相，多数会形成残留气流，两股气流分开。采用适当的膜片组合，可以得到不同的甲烷含量和不同的回收率。膜分离技术的关键部分是膜装置，当前用于甲烷生产的膜一般采用空心纤维膜，所采用的膜材料是由醋酸纤维、聚酰亚胺等高分子聚合物制成。我国的沼气厂采用的膜组件主要是从国外引进的。
膜分离器的特点是：沼气浓度、回收率高、占用空间少、对周围环境友好、便于控制和调整、可扩充性强、系统启动和关闭容易、提纯后产物的汽水露点达到了对气体反应的要求。但是它的工作压力高，回流量大，能源消耗较高，而且需要较高的初始反应条件，以及膜材料的使用年限。
3应用举例
某生物质天然气（沼气）提纯项目提纯净化工艺选择。
3.1项目简介
项目位于某造纸厂附近，规划用地面积约3300平方米，项目的情况如下：
3.1.1本项目的原料气来自上游造纸业的造纸污水经厌氧发酵产生的沼气（混合气）。项目利用生物质天然气（沼气）提纯工艺，对沼气进行脱硫、脱碳、脱水，使成品气达到GB17820-2012《天然气》二类标准和GB18047-2000《车用压缩天然气》标准。成品气经调压、计量后直接进入市政天然气管网，为东莞市城市天然气发展提供气源保障。
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