第六讲 沼气净化、提纯与储存

沼气提纯知识-------甲醇洗脱除酸性气体(二氧化碳、硫化氢等)技术2011-07-14 08:59甲醇洗脱除酸性气体技术常用的脱碳技术有：低温甲醇洗、MDEA（N-甲基二乙醇胺）、NHD（聚乙二醇二甲醚）、DEA （苯菲尔/热钾碱法）。

甲醇洗：甲醇对酸性气体有选择性吸收的特性，酸性气体包括有二氧化碳、硫化氢和有机硫化物。

甲醇洗法脱碳技术是利用甲醇溶液在高压低温将合成气中的二氧化碳(CO2)和其他酸性气体吸收，并在降压和升温的情况下，二氧化碳(CO2)又从溶液中解吸出来，同时溶液得到再生。

甲醇洗脱除酸性气体技术主要应用于以下几个领域：德士古煤气、壳牌煤气、水煤气的脱除二氧化碳、硫化氢和有机硫天然气脱除二氧化碳、硫化氢和有机硫1. 变换气脱除二氧化碳、硫化氢和有机硫技术特点利用甲醇对酸性气体选择性吸收的特性，通过降压闪蒸解吸出大量的酸性气体，因此，能耗很低。

甲醇溶液对酸性气体的负载量大，循环液量小，电耗低。

甲醇洗法净化气体，脱除酸性气体的同时，水份也被深度脱除，可以省略后续的脱水系统。

1. 对有机硫的溶解度大，可以一次完成二氧化碳、硫化氢和有机硫的脱除。

技术原理甲醇是有机极性溶剂，由于其凝固点低、沸点低、粘度低、对有机硫化物具有很大的亲和力，且价廉易得，是脱除二氧化碳、含硫化合物、氰化物、轻烃物质等的良好的物理吸收剂。

以甲醇为物理吸收剂的净化工艺有两种：常温甲醇洗法，以甲醇为主体加入少量的化学吸收剂，并添加少量的缓蚀剂，在常温加压下，将硫化物和二氧化碳吸收脱除。

1. 低温甲醇洗法，以纯甲醇为吸收剂，在低于0℃，并加压下脱除原料气中的硫化物和二氧化碳优缺点：投资较高，需要配制制冷装置，运行费用低，净化度高，一般多用与大装置。

本稿为中国LNG网沼气提纯知识-------化学吸附法在沼气脱碳提纯中的应用2011-07-14 09:20化学吸附法在沼气脱碳提纯中的应用`导语：随着全球经济的高速增长，能源和环保问题日益突出。

沼⽓提纯的三种⽅法厌氧消化装置刚产出的沼⽓是含饱和⽔蒸⽓的混合⽓体，除含有⽓体燃料CH4和惰性⽓体CO2外，还含有⼀定⽐例的H2S、H2O，少量的NH3，H2、N2、O2、CO和卤化烃。

沼⽓的提纯是指沼⽓中CH4之外其他⽓体的去除。

⼀沼⽓提纯机理概括起来，⽬前沼⽓提纯的机理有三⼤类，即化学吸收、物理提纯和⽣物脱除。

（1）化学吸收。

⼀种化学吸收机理是采⽤胺、碱、醇等复合溶液吸收剂，利⽤酸碱中和反应吸收沼⽓中的CO2、H2S等酸性物质，同时也能吸收NH3等易溶于⽔、醇的⽓体。

另⼀种化学吸收机理是采⽤⼲化学物质（如Fe2O3）作为吸收剂吸收杂质⽓体。

化学吸收的吸收剂都可以通过装置的⾃净系统和再⽣系统释放出各种杂质和⽓体得到再⽣循环使⽤。

（2）物理提纯。

通过此机理提纯沼⽓的主要是变压吸附法。

利⽤吸附剂在不同压⼒条件下对不同⽓体吸附⼒不同的原理来分离沼⽓中的不同组份。

沼⽓中的H2O、CO2、H2S等吸附容量较⼤的强吸附组分在⼀定压⼒下被吸附剂吸附停留在床层中，⽽较⼩吸附容量的弱吸附组分N2、CH4等从床层出⼝输出，从⽽实现了对沼⽓的提纯。

（3）⽣物脱除。

在⼀定的条件下利⽤微⽣物⽣长繁殖需要沼⽓中某些杂质⽓体作为营养物质，从⽽实现对沼⽓的提纯。

现阶段，物理化学法已被⼴泛地应⽤且积累了丰富的经验。

但该⽅法存在运⾏费⽤⾼、投资⼤、再⽣困难、产⽣⼆次污染等缺点。

⽣物法具有不需催化剂和氧化剂、不需处理化学污泥、少污染、低能耗、⾼效率、可回收单质硫等优点，正在成为沼⽓脱硫领域的发展趋势。

⼆沼⽓提纯⽅法沼⽓提纯的程度取决于沼⽓的⽤途。

沼⽓供热需要脱H2S、H2O，沼⽓发电需要脱H2S、H2O、有机卤化物，沼⽓作汽车燃料需要脱H2S、H2O、有机卤化物、CO2，沼⽓并⼊天然⽓⽹需要脱H2S、H2O、有机卤化物、CO2以及⾦属。

沼⽓中不同组分脱除的具体⽅法见表1。

三常⽤的沼⽓提纯技术不管是什么⽤途，沼⽓中的H2O 和H2S都要脱除。

沼气内燃机发电系统工艺流程1. 简介沼气是一种由有机废料在缺氧条件下发酵产生的可燃气体，主要成分为甲烷和二氧化碳。

沼气内燃机发电系统利用沼气作为燃料，通过内燃机的燃烧过程产生机械能，进而驱动发电机发电。

本文将详细介绍典型的沼气内燃机发电系统的工艺流程。

2. 工艺流程步骤典型的沼气内燃机发电系统的工艺流程可以分为以下几个步骤：步骤一：沼气产生与储存1.收集有机废料：首先需要收集农田和畜禽养殖场等地的有机废料，如粪便、秸秆等。

这些废料中含有的有机物将在发酵过程中产生沼气。

2.发酵装置：有机废料需要经过发酵装置进行厌氧发酵。

发酵装置可以是封闭的发酵池或沼气池，其中有机物会被微生物分解产生沼气。

3.沼气储存：沼气产生后，会通过管道输送到沼气储存系统中。

沼气储存系统通常采用具有一定弹性的膜结构，以适应沼气的变化压力。

步骤二：沼气净化与调压1.高含量气体处理：沼气中一般含有一定比例的杂质气体，如硫化氢、氮气、水蒸气等。

这些气体会对内燃机的工作产生不良影响，因此需要通过净化装置将其去除。

2.净化装置：常用的净化装置包括除硫装置和甲烷含量调节装置。

除硫装置可以采用干法吸附或湿法吸收的方式，将硫化氢和有机硫化物去除。

甲烷含量调节装置则可以通过添加空气、氢气等方式调节沼气的甲烷含量，以提高燃烧效率。

3.调压系统：由于沼气产生时的压力较低，无法直接用于内燃机燃烧，需要通过调压系统将其调整到内燃机要求的压力范围。

步骤三：内燃机燃烧与发电1.内燃机选择：根据发电需求和沼气产量，选择适合的内燃机型号。

常用的内燃机包括燃气发动机和柴油发电机等。

2.沼气供给：将净化和调压后的沼气供给内燃机。

供气过程中可以通过流量计、压力传感器等监测设备实时监控沼气的供气情况。

3.燃烧过程：内燃机在燃烧室中将沼气与空气混合后点燃，产生高温高压气体。

这些气体将驱动活塞运动，产生机械能。

4.动力传输：内燃机的机械能可以直接驱动机械设备或通过轴传输系统连接发电机。

国内外沼气净化提纯工艺汇总国内外沼气净化提纯工艺汇总沼气净化提出的程度取决于沼气的用途。

沼气供热需要脱硫化氢、水，沼气发电需要脱硫化氢、水、有机卤化物；沼气作汽车燃料需要脱硫化氢、水、有机卤化物、二氧化碳；沼气并入天然气网需要脱硫化氢、水、有机卤化物、二氧化碳以及金属。

本文将就沼气脱水、脱硫和脱碳的常用工艺进行汇总详述。

一、脱硫工艺沼气脱硫是为了避免硫化氢腐蚀设备、硫化氢中毒，以及防止沼气燃烧时，硫化氢被氧化成二氧化硫或三氧化硫造成更大的危害。

其脱除方法如下：1.生物降解工艺沼气中的硫可以通过微生物被去除。

大部分的硫氧化细菌都属于硫杆菌属，且大多都是自养的，即他们可以利用沼气中的二氧化碳来满足其C营养的需要，主要生成物是单质硫，也有部分硫酸根，在溶液中形成硫酸会造成腐蚀。

根据沼气中不同不同的硫化氢含量，可以往沼气中通入2%-6%的空气，以满足生物氧化硫化物的需要。

最直接和简单的方法是直接往厌氧消化罐或储气罐中通入一定量的氧或空气并保持一定时间，因为硫杆菌随处可见，所以并不需要接种。

消化物的表面可以提供给他们一个微观好氧环境和必须的营养以供它们生长，并会形成菌落上面附着一层黄色的硫。

适当的温度、反应时间和空气量可以使硫化氢减少至50ppm。

对于不同的甲烷含量，沼气在空气中的爆炸范围为6%-12%，所以必须采取一定的安全措施以避免给沼气中通入过量的空气。

2.生物滤床工艺在大型厌氧消化罐生产沼气中，水洗和生物脱硫常常被联合起来用以去除硫化氢。

可以使用废水或者消化罐中的上清液从滤床顶部通入，沼气从底部通入，进入滤床前的沼气中通入4%-6%的空气，滤床为水吸收硫化氢和脱硫微生物的生长都提供了一个充足的接触面。

在丹麦，有几家工业污水处理厂和很多农场发酵产沼都在使用此种工艺净化沼气。

3.消化污泥中加氯化铁工艺直接往消化污泥中加入氯化铁，氯化铁会和硫化氢反应而形成硫化铁盐颗粒。

这种方法可以使硫化氢的产生量大为减少，但不能减少到天然气或汽车燃料所要求的水平，需要再进一步处理。

沼气提纯净化工艺技术研究沼气是由有机物质在缺氧条件下经过厌氧发酵产生的一种混合气体，主要成分为甲烷、二氧化碳、氢气等。

近年来，随着人们对清洁能源的需求增加以及环境污染问题的日益加重，沼气利用技术得到了广泛的应用和推广。

沼气是一种含有大量的杂质的混合气体，因此在使用前必须对其进行净化处理，以提高其利用效率以及减少对环境的影响。

本文将就沼气提纯净化工艺技术进行研究，介绍目前广泛采用的沼气净化技术及其特点，以及沼气提纯净化的工艺流程，为沼气的利用提供参考。

一、沼气净化技术1.吸收法在吸收法中，主要采用化学吸收剂来吸收沼气中的二氧化碳。

常用的吸收剂有水、氮氧化物、ポリエチレングリコール（PEG）和酒石酸等。

其中，水和酒石酸是常用的吸收剂。

由于水的价格便宜，易得，因此被广泛应用。

由于酒石酸具有高的选择性，可以减少其他气体的吸收，因此被视为优良的吸收剂。

吸收法的优点是易于操作，处理效果好，且处理后产生的副产品有较高的附加值。

但是吸收法有一定的缺点，如吸收剂必须经常更换，副产物处理难度大等。

2.吸附法在吸附法中，主要采用吸附材料来吸附沼气中的二氧化碳。

常用的吸附材料有活性炭、分子筛、纳米粒子和多孔材料等。

其中，活性炭是最常用的吸附材料。

吸附法的优点是操作简单，处理效果好，能够实现自动化操作。

缺点是吸附时间较长，吸附剂成本较高。

3.膜分离法在膜分离法中，主要采用半透膜将沼气中的二氧化碳分离出去。

半透膜是一种通过选择性透过某种物质的半透膜，将两种物质隔离开的过程。

半透膜的选择通常基于其导电性、选择性、膜通量和耐化学性等。

膜分离法的优点是操作简单、处理效果好、无需使用吸收剂、可实现自动化操作。

缺点是成本较高，对膜材料的要求较高，需要定期更换维护。

经过沼气净化处理后，可以在其基础上进行进一步的提纯处理，以达到更高的利用效果。

沼气提纯技术主要包括压缩吸附法、膜分离法、LNG提纯法和液化平衡吸收法等。

以下是一个较为通用的沼气提纯净化的工艺流程。

沼气提纯净化工艺技术研究沼气是一种绿色能源，其主要成分是甲烷和二氧化碳，同时也含有少量的硫化氢、氮气和水蒸气等杂质气体。

由于沼气的组成复杂，直接应用在燃气设备中会产生较多的排放物，对环境造成污染，因此需要进行提纯净化处理。

本文主要研究沼气提纯净化的工艺技术，探讨了常用的提纯净化方法及其优缺点，并对未来的发展做了一些探讨和展望。

1. 沼气的组成及其特点沼气主要采自沼气池中，包含甲烷、二氧化碳、硫化氢、氮气、水蒸气等气体，其组成如表1所示。

表 1 沼气的成分成分含量（%）甲烷 50~70二氧化碳 25~40氮气 0~5氧气 <1氢气 <0.5硫化氢 <1可以发现，沼气主要成分是甲烷和二氧化碳，但同时也含有少量的硫化氢、氮气和水蒸气等杂质气体。

其中，硫化氢是一种有毒气体，能够对人体、动物和植物造成危害，而二氧化碳则是一种温室气体，直接排放会对大气环境造成污染。

2. 沼气提纯净化的方法针对沼气中的杂质气体，主要有以下几种方法进行提纯净化。

2.1 低温分离法低温分离法是将沼气冷却到低于甲烷沸点（-161.5℃）的温度，使得沼气中的二氧化碳、氮气、氧气等气体凝结成液态，从而实现对沼气的提纯。

该方法简便易行，成本较低，但对设备要求高、处理量小，并且不适用于含有大量硫化氢的沼气。

2.2 吸附法吸附法是利用一些吸附剂吸附沼气中的杂质气体，从而达到提纯的目的。

常用的吸附剂有活性炭、分子筛、硅胶等。

该方法的处理效率较高，处理量大，但吸附剂的选择、使用周期等问题需要注意。

膜分离法是利用半透膜的分离效果将沼气中的杂质气体分离出来，从而实现对沼气的提纯。

常用的分离膜有聚偏氟乙烯（PVDF）膜、聚酯膜、聚碳酸酯膜等。

该方法处理效率高、操作方便，但对膜的选择、使用条件等有一定要求。

随着沼气利用的不断推广，沼气提纯净化技术也在不断发展。

未来，沼气提纯净化技术的发展趋势将包括以下几方面：3.1 技术工艺创新目前，沼气提纯净化技术主要使用的是低温分离法、吸附法、膜分离法和化学吸收法等成熟技术，但这些技术均存在着一定的局限性和不足之处。

沼气提纯净化工艺技术研究沼气是指在无氧条件下，由有机物经过微生物发酵而产生的混合气体，主要由甲烷、二氧化碳以及一定的氢气、氮气、氢硫等组成。

由于沼气具有丰富的资源，可以作为可再生能源用于烧炉、发电等方面，因此成为了近年来备受关注的能源形式。

然而，在沼气的利用过程中，沼气中的杂质成分会影响到设备的使用寿命和效率，因此需要对沼气进行提纯净化处理。

沼气提纯净化工艺技术涉及到物理、化学和生物等学科领域，是一个综合性的课题。

一、沼气的提纯技术沼气通常含有大量的二氧化碳、氮气等杂质，因此需要通过提纯技术去除这些杂质，提高甲烷的含量，为沼气的利用打下基础。

1、吸附法提纯吸附法是一种通过将废气中的目标组分吸附到固定吸附剂表面的技术。

常见的吸附剂有活性炭、分子筛等。

当沼气通过吸附剂床层时，二氧化碳、氮气等杂质被吸附，而甲烷则通过。

吸附剂饱和后，经过再生，即可重复使用。

吸附法提纯的优点是处理效果好，可大幅降低二氧化碳、氮气等杂质的含量，而且可以进行连续工作。

但是，该技术的投资成本较高。

2、膜分离法提纯膜分离法是利用半透膜对气体进行分离的技术。

在膜分离器中，沼气经过特制的半透膜，二氧化碳、氮气等杂质被隔离，而甲烷则通过膜透过。

该技术适用于小规模沼气利用，操作简单，维护方便，但是其膜分离器系统耐久度较低，需要经常更换。

3、低温脱硫法提纯低温脱硫法提纯是针对沼气中硫化氢（H2S）含量较高的情况设计的，通过低温冷却降低沼气中硫化氢的溶解度，并利用特殊的催化剂将其转化为低毒性的硫。

这种方法对于低浓度的硫化氢处理效果较好。

除了提纯处理，沼气中还可能存在杂质，如颗粒物、油脂、水分、硫化氢等，需要经过净化技术进行处理。

1、干式洗涤技术干式洗涤技术是一种通过旋转干燥器、震动筛等设备进行洗涤的方法。

沼气通过洗涤器后，颗粒物、油脂等杂质被吸附，然后通过过滤器进一步去除细小颗粒物，最后得到清洁的沼气。

干式洗涤技术适用于处理颗粒物、油脂含量较高的沼气，具有处理效果好、连续工作等优点，但由于设备的摩擦造成送入氧气，需要加入防爆设施。

沼气提纯原理及应用范围沼气是一种可再生能源，主要由甲烷和二氧化碳组成，还包含少量的氢气、氮气、硫化氢等成分。

沼气的提纯是指将其中的二氧化碳、硫化氢等杂质去除，提高甲烷含量，以便更好地利用沼气作为燃料。

沼气提纯的原理主要有吸附、吸收、冷凝等方法。

一种常用的沼气提纯方法是吸附法。

通过调节沼气与吸附剂的接触时间和温度，利用吸附剂对沼气中的杂质进行物理吸附，从而达到提纯的目的。

常用的吸附剂包括活性炭、分子筛、硅胶等。

吸附剂的选择要根据沼气中的成分和要求来确定。

另一种常见的沼气提纯方法是吸收法。

通过将沼气与吸收液接触，利用吸收液中溶解的成分对沼气中的杂质进行物理吸收，从而达到提纯的目的。

常用的吸收液包括氨水、氢氧化钠溶液等。

吸收液的选择要根据沼气中的成分和要求来确定。

冷凝法是沼气提纯的另一种方法。

通过降低沼气的温度，使其中的一些成分在低温下变成液体，从而达到将杂质去除的目的。

冷凝法主要用于去除沼气中的水蒸气和一些低温易液化的杂质。

沼气提纯后，甲烷含量显著提高，达到80%以上，杂质含量大大降低，从而使沼气的热值增加，能够更好地用作工业燃料和发电燃料。

此外，沼气提纯后，还可以作为天然气替代品用于家庭供暖、餐饮燃料等。

沼气提纯的应用范围广泛。

工业方面，沼气可以用作燃料供给锅炉、煤气灶、发电机组等设备，满足工业生产的能源需求。

农业方面，沼气可以用于农田灌溉、养殖温室加热等，提高农业生产效率。

生活方面，沼气可以用于家庭烹饪、供暖和取暖，解决生活能源问题。

同时，沼气作为清洁能源，可以减少对环境的污染，降低温室气体的排放，对于人们的生活环境和健康有着积极的影响。

总之，沼气提纯技术是能源利用的重要环节，通过吸附、吸收、冷凝等方法，可以将沼气中的杂质去除，提高甲烷含量，使其更好地用作燃料。

沼气提纯应用广泛，涵盖工业、农业和生活等多个领域，具有重要的经济和环境效益。