沼气提纯是指将沼气中的甲烷(CH₄)与二氧化碳(CO₂)、硫化氢(H₂S)、水蒸气等杂质分离,以提高甲烷浓度的过程。以下是几种常见的沼气提纯方法及其优缺点对比:
1. 水洗法(高压水洗)
原理:利用CO₂和H₂S在水中的溶解度高于CH₄的特性,通过高压水吸收杂质。
优点:1)技术成熟,应用广泛。2)可同时去除CO₂和H₂S。3)甲烷回收率高(可达95%以上)。
缺点:1)能耗较高(需高压水泵)。2)废水需处理,可能造成二次污染。3)设备腐蚀风险(尤其是H₂S存在时)。
2. 变压吸附法(PSA)
原理:利用吸附剂(如活性炭、分子筛)对CO₂、H₂S等杂质的吸附能力差异,通过压力变化实现分离。
优点:1)操作简单,自动化程度高。2)无需化学药剂,环保性好。
缺点:1)吸附剂需定期更换,成本较高。2)甲烷损失率较高(约5%~15%)。3)对原料气预处理要求高(需脱水和除硫)。
3. 膜分离法
原理:利用选择性渗透膜,使CO₂等小分子更快透过膜,而CH₄被保留。
优点:1)设备紧凑,占地面积小。2)无化学药剂消耗,能耗低。3)操作简单,维护方便。
缺点:1)膜材料成本高,易污染或老化。2)产品气纯度受限制(通常为80%~95%)。3)需多级分离才能达到高纯度,甲烷损失率较高。
4. 化学吸收法(胺洗法)
原理:利用胺类溶液(如MEA、DEA)与CO₂的可逆化学反应吸收杂质。
优点:1)净化效率高(CO₂可降至0.1%以下)。2)可同时去除H₂S。3)甲烷回收率高(>98%)。
缺点:1)能耗高(溶液再生需加热)。2)胺液易降解,需定期补充。3)设备腐蚀风险,运行成本高
根据具体沼气成分、处理规模、预算和产品要求选择合适的方法,也可组合多种技术优化效果。