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国内外研究现状及优缺点
沼气提纯技术有水洗法、溶剂法、膜分离法、变压吸附法和深冷法等。
中国沼气提纯技术起步较晚,普遍采用的是水洗法、变压吸附法。随着欧美发达国家近年来在膜分离应用方面的发展,国内在这个方面也开始起步。由于深冷法在大中小型沼气项目中应用,投资费用高,能耗极高,不具备推广性,下端就不进行介绍了。
1 水洗法(CH4回收率:80-90%)
原理:利用酸性氧化物在水中的溶解度比CH4大的性质脱除CO2和H2S。水可以通过降压、气提等方式再生并循环使用;条件合适的情况下也可以全部使用新鲜水,省去水再生过程。水洗过程实际上也是物理吸收过程,适用于CO2分压高的情况。
优势:工艺简单;技术成熟;水作为吸收剂无污染且来源方便。
劣势:CH4损失率比其它技术高;能源利用效率比其它技术低;用水量大不适于缺水地区;易生长微生物引起塔堵;提纯后需要进行干燥处理。
发展趋势:水洗法工艺已经达到成熟阶段,主要掌握在瑞典Mamberg、荷兰DMT、新西兰Flotech等公司手里。在国外沼气提纯领域应用普遍,据国际能源署(IEA)2014年统计,水洗法装置数量和提纯量均超过总量的1/3,但是市场占有率呈下降趋势。
2 溶剂法(CH4回收率:98.5%)
原理:溶剂法可以分为两种:化学溶剂法和物理溶剂法。前者能耗高应用较少;后者利用酸性气体和CH4在溶剂中的溶解度不同脱除CO2和H2S。常用的物理溶剂有碳酸丙烯酯(PC法)、聚乙二醇二甲醚(NHD法)、配方溶剂Selexol等;
优势:产品气纯度高;甲烷回收率高;溶剂循环量小,电耗低。
劣势:溶剂再生过程需要消耗大量热能,能耗较高;沼气生产过程不副产蒸汽,需要专门制备,消耗甲烷并降低了生物天然气的总产量;化学溶剂对环境有影响,需要采取相应的治理措施,在环保要求严格的国家和地区溶剂法的应用受到限制。
发展趋势:在国外沼气提纯市场占有率方面,溶剂法超过1/3。工艺流程全部移植于相应的化工工艺,使用的溶剂有Selexol、Genosorb等。国内溶剂法脱碳工艺在化工行业应用成熟,可以借鉴南化设计院、川化设计院等开发的改良MDEA法、PC法、NHD法等。将离子溶液应用于沼气提纯在国际上是一个备受关注的新课题。
3膜分离(CH4回收率:95%)
原理:膜分离法利用各气体组分在膜表面的吸附能力不同,溶解、扩散速率不同,在膜两侧分压差的推动下,大部分CO2等组分和少量的CH4透过膜壁进入渗透侧分离出去,大部分CH4在高压侧作为生物天然气的主要成分输出。
优势:装置占地少,操作简单方便,能耗较低。
劣势:膜元件价格昂贵,易损坏,塑化和老化会缩短膜的寿命,维护费用较高;膜元件对油和粉尘敏感,前期除油除尘要求苛刻; CH4回收率(≥95%)偏低。
应用及发展情况:据国际能源署(IEA)统计,欧美国家自2010年以后,膜分离沼气提纯装置的数量和处理规模开始大幅增长,按其发展趋势预测,到2016年,膜分离装置的市场份额预计可达到约10%。
4 变压吸附

变压吸附是公认的运行费用最低的气体净化技术,因为甲烷回收率低而无法在沼气提纯领域获得大规模应用。通过研制沼气专用吸附剂,提高CH4/CO2分离系数,增大CO2吸附容量可以解决这个问题,为变压吸附技术在沼气提纯领域广泛应用奠定技术基础。
5 鸿鹄科技变压吸附
鸿鹄科技变压吸附沼气提纯技术,CH4回收率达99%,尾气中CH4含量低于1%,产品气纯度达97%~99%(可调)。结合了传统变压吸附的优点,解决了回收率低的难题,同时减小了装置规模、缩减了投资总额、降低了运行费用。沼气制取SNG的运行费用在0.25元/标方沼气。

 

发表于 2016-8-24 16:36:09

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发表于 2021-10-11 17:42:04

 

 

 

Peterpaul彼得保罗
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