觀察：沼氣凈化提純支取生物甲烷之天然氣、車用燃氣的應用

一、沼氣凈化提純技術

沼氣制取生物甲烷是高值化利用的有效途徑，主要涉及到凈化和提純兩個步驟，凈化是去除沼氣中微量的有害成分，如沼氣中的硫主要以H2S形式存在，含量為500-5000mg/L，須予以脫除。提純主要是對沼氣中的CO2進行去除，減少CO2的含量，增大CH4的純度。沼氣的凈化提純工藝主要是保留其可燃和助燃成分，包括CH4、H2、O2和CO，并對沼氣中的CO2、H2S、H2O和其他雜質進行去除。

脫硫是為了避免H2S腐蝕壓縮機、氣體儲罐和發動機以及避免H2S中毒，其燃燒產生SO2和SO3，危害更大，且SO2會降低露點。

脫除CO2是因為CO2降低了沼氣的熱值、能量密度及燃燒速度，且增大了沼氣的點火溫度，如果沼氣經凈化提純后須達到生物甲烷的標準，就必須脫除其中的CO2。

脫水是因為H2O與H2S、CO2和NH3反應，會引起壓縮機、氣體儲罐和發動機的腐蝕，且當沼氣被加壓儲存時，為了防止高壓下冷凝或結冰，也必須對水進行去除。

1沼氣脫硫技術簡述

H2S是含硫化合物在微生物還原過程中形成的，其含量隨發酵原料和發酵工藝的不同而有所變化。由于H2S的存在會導致很多問題，所以在沼氣凈化過程中應盡早予以去除，最常用的方法主要有濕法脫硫、干法脫硫和生物脫硫。

濕法脫硫按溶液的吸收與再生性質分為物理吸收法、化學吸收法和氧化法。干法脫硫按原理和方法分為化學吸附法、化學吸收法和催化加氫法。生物脫硫是20世紀80年代發展起來替代傳統脫硫方法的新工藝，它是在適宜的溫度、濕度、PH值、營養物和微氧條件下，利用脫硫細菌（如光合硫細菌、硫桿菌、無色硫細菌等），將H2S轉化為單質硫或硫酸的過程。

2沼氣脫碳技術簡述

目前沼氣中二氧化碳的脫除工藝有變壓吸附法、壓力水洗法、物理吸收法、化學吸收法、胺洗法、膜分離法和低溫分離法等多種方法。其中變壓吸附法、壓力水洗法、化學吸收法和膜分離法這四種方法在沼氣凈化提純方面應用較多。

3沼氣脫水技術簡述

脫水是因為導氣管中如果積累了水會溶解硫化氫而腐蝕管道，此外當沼氣被加壓儲存時，為了防止因為凝結水而凍壞儲氣罐，也必須對水進行去除。常用的脫水方法有冷分離法、固體物理吸水法和溶劑吸收法等。

二、在天然氣、車用燃氣中的應用

沼氣提純后可制取生物甲烷，生物甲烷又稱為生物燃氣、生物天然氣，是沼氣經過凈化提純達到天然氣標準（GB 17820-1999），輸入天然氣管網替代石化天然氣的燃料，也可用作車用燃氣。沼氣通過凈化提純工藝達到含甲烷95%-97%，用作車用燃氣，或并入天然氣管網，是將沼氣高值化利用、發揮更大經濟價值的重要方向。

三、國內外沼氣凈化提純產業的發展

1國外沼氣凈化提純產業發展

瑞典是沼氣凈化提純用于車用燃氣最先進的國家。早在1996年，瑞典就已將沼氣凈化提純至甲烷含量在95%以上，作為汽車燃料使用，并制訂了相關標準。

2010年，瑞典沼氣年總產量折合1.3億m3天然氣當量，占燃氣消費總量的13%。2010年瑞典全國使用壓縮天然氣的車輛有7萬輛，加氣站500個。瑞典計劃到2020年，50%天然氣將由生物燃氣替代，2060年，天然氣將完全被生物燃氣替代。

此外，瑞典政府對沼氣用作車用生物燃氣有一系列的優惠政策，包括免征能源稅、H2S排放稅和CO2排放稅，減收氣體燃料的車輛使用稅等。此外，購買生物燃氣汽車可享受政府購車補貼等，以及一些區域性的優惠政策，如免交擁堵費和停車費。

德國沼氣工程技術在世界上處于領先地位，近年來，德國對沼氣的利用由直接驅動發電機組的熱電聯產，開始向生產管道天然氣及車用燃氣方向轉變。

從2006年開始，德國最初的兩家生物甲烷工廠運行并入國家天然氣管網，截至2011年，約有83個沼氣工程在運行時將沼氣提純為生物甲烷，總生物甲烷提純量約為4.6億m3/年。

此外，德國制訂了2020年和2030年生物甲烷產量分別達到60億m3和100億m3的目標，規劃到2020年，生物甲烷替代全國天然氣總消費量的6%。

此外，瑞士、丹麥、加拿大等國家也是當前國際上沼氣凈化提純技術發展較快的國家，擁有先進的凈化提純設備。

2國內沼氣凈化提純產業發展

生物燃氣是替代石化天然氣的重要潛力資源，可直接利用現有的天然氣管道或儲氣罐進行輸送存儲。“十二五”期間將加速建設天然氣配套基礎設施，開展“分布式能源利用項目”，這將為生物燃氣的產業化應用提供基礎與便利。

近幾年，通過引進德國、丹麥等歐洲發達國家熱電肥聯產的高效沼氣工程技術和關鍵設備，我國已建成一批沼氣熱電聯產工程和發電并網的大型沼氣工程。但作為一個新型產業，我國沼氣凈化提純制取生物甲烷還有很長的路要走。

結語

沼氣凈化提純技術經過多年的發展，已形成一系列的成熟技術。在能源應用上，天然氣管網或車用燃氣是沼氣高值化利用的重要方向。瑞典、德國等歐洲國家在沼氣凈化提純制取生物甲烷技術上處于領先地位，基于此，我國在沼氣凈化提純上已引進相關先進技術，以保證沼氣凈化提純產業高效、穩定的發展。

轉載自：微信公眾號沼氣圈