观察：沼气净化提纯支取生物甲烷之天然气、车用燃气的应用

一、沼气净化提纯技术

沼气制取生物甲烷是高值化利用的有效途径，主要涉及到净化和提纯两个步骤，净化是去除沼气中微量的有害成分，如沼气中的硫主要以H2S形式存在，含量为500-5000mg/L，须予以脱除。提纯主要是对沼气中的CO2进行去除，减少CO2的含量，增大CH4的纯度。沼气的净化提纯工艺主要是保留其可燃和助燃成分，包括CH4、H2、O2和CO，并对沼气中的CO2、H2S、H2O和其他杂质进行去除。

脱硫是为了避免H2S腐蚀压缩机、气体储罐和发动机以及避免H2S中毒，其燃烧产生SO2和SO3，危害更大，且SO2会降低露点。

脱除CO2是因为CO2降低了沼气的热值、能量密度及燃烧速度，且增大了沼气的点火温度，如果沼气经净化提纯后须达到生物甲烷的标准，就必须脱除其中的CO2。

脱水是因为H2O与H2S、CO2和NH3反应，会引起压缩机、气体储罐和发动机的腐蚀，且当沼气被加压储存时，为了防止高压下冷凝或结冰，也必须对水进行去除。

1沼气脱硫技术简述

H2S是含硫化合物在微生物还原过程中形成的，其含量随发酵原料和发酵工艺的不同而有所变化。由于H2S的存在会导致很多问题，所以在沼气净化过程中应尽早予以去除，最常用的方法主要有湿法脱硫、干法脱硫和生物脱硫。

湿法脱硫按溶液的吸收与再生性质分为物理吸收法、化学吸收法和氧化法。干法脱硫按原理和方法分为化学吸附法、化学吸收法和催化加氢法。生物脱硫是20世纪80年代发展起来替代传统脱硫方法的新工艺，它是在适宜的温度、湿度、PH值、营养物和微氧条件下，利用脱硫细菌（如光合硫细菌、硫杆菌、无色硫细菌等），将H2S转化为单质硫或硫酸的过程。

2沼气脱碳技术简述

目前沼气中二氧化碳的脱除工艺有变压吸附法、压力水洗法、物理吸收法、化学吸收法、胺洗法、膜分离法和低温分离法等多种方法。其中变压吸附法、压力水洗法、化学吸收法和膜分离法这四种方法在沼气净化提纯方面应用较多。

3沼气脱水技术简述

脱水是因为导气管中如果积累了水会溶解硫化氢而腐蚀管道，此外当沼气被加压储存时，为了防止因为凝结水而冻坏储气罐，也必须对水进行去除。常用的脱水方法有冷分离法、固体物理吸水法和溶剂吸收法等。

二、在天然气、车用燃气中的应用

沼气提纯后可制取生物甲烷，生物甲烷又称为生物燃气、生物天然气，是沼气经过净化提纯达到天然气标准（GB 17820-1999），输入天然气管网替代石化天然气的燃料，也可用作车用燃气。沼气通过净化提纯工艺达到含甲烷95%-97%，用作车用燃气，或并入天然气管网，是将沼气高值化利用、发挥更大经济价值的重要方向。

三、国内外沼气净化提纯产业的发展

1国外沼气净化提纯产业发展

瑞典是沼气净化提纯用于车用燃气最先进的国家。早在1996年，瑞典就已将沼气净化提纯至甲烷含量在95%以上，作为汽车燃料使用，并制订了相关标准。

2010年，瑞典沼气年总产量折合1.3亿m3天然气当量，占燃气消费总量的13%。2010年瑞典全国使用压缩天然气的车辆有7万辆，加气站500个。瑞典计划到2020年，50%天然气将由生物燃气替代，2060年，天然气将完全被生物燃气替代。

此外，瑞典政府对沼气用作车用生物燃气有一系列的优惠政策，包括免征能源税、H2S排放税和CO2排放税，减收气体燃料的车辆使用税等。此外，购买生物燃气汽车可享受政府购车补贴等，以及一些区域性的优惠政策，如免交拥堵费和停车费。

德国沼气工程技术在世界上处于领先地位，近年来，德国对沼气的利用由直接驱动发电机组的热电联产，开始向生产管道天然气及车用燃气方向转变。

从2006年开始，德国最初的两家生物甲烷工厂运行并入国家天然气管网，截至2011年，约有83个沼气工程在运行时将沼气提纯为生物甲烷，总生物甲烷提纯量约为4.6亿m3/年。

此外，德国制订了2020年和2030年生物甲烷产量分别达到60亿m3和100亿m3的目标，规划到2020年，生物甲烷替代全国天然气总消费量的6%。

此外，瑞士、丹麦、加拿大等国家也是当前国际上沼气净化提纯技术发展较快的国家，拥有先进的净化提纯设备。

2国内沼气净化提纯产业发展

生物燃气是替代石化天然气的重要潜力资源，可直接利用现有的天然气管道或储气罐进行输送存储。“十二五”期间将加速建设天然气配套基础设施，开展“分布式能源利用项目”，这将为生物燃气的产业化应用提供基础与便利。

近几年，通过引进德国、丹麦等欧洲发达国家热电肥联产的高效沼气工程技术和关键设备，我国已建成一批沼气热电联产工程和发电并网的大型沼气工程。但作为一个新型产业，我国沼气净化提纯制取生物甲烷还有很长的路要走。

结语

沼气净化提纯技术经过多年的发展，已形成一系列的成熟技术。在能源应用上，天然气管网或车用燃气是沼气高值化利用的重要方向。瑞典、德国等欧洲国家在沼气净化提纯制取生物甲烷技术上处于领先地位，基于此，我国在沼气净化提纯上已引进相关先进技术，以保证沼气净化提纯产业高效、稳定的发展。

转载自：微信公众号沼气圈