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化学吸附法在沼气脱碳提纯中的应用
（时间:2008-7-249:23:31共有471人次浏览）
东莞市康达新能源科技有限公司
技术中心、燃气动力部
前言
随着全球经济的高速增长，能源和环保问题日益突出。在我国现有能源供给的约束条件下，我国面临着能源供需结构性矛盾、能源自给安全压力以及巨大的环保压力。发展替代能源，实现传统能源之间、传统能源和新能源之间的替代是解决我国能源供需瓶颈，供需结构性矛盾以及减轻环境压力的有效途径。
开发并生产各种可再生能源，替代煤炭、石油和天然气等化石燃料是世界今后解决能源紧缺的一种有效手段，尤其是发达国家都在致力开发高效、无污染的生物质能利用技术，保护本国的矿物能源资源，为实现国家经济的可持续发展提供保障。
在强调可持续发展的大背景下，大力推广沼气工程与脱碳提纯利用技术显得尤为重要。一项工程技术要得到推广应用，其技术的先进性和适用性，以及工程的投入产出关系必须得到市场的认可，因此提高沼气利用技术水平，提高沼气系统工程经济效益就成为沼气工程能否得到大量推广应用的关键。
沼气是一种具有较高热值的可燃气体，根据实际需要，利用化学吸附法将沼气脱碳提纯，可以变成品位更高的无硫天然气，直接并入供气管网或者是经过加压、液化后成为压缩、液化天然气，具有更好的经济效益。沼气脱碳提纯技术在沼气工程中的引入，不但提升了沼气工程整体技术水平，而且可以通过脱碳提纯后出售天然气带来较高的资金回报。根据国内具有一定规模的实例工程运行情况来看，无论燃气外售还是内部消化，均能获得较好的经济效益。
沼气工程及其脱碳提纯利用技术是治理有机废弃物环境污染、转化有机废弃物为纯净高热值天燃气、获取绿色能源等可利用物质的十分有效技术和更为经济、实用的手段，从我国沼气产量潜力、利用技术水平、市场需求和政策导向的发展趋势来看，沼气利用的产业化将有突破性进展。
1、沼气脱碳提纯的意义
沼气中成分较复杂，通常含有氨、氮、氧、硫、烷、酸、苯等的氧化物、盐类或其衍生物，以及固体微粒，在应用过程中会造成比较大的影响。因此，在应用中往往需要增加一套气体处理系统，将其中的部分有害物质在一定程度上分离出来，满足工艺、环境、安全或者经济的需要。
硫化氢是可燃性无色气体，常温下为无色有臭鸡蛋气味，有剧毒，密度比空气大，能溶于水，其水溶液叫氢硫酸，对金属有较大的腐蚀作用，对与之接触的输送管道及设备的使用寿命均有较大的影响，在工程上将大幅提高投资和使用维护费用；对人会引起呼吸道及眼刺激症状，甚至急性中毒。家庭使用的燃气中硫化氢在燃烧过程中氧化成二氧化硫，对身体和环境影响都很大。因此，无论工用或民用燃气，都须脱硫，使其含量达到相应的标准。
二氧化碳，无色无味，能溶于水形成碳酸，对金属有腐蚀作用。二氧化碳有灭火阻燃作用，常用作灭火剂。在以燃烧放热或作功的系统中，二氧化碳的存在通常会降低热的利用率、降低火焰温度、降低气缸容积利用率，导致放热或作功过程成本增加。因此，将二氧化碳含量降到相应的值，以满足不同使用要求。
对沼气提纯而言，把其中的二氧化碳调节到10%左右，使用和处理的综合效益最高。
高浓度的二氧化碳可加工成工业或食品级的产品二氧化碳，供工业、航空、食品等各种行业使用。
沼气处理系统全面考虑脱硫、脱碳、脱水、脱酸、脱粒及氧化物等。处理后的气体的主含量、热值不低于高品质天然气，各类杂质含量均低于普通天然气。可谓“精制天然气”，具有良好的经济效益和社会效益。
2、沼气脱碳提纯的工艺
2.1装置流程简述
沼气通过初步分离后,进入两级脱硫系统,根据原料气的特点,提供合理的反应条件，可经济地将硫化氢脱除至3ppm以下。脱硫后的气体，经进一步除尘后加压进入吸收塔。
原料气通过引风机加压进入CO2吸收塔底部。在吸收塔内，原料气中CO2组分被贫胺溶液吸收。未被吸收的沼气（甲烷）在吸收塔上部经洗涤冷却，再经塔顶高效除沫器除掉夹带的溶液后作为产品回收。
吸收CO2达到平衡的胺溶液称为富液。富液自塔底由富液泵抽出，加压后进入贫富液换热器与再生塔底部来的贫液换热，然后经再生塔顶部喷头喷淋入塔。在再生塔内，富液分解释放出CO2，CO2随同大量的水蒸汽及少量胺蒸汽由塔顶流出，进入再生气冷凝器，大量水蒸汽被冷凝，然后去CO2分离器。在分离器内，气体夹带的凝液被分开，CO2送出系统，凝液经回流液泵重新送入系统。
再生塔底部设置再沸器，再生塔底部引出的贫液流经贫富液换热器换热，然后由贫液泵升压，经贫液水冷却器进一步降温后，送入CO2吸收塔上部喷淋。
产品气甲烷浓度可以进行调整（90%以上）。同时全部或部分除去氨、氮氧化物等多种杂质。气体得到调整和净化后，经冷却、脱水送入天然气管网或天然气发电机组；溶液经自净系统将杂质分离出来，并在再生系统解吸出纯度不低于95%的二氧化碳气体，该气体可考虑做相关产品的原料。