[科普中國]-二段式吸收

壓力水洗技術已成為提純沼氣的關鍵技術之一。

二段式吸收塔能夠提高CO2吸收效果，當沼氣處理量為10L·min-1，填料層高度為100cm，CO2含量小于3%時，與填料塔相比二段式吸收塔可以減少約12%的吸收液用量，并且采用110cm填料的二段式吸收塔獲得最佳的提純效果，CO2脫除率達到97.4%。

簡介沼氣作為一種可再生能源，主要通過垃圾填埋、商業(yè)堆肥、廢水污泥厭氧發(fā)酵、動物糞便厭氧發(fā)酵、農產品行業(yè)厭氧發(fā)酵獲得。其中主要含有甲烷（CH4，40%～70%）、二氧化碳（CO2，15%～60%）以及少量的硫化氫等。生物甲烷是通過對沼氣進行凈化和提純處理后的高純度甲烷氣，其中CH4含量大于97%，CO2含量小于3%。生物甲烷具有清潔、可再生、高效、安全等特點，應用于車用能源、化工原料、天然氣等方面。生物甲烷的有效利用不僅增加了沼氣產業(yè)的盈利，而且在改善我國能源結構、緩解能源危機以及減少環(huán)境污染等方面具有積極作用。

目前，主要的沼氣提純技術有：有機胺吸收、膜分離、變壓吸附以及壓力水洗。其中有機胺吸收技術，雖然吸收效果較好，但是會帶來較高的吸收劑再生能耗，對于裝備的防腐性能提出了更高的要求。膜分離技術比較環(huán)保，操作簡單，但是CH4的損失較大。變壓吸附技術提純效率較高，但是投資與操作費用較高，CH4損失較大。壓力水洗技術作為一種物理吸收過程，主要是利用沼氣中CO2在水中的溶解度遠高于CH4，大約是CH4的25倍，從而在較高壓力和較低溫度下脫除沼氣中的CO2。對比以上提純技術，壓力水洗技術以水作為吸收劑，相對廉價、環(huán)保，同時工藝過程穩(wěn)定、可靠，提純后的甲烷含量能達97%，可以滿足我國車用壓縮天然氣的要求。1

二段式吸收塔強化水洗技術提純沼氣過程沼氣提純的關鍵是脫除其中大部分的CO2。由于CH4是易燃易爆氣體，并且實驗中使用的甲烷量較大，實際操作有很大的安全隱患，而CH4和氮氣（N2）在水中屬于難溶性氣體，一般可以采用N2或空氣與CO2混合來模擬沼氣。

針對吸收填料塔內塔頂和塔底CO2含量的差異，首次采用二段式吸收塔來強化沼氣提純過程，即在塔底高濃度下采用填料分散吸收劑，在塔頂采用分散更好的噴霧來強化吸收。選取聚丙烯鮑爾環(huán)填料，同時將填料塔內的普通噴頭更換為噴霧噴頭，普通噴頭由若干半徑1mm的小孔構成，噴霧碰頭的噴嘴直徑1mm，噴霧角度為90°，噴霧的有效高度約為10cm，液體最大噴霧流量為3L·min-1，噴霧顆粒的平均直徑為30～40μm。選取4種不同噴淋方式對CO2脫除。當填料層高度為100cm時，在相同液氣比下噴霧吸收比普通噴淋吸收對CO2脫除效果好，噴霧吸收時，達到提純要求所需的吸收劑用量為150L/h，普通噴淋吸收時的吸收劑用量為170L/h，與普通噴淋吸收相比，噴霧吸收減少了約12%的吸收劑用量。

吸收壓力和液氣比的增大、吸收溫度的降低及增加填料層高度有利于CO2的脫除。在吸收壓力0.8MPa，吸收溫度10℃，液氣比0.3時，達到最大脫除率96.7%。1

本詞條內容貢獻者為:

李斌 - 副教授 - 西南大學