化学吸收法在沼气提纯为生物天然气领域的应用_宋碧波
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装置运行过程中，仅有在对吸收塔液位进行调节时，才需要对调节阀的开度进行控制， 而其它的溶液管路阀门和气路阀门均处于全开状态，保证了气路与液路的通畅性，不会出 现由于阀门发卡而导致系统失效的情况，确保装置平稳运行。 5.3 投资省、运行费用低
复合型脱碳溶液对二氧化酸性气体吸收负荷大，可以减少吸收过程的溶液循环量，节 省泵类设备的投资、运行费用和溶液再生能耗，同时可以减小吸收塔的设备直径，降低设 备投资；化学吸收法脱碳提纯系统采用的压力容器少，制造周期短，而且脱碳溶液腐蚀性 小，设备可用碳钢制作，维护保养简便；采用成熟的节能技术，确保系统处于较低的运行 消耗水平。 5.4 甲烷回收率高
—
符合
—
从检测结果可以看出，沼气经净化处理后的生物天然气达到车用压缩天然气标准 (GB18047-2000)。
4 运转设备一览表
本项目设计的装置处理能力按安宁公司厌氧工程日产沼气量的 110%进行裕度设计，采 用一套基于 PLC 技术与变频调节技术相结的沼气净化综合节能系统，克服了由于采用单纯 手动控制系统进行控制带来的控制不便、控制系统对气体压力和吸收液液位变化反应迟钝 的问题，提高了系统的自动化控制程度，使设备运行稳定、易维护，降低能源消耗和资源 浪费，达到降低生物天然气的生产成本和保护环境的目的。
—
34.92
（8351）
高位发热量,（20℃，101.3kPa），MJ/m3 GB/T11062-1998
＞31.4
36.11
（kcal/m3） 低位发热量,（20℃，101.3kPa），MJ/m3 GB/T11062-1998
（8636）
—
32.53
（kcal/m3）
（7780）
— 符合 符合 — 符合 符合 — — — —
化学吸收法在沼气提纯为生物天然气领域的应用
宋碧波 （湖南和道资源科技有限公司） 【摘 要】化学吸收法是将沼气提纯为生物天然气的一种高效方法，在国内多家企业得到了 成功的应用，并取得了显著的社会效益和经济效益。本文就化学吸收法脱碳工艺原理、特 点以及该技术在广西武县安宁淀粉有限责任公司沼气提纯为车用压缩天然气中的应用进行 阐述。净化后的生物天然气经质量监督检验站检测，净化气中甲烷含量达到 97.47%、二氧 化碳含量为 1.54%、氧气含量为 0.18%、硫化氢及总硫均未检出，达到车用压缩天然气标准 (GB18047-2000)。 【关键词】化学吸收法 沼气 提纯 生物天然气 车载压缩天然气
5 技术特点
5.1 安全、环保 吸收法采用环境友好型复合脱碳溶液，其具有饱和蒸汽压低、与二氧化碳反应速度快、
二氧化碳吸收容量大、净化度高、抗发泡性好、抗腐蚀性强的特点。从该型脱碳溶液在大 连东泰夏家河污泥厂污泥沼气提纯入城市管网、国新天汇襄阳污泥处置项目沼气提纯气为 车用压缩天然气（CNG）、广西武鸣安宁公司沼气提纯为车用压缩天然气（CNG）、哈尔滨 宾县垃圾处理厂沼气提纯为车用压缩天然气（CNG）等目前在运行项目中取得了很好的净 化效果。
吸收了 CO2 的吸收液成为富液，进入再生装置内经过加热和气提作用将二氧化碳解吸 出来，高浓度的 CO2 解析气在回收吸收剂后直接排空，在条件成熟时可以考虑将此气体进 一步提纯做成液体 CO2 商品出售，本项目中预留有 CO2 回收项目接口；脱出了 CO2 的吸收 液获得再生而成为贫液，并重新被送入吸收塔参与新的脱碳循环。
—
97.47
二氧化碳，%(v/v)
≤3.0
1.54
氧气，%(v/v)
≤0.5
0.18
氮气，%(v/v)
—
0.79
2 硫化氢，mg/m3
GB/T11060.1-2010 ≤20
未检出
3 总硫（以硫计），mg/m3 4 密度，（15℃，101.3kPa），kg/m3
GB/T110601-1997 GB/T11062-1998
≤200 —
未检出 0.7034
（20℃，101.3kPa），kg/m3
—
0.6913
5 水露点，℃
GB/T17283-1998
—
6 高位发热量,（0℃，101.3kPa），MJ/m3 GB/T11062-1998
—
-13.5 38.84
（kcal/m3）
（9288）
低位发热量,（0℃，101.百度文库kPa），MJ/m3 GB/T11062-1998 （kcal/m3）
二氧化碳是一种酸性气体，在加压和一定温下，很容易就从气相转入液相而从沼气中 去除，甲烷气体不和吸收液反应，而得以保留在气相中，并作为生物天然气的主要组分得 以被富集，其回收率可以达到 99.9%以上。 5.5 生物天然气品质稳定
化学吸收操作过程中，关键要保证吸收压力的稳定和控制好吸收液再生温度，就可保 证连续地产出高品质生物天然气，而 PLC 控制系统的应用使得操作方便，参数控制精准， 产品气品质稳定。 5.6 副产品二氧化碳用途广
1 前言
随着全球化石能源的日益减少和社会对环保意识的增强，作为清洁、高效的生物质能 源正成为传统化石能源的有效替代品之一。沼气是生物质能源的一种，将沼气经过脱硫脱 碳净化为生物天然气并入城市燃气管网或进一步制成车用压缩天然气是目前国内和国际上 越来越受重视的一种生物质能利用模式。
广西武鸣县安宁淀粉有限责任公司（下称“安宁公司”）是一家拥有年产木薯淀粉 1 万 吨、变性淀粉系列产品 2 万吨和食用酒精 3 万吨生产能力的企业。2010 年 3 月，安宁公司 承担了南宁科技重大项目“沼气纯化制备生物燃气产业化研究”，主要是利用快速高效厌氧 发酵技术，以木薯加工生产过程中产生的高浓度有机废水为原料产生沼气，同时对沼气进 行增压、脱硫、脱碳提纯、压缩、脱水，制备成车用生物天然气，并于 2011 年 3 月 5 日起 安宁公司开始向南宁市出租车供应生物天然气。该项目是国内首个日产过万 Nm3 车用压缩 生物天然气项目，目前装置运行良好。
系统运行过程中，高纯度的生物天然气经除沫后从吸收塔顶出来，经过冷却及吸收液 回收后，送往 CNG 压缩工段；高纯度的解析气二氧化碳从再生塔顶出来，经过冷却及吸收 液回收后，排空或进入二氧化碳精制工序；气体挟带的吸收液经过回收后，重新进入提纯 系统，保证系统的溶液平衡，实现吸收液封闭式循环使用。化学吸收法净化过程无废液、 废气排放，在沼气资源化利用的同时具有很好的社会效益和生态效益。 5.2 装置运行平稳
2 工艺原理
化学吸收法是一种成熟的从混合气体中高效脱除二氧化碳的净化技术，因其对沼气中 CH4 和 CO2 气体具有高度的选择性吸收的特性，而成为沼气提纯为生物天然气领域里 CH4 回收率最高，产品气中 CH4 含量最高的脱碳方法。
针对安宁公司有机废水厌氧发酵所产沼气具有硫含量低、气量适中、产品气净化度要 求高等的特点，本沼气纯化项目采用“沼气增压+脱硫+沼气压缩+脱碳+高压压缩+干燥+加 气机”制备车用生物天然气的技术路线，见图 1。
气柜来的沼气经风机增压后送入干式脱硫塔，脱硫后的沼气压力为 15～25kPa， H2S 含量小于 10mg/Nm3，净化气经过分离水分和杂质后，采用专用燃气压缩机加压至 0.6～ 0.8MPa，加压后的沼气进入吸收塔，在吸收塔内气体从下往上与自上往下的吸收液逆流接 触，沼气中的 CO2 等酸性气体被吸收剂吸收，顶部出口气体中二氧化碳小于 3%，脱碳后的 沼气成为生物天然气，再经过吸收液回收，高压压缩至 25MPa，并干燥后通过加气柱充入 CNG 槽罐车，送往南宁市 CNG 加气站供出租车加气用。
目前沼气提纯为生物天然气的常用方法有高压水洗法、PSA 法、膜分离法、化学吸收 法，前三者因受 CH4/CO2 的选择性分离因子的局限，排放气中 CH4 的含量较高，而化学吸 收法吸收液再生释放的二氧化碳解析气中不含甲烷，更适合经过精处理后制成工业级、食 品级二氧化碳，或者直接用于水产藻类养殖业，既可减少温室气体排放，又可产生用途广 泛的藻类生物能量。
3 应用效果
沼气经化学吸收法提纯并干燥后制成的生物天然气经广西壮族自治区民用燃料及气体 产品质量监督检验站取样检测后，分析结果见表 1（检测时间：2011 年 3 月 3 日）。
表 1 生物天然气检测结果表
序号
检验项目
试验方法
质量指标 检测结果 单项结论
主要组分：
GB/T1360-2003
1 甲烷，%(v/v)
本项目中运转设备如下表所示：
表 2 运转设备一览表
序号
设备名称
运行方式
装机功率(kW)
1
鼓风机
一开一备
30*2
2
沼气增压机
一开一备
132*2
3
贫液泵
一开一备
30*2
4
液下泵
间歇式
1.5
5
回流泵
间歇式
2.2
6
仪表、照明等
5
总计：
392.7
实际运行功率(kW) 128.09
目前，安宁公司日产生物天然气为 2 万 Nm3，折算成每标方生物天然气的电耗为： 0.16kWh/ Nm3。
6 前景与结语
沼气经脱碳提纯后成为生物天然气，其具有清洁、安全、高效、可再生的特点，可直 接替代汽油、柴油、煤等传统化石燃料而作为工业用燃料、民用燃料或内燃机燃料。
随着脱碳溶液配方的升级、吸收液微负压再生技术、无蒸汽再生恒温吸收技术等节能
型技术在提纯沼气领域中的开发与应用，化学吸收法在生物质能资源化回收过程中将展示 出更好的发展前途。
整套净化装置采用 PLC 控制，在线监测液位、压力、温度、流量、氧含量、甲烷含量、 二氧化碳含量等，具有各设备及各分段净化工序间的联锁保护功能，实现超压回流、低压
和过压报警、跳机保护，液位自动调节和报警，组分含量超标报警和跳机保护等保护和调 节功能，数据可记录并上传，对系统的运行过程进行远程监控、诊断和在线调节。
复合型脱碳溶液对二氧化酸性气体吸收负荷大，可以减少吸收过程的溶液循环量，节 省泵类设备的投资、运行费用和溶液再生能耗，同时可以减小吸收塔的设备直径，降低设 备投资；化学吸收法脱碳提纯系统采用的压力容器少，制造周期短，而且脱碳溶液腐蚀性 小，设备可用碳钢制作，维护保养简便；采用成熟的节能技术，确保系统处于较低的运行 消耗水平。 5.4 甲烷回收率高
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符合
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从检测结果可以看出，沼气经净化处理后的生物天然气达到车用压缩天然气标准 (GB18047-2000)。
4 运转设备一览表
本项目设计的装置处理能力按安宁公司厌氧工程日产沼气量的 110%进行裕度设计，采 用一套基于 PLC 技术与变频调节技术相结的沼气净化综合节能系统，克服了由于采用单纯 手动控制系统进行控制带来的控制不便、控制系统对气体压力和吸收液液位变化反应迟钝 的问题，提高了系统的自动化控制程度，使设备运行稳定、易维护，降低能源消耗和资源 浪费，达到降低生物天然气的生产成本和保护环境的目的。
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34.92
（8351）
高位发热量,（20℃，101.3kPa），MJ/m3 GB/T11062-1998
＞31.4
36.11
（kcal/m3） 低位发热量,（20℃，101.3kPa），MJ/m3 GB/T11062-1998
（8636）
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32.53
（kcal/m3）
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化学吸收法在沼气提纯为生物天然气领域的应用
宋碧波 （湖南和道资源科技有限公司） 【摘 要】化学吸收法是将沼气提纯为生物天然气的一种高效方法，在国内多家企业得到了 成功的应用，并取得了显著的社会效益和经济效益。本文就化学吸收法脱碳工艺原理、特 点以及该技术在广西武县安宁淀粉有限责任公司沼气提纯为车用压缩天然气中的应用进行 阐述。净化后的生物天然气经质量监督检验站检测，净化气中甲烷含量达到 97.47%、二氧 化碳含量为 1.54%、氧气含量为 0.18%、硫化氢及总硫均未检出，达到车用压缩天然气标准 (GB18047-2000)。 【关键词】化学吸收法 沼气 提纯 生物天然气 车载压缩天然气
5 技术特点
5.1 安全、环保 吸收法采用环境友好型复合脱碳溶液，其具有饱和蒸汽压低、与二氧化碳反应速度快、
二氧化碳吸收容量大、净化度高、抗发泡性好、抗腐蚀性强的特点。从该型脱碳溶液在大 连东泰夏家河污泥厂污泥沼气提纯入城市管网、国新天汇襄阳污泥处置项目沼气提纯气为 车用压缩天然气（CNG）、广西武鸣安宁公司沼气提纯为车用压缩天然气（CNG）、哈尔滨 宾县垃圾处理厂沼气提纯为车用压缩天然气（CNG）等目前在运行项目中取得了很好的净 化效果。
吸收了 CO2 的吸收液成为富液，进入再生装置内经过加热和气提作用将二氧化碳解吸 出来，高浓度的 CO2 解析气在回收吸收剂后直接排空，在条件成熟时可以考虑将此气体进 一步提纯做成液体 CO2 商品出售，本项目中预留有 CO2 回收项目接口；脱出了 CO2 的吸收 液获得再生而成为贫液，并重新被送入吸收塔参与新的脱碳循环。
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97.47
二氧化碳，%(v/v)
≤3.0
1.54
氧气，%(v/v)
≤0.5
0.18
氮气，%(v/v)
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0.79
2 硫化氢，mg/m3
GB/T11060.1-2010 ≤20
未检出
3 总硫（以硫计），mg/m3 4 密度，（15℃，101.3kPa），kg/m3
GB/T110601-1997 GB/T11062-1998
≤200 —
未检出 0.7034
（20℃，101.3kPa），kg/m3
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0.6913
5 水露点，℃
GB/T17283-1998
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6 高位发热量,（0℃，101.3kPa），MJ/m3 GB/T11062-1998
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-13.5 38.84
（kcal/m3）
（9288）
低位发热量,（0℃，101.百度文库kPa），MJ/m3 GB/T11062-1998 （kcal/m3）
二氧化碳是一种酸性气体，在加压和一定温下，很容易就从气相转入液相而从沼气中 去除，甲烷气体不和吸收液反应，而得以保留在气相中，并作为生物天然气的主要组分得 以被富集，其回收率可以达到 99.9%以上。 5.5 生物天然气品质稳定
化学吸收操作过程中，关键要保证吸收压力的稳定和控制好吸收液再生温度，就可保 证连续地产出高品质生物天然气，而 PLC 控制系统的应用使得操作方便，参数控制精准， 产品气品质稳定。 5.6 副产品二氧化碳用途广
1 前言
随着全球化石能源的日益减少和社会对环保意识的增强，作为清洁、高效的生物质能 源正成为传统化石能源的有效替代品之一。沼气是生物质能源的一种，将沼气经过脱硫脱 碳净化为生物天然气并入城市燃气管网或进一步制成车用压缩天然气是目前国内和国际上 越来越受重视的一种生物质能利用模式。
广西武鸣县安宁淀粉有限责任公司（下称“安宁公司”）是一家拥有年产木薯淀粉 1 万 吨、变性淀粉系列产品 2 万吨和食用酒精 3 万吨生产能力的企业。2010 年 3 月，安宁公司 承担了南宁科技重大项目“沼气纯化制备生物燃气产业化研究”，主要是利用快速高效厌氧 发酵技术，以木薯加工生产过程中产生的高浓度有机废水为原料产生沼气，同时对沼气进 行增压、脱硫、脱碳提纯、压缩、脱水，制备成车用生物天然气，并于 2011 年 3 月 5 日起 安宁公司开始向南宁市出租车供应生物天然气。该项目是国内首个日产过万 Nm3 车用压缩 生物天然气项目，目前装置运行良好。
系统运行过程中，高纯度的生物天然气经除沫后从吸收塔顶出来，经过冷却及吸收液 回收后，送往 CNG 压缩工段；高纯度的解析气二氧化碳从再生塔顶出来，经过冷却及吸收 液回收后，排空或进入二氧化碳精制工序；气体挟带的吸收液经过回收后，重新进入提纯 系统，保证系统的溶液平衡，实现吸收液封闭式循环使用。化学吸收法净化过程无废液、 废气排放，在沼气资源化利用的同时具有很好的社会效益和生态效益。 5.2 装置运行平稳
2 工艺原理
化学吸收法是一种成熟的从混合气体中高效脱除二氧化碳的净化技术，因其对沼气中 CH4 和 CO2 气体具有高度的选择性吸收的特性，而成为沼气提纯为生物天然气领域里 CH4 回收率最高，产品气中 CH4 含量最高的脱碳方法。
针对安宁公司有机废水厌氧发酵所产沼气具有硫含量低、气量适中、产品气净化度要 求高等的特点，本沼气纯化项目采用“沼气增压+脱硫+沼气压缩+脱碳+高压压缩+干燥+加 气机”制备车用生物天然气的技术路线，见图 1。
气柜来的沼气经风机增压后送入干式脱硫塔，脱硫后的沼气压力为 15～25kPa， H2S 含量小于 10mg/Nm3，净化气经过分离水分和杂质后，采用专用燃气压缩机加压至 0.6～ 0.8MPa，加压后的沼气进入吸收塔，在吸收塔内气体从下往上与自上往下的吸收液逆流接 触，沼气中的 CO2 等酸性气体被吸收剂吸收，顶部出口气体中二氧化碳小于 3%，脱碳后的 沼气成为生物天然气，再经过吸收液回收，高压压缩至 25MPa，并干燥后通过加气柱充入 CNG 槽罐车，送往南宁市 CNG 加气站供出租车加气用。
目前沼气提纯为生物天然气的常用方法有高压水洗法、PSA 法、膜分离法、化学吸收 法，前三者因受 CH4/CO2 的选择性分离因子的局限，排放气中 CH4 的含量较高，而化学吸 收法吸收液再生释放的二氧化碳解析气中不含甲烷，更适合经过精处理后制成工业级、食 品级二氧化碳，或者直接用于水产藻类养殖业，既可减少温室气体排放，又可产生用途广 泛的藻类生物能量。
3 应用效果
沼气经化学吸收法提纯并干燥后制成的生物天然气经广西壮族自治区民用燃料及气体 产品质量监督检验站取样检测后，分析结果见表 1（检测时间：2011 年 3 月 3 日）。
表 1 生物天然气检测结果表
序号
检验项目
试验方法
质量指标 检测结果 单项结论
主要组分：
GB/T1360-2003
1 甲烷，%(v/v)
本项目中运转设备如下表所示：
表 2 运转设备一览表
序号
设备名称
运行方式
装机功率(kW)
1
鼓风机
一开一备
30*2
2
沼气增压机
一开一备
132*2
3
贫液泵
一开一备
30*2
4
液下泵
间歇式
1.5
5
回流泵
间歇式
2.2
6
仪表、照明等
5
总计：
392.7
实际运行功率(kW) 128.09
目前，安宁公司日产生物天然气为 2 万 Nm3，折算成每标方生物天然气的电耗为： 0.16kWh/ Nm3。
6 前景与结语
沼气经脱碳提纯后成为生物天然气，其具有清洁、安全、高效、可再生的特点，可直 接替代汽油、柴油、煤等传统化石燃料而作为工业用燃料、民用燃料或内燃机燃料。
随着脱碳溶液配方的升级、吸收液微负压再生技术、无蒸汽再生恒温吸收技术等节能
型技术在提纯沼气领域中的开发与应用，化学吸收法在生物质能资源化回收过程中将展示 出更好的发展前途。
整套净化装置采用 PLC 控制，在线监测液位、压力、温度、流量、氧含量、甲烷含量、 二氧化碳含量等，具有各设备及各分段净化工序间的联锁保护功能，实现超压回流、低压
和过压报警、跳机保护，液位自动调节和报警，组分含量超标报警和跳机保护等保护和调 节功能，数据可记录并上传，对系统的运行过程进行远程监控、诊断和在线调节。