某工厂沼气净化及提纯项目成功处理的案例

背景介绍

随着可再生能源需求的增长，生物气（如沼气、填埋气）作为绿色能源的重要性日益凸显。然而，生物气中常含30%-50%的CO₂及微量杂质（如H₂S、水蒸气），导致其热值低、腐蚀设备且难以直接利用。传统净化技术（如化学吸收、变压吸附）虽有效，但存在能耗高、化学试剂消耗大、工艺复杂等缺陷。

膜分离技术凭借其低能耗、无化学添加、模块化设计及操作简便的优势，成为生物气提纯（尤其是CH₄/CO₂分离）的理想选择。该技术利用CO₂与CH₄在膜材料中渗透速率的显著差异，在分压差驱动下实现高效分离，可将沼气提升至车用燃气（>95% CH₄）或管道天然气标准。在“双碳”目标推动下，膜分离技术因其环境友好性和经济性，正逐步成为生物气资源化利用的核心工艺之一。

膜分离器安装特点

在该项目中选用的生物气提纯专用膜，采用立式安装。该膜分 离器有几个明显的优势：

1、安装紧凑，不占空间；

2、操作、维修方便；

3、产品气纯度高，回收率高。

膜分离的工艺流程

工艺流程可分为预处理和膜分离两部分。

经初步净化的生物气进入膜分离界区，与二级膜分离器出来的渗透气混合后进入缓冲罐，从缓冲罐上部出来后进入压缩机，加压至1.5MPa后进入冷却器降温至10℃，冷却后的原料气进入气液分离器，脱除原料气中的油、水和烃类等液相成分；然后进入精细过滤器，除去0.01μm以上的固体和液体颗粒。

净化后的原料气进入电加热器被加热至30℃，使原料气远离露点，并提供稳定的操 作工况，保证性能的稳定。通过流量调节阀与温度变送器联合实现原料气温度的调节、 指示、报警及联锁。加热后的气体进入一级膜分离器组进行分离，在低压侧获得0.02MPa 的富含二氧化碳的一级渗透气，离开膜分离界区并入用户管网；一级非渗透气进入二级膜分离器进行分离，得到1.28MPa左右的二级非渗透气（产品气），然后送出膜分离界区；二级渗透气则返回至缓冲罐与界区原料气进行混合。

该系统设计有自动联锁系统，对膜分离器进行保护。当满足下列任一条件时，一级和二级膜前后管线上的调节阀关闭，放空线上的调节阀打开。

A．膜入口原料气高、低温度，TSHH；

B．过滤器高液位，LSHH；

C．紧急停车；

D．压缩机跳闸；

整个膜分离系统基本上无运动部件，控制回路及监控点少，开停车方便快捷，甚少 维修，开工率极高。

处理效果

在正常流量时，甲烷浓度约95%，二氧化碳浓度3%，甲烷回收率97%。