沼气水洗纯化工艺中洗涤塔内气液吸附与溶解耦合作用机理研究

After desulfurization, decarburization and dehydration, upgraded biogas could reach the standards of pipe natural gas and compressed natural gas for vehicle. Upgraded biogas substitute natural gas could be useful for easing the problem of fuel shorting and environment pollution..There are plentiful bioresource in china, but the usage of biogas is still in simple and low-level, the study on the production and utilization of upgraded biogas are in the stage of exploration. This study research biogas upgrading for vehicle fuel on the foundations of the difference of physical and chemical properties among all ingredients in biogas, by the method of pressured water scrubbing combine with absorpting. The study will clarify the theory of gas separating in multiphase flow and the action principle of adsorption packings during biogas water scrubbing, put forward new ideas for develop biogas upgrading technology suitable for china, lay foundations for biogas purification, enriching and high-level utilization, and supply references for promote biogas production quality and develop its application.

沼气经过除硫除CO2除水等一系列净化和提纯处理后可达到管道天然气和车用天然气的标准，从而代替天然气使用，在一定程度上缓解燃料紧张和化石燃料造成环境污染的问题。.我国生物质资源丰富，但在沼气利用方面还只是简单的初级利用，高品质沼气的制取和应用实践还处于探索阶段。本研究以沼气中各成分的物理和化学性质的差异为依据，采用加压水洗与吸附相结合的方法，进行沼气纯化制备车用燃料的研究，阐明吸附性填料在水洗中的作用原理，揭示特殊填料存时下沼气在多相流中气体分离的机理，为研究开发适合我国国情的 .沼气纯化工艺提出新思路，为沼气的净化、提纯和高端利用奠定基础，为沼气产品品质提升和应用范围拓展提供参考。

沼气技术是我国生物质能发展的重点领域之一，但沼气中的杂质气体影响其高质化利用。目前我国沼气生产技术已较成熟，但沼气纯化及高质化利用技术仍较落后。开展沼气净化提浓及其高效利用研究对于发挥沼气的能源资源效益，生态环境效益，社会经济效益具有重要意义。本项目开展了沼气水洗纯化实验研究，对洗涤塔内气液吸附与溶解耦合作用机理研究进行了探讨。本研究以沼气中各成分的物理和化学性质的差异为依据，采用加压水洗与吸附相结合的方法，进行沼气纯化制备车用燃料的研究，阐明吸附性填料在水洗中的作用原理，揭示特殊填料存时下沼气在多相流中气体分离的机理，为研究开发适合我国国情的沼气纯化工艺提出新思路，为沼气的净化、提纯和高端利用奠定基础，为沼气产品品质提升和应用范围拓展提供参考。研究结果显示：（1）具有吸附性的沸石、活性炭、硅藻土材料制备的分子筛与加压水洗工艺结合，CO2分离效果好，价格低廉，易于加工。（2）沼气水洗纯化过程中，由气体与液体的流动与相互作用形成复杂的多相流，处理效果与效率与水洗工艺中多相流特性及洗涤填料的特性密切相关，填料特性对CO2分离效果影响明显，并显著受洗涤压力影响。（3）建立数学模型模拟研究流体中的动态变化，用SPSS数学分析软件对实验进行多因素分析生成CO2去除率的预测回归方程有利于优化实验。（4）选择标准k-ε模型进行湍流计算，使用各相湍流模型。从模拟计算结果看，多孔介质项对于塔内两相逆流的速度差可以起到较好的平衡作用，表明模型可以较好地完成对散装填料的模拟。（5）沼气中H2S含量高时使CO2的吸收率下降。选用特定的沼气发酵和农作物生长所需的大量元素和微量元素的制剂作添加剂可以在促进减硫与提高甲烷产量的同时不造成毒副成份积累，沼气发酵剩余物可做有机肥使用。