２００９年１１月

尹冰等：车用沼气提纯净化工艺技术研究

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燃料的技术已相当成熟，一些公共汽车和轿车已使

用沼气作为驱动。据瑞典环境部门的数字显示，这

个拥有９００万人口的北欧国家目前拥有７７９辆沼气

公共汽车及４ ５００多辆使用汽油和沼气或天然气相

混合燃料的汽车。斯文斯克沼气（５ｖｅｍｋ Ｂｉｏｇａｓ）公

司将沼气纯化后作为燃料用于火车上，开出了世界

上首例沼气列车。沼气火车上安装了１１个罐子，用

来储存纯化后的沼气，罐子内的气体可使列车运行

６００

ｋｍ，最高时速可达１３０ ｋｎｖ＇ｈ。由此可见，其沼气

纯化技术已足够成熟Ｈ

Ｊ。

２车用沼气纯化技术进展

２．１车用沼气的技术特性

沼气若要替代天然气在天然气汽车或混合动力

汽车上直接燃烧利用，就应达到汽车内燃机对车用

燃料的要求。依据国标（ＧＢ

１８０４７—２０００）规定，车

用压缩天然气必须达到表ｌ中的主要性能指标【５Ｊ。

表１车用燃气主要特性参数

特性参数

技术指标

高位发热量／砌・ｍ旬

总硫质量浓度（以硫计）／

喵・ｍ一３

硫化氢质量浓度／ｒａｇ・ｍｄ

二氧化碳体积分数／％

氧气体积分数／％

水露点／℃

＞３１．４

。＜２００

≤１５

≤３．０

≤Ｏ．５

在汽车驾驶的特定地理区域内．

在最高操作压力下，水露点不应高

于一１３℃；当最低气温低于一８＇Ｅ，

水露点应比最低气温低５℃

注：本标准中气体体积的标准参比条件是１０１．３２５

ｋＰａ，２０℃。

沼气一般热值介于２２～２５ ＭＪ／ｍ３，而甲烷的热

值为３９．８ ＭＪ／ｍ３，沼气中的硫以硫化氢形式存在，质

量浓度约为ｌ

０００

ｍｇ／ｍ３，沼气中二氧化碳体积分数

在３０％．３８％。沼气纯化为车用燃料须从以下几

个方面人手，即增大甲烷纯度，增加气体热值；去除

硫化氢；减少二氧化碳含量；减少沼气中水分含量。

经过以上步骤处理后，沼气完全可以作为燃料使用

于汽车。

２．２沼气脱硫技术

脱除气体中硫化氢的方法很多，～般可分为干

法和湿法两大类，湿法脱硫按溶液的吸收与再生性

质又可分为氧化法、化学吸收法、物理吸收法。氧化

法是借溶液中载氧体的催化作用，把被吸收的硫化

氢转化为硫磺，使溶液获得再生。氧化法主要有氨

水法、砷碱法和蒽醌二磺酸钠法等。化学吸收法以

弱碱性溶液为吸收剂，与硫化氢进行化学反应形成

化台物，当富液温度升高、压力降低时，该化合物就

分解，放出硫化氢。这类方法有烷基醇胺法、碱性溶

液法等。物理吸收法中常用的有机溶剂为吸收剂，

其吸收完全为物理过程，当富液降低压力时，硫化氢

就完全放出。这类方法有聚乙二醇二甲醚法、冷甲

醇法等。尽管湿法脱硫精度差，需大大降低气体温

度，但它可以处理较高硫化氢含量的原料气，运行费

用低，适合大规模生产等特点而在工业上广泛使用。

干法脱硫按原理和方法可分为化学吸附法、化学吸

收法和催化加氢法３种。化学吸附法即脱硫剂吸附

气体中的硫化物从而达到脱硫的目的，活性炭和分

子筛即属于此类；化学吸收法即脱硫剂与气体中的

硫化物反应将硫化物脱除的过程，其脱硫剂有氧化

铁、氧化锌、氧化锰等；催化加氢法即含硫气体在钴

钼、镍钼等催化剂存在时，使有机硫转化为Ｈ２Ｓ然后

将其脱除。干法脱硫中最早使用的是氧化铁和活性

炭法，而近代工业上也常用干法脱硫作为脱除有机

硫和精细脱硫的手段【６－Ｉｌ

Ｊ。

目前我国在沼气脱硫方面应用的一般为氧化铁

脱硫法，另外在蒽醌二磺酸钠（ＡＤＡ）法、砷碱（Ｇ—Ｖ）

法、生物氧化法、变压吸附法等方面也有所研究。

２．２．１氧化铁脱硫法

采用氧化铁法脱硫时，沼气中的硫化氢在固体

氧化铁的表面进行化学反应，沼气在脱硫器内的流

速越小，接触时间越长，反应进行得越充分，脱硫效

果也就越好。一般情况下，当脱硫剂中的硫化铁质

量分数达到３０％以上时，脱硫效果明显变差，脱硫

剂不能继续使用，需要再生。将失去活性的脱硫剂

与空气接触，把Ｆｅ２０３氧化析出硫磺，即可使失效的

脱硫剂再生。氧化铁资源丰富，价廉易得，是目前使

用最多的沼气脱硫方法。

２．２．２碳酸钠吸收法

由于碳酸钠溶液在吸收酸性气体时，ｐＨ不会很

快发生变化，保证了系统的操作稳定性。此外，碳酸

钠溶液吸收Ｈ２Ｓ比吸收Ｃ０２快，可以部分地选择吸

收Ｈ２ｓ。该法通常用于从气体中脱除大量Ｃ０２，也可

以用来脱除含Ｃ０２和硫化氢的天然气及沼气中的酸

性气体。该方法的主要优点是设备简单、经济。主

要缺点是一部分碳酸钠变成了重碳酸钠而使吸收效

率降低，一部分变成硫酸盐而被消耗［１２］。

　

万方数据