文 献 综 述

1. 沼气介绍

沼气是在厌氧条件下，有机物质经过微生物发酵的作用而生成的一种可燃混合气体^[1]，其主要的成分为甲烷，含量为50～70%,其余部分为二氧化碳以及少量的氮、氧和硫化氢气体等。是一种方便实用的清洁能源。沼气除了可以直接燃烧用于供暖、炊事、气焊和照明等外，还可作为内燃机的燃料以及生产福尔马林、甲醇等化工原料。沼气生产的基本原理是厌氧发酵，即有机物在厌氧的条件下，经多种厌氧微生物协同作用，发酵成沼气及沼渣^[2]。其总反应式为:

C₆H₁₂O₆reg; 3CH ₄ 3CO₂

目前国内对沼气的需求量很大，但是沼气中的CO₂含量相对较高，达到30％以上，CO₂不仅降低沼气热值，在潮湿环境下还会造成管道腐蚀。沼气须提纯至CH₄含量高于95％才能达到与天然气相当的华白数水平才能加以利用，因此沼气脱CO₂成为沼气利用的关键。

2. 沼气分离技术

由于沼气的广泛应用，沼气的提纯分离技术也随之成为我们研究的问题。如今的沼气分离技术已经相对成熟，其中最主要的分离方式有物理吸附、化学吸附、加压水洗、膜分离等。

吸附法^[3]：CO₂能溶于某些液体，所以物理吸收法正是利用了这一特性将二氧化碳从混合物中分离出来。不同的吸收剂、溶剂与化学反应来去除，最终达到的纯化度也各不相同，此外，物理吸收的优点还在于用物理溶剂吸收气体基本上是服从亨利定律的，吸收能力和气体分压成正比，因此理论上吸收能力是无限的^[4]。这类方法的缺点是吸收压力是主要决定因素，脱碳净化度并不高。因此物理吸收法更适合在原料气中较高的情况下，用于粗脱。

吸收法：CO₂是一种酸性气体，因此根据这一特性利用碱性吸收剂和发生化学反应来去除，如NaOH、MEA、DEA、MDEA等。化学吸收法的优点是：在压力不算太髙的情况下就可以将气体中CO₂精制到比较高的程度；但缺点是化学吸收剂吸收能力有限，这是因为化学吸收剂在反应完全后就不会再具有吸收的特性。因此该法比较适合于含量较低的情况。