生物天然气、沼气等等，通常含有50-70%的甲烷，剩下的气体重要是二氧化碳，这种厌氧发酵产生的气体，是一种给极度好的原料，不论用来做燃气发电、做绿色天然气，还是持续往下游出产氢气、甲醇、合成氨等等。

今上帝要介绍两种沼气净化提纯甲烷技术。

VPSA沼气浓缩提纯甲烷技术

VPSA（真空变压吸附）沼气浓缩甲烷技术是一种高效的气体分离工艺，通过压力周期性变动选择性吸附沼气中的杂质（如CO?、N?、水蒸气），从而提纯甲烷（CH?）。

一、技术道理与主题思造

1. 吸附选择性差距
   VPSA利用吸附剂（如沸石分子筛、活性炭、硅胶等）对气体组分的吸附能力差距实现分离：

• CO?与CH?分离：CO?极性更强，在分子筛/硅胶上的吸附量是CH?的5-10倍，高压下优先被吸附，而CH?作为产品气输出。
• N?与CH?分离：选取分子筛，利用N?扩散速度快于CH?的动力学差距实现分离。

2. 压力循环再生

• 吸附阶段：沼气加压至0.4-1.0 MPa，杂质被吸附剂捕获（沼气分离二氧化碳，无需过高的压力，由于二氧化碳自身在低压下i夫能力很强）。
• 解吸阶段：抽真空至-0.05~-0.08 MPa，降低杂质分压实现脱附，吸附剂再生。
• 多塔协同：选取4-6塔并联设计，通过均压步骤提高产品甲烷的收率。

、工艺流程与关键设备

1. 典型流程

• 压缩：原料沼气压力通常较低，只有几十千帕，选用VPSA技术，必要前端增压。（重要耗电设备，电耗大头）
• 预处置：去除H?S、水分及粉尘（预防吸附剂中毒）。
• VPSA提纯甲烷：使CH?纯度提升至>99%。

2. 主题设备

• 吸附塔：径向设计降低压损，填充专用吸附剂。
• 真空系统：真空泵实现高效解吸，次要耗电设备。
• 智能节造：PLC动态调节压力、切换时序。

三、技术优势与机能指标

1. 高效性与经济性

• 甲烷回收率：>85%，能耗较低：双沉压缩能耗<30%。
• 无需化学试剂：物理吸附无废水排放，CO?副产品可液化销售（切合食等第尺度GB1886.228-2016）。

2. 矫捷性与靠得住性

• 原料适应性：合用于CH?浓度20%-60%的沼气、填埋气、煤层气。
• 急剧启停：启动功夫<30分钟，支持无人值守。

膜分离技术

膜分离技术用于沼气浓缩甲烷，是一种基于气体分子在膜资猜中渗入速度差距的高效物理分离步骤，可将沼气中的甲烷（CH?）从50%~70%提纯至95%以上，满足车用燃料或并网尺度。

一、技术道理

1. 渗入选择性机造
• 分子扩散差距：CO?、H?O等极性分子因分子量幼、溶化度高，在膜中的渗入速度远高于CH?（CO?/CH?选择性可达20:1~50:1）。
• 压力驱动分离：沼气加压至10~20 bar后进入膜组件，CO?优先透过膜成为渗入气，CH?因渗入慢滞留于高压侧成为产品气（纯度85%~99%）。
• 膜资料关键作用：高机能中控纤维聚合膜，兼具高选择性（CO?/CH?>30）和化学不变性。

二、系统组成与主题设备

1. 预处置系统

• 职能：去除H?S（<50 ppm）、颗粒物（＜1um）、水蒸气（露点低于工况露点20°以下，必要配置冷干机进行低温冷干，降低露点），预防膜传染或化学危险。
• 单元：干法脱硫塔（活性炭/氧化铁）、冷干机、精密过滤器。

2. 压缩与膜分离单元

• 压缩机：提升压力至10~20 bar，加强分离驱动力。
• 膜组件：中空纤维膜结构，多级串联（1~3级）以提高回收率和浓缩后甲烷纯度。
• 真空泵（可。：渗入侧抽真空加快CO?渗出，削减CH?损失。

3. 节造系统

• 智能调控：PLC实时监测压力、温度、流量。

三、工艺流程

1. 单级膜分离
   流程：沼气 → 预处置 → 压缩 → 膜分离 → CH?产品气（纯度85%~90%） + CO?渗入气（直接排放或回收）。

2. 多级膜串联/循环
   流程（以三级为例）：

• 一级膜：粗分离（CH?纯度提升至80%~85%）
• 二级膜：渗入气回流至压缩机，滞留气进入三级膜
• 三级膜：产出高纯CH?（>97%），渗入气富集CO?用于液化回收。
  优势：甲烷回收率>99%，CO?纯度>95%可液化销售。

3. 耦合CO?液化回收
   渗入气经压缩、干燥、造冷（氟利昂系统）液化，获得食等第液态CO?（切合GB1886.228-2016），实现资源全利用。

四、技术优势

1. 高效环保

• 零化学增长：无胺液/碱液亏损，无废水排放。
• 低甲烷损失：多级设计回收率>99%，远高于PSA法（90%~95%）。

2. 操作矫捷

• ？榛┤：处置量40~5000 Nm?/h，可分段投资（如先单级后升级多级）。

以国际沼气提纯膜巨头公司赢创工业（Evonik）的SEPURAN Green膜为例：

（Evonik）的SEPURAN Green膜

1. 膜资料性质

• 高机能聚合物（High-Performance Polymers）

• 高选择性（CO?/CH? 分离选择性 >30）
• 耐高压、耐温
• 抗侵蚀性（耐受 H?S 浓度高达 3% ）
• 长命命（>10 年不变运行）
• 关键个性：

• 结构大局
  膜为中空纤维（Hollow Fibre）结构，封装在不锈钢压力容器中形成膜组件（Module）。

2. 技术道理

• 选择性渗入（Selective Permeation）
• 溶化度（在膜资猜中的溶化能力）
• 分子尺寸（扩散速度）
• 气体通过膜的速度取决于：
• CO? 比 CH? 渗入更快（因分子更幼、溶化度更高），实现高效分离。
• 驱动力：膜两侧的分压差（Partial Pressure Gradient）。

3. 主题优势

• 高效低能耗
• 回收率 >99%，甲烷纯度高达 99%。
• 仅需单级压缩，能耗降低 30-40%。
• 专利三级膜分离工艺（3-Stage Process）：
• 二级工艺（2-Stage）：合用于成本敏感场景，甲烷损失 <2%。
• 环境敦睦
• 无需水/吸附剂，无二次传染。
• ？榛媒堇┐
• 提供 4"/6" 直径膜组件（GSX 最新一代），适配幼型农场至工业级项目。

4. 利用场景

• 沼气升级为可再生天然气（RNG）
  原料蕴含：
• 粪肥（Manure）、有机废料（Organic Waste）
• 污水污泥（Sewage Sludge）、垃圾填埋气（Landfill Gas）
• 终端产品
• 生物液化天然气（Bio-LNG）
• 生物压缩天然气（Bio-CNG）
• 工业用绿色燃气或并入天然气管网。
• 副产品 Bio-CO? 利用
• 温室农业、食品工业、甲烷化（合成 CH?）。