一 沼氣凈化處理系統(tǒng)機理
概括起來，目前沼氣凈化系統(tǒng)有三大類方法，即化學(xué)吸收、物理提純和生物脫除。
（1）化學(xué)吸收。一種化學(xué)吸收機理是采用胺、堿、醇等復(fù)合溶液吸收劑，利用酸堿中和反應(yīng)吸收沼氣中的CO2、H2S等酸性物質(zhì)，同時也能吸收NH3等
易溶于水、醇的氣體。另一種化學(xué)吸收機理是采用干化學(xué)物質(zhì)（如Fe2O3）作為吸收劑吸收雜質(zhì)氣體?；瘜W(xué)吸收的吸收劑都可以通過裝置的自凈系統(tǒng)
和再生系統(tǒng)釋放出各種雜質(zhì)和氣體得到再生循環(huán)使用。
（2）物理提純。通過此機理凈化沼氣的主要是變壓吸附法。利用吸附劑在不同壓力條件下對不同氣體吸附力不同的原理來分離沼氣中的不同組份。
沼氣中的H2O、CO2、H2S等吸附容量較大的強吸附組分在一定壓力下被吸附劑吸附停留在床層中，而較小吸附容量的弱吸附組分N2、CH4 等從床層出
口輸出，從而實現(xiàn)了對沼氣的凈化。
（3）生物脫除。在一定的條件下利用微生物生長繁殖需要沼氣中某些雜質(zhì)氣體作為營養(yǎng)物質(zhì)，從而實現(xiàn)對沼氣的凈化。
現(xiàn)階段，物理化學(xué)法已被廣泛地應(yīng)用且積累了豐富的經(jīng)驗。但該方法存在運行費用高、投資大、再生困難、產(chǎn)生二次污染等缺點。生物法具有不需催
化劑和氧化劑、不需處理化學(xué)污泥、少污染、低能耗、高效率、可回收單質(zhì)硫等優(yōu)點，正在成為沼氣脫硫領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。
二 沼氣凈化方法
沼氣凈化的程度取決于沼氣的用途。沼氣供熱需要脫H2S、H2O，沼氣發(fā)電需要脫H2S、H2O、有機鹵化物，沼氣作汽車燃料需要脫H2S、H2O、有機鹵化
物、CO2，沼氣并入天然氣網(wǎng)需要脫H2S、H2O、有機鹵化物、CO2以及金屬。沼氣中不同組分脫除的具體方法見表1。
三 常用的沼氣凈化處理系統(tǒng)技術(shù)
不管是什么用途，沼氣中的H2O 和H2S都要脫除。本文就沼氣脫H2O和脫H2S常用的技術(shù)詳述如下。
（1）脫H2O
脫H2O是因為導(dǎo)氣管中如果積累了水會溶解H2S腐蝕管道，此外當(dāng)沼氣被加壓儲存時，沼氣中的水會凝結(jié)凍壞儲氣罐。發(fā)酵裝置出來的沼氣中所含的水
分形式是飽和水蒸氣，一般采用冷分離法將其除去。通過調(diào)整壓力引起混合氣體溫度發(fā)生變化，使水蒸氣從氣態(tài)冷凝為液態(tài)的水后，將其從沼氣中脫
除。此法經(jīng)濟簡單，被大多數(shù)沼氣工程所采用。
沼氣冷卻的方式有自然降溫及機械脫水兩種。冷卻溫度還要考慮下一步脫硫過程中不同脫硫劑對水分量的要求，根據(jù)脫硫劑的水分合理量進(jìn)行適當(dāng)?shù)?/p>
初步冷卻。
在沼氣輸送過程中，還有一部分水要析出。為了避免析出的水分腐蝕或堵塞管道，常在管路的低處安裝集水器，定期排除集水器中的水。
（2）脫H2S
脫H2S是為了避免H2S腐蝕設(shè)備、H2S中毒和如果沼氣燃燒H2S被氧化成SO2或SO3造成更大的危害。
總結(jié)出來的8種H2S脫除方法可以分為物理提純、化學(xué)凈化和生物吸收?，F(xiàn)就3種機理中常用的方法分析如下。
① 活性炭吸附工藝。在變壓吸附系統(tǒng)中H2S可以通過用KI浸泡過的活性炭去除。此過程中，H2S被轉(zhuǎn)化為單質(zhì)S和H2O，單質(zhì)S就被活性炭吸收了。在連
續(xù)運行的情況下，系統(tǒng)要包含兩個吸附裝置。如果活性炭上H2S的濃度超過3ppm，需要進(jìn)行再生。
② 氧化鐵吸收工藝。通過氧化鐵來吸收沼氣中的H2S，此工藝的脫硫原理如下：
此反應(yīng)是放熱反應(yīng)，zui低溫度要求12℃，*反應(yīng)溫度為25℃～50℃。所以，實際工程運營中，需要加熱來達(dá)到*反應(yīng)溫度。另外，H2S的脫除
是通過在活性氧化鐵表面的水膜中離解成H+和S2+后，再進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。因為此反應(yīng)需要一定量的水，一般要將脫硫劑的水分含量控制在10%～15%。
所以沼氣在前面的脫水過程中溫度不能太低，水分不能脫除得太多，但也應(yīng)避免生成的冷凝水使球狀氧化鐵粘在一起，減少了反應(yīng)表面，從而影響脫
硫效果。
此法的脫硫工藝中產(chǎn)生的硫化鐵可以被空氣氧化再生，生成氧化鐵和單質(zhì)S。此工藝的反應(yīng)原理如下，
從反應(yīng)式可以看出，再生過程中會放出大量的熱，因此常常會發(fā)生自燃。為防止脫硫劑自燃，一般需要對卸除的廢脫硫劑噴灑少量水。另外，在經(jīng)過
很多次重復(fù)使用后，氧化鐵的表面上會覆蓋一層硫單質(zhì)，所以就需要更換氧化鐵。通常一個裝置中要配有兩個反應(yīng)床，一個進(jìn)行脫硫時，另一個可以
進(jìn)行再生。
在目前的畜禽養(yǎng)殖場沼氣工程中，氧化鐵吸收工藝被稱為干法脫硫。另外有一種常用的濕法脫硫。濕法脫硫的脫硫劑多用濃度為2%～3%的碳酸鈉溶液
。此兩方法的脫硫劑都可以再生。
