Zeolite填料水洗法可以提純沼氣。面對日益嚴峻的能源和環境問題,世界各國都在加強對可再生能源,尤其是生物質能源的研究。沼氣技術是發展較早,已成熟、穩定的能源利用技術。沼氣是一種可燃的混合氣體,其主要成分為甲烷(CH4,約占60%)和CO2(約占40%),其中,CO2的存在不僅使沼氣的能量密度降低,而且在燃燒過程中會減緩燃燒速度,因此研究開發高效去除沼氣中的CO2等雜質的提純工藝技術,有效提高沼氣能源品質和利用效率已成為當前沼氣工程技術領域的熱點問題之一。其中水洗法進氣無需預處理,運行費用低且無污染,但設備體積大、用水量大。若能提高水洗效率、縮小設備體積,水洗法無疑是處理沼氣的最佳方法之一。
本實驗采用沸石(比表面積500~1000m2/g)作為洗滌塔填料,它能產生較大的擴散力,是出色的吸附劑,對H2O、CO2、N2等分子均有較強的吸附能力。在研究沸石的吸附表征時發現,其對CO2氣體有很好的效果,且沸石具有可再生性,可以進一步達到實驗的經濟性與環保性。
本實驗采用的主體設備包括洗滌塔(即吸收塔)、再生塔、增壓循環泵、氣液分離器和干燥器。實驗材料包括原料氣(沼氣)、吸收劑(水)、吸收塔填料(沸石)、干燥器填料。本實驗采用自制的模擬沼氣水洗提純流程設備。
根據馬志勇等人試驗數據研究證明,采用沸石作為洗滌塔填料進行模擬沼氣提純實驗時得到了較高的CO2去除率,反映出填料的材質特性對洗滌效果產生了影響。沸石的成分主要為含結晶水的硅鋁酸鹽,吸附性能一方面源于其特殊的晶體結構,另一方面源于其巨大的比表面積。初步推斷可能是洗滌過程中CO2和H2O結合形成的水合相物質增多。
在沼氣水洗提純工藝實驗過程中,利用沸石作為吸附填料可有效去除沼氣中的CO2,提高沼氣的能源品質。CO2的去除率(ηCO2)和CH4回收率(ηCH4)分別達到50%和75%,有效提高了沼氣能源品質,具有顯著的經濟性、環保性,為沼氣工程技術的進一步研究開發提供了重要的應用基礎。同時,還可對提純后的沼氣進行壓縮罐裝作為作為居民生活燃料、汽車燃料或發電燃料等方面的應用,提高沼氣能源的實際應用價值。