沼气是一种来源广泛的绿色能源,农业废弃物或城镇生活垃圾都可以经过厌氧发酵获得沼气。沼气工程技术欧美国家较为发达,我国虽然很早就有沼气利用的记录,但多是户用型的小沼气池,技术落后,产气率低,燃烧效果差。沼气是一种混合气,主要成分是CH4、CO2,由于大量CO2的存在使得其直接燃烧的热值非常的低,因此需要对沼气进行除碳提纯。当CH4的浓度达到95%以上时,其品质与优质天然气相当。沼气的提纯方法有很多,水洗法是目前欧洲沼气工程中应用的最为广泛的一种。文章对水洗法提纯沼气的工艺进行了研究,依据气泡水中运动理论和传质理论,建立了沼气气泡在水中运动与传质的耦合模型,并进行了试验验证。常压沼气雾化水洗提纯设备提纯能力有限,只能将沼气中CH4的浓度提升到80%,不能满足沼气提纯成生物质天然气的指标要求。依据模型对沼气水洗法提纯的机理进行了进一步的研究,总结了雾化水洗法提纯沼气的优缺点,探究了影响水吸收CO2效率的主要的因素(压力、气水比、温度和接触面积等),为后期继续研究奠定了理论基础。设计并安装了一套沼气高压洗提纯设备,该套设备为连续式水洗设备,设计压力为2MPa,处理量为30m3/h,预计处理后沼气中CO2的浓度最低降到5%以下。高压水洗设备的水洗吸收塔采用填料塔,在高压下填料能增大气液两相的接触面积,从而获得更好的水洗提纯效果。沼气高压水洗提纯试验用N2(相同条件下N2在水中的溶解度和CH4相当)和CO2的混合气作为模拟沼气来进行。试验主要研究了压力和气水比两个工艺参数的变化对沼气提纯效果的影响情况。高压水洗试验取得了成功,提纯气中CO2的浓度最低降到了 3.8%,沼气经过提纯达到了优质天然气的标准。通过对不同压力下沼气水洗提纯的结果研究发现,沼气水洗法提纯的效果随着压力的升高而提升,0～0.4MPa时,提升效果不明显,在0.4～1 MPa时,提升效果显著。进一步研究了气水比影响因子、体积吸收率等工艺指标在不同压力和气水比下的变化情况。对试验数据进行了函数拟合,得到了一条CO2去除率与压力、气水比之间的经验公式。通过沼气高压水洗提纯试验,对沼气水洗的工艺有了更深入的了解,为后期继续研究积累了理论和工程经验。