沼气高价值多元化利用碳捕集工艺优化设计

来源：中国农机化学报杂志2022年第7期北京时间：

作者：郭明钢

单位：大连理工大学盘锦产业技术研究院，辽宁省化学助剂合成与分离省市共建重点实验室，辽宁盘锦，124221

摘要：针对我国天然气紧缺、碳中和压力较大和沼气低价值利用问题，开发膜与压缩冷凝梯级耦合的沼气高价值多元化利用碳捕集工艺，实现低价值沼气近零排放高价值综合回收利用。利用Aspen HYSYS对1 000 Nm3/h规模的沼气提纯过程进行工艺设计和优化，通过燃气系统的膜分离单元生产高品位燃气，同时CO2系统利用燃气系统提供的富CO2优质原料生产液态CO2产品，并副产低品位燃气。优化过程主要考察操作压力对回收率、产品价值、运行费用和设备投资等因素的影响，以及原料流量波动对回收率、产品和经济性的影响。结果表明：在1.8~3.8 MPa条件下，能够同时生产热值314 MJ/Nm3高品位燃气、热值17.9 MJ/Nm3低品位燃气和CO2浓度95 vol%液态CO2产品，在2.2 MPa时获得年最佳经济效益约261万元，每年减排约9 755 t的CO2当量温室气体。与低品位燃气热值和液态CO2产品浓度相比，高品位燃气热值受流量波动影响较大。

关键词：膜,沼气,碳捕集,天然气,工艺设计

基金资助：国家自然科学基金青年基金(21706023)；辽宁省“兴辽英才”计划青年拔尖人才(XLYC2007040)