沼气提纯高压水洗脱碳工艺是一种基于物理吸收原理的清洁能源净化技术，在高压条件下，沼气中的CO₂在水中溶解度达25L/L水（25℃）。其核心流程可分为压缩吸收、解析与循环再生三个阶段。高压水洗CO₂捕集率≥97%，特别适用于2000-50000Nm³/d规模沼气工程。主要用于沼气提纯脱碳、生物天然气提纯脱碳净化、化工厂脱碳；净化后的沼气符合GB 17820的生物天然气标准。
一、高压水洗脱碳工艺
高压水洗脱碳工艺是一种利用高压条件下二氧化碳（CO₂）在水中的高溶解度特性，从沼气或天然气中分离并去除CO₂的物理净化技术，主要用于沼气提纯领域。其核心目的是提高气体中甲烷（CH₄）的浓度，提升能源品质，使其符合天然气标准或车用燃料要求。
相较于化学吸收法，该技术具有无化学试剂消耗、水循环利用率高（＞98%）及碳排放量低的优势，特别适用于气量≤5万m3/d的沼气工程。
高压水洗脱碳工艺分为压缩吸收、解析与再生三个阶段，分别如下：
高压吸收
原料沼气经预处理后进入缓冲储罐，通过压缩机增压至1.0-2.0MPa，随后从水洗塔底部注入，与塔顶喷淋的低温水（通常控制在30-35℃）形成逆流接触。在此过程中，CO₂和H₂S因高溶解度被水吸收（在2.0 MPa压力下，CO₂溶解度可达CH₄的数十倍），而CH₄等烃类气体因溶解度低继续上行，最终塔顶输出的净化气经脱水处理后甲烷纯度可从从初始的50-65%提升达98%，符合GB 17820的生物天然气标准。塔顶排出的湿脱碳气（CO₂体积分数≤3%）进入后续脱水单元（如分子筛干燥），最终得到符合GB 17820-2012标准的天然气产品。
二氧化碳（CO₂）解析
吸收CO₂的富液采用多级减压（如从2.0 MPa降至常压），通过减压闪蒸塔和气提塔彻底释放CO₂，解吸后的再生水经冷却器降温至30℃以下后由循环泵加压回用。同时通过水力透平装置回收减压能量，降低系统能耗30%以上。
温度控制
循环水温度是工艺关键，需严格控制。若水温超过35℃，CO₂溶解度骤降，导致净化气不达标。需在循环泵后增设冷却器，将水温稳定在30℃以下。
高压水洗法以水为吸收剂，兼具环保性与低运行成本，尤其适合中小型沼气工程。
二、高压水洗脱碳工艺应用范围
根据公开数据统计，在全球已建成的沼气提纯工程中，高压水洗法占比达35.5%。
✅ 沼气提纯与能源生产
Ø 用于脱除沼气中的二氧化碳（CO₂），提升甲烷（CH₄）浓度，生产生物天然气（BNG）或车用压缩天然气（CNG）。
Ø 垃圾填埋气回收：从沼气中分离CO₂，回收高纯度甲烷（CH₄）作为燃料或提纯后用于发电或并入天然气管网。
✅ 化工与工业气体处理
Ø 用于合成气、焦炉煤气等工业气体的净化，为后续化工生产（如制氢、合成氨）提供高纯度原料。
✅ 环保与碳捕集
Ø 碳捕集与二氧化碳利用（CCUS）技术，回收工业废气中的CO₂，用于封存或资源化利用（如制备碳酸氢钠）；还可用于温室气体施肥，形成"沼气-提纯-碳利用"生态链。
