把原始沼气变成可以上管网、做CNG或高值利用的“好气”，关键一步就是把二氧化碳（CO₂）脱掉。高压水洗（又叫水洗法或水吸收法）是常见且成熟的物理脱碳技术：利用 CO₂ 在水中的溶解度远高于甲烷这一特性，在适当压力下用水把 CO₂“洗”走，再把水里溶解的 CO₂ 再生出来循环使用。与化学吸收相比，水洗工艺不需要大量化学试剂、二次污染少，且在高压下可显著提高脱碳效率，因此在沼气/生物质天然气升级领域被广泛采用。

1. 进气预处理

在进入高压水洗吸收塔之前，原始沼气通常需要先做预处理：除固体与颗粒（过滤器）：保护下游设备不被堵塞或磨损。除硫（H₂S 去除）：H₂S 会腐蚀设备并影响水质，常用活性炭或铁氧化物吸附、生物洗涤等方法先行处理。除水（冷凝/干燥）：过多水蒸气会影响吸收塔内传质和压差控制，一般先冷却并分离冷凝水。这些预处理步骤能显著提高水洗塔运行稳定性与使用寿命。

2. 压缩与冷却

水洗法的核心在于“高压接触”——压力越高，CO₂ 在水中的溶解度越大，因此脱除效率越高。常见设计压力范围可在约0.8 MPa（或更高）等级，具体取决于处理规模与经济性。进气首先由压缩机增压到设计压力，压缩同时会升温，需进行冷却以控制进塔温度（温度也会影响溶解度与传质）。合理的压力与温度控制能平衡塔体尺寸、循环水量与能耗。

3. 吸收（高压水洗塔）

气体在洗涤塔中与循环水逆向接触：气体自塔底上升，水自塔顶向下淋洗。塔内通过填料或喷淋结构增大气液界面，增强传质。由于 CO₂ 溶于水的能力强，带 CO₂ 的水（富液）自塔底或中部被带走，而甲烷因溶解度低大部分留在气相中，从塔顶排出净化后的甲烷富集气体。塔内的关键控制点包括水气比、填料类型与高度、塔内压降等，这些参数直接影响脱碳率与甲烷回收。多篇文献与工程实践表明，在适当的压力与水气比条件下，水洗法对 CO₂ 的脱除效果非常明显。

4. 富液处理

被 CO₂ 富集的循环水不能直接排掉，而是进入解析（再生）单元：常见做法包括闪蒸罐与再生塔（剥离塔）。通过降压（或通入少量空气/气体剥离）使水中溶解的 CO₂ 释放出来，生成的废气（主要是 CO₂、少量 CH₄）可进行处理或回收利用（例如回压回收、送生物滤塔处理等）。解析通常采用多级减压或分段解析，以降低单次能量损失并提高水再生效果。合理的解析设计能够显著降低循环水泵与压缩能耗。

5. 能量回收与循环水管理

高压吸收和解析过程涉及压缩、换热与泵送等能量消耗环节。把解析段的余热通过换热器回收，用于进气预冷或为压缩机散热提供能量回收，可以减少总能耗；采用分级减压而非单次大幅解压，也能降低能源损失。此外，循环水应做固体过滤与适量补水，避免结垢与微生物滋生，保持水质稳定。能量与水管理的优化，是将水洗法做成“高效节能”系统的核心手段。

6. 后处理与品质保障

吸收后排出的净化气体通常还需做干燥（除水）和最终微量杂质（如残余 H₂S 或氧气）检测，确保气体满足管输或 CNG 标准。在工艺中布置在线气相成分分析仪、流量与压力监控，可实现自动控制与快速调整，保障出厂/并网气体的稳定品质。([MDPI][2])

7. 典型工艺流程

原气 → 预处理（过滤、除硫、冷凝） →压缩机增压 → 冷却 →高压水洗塔（吸收） → 净化气输出（后续干燥/脱硫/检测） →富液 → 闪蒸箱/解析塔（多级减压或剥离） → CO₂ 废气处理 → 再生水回流 →换热器 / 能量回收 / 循环水处理。这个闭环流程既保证了 CO₂ 的高效去除，也使得水与能量在系统内得到重复利用，从而提高整体经济性与环保性。

高压水洗脱碳的典型工艺流程，是一套“压缩—吸收—解析—回收”的闭环系统。关键在于把原始沼气加压并与循环水充分接触，使 CO₂ 溶入水相；再通过逐级减压或解析把 CO₂ 从水中释放出来以再生水源；同时通过换热与回压等手段把能量尽量回收，降低运行能耗。工艺的设计要点包括：合理确定工作压力与水气比、选择合适的填料与塔高、设计有效的解析与能量回收单元、做好循环水与安全管理，并配备在线监测与自动控制。文献与工程实践显示，在合适的压力区间（如约0.8 MPa 及以上）和良好工艺配置下，水洗法可以达到很高的脱碳率与甲烷回收率，同时兼顾运行经济性与环保性。对于希望把沼气升级为高品质燃气或作为 CCUS 前端处理的项目来说，高压水洗是一条成熟且可扩展的技术路线。