龐云芝，李秀金

(北京化工大學(xué)資源與環(huán)境研究中心，北京100029)

　　摘要：對中國目前沼氣發(fā)展?fàn)顩r和存在問題進(jìn)行了分析，對中國沼氣產(chǎn)業(yè)化的途徑進(jìn)行了探討。指出沼氣產(chǎn)業(yè)化要結(jié)合社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)發(fā)展集中供氣，發(fā)展車用替代燃料和替代石油、天然氣生產(chǎn)化工原料和產(chǎn)品。需要開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)有秸稈生物氣化技術(shù)、沼氣凈化提純技術(shù)和催化合成技術(shù)等。

　　1中國沼氣生產(chǎn)現(xiàn)狀和產(chǎn)業(yè)化方面存在的問題

　　中國是世界上最大的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)國，每年要產(chǎn)生大量的農(nóng)業(yè)廢棄物。農(nóng)業(yè)廢棄物主要是作物秸稈、畜禽糞便和農(nóng)產(chǎn)品加工副產(chǎn)物。目前，中國每年產(chǎn)生作物秸稈約6億t，畜禽糞便21億t，農(nóng)產(chǎn)品加工廢棄物1億t。這些農(nóng)業(yè)廢棄物有相當(dāng)一部分未得到有效的處理，不僅是資源的浪費(fèi)，同時(shí)對環(huán)境也造成了嚴(yán)重的污染。通過厭氧生物消化的方法生產(chǎn)沼氣是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢物資源化和減少其環(huán)境污染的重要途徑之一。

　　近幾年來，在中央、農(nóng)業(yè)部以及各級政府的大力推動(dòng)下，以農(nóng)村沼氣建設(shè)為突破口，大力推廣各類適用技術(shù)，沼氣生產(chǎn)取得了顯著成效。在農(nóng)村沼氣方面，到2005年底已建成戶用沼氣池1807萬個(gè)，年產(chǎn)沼氣約65億m³，折合464萬t標(biāo)準(zhǔn)煤；建成以集約化畜禽養(yǎng)殖場為主的大中型沼氣工程3556處；在作物秸稈生物氣化方面，也從試點(diǎn)到開始逐步推廣。不論在推廣數(shù)量，還是在技術(shù)水平上，中國農(nóng)村戶用沼氣在國際上都有重要的影響，并處于領(lǐng)先地位。但是，還遠(yuǎn)未形成產(chǎn)業(yè)，離“產(chǎn)業(yè)化”還有很大差距。就沼氣產(chǎn)業(yè)化而言，存在的主要問題是：

　　(1)戶用沼氣局限問題。目前中國的沼氣生產(chǎn)主要還是以戶用小沼氣為主，池容一般只有幾立方米，產(chǎn)生的沼氣也主要用于農(nóng)戶燒鍋?zhàn)鲲垼欢遥@些小沼氣的建設(shè)大都是在國家支持的情況下建設(shè)的，如果沒有國家的支持，推廣起來是非常困難的。因此，盡管中國小沼氣發(fā)展勢頭良好，數(shù)量很大，但規(guī)模小、技術(shù)水平低、沼氣的利用更多的是“自產(chǎn)自消”型。這種小沼氣無論是現(xiàn)在還是將來，都無法形成規(guī)模化和形成產(chǎn)業(yè)。

　　(2)沼氣工業(yè)化生產(chǎn)問題。農(nóng)業(yè)部門的大中型沼氣站主要建在規(guī)模化的畜禽養(yǎng)殖廠，受養(yǎng)殖廠數(shù)量、規(guī)模和地域的限制，其數(shù)量有限，規(guī)模也不大(以幾百m³。的為多)。與其他行業(yè)大型沼氣廠相比，農(nóng)業(yè)部門所謂的“大中型沼氣”實(shí)際上是非常小的。不論是國外還是國內(nèi)，大型沼氣廠建在污水處理廠的較多，主要用于消化污水好氧生物處理產(chǎn)生的剩余污泥，其規(guī)模一般都在幾千到幾萬m³。例如，中國最大的沼氣生產(chǎn)廠北京高碑店污水處理廠，共有16個(gè)消化罐，每個(gè)消化罐的容積為7850m³。，總?cè)莘e達(dá)12.56萬m³。。中國北京和天津市政設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的、用于污泥消化的單體消化罐的容積最大已達(dá)10500m³。要實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)沼氣生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)化，大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)是前提，因?yàn)椋a(chǎn)業(yè)化就意味著必須工業(yè)化。

　　(3)沼氣高值利用問題。沼氣的利用途徑單一，利用價(jià)值較低，影響了沼氣產(chǎn)業(yè)化的形成和發(fā)展。目前，戶用小沼氣主要用于燒鍋?zhàn)鲲垼脙r(jià)值非常低；較大規(guī)模的沼氣廠生產(chǎn)的沼氣也主要用于炊事、供熱等，少數(shù)用于發(fā)電，其利用價(jià)值也不高。在中國的許多地方，沼氣基本是福利性的供給，收費(fèi)很低甚至免費(fèi)供給。沼氣的價(jià)值得不到應(yīng)有的體現(xiàn)，生產(chǎn)者得不到收益就沒有積極性。沒有人愿意投資這樣的行業(yè)，沼氣行業(yè)就不可能大發(fā)展，也就無法形成一個(gè)獨(dú)立的產(chǎn)業(yè)。

　　2沼氣產(chǎn)業(yè)化途徑

　　中國的沼氣生產(chǎn)要形成產(chǎn)業(yè)，就必須要從現(xiàn)在的主要局限于農(nóng)村和農(nóng)戶，逐步向工業(yè)化生產(chǎn)和工業(yè)化應(yīng)用方面轉(zhuǎn)變。也就是說，沼氣要實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，同時(shí)，生產(chǎn)出的沼氣也要在滿足農(nóng)村和農(nóng)戶使用的同時(shí)，轉(zhuǎn)向工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。因?yàn)椋挥袑?shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，才能產(chǎn)生規(guī)模效益，這是產(chǎn)業(yè)化的前提；而只有轉(zhuǎn)向工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用，才能實(shí)現(xiàn)沼氣的高值利用和實(shí)現(xiàn)沼氣的實(shí)際價(jià)值。

　　只有這樣，才能在農(nóng)村形成一個(gè)巨大的沼氣產(chǎn)業(yè)，在滿足農(nóng)村和農(nóng)民需求的同時(shí)，走出農(nóng)村和農(nóng)業(yè)，開辟新的產(chǎn)業(yè)化途徑，為農(nóng)業(yè)和農(nóng)村開辟新的致富之路。結(jié)合中國的具體情況，筆者認(rèn)為中國沼氣產(chǎn)業(yè)化有如下幾條發(fā)展途徑。

　　2.1結(jié)合社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)，發(fā)展專業(yè)化的沼氣集中生產(chǎn)和供氣

　　由于中國地域廣闊，區(qū)域特點(diǎn)明顯，各地經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相差很大，在今后相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)，戶用小沼氣仍需要大力推廣。但同時(shí)也要看到中國社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)對清潔能源的需求。社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)是中國一項(xiàng)長期的戰(zhàn)略任務(wù)，包含了許多建設(shè)內(nèi)容，各地的建設(shè)內(nèi)容也不盡完全相同。但都會(huì)包含清潔能源使用這一重要內(nèi)容。例如，江西省提出了“三通一氣”建設(shè)內(nèi)容，“三通”即路通、水通、電話通，“一氣”即指沼氣。新農(nóng)村建設(shè)都要求小村合并、集中和統(tǒng)一規(guī)劃，因而具備了集中供氣的條件，對這樣一些新建村莊以及農(nóng)村的中心鎮(zhèn)，就不再適宜發(fā)展戶用小沼氣了，發(fā)展集中供氣就具有了更多的優(yōu)勢，顯得更為必要。

　　每個(gè)村或鎮(zhèn)可建設(shè)一個(gè)沼氣站，利用本村鎮(zhèn)產(chǎn)生的生活垃圾、人畜糞便和秸稈等廢棄物集中生產(chǎn)沼氣，沼氣通過管道送往各家各戶，就像城市使用管道煤氣一樣清潔、衛(wèi)生和方便。其優(yōu)點(diǎn)在于：(1)不再需要每家每戶都建設(shè)沼氣池和每家每戶都要投入人力進(jìn)行日常管理，節(jié)約人力、財(cái)力和方便農(nóng)戶；(2)沼氣站規(guī)模較大，有懂技術(shù)的專人進(jìn)行管理，有利于提高生產(chǎn)效率和更好地保障穩(wěn)定的供氣；(3)避免小沼氣那樣的“百戶人家百戶池”的散亂現(xiàn)象，也有利于改善新農(nóng)村的環(huán)境和更好地樹立新農(nóng)村的良好形象；(4)可實(shí)行規(guī)模化生產(chǎn)和商業(yè)化運(yùn)作，可由專業(yè)公司設(shè)計(jì)、建設(shè)和經(jīng)營沼氣站，沼氣按實(shí)際價(jià)值收取費(fèi)用，這樣既可大幅提高沼氣生產(chǎn)的技術(shù)水平，也可實(shí)現(xiàn)市場化運(yùn)行。

　　隨著社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)步伐的加快和建設(shè)數(shù)量的增加，越來越多的自然村鎮(zhèn)要進(jìn)行改造和重新建設(shè)，對清潔、方便能源的需求會(huì)越來越大，對環(huán)境的要求也會(huì)越來越高。利用村鎮(zhèn)和農(nóng)業(yè)產(chǎn)生的廢棄物就地轉(zhuǎn)化，集中生產(chǎn)和供給沼氣，既可改善村鎮(zhèn)環(huán)境，又可生產(chǎn)清潔能源，是社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)的必要內(nèi)容。可以預(yù)見，越來越多的新建村鎮(zhèn)將使用集中供氣，并逐步替代戶用小沼氣，形成新形勢下的新農(nóng)村能源產(chǎn)業(yè)。

　　2.2生產(chǎn)車用替代燃料，發(fā)展農(nóng)村能源工業(yè)

　　沼氣在能源方面的利用主要有炊事、供暖和沼氣發(fā)電等。用作炊事、供暖，難以形成一個(gè)產(chǎn)業(yè)。而由于中國沼氣生產(chǎn)的規(guī)模較小，空間布局分散，發(fā)電和輸送設(shè)備投資大，發(fā)電量少而成本又高，入網(wǎng)又困難，與煤電廠的發(fā)電效率和規(guī)模效益相比不可同日而語，此外，中國的煤炭資源又非常豐富，因此，在近階段，要把沼氣發(fā)電作為一個(gè)能源產(chǎn)業(yè)來發(fā)展還具有相當(dāng)?shù)碾y度。而隨著中國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，汽車的保有量將會(huì)快速增加。2004年，中國民用車保有量為2382萬輛，預(yù)測，到2020年將發(fā)展到14000萬輛。中國又是一個(gè)缺油的國家。因此，利用沼氣發(fā)展車用燃料會(huì)更有價(jià)值，具有更為廣闊的發(fā)展前景。

　　汽車的快速發(fā)展需要消耗大量的燃料。近年來，由于石油價(jià)格的飆升和環(huán)境污染的加劇，人們把注意力開始轉(zhuǎn)向更為清潔和廉價(jià)的天然氣。與汽油、柴油、乙醇相比，以甲烷為主要成分(一般占95%以上)的天然氣燃燒時(shí)釋放出的溫室氣體最低，是更為清潔的能源，因而，得到了越來越廣泛的應(yīng)用。目前，全球有410萬輛壓縮天然氣汽車，8300座加氣(油)站。為改善城市環(huán)境質(zhì)量，中國從1999年開始實(shí)施了《清潔汽車行動(dòng)》計(jì)劃，確定在北京、上海、天津等12個(gè)城市和地區(qū)作為清潔汽車示范城市，發(fā)展液化石油氣汽車(LPG)和壓縮天然氣(CNG)汽車。到2004年，北京已建有72座加氣站，有2萬多輛公交車和出租車在使用燃?xì)猓渲蠧NG加氣站30個(gè)，使用CNG的公交車有1800輛，并計(jì)劃到2008年發(fā)展到8000輛。CNG雖好，但畢竟是不可再生的化石資源，而且這幾年由于價(jià)格的持續(xù)升高，其吸引力正在下降；并且，也不是所有的城市都像北京這樣有充足的天然氣可供使用。

　　沼氣的主要成分是CH₄和CO₂，此外，還含有一些其他微量成分，不能直接車用。通過采用變壓吸附(PSA)、水洗、Selexol(聚乙二醇二甲醚)、碳酸丙烯酯和堿溶液吸收等物理和化學(xué)方法，可有效地去除沼氣中的CO₂和H₂S等雜質(zhì)，使得沼氣中甲烷的含量提高到97%～99%。凈化提純后的沼氣稱“車用沼氣”，既可替代汽油，也可替代現(xiàn)有的CNG作為車用燃料。但與天然氣相比，它具有可利用廢棄物生產(chǎn)、不受氣源和地域限制、可再生等特點(diǎn)。

　　研究表明，1標(biāo)準(zhǔn)m3的車用沼氣相當(dāng)于1.15L汽油的燃燒值。若按天然氣價(jià)格計(jì)，1標(biāo)準(zhǔn)m3的車用沼氣的價(jià)格在2.2～2.8元之間，而1.15L93號汽油的價(jià)格現(xiàn)階段則為5.85元，兩者相差一倍多。而且，中國汽油的價(jià)格尚未與國際接軌，以后的價(jià)格還會(huì)繼續(xù)攀升，則車用沼氣的價(jià)格優(yōu)勢會(huì)更具吸引力。此外，以甲烷為主要成分的車用沼氣的生產(chǎn)本身是消除環(huán)境中污染物的清潔過程，其使用又是一個(gè)清潔的過程，制造與利用的雙向清潔過程使車用沼氣將會(huì)更受人們的青睞。

　　根據(jù)國際能源署2005年的研究報(bào)告，目前，已有美國、德國、法國等7個(gè)國家有規(guī)模化的車用沼氣生產(chǎn)廠23個(gè)，其中瑞典做的最好。到2005年底，瑞典全國有5000多輛沼氣汽車，加氣(油)站逐年成倍增加，已達(dá)70余座。其中，首都斯德哥爾摩的2路車(共24輛)全部使用的是凈化沼氣作燃料(稱biogasbus)。Linkoping市共7路公交車全部使用的是車用沼氣，并且還生產(chǎn)出了世界上第一列沼氣火車，運(yùn)行在Vastervik市和Linkop-ing市之間。該火車可連續(xù)運(yùn)行600km，最高時(shí)速可達(dá)130km/h。

　　車用沼氣生產(chǎn)和使用的工藝流程如圖1。只要在厭氧發(fā)酵后增加一套凈化提純設(shè)備和儲(chǔ)氣罐即可，加氣站也可利用現(xiàn)有站點(diǎn)，中國汽車改裝技術(shù)也比較成熟。因此，從技術(shù)上沒有障礙，其關(guān)鍵是沼氣的凈化提純技術(shù)。

　　2.3生產(chǎn)化工原料和產(chǎn)品，發(fā)展沼氣化工工業(yè)

　　石油、天然氣是最基本的化工原料，而中國是一個(gè)“富煤平油少氣”的國家。中國已探明的石油、天然氣儲(chǔ)量僅占世界儲(chǔ)量的2.4%和1.2%，資源保證年限分別只有20.1年和49.3年。另一方面，中國已成為世界石化產(chǎn)品消費(fèi)最大的國家，約22.1%的石油用于生產(chǎn)化工產(chǎn)品。而且，石油、天然氣是不可再生的化石原料，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)需求的快速增加和資源量的迅速減少，保障供給和提高價(jià)格都將是中國能源和化工行業(yè)面臨的急迫的重大戰(zhàn)略問題。2005年中國石油進(jìn)口依賴度為43%。

　　預(yù)測2010年和2020年將分別達(dá)到61.0%和76.9%。據(jù)報(bào)道，到2020年中國的石油僅能滿足石油化學(xué)工業(yè)50%的原料需求。因此，尋求可再生替代資源生產(chǎn)化學(xué)品不僅是世界發(fā)展的大趨勢，也是中國面臨的急需解決的重大問題。沼氣的主要成分CH₄和CO₂是基本的化工生產(chǎn)原料，以其為基礎(chǔ)，可生產(chǎn)多種高附加值的化工產(chǎn)品。

　　1)生產(chǎn)CH₄和CO₂工業(yè)氣體。通過凈化提純技術(shù)，可從沼氣中把CH₄和CO₂直接分離出來，作為工業(yè)氣體使用。CH₄可用來替代天然氣合成燃料和多種基礎(chǔ)化學(xué)品。

　　2)生產(chǎn)合成氣(CO+H₂)。在化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域，合成氣(CO+H₂)是非常重要的化工原料，可用來生產(chǎn)多種化工產(chǎn)品。化學(xué)工業(yè)上，合成氣(CO+H₂)一般由CH₄和CO₂經(jīng)催化重整制取(CH₄+CO₂→2CO+2H₂，$H298=247kJ/mol)或由天然氣(CH₄)經(jīng)水蒸氣重整的方法生產(chǎn)(CH₄+H₂O→CO+3H₂，$H298=206kJ/mol)，其中CH₄來自天然氣。天然氣是化石原料，也是不可再生的緊缺原料，此外，其制取過程是一個(gè)強(qiáng)吸熱、高耗能的化學(xué)反應(yīng)過程，也不符合資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)的要求。

　　而通過厭氧消化生產(chǎn)沼氣是一個(gè)非常“溫和”的生物學(xué)過程，該過程產(chǎn)生的沼氣的主要成分正好是天然的CH₄和CO₂混合物(分別占60%和35%左右)。利用沼氣(CH₄+CO₂)經(jīng)催化劑重整制取合成氣(CH₄+CO₂→2CO+2H₂)，則可替代目前廣泛使用的以化石原料天然氣(CH₄)生產(chǎn)合成氣的方法，開辟低耗、低成本的利用非化石的農(nóng)業(yè)廢棄物生產(chǎn)化學(xué)品的綠色、清潔生產(chǎn)新工藝。

　　3)生產(chǎn)化工產(chǎn)品。從沼氣中提取出的CH₄和CO₂以及以沼氣為原料制取的合成氣(CO+H₂)是基本的化工生產(chǎn)原料，可進(jìn)一步生產(chǎn)多種高附加值的液體燃料和化工產(chǎn)品。例如，CH₄可直接轉(zhuǎn)化成乙炔、氫氣、炭黑、氯甲烷、氫氰酸、硝基甲烷和二硫化碳等，也可首先轉(zhuǎn)化成合成氣，然后再合成氨生產(chǎn)化肥，或經(jīng)費(fèi)托(T-T)合成制取液體燃料如汽油、柴油，也可轉(zhuǎn)化成甲醇、二甲醚、低碳混合醇和低碳烯烴等一系列重要的化工產(chǎn)品，其中甲醇和二甲醚可直接用作車用燃料，替代汽油。

　　與以化石原料石油、天然氣相比，以沼氣為原料生產(chǎn)化工產(chǎn)品具有重要的戰(zhàn)略意義和潛在的發(fā)展前景。首先，實(shí)現(xiàn)了沼氣戶用向工業(yè)化應(yīng)用的重大轉(zhuǎn)變，可把農(nóng)業(yè)廢棄物轉(zhuǎn)化成高附加值的化工原料和產(chǎn)品，在農(nóng)村形成一個(gè)新的產(chǎn)業(yè)—沼氣化工工業(yè)，為農(nóng)業(yè)和農(nóng)村開辟出新的致富之路。其次，減少了化工產(chǎn)品生產(chǎn)對化石原料的依賴，實(shí)現(xiàn)從“化石原料”化工向“生物原料”化工的轉(zhuǎn)變，可改變中國化學(xué)工業(yè)長期依賴化石原料的局面，對實(shí)現(xiàn)化學(xué)工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有開創(chuàng)性和革命性的意義，也為化學(xué)工業(yè)的未來開辟出新的發(fā)展道路。因此，盡管以沼氣生產(chǎn)化工產(chǎn)品還是一個(gè)新的課題，目前還沒有實(shí)質(zhì)性的工業(yè)應(yīng)用，但是，從現(xiàn)在起就要做好技術(shù)研發(fā)工作，為以后的發(fā)展做技術(shù)準(zhǔn)備。

　　3關(guān)鍵技術(shù)

　　針對上述產(chǎn)業(yè)化途徑，近期需要解決的關(guān)鍵技術(shù)主要有如下幾個(gè)方面。

　　3.1秸稈生物氣化技術(shù)

　　常用的沼氣生產(chǎn)原料是人畜糞便、食品廢物和有機(jī)垃圾等，但是，這些原料的來源是有限的，不是所有的地方都可以獲得這些原料，這就大大限制了沼氣生產(chǎn)的發(fā)展。沼氣要作為一個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，就必需要有充足和有保障的原料。中國的作物秸稈遍布全國各地，具有來源廣泛，收集、儲(chǔ)存方便，價(jià)格便宜等特點(diǎn)，是最可利用的沼氣生產(chǎn)原料，其本身也需要尋找出路。但是，由于秸稈的木質(zhì)纖維素含量較高，不能被厭氧菌有效地降解，相對于畜禽糞便等易消化的物料，秸稈的生物氣化要困難的多。因此，還有一些特殊的關(guān)鍵技術(shù)問題需要解決。首先，需要研究各種預(yù)處理方法，通過預(yù)處理提高秸稈的可生物消化性能、消化效率和產(chǎn)氣率。其次，要針對秸稈密度小、體積大、不具有流動(dòng)性等特性，研究適合其物料特性的專用高效厭氧消化反應(yīng)器，并研究出最優(yōu)的反應(yīng)器運(yùn)行參數(shù)。

　　目前，秸稈的干發(fā)酵、生物膜式兩項(xiàng)厭氧消化技術(shù)比較適合秸稈的物料特性，是發(fā)展的方向。通過這些技術(shù)的組合運(yùn)用，才能實(shí)現(xiàn)秸稈的高效消化和提高其經(jīng)濟(jì)性。北京化工大學(xué)資源與環(huán)境研究中心對秸稈高效厭氧消化技術(shù)進(jìn)行了比較深入的研究，并在山東泰安建成了利用秸稈生產(chǎn)沼氣的第一個(gè)農(nóng)業(yè)部示范項(xiàng)目，獲得了預(yù)期的效果，農(nóng)業(yè)部已確定今年在全國再建四個(gè)同類型的示范項(xiàng)目。該技術(shù)的開發(fā)成功可為沼氣的工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)和沼氣的產(chǎn)業(yè)化提供保障。

　　3.2沼氣凈化提純技術(shù)

　　不論是生產(chǎn)車用沼氣，還是生產(chǎn)化學(xué)品，都需要首先對沼氣進(jìn)行凈化提純，沼氣的凈化提純技術(shù)對沼氣的深層次、高附加值利用是至關(guān)重要的。汽車對燃料的要求是非常嚴(yán)格的，要保證其使用對發(fā)動(dòng)機(jī)不能有任何損壞和不利的影響。沼氣主要成分是CH₄和CO₂，此外，還含有H₂S等其他微量成分，需要凈化提純到一定的標(biāo)準(zhǔn)后方可使用。凈化提純的主要任務(wù)是去除CO₂和H₂S。

　　目前，比較普遍采用的CO₂凈化方法是變壓吸附法和水洗法。H₂S主要有干法、濕法和生物脫除幾種方法，干法常采用F₂O₃和活性碳作脫硫劑；濕法主要有堿液吸收和加壓水洗等；生物脫硫需要培養(yǎng)專門的脫硫菌來除硫。通過上述方法，可有效地去除沼氣中的CO₂和H₂S等雜質(zhì)，使得沼氣中甲烷的含量提高到95%～97%。

　　目前，只有德國、瑞典和瑞士這3個(gè)國家制訂了專門的車用沼氣標(biāo)準(zhǔn)，中國只能借用《車用壓縮天然氣國家標(biāo)準(zhǔn)》(GB1807-2000)。這些標(biāo)準(zhǔn)一般都規(guī)定車用沼氣中甲烷的含在95%～97%之間，H2S含量在15ppm以下，此外，還對O₂和N₂含量以及露點(diǎn)等有所規(guī)定。由于原料來源、消化方式等的不同，沼氣成分的變化是比較大的，因此，一種技術(shù)組合是不能完全解決問題的。中國目前還沒有專門針對車用沼氣凈化提純的技術(shù)和工業(yè)化裝置，以后的主要任務(wù)是結(jié)合不同沼氣的成分特點(diǎn)，借鑒國外的技術(shù)，對這些技術(shù)進(jìn)行具體的研究和有針對性地設(shè)計(jì)凈化提純工藝和確定運(yùn)行參數(shù)。

　　3.3催化合成技術(shù)

　　生物氣產(chǎn)生于“生物反應(yīng)器”，而合成氣產(chǎn)生于“化學(xué)反應(yīng)器”，需要把兩者結(jié)合在一起構(gòu)建一個(gè)完整的工藝系統(tǒng)，才能達(dá)到利用沼氣生產(chǎn)高值化工產(chǎn)品的最終目的。在化學(xué)工業(yè)，用CH₄和CO₂氣體來制取合成氣(CO+H₂)的技術(shù)已經(jīng)比較成熟，工業(yè)用CH₄和CO₂氣體可按化學(xué)反應(yīng)要求自由配比，工藝技術(shù)也比較成熟。雖然生物氣經(jīng)凈化提純后CH₄和CO₂含量可以達(dá)到97%以上，但其中仍含有微量的其他氣體成分，對催化劑有“毒害”作用，對合成過程會(huì)產(chǎn)生不利的影響；此外，其CH₄和CO₂含量分別占60%和35%，而CH₄和CO₂的反應(yīng)式是CH₄+CO₂→2CO+2H₂($H298=247kJ/mol)，要求CH₄和CO₂是1∶1的關(guān)系，因此，還需要根據(jù)厭氧消化過程中生物氣產(chǎn)生量和成分特點(diǎn)，調(diào)變生物氣制合成氣工藝流程及化學(xué)反應(yīng)過程(例如在反應(yīng)原料氣中加入少量氧氣)。在研制出的新型催化劑的催化轉(zhuǎn)化下，使生物氣完全轉(zhuǎn)化為合成氣，最終建立將厭氧生物降解過程與生物氣制合成氣的化學(xué)過程耦合為一體的、完整的新工藝過程，以最終用于實(shí)用。

　　4討論

　　中國沼氣的生產(chǎn)和使用要在政府支持下繼續(xù)發(fā)展。在繼續(xù)大力推廣戶用小沼氣、滿足分散的家庭農(nóng)戶使用的同時(shí)，逐步走出農(nóng)村和農(nóng)戶，向沼氣工業(yè)化生產(chǎn)和工業(yè)化應(yīng)用方面轉(zhuǎn)變，最終建立農(nóng)村沼氣產(chǎn)業(yè)，為農(nóng)業(yè)、農(nóng)村和農(nóng)民開辟新的致富之路。目前，首先要結(jié)合中國社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)，大力發(fā)展沼氣的集中生產(chǎn)和供氣，并實(shí)行專業(yè)化管理和市場化運(yùn)作；其次，結(jié)合中國汽車工業(yè)的快速發(fā)展和國際石油價(jià)格的持續(xù)走高，大力發(fā)展車用沼氣，開辟新的應(yīng)用領(lǐng)域和提升沼氣的利用價(jià)值；最后，積極開展沼氣在化學(xué)工業(yè)方面的應(yīng)用基礎(chǔ)研究，為未來發(fā)展提前做好技術(shù)準(zhǔn)備。同時(shí)，積極做好相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)的研究開發(fā)，為沼氣產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供技術(shù)支持。