沼气的提纯技术中，膜分离法和PSA（变压吸附）是两种常用的方法，它们在原理、适用场景和优缺点上存在显著差异。以下是两者的对比分析：

1. 工作原理

• 膜分离法
• 利用气体组分通过高分子膜的渗透速率差异（如CO₂、H₂O比CH₄更快透过膜）实现分离。
• 通常需要多级膜组件串联以提高甲烷纯度。
• PSA（变压吸附）
• 通过吸附剂（如活性炭、分子筛）在高压下选择性吸附杂质（CO₂、N₂、H₂O等），甲烷作为产品气排出；降压时脱附杂质再生吸附剂。
• 需周期性切换吸附塔，工艺更复杂。

2. 适用场景

• 膜分离法
• 适合中小规模（如100~50000Nm³/h）、沼气中CH₄浓度较高（>50%）的场景。
• 对CO₂去除效果好，但对N₂分离效果较差（需配合其他技术）。
• PSA
• 适合大规模（>10000 Nm³/h）、杂质复杂（含CO₂、N₂、O₂等）的沼气。
• 可通过吸附剂组合灵活调整，适应不同杂质，提纯CH₄纯度更高（可达97%~99%）。

3. 关键性能对比

4. 优缺点总结

• 膜分离法的优势
• 结构简单、占地面积小、启动快。
• 无化学消耗，适合连续运行。
• 膜分离法的局限
• 对原料气预处理要求高（需除H₂S、颗粒物等，避免膜污染）。
• N₂难以分离，限制最终纯度。
• PSA的优势
• 纯度高，适应复杂成分（如含N₂的沼气）。
• 工艺成熟，可靠性高。
• PSA的局限
• 设备投资高，能耗大。
• 操作复杂，需频繁切换阀门。

5. 选择建议

• 优先选膜分离：中小规模、CO₂为主杂质、追求低成本和简单运维。
• 优先选PSA：大规模、高纯度需求（如车用CNG）、沼气含N₂或O₂等复杂成分。
• 组合工艺：对高纯度且含N₂的沼气，可结合膜法（先脱CO₂）和PSA（后脱N₂）。

6. 其他技术补充

• 水洗法/化学吸收：适合高CO₂沼气，但可能产生废水。
• 深冷分离：适合超大规规模，但能耗极高。