沼气提纯（脱硫脱碳）后并入城市燃气管网是一项涉及环保、能源利用和工程技术的复杂过程，需综合考虑技术路线、经济性和法规标准。以下是关键步骤和技术要点：

1. 沼气成分与提纯目标

沼气主要成分为 甲烷（CH₄，50%~65%） 和 二氧化碳（CO₂，30%~50%），以及少量 硫化氢（H₂S）、水分、氮气（N₂）、氧气（O₂） 和有机硫化物（如硫醇）。
提纯目标：

甲烷纯度 ≥ 95%（满足天然气标准，如GB 17820-2018《天然气》）。

H₂S ≤ 20 mg/m³（避免腐蚀和环境污染）。

CO₂ ≤ 3%（提高热值并符合管网要求）。

2. 脱硫（H₂S去除）

硫化氢具有腐蚀性和毒性，需优先脱除。常用方法：

生物脱硫：利用硫氧化细菌（如Thiobacillus）将H₂S转化为单质硫，成本低但效率较低。

化学吸收法：

铁基脱硫（Fe₂O₃或Fe(OH)₃）：H₂S与氧化铁反应生成硫化铁，适合小规模应用。

胺法脱硫（如MEA、DEA）：吸收H₂S后再生，效率高但能耗较大。

活性炭吸附：适用于低浓度H₂S，可再生使用。

3. 脱碳（CO₂去除）

提升甲烷浓度是关键步骤，主流技术：

变压吸附（PSA）：利用吸附剂（如分子筛、活性炭）选择性吸附CO₂，甲烷回收率可达90%以上。

膜分离：通过高分子膜（如聚酰亚胺）基于气体渗透速率差异分离CO₂，适合中小规模。

化学吸收法：

胺液吸收（如MDEA）：高效但需热能再生。

高压水洗：利用CO₂在水中的溶解度高于甲烷的特性，操作简单但能耗高。

4. 深度处理与调质

脱水：采用冷凝（降温至3~5℃）或分子筛吸附，使水含量≤200 mg/m³。

热值调节：若热值不足（需≥31.4 MJ/m³），可掺混液化天然气（LNG）或丙烷。

加臭处理：添加四氢噻吩（THT），确保泄漏时可察觉。

5. 并入城市燃气管网的条件

气质标准：符合国家或地区标准（如GB 17820-2018）。

压力匹配：通过压缩机将沼气压力提升至管网压力（0.2~0.4 MPa）。

在线监测：安装CH₄、H₂S、O₂等传感器，实时监控气质。

6. 经济性与政策支持

投资成本：提纯设备投资约500~1500万元/万方/天，膜分离法运营成本较低。

政策补贴：部分国家/地区对沼气提纯项目提供碳减排补贴或电价优惠。

7. 应用案例

德国：全球领先的沼气提纯技术，90%以上项目采用膜分离或PSA。

中国：河南安阳某项目年处理沼气1000万方，提纯后甲烷纯度达97%，并入西气