随着我国经济社会的快速发展，能源危机与环境污染成为制约发展的两大问题。现代农业和城镇化发展，每年带来大量的农作物秸秆、畜禽粪便、城市垃圾、等低劣生物质，我国面临着巨大的低劣生物质治理考验。通过厌氧发酵的手段将这些低劣生物质进行有效利用，制取一种清洁、可再生的能源——沼气。沼气经过净化、提纯制取生物甲烷是实现沼气高值化利用的最佳途径。生物甲烷可以替代传统的天然气，应用于车用能源、天然气管网和化工原料等方面。发展生物甲烷可以实现资源利用、环境改善和能源结构优化的三重效果。　　沼气提纯技术是发展生物甲烷产业中的重要环节，目前主要的沼气提纯技术包括胺洗、变压吸附、膜分离、水洗、有机物理洗涤等。研究现有沼气提纯工艺对于我国沼气提纯制取生物甲烷产业的发展有一定的指导意义。本文从工艺流程和工艺原理分析各种沼气提纯技术，运用Aspen plus软件模拟提纯过程，研发提纯装置并进行相关实验，为研发新型的离子液体提纯沼气工艺做基础技术准备。本文具体研究内容及研究结果如下:　　(1)运用Aspen Plus软件来模拟水洗提纯沼气过程，以沼气处理量为250Nm3/h为例，分析了工艺参数对提纯效果的影响，简述了过程能耗的构成，并对过程参数进行了优化。结果表明:为获得较好的甲烷含量和较低的甲烷损失率，当闪蒸压力为3～4bar时，对应的吸收压力应为8～10bar。压力水洗技术可以直接脱除硫化氢，但是沼气中的硫化氢含量应不高于2000ppm。在低循环水流量和较高的闪蒸压力下，可以获得更低的系统能耗，但是产品气的流量会有所下降。　　(2)运用Aspen Plus软件模拟不同沼气处理量的提纯工程，根据我国国情对沼气提纯工程以投资利润率和投资回收期为目标函数进行了经济评价。结果表明:投资利用率随着沼气处理量的增加而增大，当沼气处理量大于150Nm3/h时，投资利润率大于12％。随着沼气处理量的增加，投资回收期逐渐降低，并趋于稳定，当沼气处理量为250Nm3/h时，投资回收期接近12年。综合投资利润率和投资回收期发现，沼气提纯项目的沼气处理量至少应为250Nm3/h才能获得较好的投资收益。　　(3)在运用模拟手段研究压力水洗提纯沼气工艺基础上，自行设计并研制出一套小型的水洗提纯沼气装置，引入自动化控制技术来提高装置的稳定性，装置试验获得了很好的效果。考察了压力水洗过程中的工艺参数对二氧化碳脱除率的影响，测定了吸收塔的体积总吸收系数，运用填料塔与喷雾塔结合的二段式吸收塔进行压力水洗提纯沼气的过程强化试验，运用胆碱-L-脯氨酸离子液体水溶液进行提纯沼气的强化实验。结果表明:当沼气处理量为10L/min时，在吸收压力为0.8MPa，吸收温度为10℃，液气比为0.3时，运用填料塔吸收达到最大脱除率96.7％。二段式吸收塔能够提高CO2吸收效果，当沼气处理量为10 L/min，填料层高度为100cm，二氧化碳含量小于3％时，与填料塔相比二段式吸收塔可以减少约12％的吸收液用量，采用110cm填料的二段式吸收塔获得最佳的提纯效果，二氧化碳脱除率达到97.4％。胆碱-L-脯氨酸离子液体水溶液能够强化提纯效果，当溶液质量分数为15％时，沼气处理量为10L/min时，解吸后再次吸收，吸收剂流量为60L/h时，二氧化碳脱除率可达到98.1％，达到二氧化碳含量小于3％时，胆碱-L-脯氨酸离子液体水溶液的用量约为水的30％。