水洗法提纯沼气的建模与试验论证
沼气净化提纯工艺技术剖析及过程监测应用案例
沼气净化提纯工艺技术剖析及过程监测应用案例沼气净化提纯工艺技术汇总及其过程监测应用案例沼气的主要成分是CH4和CO2，此外，还含有微量的H2S、水等杂质。
利用沼气生产管道燃气、GNG和LNG，其技术难点在于沼气的净化提纯。
因此，需要通过必要的沼气净化提纯技术，使沼气成为甲烷含量高，热值和杂质等条件符合管道、压缩或液化天然气标准要求的高品质生物天然气。
而要达到标准所规定的气体质量，净化提纯工艺过程监测必不可少。
一、沼气净化提纯技术沼气中出CH4以外的杂质气体成分往往会对沼气的利用造成不利影响，必须将其除去。
主要原因如下：①CO2使沼气的能量密度降低，并且减缓燃烧速度。
②H2S的活性较强，会使压缩机、管道、发动机等受到腐蚀，并造成催化剂中毒。
③水在导气管道中积累后会溶解H2S、CO2等酸性气体而腐蚀管道。
④O2含量过高，当混合气浓度到达甲烷的爆炸极限水平可能发生爆炸。
与其他燃料相比，沼气抗爆性能较好，是有一种很好的清洁燃料。
目前大量的沼气利用还是以低品位的热利用为主，随着沼气产量的不断增加，沼气的中高端利用途径不断扩展。
沼气发电，热电联产，作燃料电池，纯化后代用管道天然气和用作汽车燃料，用作生产燃料乙醇等。
沼气组分复杂，净化难度远大于天然气，因此，利用沼气生产管道燃气、GNG和LNG，其技术难点在于沼气的净化提纯，即要把沼气净化提纯到符合国标要求的天然气标准。
沼气净化一般是去除沼气中微量的有害组分，如沼气脱硫、脱氧、干燥技术等。
沼气提纯是去除沼气中的二氧化碳，以提高燃气的适用性和热值。
经过净化提纯得到的生物天然气，通常含有95%~97%的甲烷和1%~3%的二氧化碳，可以作为替代天然气使用。
1、沼气脱硫沼气中的硫主要以H2S形式存在，所含有机硫较少。
脱除硫化氢的方法很多，一般可分为干法脱硫、湿法脱硫和生物脱硫。
干法脱硫通常用于低含硫气体处理，特别是用于气体精细脱硫。
大部分干法脱硫工艺由于需要更换脱硫剂而不能继续操作，还有一些干法如锰矿法、氧化锌法、氧化铁、活性炭等，脱硫剂不能再生或再生次数很少，脱硫饱和后要废弃，这样一方面会造成环境问题，另一方面会增加脱硫成本。
论文范文
河北化工医药职业技术学院毕业论文沼气的净化姓名：李泽瑛学号：1201100618专业：应用化工技术班级：31006指导教师：尤彩霞完成时间：化学与环境工程系摘要沼气是由各种有机物质在隔绝空气，并在适宜的温度、湿度条件下，经过微生物的发酵作用产生的一种可燃气体。
沼气的主要成分是CH4，含量约50％～80％。
另外还含有20％～40％的CO2，0％～5％的N2，少量H2、H2S、O2，以及微量的不饱和烃，通常都含有饱和水。
通过对沼气进行脱硫、脱碳、脱水等一系列净化处理，即可制得清洁无污染的天然气，使其燃烧热值大幅提升。
使其产热或发电，作为能源供当地用户使用。
本文主要介绍了沼气脱硫、脱碳、脱水的主要方法和现在最主流的净化沼气方式，这些净化的方法适用于主流化工生产中，用于对介质中除去硫化氢，二氧化碳和水实现对产品的净化。
目录第一章沼气中H2S的去除 (4)第一节干法脱硫 (4)第二节湿法脱硫 (6)第三节生物脱硫法 (9)第二章沼气中CO2的去除 (11)第一节变压吸附（PSA）法 (11)第二节化学吸收法 (12)第三节物理吸收法 (13)第三章沼气中H2O的去除 (14)第一节液体溶剂吸收法 (15)第二节冷分离法 (15)第三节固体物理吸收法 (15)结论 (16)参考文献 (17)致谢 (18)第一章沼气中H2S的去除H2S总是存在于沼气中，尽管其含量因为发酵原料的不同有所变化，但是必须予以去除，以免腐蚀压缩机、气体储存罐和发动机。
H2S可以和大部分金属反应，并且随着浓度和压力的变化反应也会改变。
由于H2S的存在会导致很多问题，如沼气含有一定量的硫化氢，有时也含极少量的有机硫，硫化氢是剧毒的有害物质，空气中含0.1%的硫化氢数秒内可使人致命。
它对输气管、仪器仪表、燃烧设备有很强腐蚀作用，其燃烧产物二氧化硫也是一种腐蚀性很强的气体，同时进入大气能产生“酸雨”。
为保证人体健康和保护大气环境，延长燃气设备等的使用寿命，必须在沼气净化过程中尽早予以进行脱硫。
高压水洗沼气净化吸收塔的模拟研究
高压水洗沼气净化吸收塔的模拟研究高压水洗沼气净化吸收塔是一种常见的沼气净化设备。
它采用高压水流和吸收剂将沼气中的硫化氢等有害气体吸收，并将净化后的沼气输出。
本文通过建立数学模型，对高压水洗沼气净化吸收塔的工作过程进行模拟研究。
首先，建立数学模型。
假设高压水洗沼气净化吸收塔为一个高165cm、直径40cm的圆柱形容器，分为上、中、下三个部分。
将塔内分为N个物理均匀分区，其中第i个分区的沼气体积为Vi，质量为mi，密度为ρi，温度为Ti，压力为Pi。
吸收液质量为M，密度为ρl，温度为Tl，浓度为C。
假设泡沫体积分数为ε，物理模型中吸收液与沼气的质量传递系数为K，沼气的气相传质系数为ka，沼气与泡沫的质量传质系数为k2，吸收液悬浮泡沫的质量传质系数为k3。
吸收塔中的流体运动由Navier-Stokes方程描述，其散度由质量守恒方程控制，单位时间内吸收剂的垂直进入速度被构造为c。
则可得到各区域质量平衡方程和能量平衡方程。
其中，沼气的物质平衡方程为：d(mi)/dt=-εSu(ρi,mi,Yi-Yil)+(1-ε)Sgka(ρi,Yi,ε)(Yi-Yil)其中，Su和Sg分别是沼气和泡沫的有效交叉截面积，Yi和Yil分别是第i个分区沼气中硫化氢的分压和吸收液中硫化氢的分压。
吸收液的物质平衡方程为：dM/dt=Sgεk3(Cl-Cp)-Sgεk(Cl-Cp)/(ρl)其中，Cl和Cp分别是吸收液的初始浓度和沼气输出流中硫化氢浓度。
沼气和吸收液的能量平衡方程为：ρid(miciT+dTidmi)=(1-ε)Sg(T-Tl)ka(ρi,Yi,ε)(Yi-Yil)dtρldM(cpldTldt)=Sgεk3(Cp-Cl)dt以上方程极大地简化了吸收塔复杂的物质和能量传递过程，实现了对吸收塔的模拟研究。
接着，针对该模型进行数值求解，并对结果进行监测和分析。
通过对模拟结果的对比和分析，可以对吸收剂的浓度、吸收塔的压力、温度、流量等参数的变化对沼气净化效果的影响进行定量研究。
大学毕业设计---沼气压力水洗提纯控制系统研究
本科毕业设计（论文）题目 沼气压力水洗提纯控制系统研究学 院 电气与自动化工程学院年 级 11级 专 业 自动化班 级 自动化111 学 号 160111116学生姓名 孙敏杰校内导师 孟翔飞 职 称 讲 师校外导师 职 称论文提交日期 2015-5-15常熟理工学院毕业设计（论文）常熟理工学院本科毕业设计(论文)诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计(论文)，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。
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本人学号（9位）：本人签名：日期：常熟理工学院本科毕业设计(论文)使用授权说明本人完全了解常熟理工学院有关收集、保留和使用毕业设计(论文)的规定，即：本科生在校期间进行毕业设计(论文)工作的知识产权单位属常熟理工学院。
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保密的毕业设计(论文)在解密后遵守此规定。
本人签名：日期：导师签名：日期：沼气压力水洗提纯控制系统研究摘要随着经济的发展，全球已经进入能源危机的时代。
煤炭，石油天然气等传统化石燃料消耗量在不断增大，这不仅加剧了化石资源的枯竭速度，还带来了许多严重的环境问题。
日益增长的能源需求和日渐严重的环境污染迫使我们寻找解决能源危机的突围之路。
其中，发展替代能源，实现传统能源之间，传统能源与新能源之间的替代，是解决我国能源供需瓶颈、供需结构性矛盾以及减轻环境压力的有效途径。
开发并生产各种可再生能源，替代煤炭、石油和天然气等化石燃料是世界今后解决能源紧缺的一种有效手段，发达国家都在致力开发高效、无污染的生物质能利用技术，保护本国的矿物能源资源，保障国家经济的可持续发展。
水合物法提纯沼气技术研究进展
CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2018年第37卷第1期·68·化 工 进展水合物法提纯沼气技术研究进展孟凡飞，王海波，廖昌建（中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院，辽宁 大连 137800）摘要：沼气是一种重要的可再生能源，对沼气进行充分高值利用对于缓解我国能源需求和环境压力具有重要意义。
沼气在高值利用前必须进行脱碳提纯处理，本文介绍了一种可用于沼气提纯的新技术——水合物分离技术。
介绍了水合物分离技术的基本理论，调研总结了水合物法提纯沼气和可用于沼气体系（CH 4/CO 2）的水合物分离技术研究进展，包括相平衡研究、热力学促进剂、动力学促进剂、机械强化、外场强化、添加多孔介质/纳米流体等和采用油/水乳液促进技术，并对各种水合物分离促进技术进行了分析：相平衡研究为水合物法提纯沼气提供了理论基础；合理地选用热力学和动力学促进剂能够有效改善气体水合物相平衡条件，促进水合物生成，增加储气效果和提高分离效率；机械强化及外场作用通过强化水合反应过程的传质传热效果促进水合物生成；添加多孔介质和纳米流体等能够增大气液接触面积，对水合过程发挥促进作用；采用油/水乳液不但能够强化气液接触，而且微乳状态下的水合物具有很好的流动性，具有良好工业应用前景。
最后对水合物法提纯沼气技术进行了展望，水合物提纯沼气研究虽处在起步阶段，但随着研究的不断深入，该技术凭借操作条件温和，对原料气要求低，并且具有操作简单灵活、安全性高、环保无污染等优点，必将在我国沼气产业发展过程中发挥作用。
关键词：水合物；沼气；分离；提纯；甲烷；二氧化碳中图分类号：TQ028.8 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2018）01–0068–12 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2017-0798Research progress of hydrate separation technology for biogaspurificationMENG Fanfei ，WANG Haibo ，LIAO Changjian（Dalian Research Institute of Petroleum and Petrochemicals ，SINOPEC ，Dalian 137800，Liaoning ，China ）Abstract ：Biogas is an important renewable energy source ，and the full use of biogas is of great significance to alleviate energy demand and environmental pressure. Biogas must be purified by decarbonization before high value utilization. A new technology——hydrate-based separation technology ，for the biogas purification is introduced. The basic theories of hydrate-based separation technology were introduced ，and the research progress of hydrate-based separation technology biogas（CH 4/CO 2）was summarized ，including phase equilibrium research ，thermodynamic promotors ，kinetic promotors ，mechanical strengthening ，field strengthening ，adding porous media/nano-fluids ，and using oil/water emulsion. Various technologies of hydrate-based separation were analyzed. Phase equilibrium study provided the theoretical basis for the purification of biogas by hydrate method. Reasonable selection of thermodynamic and kinetic promoters could effectively improve gas hydrate phase equilibrium conditions ，promote hydrate formation ，increase gas storage effect and improve separation efficiency. Mechanical strengthening and field action promoted hydrate formation by enhancing the mass and heat transfer effect in the hydration process. Adding porous media/nano-fluids could increaseE-mail ：***************************。
沼气连续压力水洗提纯试验与分析
沼气连续压力水洗提纯试验与分析姜敏泉;陈启东【摘要】Purification of biogas by water absorb is an important way for biomass bio-gas purification of natural gas.This method is widely used in large and medium scale bio-as projects in Europe because of its advantages of environment friendly,simple process and high efficiency.According to the related theory and practicalexperience,constructed a set of biogas pressure water absorbing purification equipment.The experimental data were obtained by u-sing the equipment under different pressure and gas water ratio.In the experiment,the concentration of CO2 was reduced to 3.8％,which reached the standard of quality natural gas.The experimental results were compared with the results of the atmospheric pressure atomization water purification equipment,and the results show that the pressure is the most important parameter for the purification of the biogas water purification process.The experimental data were fitted by the function,and an empirical formula was obtained for the purification of the pressure,gas water ratio and CO2 removal rate.%沼气的水洗法提纯是一种重要的沼气提纯生物质天然气的方式,由于拥有环境友好、工艺简单、处理效率高等优势而广泛应用于欧洲的大中型沼气工程中.依据相关理论与实践经验,搭建了一套沼气连续压力水洗提纯设备.利用该设备在不同压力及气水比下进行试验,得到了相关的试验数据.试验中提纯沼气中CO2的浓度最低降到了3.8％,达到了天然气的标准.试验结果与常压雾化水洗设备的试验结果进行了对比分析,得出了压力是沼气水洗法提纯的最重要的工艺参数.将试验数据进行函数拟合,得到一条关于压力、气水比和CO2去除率的沼气水洗法提纯的经验公式.【期刊名称】《四川环境》【年(卷),期】2017(036)004【总页数】5页(P38-42)【关键词】沼气;水洗法;提纯【作者】姜敏泉;陈启东【作者单位】苏州大学,机电工程学院,江苏苏州215000;常熟理工学院,机械工程学院,江苏常熟215500【正文语种】中文【中图分类】S216.4随着化石能源的不断枯竭以及环境恶化的不断加剧，世界各国都加强了对可再生能源的研究[1]。
膜法提纯论文
膜法沼气净化提纯技术应用文/青岛天人环境股份有限公司吕晓东随着我国经济的快速发展以及对环境保护的提升，清洁能源的市场需求在快速增长，能源的对外需求度逐年增加，供需矛盾十分突出。
从天然气供需来看，2009年全国天然气产量为852.67亿立方，而天然气的消费量为887亿立方米，供需缺口达34亿立方米。
我国每年产生畜禽粪便约40亿吨，作物秸秆约7.8亿吨。
农产品加工有机废弃物近亿吨，具有5000亿m3以上的沼气生产潜力，相当于2011年全国天然气消费总量的2.5倍，虽然生物质能源原料丰富，但开发利用率仅占10%左右。
如果建设上万个池容2万立方米的大型沼气工程，年产沼气1100亿立方米，可为1.8亿农户供气，能替代原油5500万吨，相当于2个胜利油田的全年原油产量，年可创造产值1100亿元；可减排二氧化碳2亿吨，相当于“十二五”国家二氧化碳减排任务的13%，对缓解能源紧缺和保护生态环境将起到积极作用“。
因此发展沼气对于缓解我国能源紧张局面，减轻对传统石化能源的依赖，优化能源结构具有十分重要的战略意义。
1、沼气的高附加值利用沼气的主要成分是甲烷(CH4)和二氧化碳(C02)。
甲烷占50％~70％，二氧化碳占30％~50％，还有少量其他惰性气体。
甲烷，是天然气的主要成份，容易燃烧、热值较高，燃烧时不会产生烟尘，是一种清洁能源。
对沼气进行提纯处理，提纯后的沼气中CH4含量为95%以上，CO2含量为2%～5% ，使之达到与天然气一样的品质，可实现与天然气的互联互通。
因此，沼气净化提纯将成为沼气高附加值利用的一种主要途径。
目前沼气高附加值利用的主要方法有：化学吸收法（胺液吸收法为主导）、PSA（变压吸附法）、压力水洗法、膜法等，每种方法各有千秋，最终都是要将沼气中的甲烷含量提升至95%以上。
但是，从设备结构简单化、设备化、撬装化、低能耗等方面考虑，膜法沼气净化提纯设备满足上述要求，将成为沼气净化提纯方向的主流。
2、气体膜分离技术气体膜分离是指在压力差或压力比的作用下，利用气体混合物中各组分在气体分离膜中渗透速率的不同而使各组分分离的过程。
沼气水洗净化制取压缩生物质甲烷试验研究
沼气水洗净化制取压缩生物质甲烷试验研究李胜;卢朝霞;肖友程;黄福川【摘要】为了提高沼气热值，设计沼气水洗净化制取压缩生物质甲烷试验，并对工艺参数和设备进行合理的设计和选型。
首先，利用脱硫塔和过滤器，去除沼气中硫化氢和粉尘等杂质；然后，将沼气加压输送至水洗塔进行净化处理，去除二氧化碳；最后，把净化后获得的生物质甲烷加压灌装入气瓶。
经检验，产品气中甲烷浓度达到88.1%，热值得到极大提高。
%In order to improve biogas heat value, a test of biogas water scrubbing and purification for producing compressed biomass methane was designed; the reasonable process parameters and equipments were selected. First impurities such as hydrogen sulfide and dust in the biogas were removed by desulfurization tower and filters. Then the biogas was pressed and transported to the washing tower to purify. Finally the biomass methane was filled into the cylinders by pressure. The inspection results show that ,after purification methane concentration can reach to 88.1% in product gas, and the heat value is improved greatly.【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】4页(P30-33)【关键词】沼气;水洗;净化;试验研究【作者】李胜;卢朝霞;肖友程;黄福川【作者单位】广西大学化学化工学院，广西石化资源加工及过程强化技术重点实验室，广西南宁 530004;广西大学化学化工学院，广西石化资源加工及过程强化技术重点实验室，广西南宁 530004;广西大学化学化工学院，广西石化资源加工及过程强化技术重点实验室，广西南宁 530004;广西大学化学化工学院，广西石化资源加工及过程强化技术重点实验室，广西南宁 530004【正文语种】中文【中图分类】TQ221随着石化能源供需日趋紧张，其价格逐年上升，人们越来越青睐生物质能源的开发和利用。
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随着能源和环境问题的日益严峻， 世界各国都加强了对 可再生能源， 特别是生物质能源的研究， 因此沼气作为一种来 ［1 ］ 可再生的清洁能源受到各国的重视 。 沼气是一种可 源广、 燃的混合气体， 可利用农业废弃物如秸秆、 猪粪等厌氧发酵得 约 占 60% ） 、 二氧化碳 到。沼气的 主 要 成 分 为 甲 烷 （ CH4 ， （ CO2 ， 约占 40% ） ， 如直接燃烧， 不仅效率低， 还会造成相当 大的浪费， 因此需要对沼气进行提纯处理， 去除其中的二氧化 ［2 ］ 碳。当甲烷浓度高于 90% 以上时就能达到天然气的品质 ， 可作为天然气的替代品。 目前， 沼气的提纯方法主要有有机溶剂吸收法 、 膜分离 法、 变压吸附法以及物理分离法。 有机溶剂吸收法虽然有很 但是吸收二氧化碳后的溶剂还原耗能大， 而且 高的分离效率， 本身有较大的污染； 膜分离中膜的制造成本高， 容易被阻塞污 染； 变压吸附的运行成本大， 也很难大规模地推广； 水洗法提 在目前沼气提纯中运用得较为普遍。 纯沼气属于物理分离法， 水洗法提纯沼气有成本低、 环保、 安全等优势 碳后的水经过闪蒸或者暴晒处理即可还原。
收稿日期： 2015 － 09 － 10 项目基金： 江苏省教育厅产业化推进项目（ 编号： JHDZ2012 － 8 ） 。 作者简介： 陈启东（ 1962 —） ， 男， 江苏常熟人， 教授， 主要从事沼气综 合利用的研究。E － mail： xl18951112945@ sina． com。 ［ 11］Kittas C， Papadakis G， Boulard T． Greenhouse ventilation rates through combined roof and side openings： an experimental study ［ J］． Acta Horticulturae， 1997 ， 443 ： 31 － 38． ［ 12］Beiley B J． Constraints， limitations and achievements in greenhouse natural ventilation ［J］ ． Acta Horticulturae， 2000 ， 534 ： 21 － 30． ［ 13］Bot G， Van de Braak N， Challa H， et al． The solar greenhouse： state of the art in energy saving and sustainable energy supply［J］ ． Acta Horticulturae， 2005 ， 691 （ 2 ） ： 501 － 503． ［ 14］王 怡， 文 福， 姚海兵． 大开口自然通风流量系数特性分析 ［ J］． 暖通空调， 2008 ， 38 （ 11 ） ： 17 － 20．
［ 15］林 ［ 16］周 ［ 17］王 文． 单开口热压自然通风的实验研究及模拟仿真［D］． 长 溯． 夏季自然通风日光温室温湿度试验研究与模拟优化 钟， 张盛龙， 房安康， 等． 基于无线传感器网络的温室控制
江苏J］ ． 江苏农业科学， 2016 ， 44 （ 11 ） ： 369 － 372． 陈启东， 姜敏泉， 孙越高． 水洗法提纯沼气的建模与试验论证［ doi： 10． 15889 / j． issn． 1002 － 1302． 2016． 11． 108
［3 ］
沼气的水洗提纯受温度、 压强、 沼气与水接触比表面积、 ［4 － 6 ］ 。本研究探讨微孔管曝气水洗法提 停留时间等因素影响 微孔管的造价低廉， 其上密布微小的管孔， 通过微孔 纯沼气， 管冒出的气泡直径较小， 能显著增加沼气气泡与水体接触的 从而提高沼气水洗吸收的 比表面积及在水体中停留的时间， 效果。 利用微孔管 水洗提纯沼气的过程中， 沼气气泡在水中 的对流与传质是问题的关键， 直接影响水洗的效果。 在关于 气泡在水中运动的研究中， 鲜有对混合气体气泡在水中上浮 传质的耦合运动的研究。本研究通过气泡上浮及传质理论推 并将试验 导建立沼气气泡在水中上浮运动的动态耦合模型， 结果与理论结果进行对比， 验证了模型的正确性。 本研究利 用模型对不同条件下的水洗效果进行模拟， 以期为沼气的水 洗法提纯提供一些参考。 1 1． 1 沼气气泡运动过程的动态耦合模型 基本假定
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水洗法提纯沼气的建模与试验论证
1 2 2 陈启东 ，姜敏泉 ，孙越高
（ 1． 常熟理工学院， 江苏常熟 215500 ； 2． 苏州大学， 江苏苏州 215000 ）
摘要： 沼气工程是推进农业现代化的重要实践形式， 沼气的提纯是沼气工程的重要环节 。对微孔曝气水洗法中沼 气气泡在水中上浮与传质的过程进行耦合， 推导出沼气气泡在水中运动和传质的动态耦合模型， 利用该模型分别计算 4 组不同温度条件下沼气水洗提纯的效果， 。 并在对应条件下进行试验 试验结果与理论值较为接近， 验证了模型的正 确性， 同时通过模拟与试验得出水洗的效果与温度的关系 。通过对 3 种不同气泡初始直径下的沼气水洗提纯效果进 得出气泡初始半径与水洗效果之间的关系， 阐明微孔管曝气水洗法的优势， 并得出这种沼气水洗提纯法塔高 行模拟， 的极限在 8 m 左右。该模型得到温度、 塔高、 气泡初始直径等主要工艺参数对沼气水洗提纯效果的影响数据， 为水洗 设备的建设与优化提供了理论依据 。 关键词： 沼气； 水洗提纯； 微孔管曝气； 气泡运动； 动态耦合模型 中图分类号： S216． 4 文献标志码： A 文章编号： 1002 － 1302 （ 2016 ） 11 － 0369 － 04
［7 ］
， 吸收二氧化
由于气泡运动的实际情况非常复杂， 为了便于研究， 现作 ［8 － 9 ］ ： （ 1 ） 气泡在上浮过程中始终保持球形； （ 2 ） 气 如下假定 泡内气体的温度在上浮过程中不变； （ 3 ） 由于在相同条件下 二氧化碳的溶解度比甲烷高得多， 所以假定甲烷不溶于水； （ 4 ） 气泡间互不干扰。