【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 較豐富的 化學(xué) 物質(zhì)之一，其來源分為天然的和化學(xué)反應(yīng)過程中產(chǎn)生的兩種。 CO2 物理狀態(tài)可分為氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)（干冰）三種形式， 二氧化碳是空氣中常見的化合物，其分子式為 CO2，由兩個(gè)氧原子與一個(gè)碳原子通過共價(jià)鍵連 接而成，相對(duì)分子 質(zhì)量 為 。 CO2的性質(zhì) 常溫下是一種無色無味，能溶于水， 密度 比空氣略大的氣體，能與水反應(yīng)生成碳酸，固態(tài)二氧化碳俗稱 干冰 ，又稱溫室氣體，二氧化碳被認(rèn)為是造成 溫室效應(yīng) 的主要來源 。不能燃燒，容易液化，在臨界溫度以下加壓，可使 CO2氣體液化為無色的液態(tài) CO2。 CO2的用途 根據(jù) CO2質(zhì)量，性質(zhì)，有不同用途，可分為食品級(jí) CO2和 工業(yè) 級(jí) CO2二種。 二氧化碳的用途比較廣泛，廣闊的發(fā)展空間，而且市場(chǎng)前景良好。 食品級(jí) CO2的用途 (1）飲料和啤酒行業(yè)： 飲料和啤酒行業(yè)是食品 CO2主要市場(chǎng)，目前我國飲料和啤酒消費(fèi)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家，隨著我國人民生活水平的日益提高，這一行業(yè)對(duì) 食品 CO2的需求將會(huì)以每年 25%以上的速度增長(zhǎng)。 (2）煙草行業(yè)： 隨著環(huán)保要求的提高以及對(duì)食品添加劑的嚴(yán)格要求，為食品 CO2進(jìn)入煙草行業(yè)提供了很大的機(jī)遇，液體食品 CO2用于煙絲膨化可使每箱香煙節(jié)約 ～ 原料煙絲，而且煙絲膨化質(zhì)量也有很大的提高。卷煙行業(yè)以年產(chǎn) 3000 萬箱計(jì)算約需 CO2190 萬噸 /年。 (3）防腐保鮮行業(yè)： 真正綠色食品的推廣，在食品、蔬菜、水果和水產(chǎn)品的防腐保鮮，糧食的殺蟲與貯存等方面為食品級(jí) CO2提供了新的應(yīng)用領(lǐng)域。貯存速凍食品、航空食品、長(zhǎng)短冷藏運(yùn)輸，攝影棚及舞臺(tái)煙幕效果， 電子零件及金屬制冷，醫(yī)療冷凍等均已大量使用食品級(jí) CO2或制成干冰。 (4） CO2超臨界萃取技術(shù)： CO2為萃取劑的超臨界萃取技術(shù)，在中藥、食品、香料、石油化工、生物化工和環(huán)境化工等方面取得了突破性發(fā)展， CO2超臨界萃取作為一項(xiàng)新興、低成本、易分離的萃 3 取技術(shù)將會(huì)受到越來越多人們的青睞 [1]。 工業(yè)級(jí) CO2的用途 （ 1） CO2氣體保護(hù)焊 CO2 氣體保護(hù)焊是我國 焊接行業(yè) 重點(diǎn)推廣的技術(shù)項(xiàng)目之一，隨著推廣速度的遞增，預(yù)計(jì)年增長(zhǎng)幅度在 10%左右。 （ 2） CO2滅火裝置 人們生活水平的提高，賓館、高級(jí)住宅、汽車 、企事業(yè)單位對(duì) CO2滅火裝置得配置也大幅度增長(zhǎng)，所以 CO2在滅火器材中的用量也以年 8%～ 12%的幅度增長(zhǎng)。 （ 3） CO2氣肥 CO2 和水是植物光合作用的二種基本原料，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的唯一途徑。糧食基地、蔬菜基地的建立，為 CO2作為氣肥應(yīng)用于農(nóng)業(yè)開辟了新的領(lǐng)域，預(yù)計(jì)其增長(zhǎng)幅度也在 5%以上。 目前， CO2 在中藥、食品、香料、石油化工、生物化工、石油開采等方面已取得突破性 進(jìn)展 。該技術(shù)作為一種新型低成本技術(shù) ,將越來越受到人們的青睞，也為 CO2提供了用 ―武 ‖之地。 國內(nèi) CO2的市場(chǎng)概況 我國是能源 最大的消費(fèi)國，也是能源浪費(fèi)最大的國家。 目前 , 國內(nèi)市場(chǎng)需求量增長(zhǎng)速度為 15% ～ 20% , 2020 年 國 內(nèi) 的 CO2市 場(chǎng) 需 求 量 已 達(dá) 到 760～860103t/a, 產(chǎn)能與市場(chǎng)需求矛盾日顯突出。目前 , 合成氨行業(yè) , 一般都有大量的 CO2被閑置 , CO2是造成 ―溫室效應(yīng) ‖的罪魁禍?zhǔn)?, 同時(shí)又是用途非常廣泛的原料 , 應(yīng)當(dāng)如以利用。 據(jù)相關(guān)資料介紹，高耗能、低效率使得我們 GDP的成本居高不下。中國的能源以煤炭消費(fèi)為主，其比重為 75％，石油約占 17％，水電約占 5％，天然氣、核電約占 ％。我 國能源結(jié)構(gòu)中低效、高污染能源占相當(dāng)?shù)谋戎兀娔?、石油、天然氣等高效清潔能源所占比例太小，這樣的結(jié)構(gòu)不僅造成大量的能源浪費(fèi)，而且對(duì)環(huán)境也造成極大的污染。我國是當(dāng)今界上能源結(jié)構(gòu)以煤炭為基礎(chǔ)的少數(shù)國家之一，遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離了世界能源結(jié)構(gòu)以油、氣為發(fā)展趨勢(shì)的主流。 煤炭的生產(chǎn)能力不是可以任意提高的，當(dāng)煤炭年產(chǎn)量超過極限時(shí)，煤炭的開發(fā)難度加大，成本進(jìn)一步提高及安全生產(chǎn)時(shí)時(shí)令人擔(dān)憂，可持續(xù)增長(zhǎng)難免成問題。國家提出的科學(xué)發(fā)展觀及國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展精神，其中能源的循環(huán)利用是一個(gè)重要的方面。 我國 4 擁有可以開發(fā)利用的 CO2資源非常豐富。 主要來源為： ① 合成氨廠脫碳工序排放氣； ② CO2氣田氣； ③ 酒精廠、啤酒廠排放廢氣； ④ 制氫裝置副產(chǎn)氣； ⑤ 石灰石鍛燒窯氣； ⑥ 石油化工副產(chǎn)氣。 70 至 80 年代，國內(nèi)合成氨廠、酒精廠開始回收利用 CO2，其生產(chǎn)規(guī)模均在 3000 噸/年以下，基本為自產(chǎn)自用或以銷定產(chǎn)，當(dāng)時(shí)國內(nèi) CO2產(chǎn)銷量不足 3 萬噸。 90 年代初，國內(nèi) CO2 產(chǎn)銷量迅速增長(zhǎng)到 20 萬噸以上，市場(chǎng)初具規(guī)模。隨著我國工農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的多元化發(fā)展，國內(nèi) CO2需求呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)。至 1997 年底，國內(nèi) 50 多家中型合成氨廠已建成了 34 套 CO2回收裝置，總產(chǎn)能約 23 萬噸 /年，其中最小規(guī) 模僅 1000 噸 /年，最大規(guī)模為3 萬噸 /年，萬噸以上 9 套。國內(nèi)酒精廠、啤酒廠也有百余家安裝了 CO2回收、精制裝置，總生產(chǎn)能力達(dá) 18 萬噸 /年，其中最大規(guī)模為 2 萬噸 /年，大部分為 1000 噸 /年；煉油廠、石化廠也建成或在建大型 CO2生產(chǎn)裝置 10 余家，約占國內(nèi) CO2商品量的 50%。華東石油地質(zhì)局利用江蘇黃橋 CO2氣田、東北石油地質(zhì)局利用吉林萬金塔 CO2氣田開發(fā)的南北兩大氣田氣 CO2產(chǎn)品也先后投入市場(chǎng)，總生產(chǎn)能力在 15 萬噸 /年以上。 2020 年以后，發(fā)展更快。預(yù)計(jì)今后幾年平均增長(zhǎng)消費(fèi)速度為 15%～ 20%。 國內(nèi) CO2 市場(chǎng) 需求量的快速增長(zhǎng)，引起眾多海外 CO2 公司的高度重視，上述 CO2生產(chǎn)裝置的迅速發(fā)展，與海外著名氣體公司的參與密切相關(guān)。近年，世界各大工業(yè)氣體公司，如英國的 BOC 公司、法國的法液空公司、美國的普萊克斯公司、 CBI 公司、日本的巖谷公司以及我國臺(tái)灣的涇福公司等先后投資國內(nèi)，在資源豐富、市場(chǎng)潛力較大的省市紛紛建廠。其中英國 BOC 公司投資最大，在我國成立的合資公司最多，液體 CO2 的產(chǎn)量和市場(chǎng)占有率也最高。 BOC 公司以其開發(fā)的新型 CO2生產(chǎn) 設(shè)備 作為資本投入方式，在我國已引進(jìn) 8 套 1 萬噸 /年的液體 CO2生產(chǎn)設(shè)備，其中 6 套已在 撫順、大連、遷安、膠南、興甲、資江等正式投產(chǎn)。世界三大工業(yè)氣體公司之一的美國普萊克斯公司獨(dú)自經(jīng)營的固體 CO2項(xiàng)目采用世界最先進(jìn)的技術(shù)回收巴陵石化排放的 CO2，第一期工程投資 800萬美元， 設(shè)計(jì) 生產(chǎn)能力 3 萬噸 /年。法液空公司和涇福公司則分別立足青島、上海等重要沿海開放城市合資開發(fā)、經(jīng)營 CO2等工業(yè)氣體產(chǎn)品，為提高市場(chǎng)占有率和競(jìng)爭(zhēng)力，其規(guī)模也在不斷擴(kuò)大。如林德和上海焦化合資擬建 6 萬噸 /年精制廠。與國外公司的合作，使我國行業(yè)的整體技術(shù)水平上了一個(gè)臺(tái)階。國內(nèi)廣州氮肥廠，江蘇華揚(yáng)液碳公司在九十年 5 代采用催化氧化法凈化 CO2生產(chǎn)獲得成功 [3]， 催化劑 和設(shè)備均立足國內(nèi)，流程簡(jiǎn)單，自動(dòng)化水平較高，成本大幅度降低，產(chǎn)品質(zhì)量可達(dá)到國際標(biāo)準(zhǔn)。 國外 CO2的市場(chǎng)概況 美國是世界上 CO2 最大的生產(chǎn)國和消費(fèi)國 ,共有 90 余套生產(chǎn)裝置 ,其生產(chǎn)能力為 800104t/a: 主要原料為合成氨廠、制氫廠、石化廠和天然氣加工廠副產(chǎn)回收的 CO2。美國 % 的 CO2用于食品的冷卻、冷藏、研磨和惰化 , % 用于飲料碳酸化 , 11% 用于油井氣井操作 , % 用于碳酸鹽、青霉素的生產(chǎn)及冷卸 , % 用于焊接、冷收縮 裝配等金屬加工 , % 用于滅火劑、氣霧劑等其它方面。美國 CO2生產(chǎn)裝置的利用率在 60%左右，近幾年產(chǎn)量基本維持在 450 萬噸 /年。 日本 CO2的生產(chǎn)能力為 116104t/a。市場(chǎng)需求量約為 100 萬噸，應(yīng)用領(lǐng)域與美國相比有較大差別，近幾年，每年 8%～ 10%的速度增長(zhǎng)。 CO2氣體來源大致有五種 : 重油脫硫、制氫工廠的副產(chǎn)氣、高爐煉鐵副產(chǎn)氣、石化廠副產(chǎn)氣、酒廠副產(chǎn)氣。主要用于 CO2氣體保護(hù)焊接、碳酸飲料、啤酒、冷藏食品、冷凍和煉鋼 ( 轉(zhuǎn)爐復(fù)合吹煉技術(shù) )等。 西歐 CO2 消費(fèi)量為 200104t/a, 其中液體 CO2 占 80% 以上 , 主要用于飲料碳酸化和食品加工 , 占 68% 。 其次是焊接 , 占 8% 。 其它占 24% 。固體 CO2大約占 19% , 用于運(yùn)輸冷凍 , 在西歐 , 德國 CO2 產(chǎn)量最大 , 有 31 家液體 CO2 工廠 , 主要利用天然氣井分離的 CO2。近年來 , 美國的 CO2 產(chǎn)量基本上維持穩(wěn)定水平 , 日本每年則以 8%～ 10% 的速度增長(zhǎng) , 西歐 CO2市場(chǎng)今后幾年消費(fèi)增長(zhǎng)速度每年在 4% ～ 8% 。 表 國外 CO2 消費(fèi)分布情況表 區(qū)域 食品 飲料 油氣井操作 金 屬加工 滅火、氣霧劑 美國 46％ 20％ 11％ 5％ 8％ 日本 12％ 17％ 44％ 12％ 西歐 68％ 8％ 國內(nèi) CO2的市場(chǎng)概況 我國是能源最大的消費(fèi)國，也是能源浪費(fèi)最大的國家。 目前 , 國內(nèi)市場(chǎng)需求量增長(zhǎng)速度為 15% ～ 20% , 2020 年 國 內(nèi) 的 CO2市 場(chǎng) 需 求 量 已 達(dá) 到 760～860103t/a, 產(chǎn)能與市場(chǎng)需求矛盾日顯突出。目前 , 合成氨行業(yè) , 一般都有大量的 CO2被閑置 , CO2是造成 ―溫室效應(yīng) ‖的罪魁禍?zhǔn)?, 同時(shí)又是用途非常廣泛的原料 , 應(yīng)當(dāng)如以利用。 6 據(jù)相關(guān)資料介紹，高耗能、低效率使得我們 GDP的成本居高不下。中國的能源以煤炭消費(fèi)為主，其比重為 75％，石油約占 17％，水電約占 5％，天然氣、核電約占 ％。我國能源結(jié)構(gòu)中低效、高污染能源占相當(dāng)?shù)谋戎兀娔?、石油、天然氣等高效清潔能源所占比例太小，這樣的結(jié)構(gòu)不僅造成大量的能源浪費(fèi)，而且對(duì)環(huán)境也造成極大的污染。我國是當(dāng)今界上能源結(jié)構(gòu)以煤炭為基礎(chǔ)的少數(shù)國家之一，遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離了世界能源結(jié)構(gòu)以油、氣為發(fā)展趨勢(shì)的主流。 煤炭的生產(chǎn)能力不是可以任意提高的，當(dāng)煤炭年產(chǎn)量超過極限時(shí)，煤炭的開發(fā)難度加大，成本 進(jìn)一步提高及安全生產(chǎn)時(shí)時(shí)令人擔(dān)憂，可持續(xù)增長(zhǎng)難免成問題。國家提出的科學(xué)發(fā)展觀及國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展精神，其中能源的循環(huán)利用是一個(gè)重要的方面。 我國擁有可以開發(fā)利用的 CO2資源非常豐富。主要來源為： ① 合成氨廠脫碳工序排放氣； ② CO2氣田氣； ③ 酒精廠、啤酒廠排放廢氣； ④ 制氫裝置副產(chǎn)氣； ⑤ 石灰石鍛燒窯氣； ⑥ 石油化工副產(chǎn)氣。 70 至 80 年代，國內(nèi)合成氨廠、酒精廠開始回收利用 CO2，其生產(chǎn)規(guī)模均在 3000 噸/年以下，基本為自產(chǎn)自用或以銷定產(chǎn)，當(dāng)時(shí)國內(nèi) CO2產(chǎn)銷量不足 3 萬噸。 90 年代初，國內(nèi) CO2 產(chǎn)銷量迅速增長(zhǎng)到 20 萬噸 以上，市場(chǎng)初具規(guī)模。隨著我國工農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的多元化發(fā)展，國內(nèi) CO2需求呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)。至 1997 年底，國內(nèi) 50 多家中型合成氨廠已建成了 34 套 CO2回收裝置，總產(chǎn)能約 23 萬噸 /年，其中最小規(guī)模僅 1000 噸 /年，最大規(guī)模為3 萬噸 /年，萬噸以上 9 套。國內(nèi)酒精廠、啤酒廠也有百余家安裝了 CO2回收、精制裝置，總生產(chǎn)能力達(dá) 18 萬噸 /年，其中最大規(guī)模為 2 萬噸 /年，大部分為 1000 噸 /年；煉油廠、石化廠也建成或在建大型 CO2生產(chǎn)裝置 10 余家，約占國內(nèi) CO2商品量的 50%。華東石油地質(zhì)局利用江蘇黃橋 CO2氣田、東北石油地質(zhì)局利用吉 林萬金塔 CO2氣田開發(fā)的南北兩大氣田氣 CO2產(chǎn)品也先后投入市場(chǎng)，總生產(chǎn)能力在 15 萬噸 /年以上。 2020 年以后，發(fā)展更快。預(yù)計(jì)今后幾年平均增長(zhǎng)消費(fèi)速度為 15%～ 20%。 國內(nèi) CO2 市場(chǎng)需求量的快速增長(zhǎng)，引起眾多海外 CO2 公司的高度重視，上述 CO2生產(chǎn)裝置的迅速發(fā)展，與海外著名氣體公司的參與密切相關(guān)。近年，世界各大工業(yè)氣體公司，如英國的 BOC 公司、法國的法液空公司、美國的普萊克斯公司、 CBI 公司、日本的巖谷公司以及我國臺(tái)灣的涇福公司等先后投資國內(nèi)，在資源豐富、市場(chǎng)潛力較大的省市紛紛建廠。其中英國 BOC 公司投資最 大，在我國成立的合資公司最多，液體 CO2 的 7 產(chǎn)量和市場(chǎng)占有率也最高。 BOC 公司以其開發(fā)的新型 CO2生產(chǎn) 設(shè)備 作為資本投入方式，在我國已引進(jìn) 8 套 1 萬噸 /年的液體 CO2生產(chǎn)設(shè)備，其中 6 套已在撫順、大連、遷安、膠南、興甲、資江等正式投產(chǎn)。世界三大工業(yè)氣體公司之一的美國普萊克斯公司獨(dú)自經(jīng)營的固體 CO2項(xiàng)目采用世界最先進(jìn)的技術(shù)回收巴陵石化排放的 CO2，第一期工程投資 800萬美元， 設(shè)計(jì) 生產(chǎn)能力 3 萬噸 /年。法液空公司和涇福公司則分別立足青島、上海等重要沿海開放城市合資開發(fā)、經(jīng)營 CO2等工業(yè)氣體產(chǎn)品，為提高市場(chǎng)占有率和競(jìng)爭(zhēng)力， 其規(guī)模也在不斷擴(kuò)大。如林德和上海焦化合資擬建 6 萬噸 /年精制廠。與國外公司的合作，使我國行業(yè)的整體技術(shù)水平上了一個(gè)臺(tái)階。國內(nèi)廣州氮肥廠，江蘇華揚(yáng)液碳公司在九十年代采用催化氧化法凈化 CO2生產(chǎn)獲得成功 [3]， 催化劑 和設(shè)備均立足國內(nèi)，流程簡(jiǎn)單，自動(dòng)化水平較高，成本大幅度降低，產(chǎn)品質(zhì)量可達(dá)到國際標(biāo)準(zhǔn)。 詳述國內(nèi) CO2消費(fèi)分布和結(jié)構(gòu) 我國國內(nèi)市場(chǎng)需求量、消費(fèi)結(jié)構(gòu)各省市差別較大。沿海開放城市、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)省份需求量較大，其消費(fèi)結(jié)構(gòu)因各省市