【文章內(nèi)容簡介】 安全、勞動保護措施必須同主體裝置的設計、建設、投運同時進行。污染物的排放必須達到規(guī)定的指標，并保證工廠安全運行和操作人員的健康不受損害； (4) 以經(jīng)濟效益為中心，加強項目的市場調(diào)研，做好市場分析及風險性評價，降低建設投資，最大限度地降低項目產(chǎn)品生產(chǎn)成本，提高項目經(jīng)濟效益，增強項目產(chǎn)品的競爭能力。 研究范圍 (1) 建設意義； (2) 市場分 析； (3) 工藝選擇及原料來源； (4) 建設規(guī)模及產(chǎn)品方案； (5) 廠址選擇； (6) 效益分析。 研究結(jié)論 (1)二氧化碳捕集采用工業(yè)上成熟的化學吸收法，以一乙醇胺（ MEA）為吸收劑，通過熱解吸釋放二氧化碳；一乙醇胺（ MEA）具有一定的腐蝕性，且易被煙氣帶進的氧氣氧化，因此需要加入抗氧化劑及緩蝕劑。 (2)本項目的原料氫氣及產(chǎn)品甲醇均是易燃易爆物質(zhì)，在生產(chǎn)過程中存在火災、爆炸等有害因素，因此要做好預防這些有害因素的工作，即 在工程設計、工程施工、環(huán)境保護、５萬噸 /年燃煤電廠煙氣二氧化碳捕集及后續(xù) ／年制甲醇項目設計 6 安全衛(wèi)生、生產(chǎn)管理等方面必須嚴格按規(guī)范進 行 ，以確保建設及生產(chǎn)的安全性。 (3)一乙醇胺（ MEA）具有吸收二氧化碳是速率快，單位質(zhì)量一乙醇胺（ MEA）具有較高的吸收能力，因此具有一定的經(jīng)濟優(yōu)勢。 (4)本項目擬建在華能珞璜電廠依托長壽化工園區(qū)充裕的氫氣作為后續(xù)制甲醇的原料 存在的問題 (1)本項目后續(xù)制甲醇工藝的產(chǎn)品甲醇及原料氫氣均是易燃易爆的物質(zhì)，因此在生產(chǎn)過程中存在火災及爆炸等危險因素。甲醇具有 較強的毒性，對人體的神經(jīng)系統(tǒng)和血液系統(tǒng)影響最大，它經(jīng)消化道、呼吸道或皮膚攝入都會產(chǎn)生毒性反應，甲醇 蒸汽 能損害人的呼吸道粘膜和視力。 因此，本項目 的建設應根據(jù)其生產(chǎn)原料和產(chǎn)品的特殊物理化學性質(zhì)，在工程設計、工程施工、環(huán)境保護、安全衛(wèi)生、生產(chǎn)管理等方面必須嚴格按規(guī)范進行 ，以確保建設及生產(chǎn)的安全性。 (2)由于后續(xù)工制甲醇工藝需要氫氣，因此在一定程度上限制了廠址的選擇。 (3)目前以二氧化碳制取甲醇的工藝還未工業(yè)化，技術還不夠成熟，因此本項目存在一定的風險。 (4)可行性研究報告中所采用的產(chǎn)品價格是分析了近幾年來市場價格的趨勢所定的，當原料及產(chǎn)品的價格變動較大時將會對財務及經(jīng)濟分析產(chǎn)生一定的影響。 ５萬噸 /年燃煤電廠煙氣二氧化碳捕集及后續(xù) ／年制甲醇項目設計 7 第 2 章 工藝路 線確定與描述 二氧化碳的用途 C02是一種重要的工業(yè)氣體，食品業(yè)、化學工業(yè)、機械工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、運輸、石油開采、國防、消防等部門都廣泛用 C02。自 1995年起，全球 C02市場一直吃緊，出現(xiàn)供不應求的局面?；厥盏?C02中約 40％用于生產(chǎn)其它化學品， 35％用于提高油采收率， 10％用于制冷， 5％用于飲料碳酸化，其他應用領域占 10％。 CO2的利用主要有以下方面。 超臨界萃取 利用 C02超臨界萃取，目前國內(nèi)有關研究部門已經(jīng)利用該技術提純 100多種生物的精素，尤其是在生物制藥領域和食品保健等品方面， 國內(nèi)已經(jīng)有幾套工業(yè)裝置。 煉鋼吹煉氣 應用 C02代替如用于轉(zhuǎn)爐煉鋼吹煉氣，可大幅度降低煉鋼成本。該技術已在日本普遍應用，并已獲得可觀的經(jīng)濟效益。近日，我國已將該新技術推廣，擬在全國鋼廠推廣應用。 飲料添加劑 C02可用作汽水、啤酒、可樂、碳酸飲料等充氣添加劑。廣州氮肥廠 10000t／ a能力的食品級 C02全部供給健力寶飲料使用。美國人均消耗飲料為 147 kg，全球的飲料人均消耗量為 kg／ a。而我國在 1998年，飲料人均消耗僅為 k/a。近年來， C02作為飲料添加劑已得到 廣泛的應用。隨著國外飲料企業(yè)集團在中國安家落戶及國內(nèi)飲料迅速發(fā)展，食品級 C02用量逐年５萬噸 /年燃煤電廠煙氣二氧化碳捕集及后續(xù) ／年制甲醇項目設計 8 上升，其生產(chǎn)方法也成為熱門話題。 焊接保護氣 C02保護焊接是一種公認的高效率、低成本、省時省力的焊接方法，并具有可變形小、油銹敏感性低、抗裂、致密性好。與手工電弧焊相比，自動 C02氣體保護焊接的功效可提高 2～ 5倍，半自動可提高 2倍，能耗下降 50％。我國 c02氣體保護焊接僅占全部焊接的 5％，發(fā)達國家67％，全球平均水平為 23％，發(fā)展前景十分樂觀。 煙絲膨脹劑 傳統(tǒng)的煙絲膨脹劑是用氟里昂制作，它能破壞 氧層，我國是全面禁止使用氟里昂締約國，至 2021年全面禁止使用氟里昂。我國國內(nèi)現(xiàn)有 7套用 C倪作煙絲膨脹劑，煙草行業(yè)如果全部用C02作煙絲膨脹劑，按我國目前煙草產(chǎn)銷規(guī)模，每年所需消耗 C02約 30 104t。 C02在使煙絲膨化中降低焦油和尼古丁的含量，提高香煙等級，還可節(jié)省煙 5％。 6％，降低了成本。煙絲膨脹技術已成為卷煙廠技術改造重點，應用于我國多家大型卷煙廠。 食品冷藏保鮮劑 C02自然降氧，氣調(diào)保鮮是國際上廣泛應用的較現(xiàn)代化的方法。 C02氣調(diào)保鮮是注入高濃度 C02降低 02含量，以抑制果蔬中微生物 呼吸，制止病菌發(fā)生，因其不含化學防腐劑而深受人們歡迎。華南農(nóng)學院有關研究表明，用 C02氣調(diào)貯藏荔枝， C02氣體濃度 15％。 30％條件下貯存 30～ 40d，基本保持原有的色澤和風味。把雞蛋放在 30％～ 40％ C02氣體中經(jīng) 6～ 10d處理，CO2通過蛋殼滲透至雞蛋內(nèi)，延遲形成水樣蛋白的速度，從而達到保鮮目的。冷藏食品解凍時，其溫度、味道、質(zhì)地、營養(yǎng)及外觀均不改變，并且不含化學防腐劑，因而深受人們歡迎。目前，上海、廣州、深圳等地超市利用干冰對高檔蔬菜防腐、保鮮，各地民航也利用干冰作為航空食品冷凍、保鮮。 油田助采劑 利用 C02作油田助采劑可提高石油采收率 7％～ 15％，提高采收率技術的發(fā)展極為迅速，使全世界的石油產(chǎn)量提高近一半。 ５萬噸 /年燃煤電廠煙氣二氧化碳捕集及后續(xù) ／年制甲醇項目設計 9 植物氣肥 植物葉綠素在光合作用下吸收 C02產(chǎn)生植物淀粉，這是植物生長的自然規(guī)律。用 C02制成氣肥，加大植物生產(chǎn)空間中 C02濃度，可增加植物的干物質(zhì)從而達到增產(chǎn)的目的。由山東農(nóng)科院、大連人工公司研制成的 C02氣體肥，在山東、河北、河南、遼寧、吉林、黑龍江等省大面積推廣，根據(jù)推廣使用情況，每畝蔬菜大棚的增產(chǎn)幅度在 20％。 60％之間。建設 3． 5 kt／ a C02氣肥裝置 (有高純 度的 C02氣源 )，設備投資僅十幾萬元，年利潤可達百萬元。所以潛在著巨大的發(fā)展市場。同時 C02用于覆蓋植物的氣肥，還可提高光合作用效率，使作物早熟，產(chǎn)量提高，品質(zhì)得到改良。 抑爆充加劑 利用 C02抑爆理論對化工系統(tǒng)動火可避免停車裝置，隔絕氣源等繁瑣操作，節(jié)省大量人力、物力。 C02還是優(yōu)良滅火劑，廣泛應用于消防行業(yè)。 木材保存劑 在密閉容器，用含有 0． 1％。 10％異硫氰酸烯丙酯的干冰蒸汽熏木材，可延長其保存期。 混凝土添加劑 在攪抖混凝土時混入粉末狀干冰，可控制混凝土的熱 裂解。 核反應堆凈化劑 通過核反應堆中的干冰制造裝置，可脫除其放射性物質(zhì)。 灰塵遮蔽劑 在冶煉金屬的出爐或運輸過程中，壓人干冰來遮蔽熱金屬，可使灰塵的放逸量減少 87％左右。 ５萬噸 /年燃煤電廠煙氣二氧化碳捕集及后續(xù) ／年制甲醇項目設計 10 廢潤滑油凈化、回收劑 法國原子能委員會 (cra)的研究人員已獲得一項超臨界 CQ和陶瓷超濾膜去除雜質(zhì)回收廢潤滑油的技術專利。該處理法成本大約與酸沉淀法相同，但節(jié)省了污泥處置費。 工業(yè)設備殘留物質(zhì)、污垢清除劑 日本氧氣公司開發(fā)成功用干冰丸粒清除工業(yè)設備和其它表面附著的殘留物質(zhì)、污垢技術 。該技術具有不引起二次污染，對底材無任何影響，不產(chǎn)生粉塵等優(yōu)點。此法已成功用于清理鐵路貨車和橡膠輪胎模具。 滅菌劑 利用臨界狀態(tài) C02對液體食品進行殺菌處理，可節(jié)省約 2／ 3的電力成本。 硼砂 將預處理的硼鎂礦粉與碳酸鈉溶液混合加熱，然后再通人 C02，外壓后反應即可制得硼砂，它主要用于玻璃和陶瓷行業(yè)。此外在冶金、化工、機械等部門也有廣泛應用。 用于生產(chǎn)泡沫板材 道光化學公司以 C02為現(xiàn)有聚苯乙烯泡沫板用發(fā)泡劑的替代物，已在世界范圍內(nèi)發(fā)放這項新技術的許可證。此板厚度 6— 35mm，環(huán)境污染小，并具有發(fā)泡劑用量省等優(yōu)點。 用于生產(chǎn)無機化工產(chǎn)品 利用 C02與金屬或非金屬氧化物為原料生產(chǎn)的無機化工產(chǎn)品主要有輕質(zhì) MgC0 Na2C0NaI． CaC0 K2C0堿式 PbC0 Mgo等多為基本化工原料，廣泛用于冶金、化工、輕工、建材、醫(yī)藥、電子機械等行業(yè)。 白炭黑 白炭黑可由硅酸鈉和精制 C02氣體反應制得，它可用作橡膠補強劑，塑料填充料，潤滑劑５萬噸 /年燃煤電廠煙氣二氧化碳捕集及后續(xù) ／年制甲醇項目設計 11 和絕緣材料等。目前我國白炭黑的生產(chǎn)廠家不少，但產(chǎn)量滿足不了國內(nèi)需求，產(chǎn)品暢銷。 輕質(zhì)氧化 鎂 白云石經(jīng)煅燒，硝化處理后，再經(jīng) C02碳化、熱解等一系列處理后制得輕質(zhì)氧化鎂，它主要用于制造陶瓷和耐火材料。此外還可用作磨光劑、油漆及紙張的填料、催化劑的原料、橡膠促進劑等。 代替氟氮烴用發(fā)泡劑 C02用作泡沫塑料發(fā)泡劑比氟氮烴類發(fā)泡劑對環(huán)境污染小，用量小，易于回收利用，無毒可制作降解飲食餐具。 用于生產(chǎn)有機化工產(chǎn)品 ①雙氰胺。主要用作制造胍鹽，三聚氰胺及染料、涂料、膠粘劑的原料。 ②水楊酸。主要用作醫(yī)藥、染料、香料工業(yè)的中間體和食品添加劑以及用作橡膠助劑，紫外吸收劑，酚醛樹酯 固化劑等。 ③碳酸丙烯酯。它對高分子物質(zhì)有良好的溶解性，對脫除石油裂解氣、油田氣、合成氨變換氣中的 CO2氣效果顯著。廣泛用于印染、輕紡、有機合成等行業(yè)。 ④碳酸乙二醇酯。主要用作多種聚合物和樹脂的溶劑，萃取劑以及醫(yī)藥、橡膠助劑和紡織整理劑，羥乙基化試劑，水玻璃系漿料等。 ⑤對羥基苯甲酸及其酯。它們是尼泊金酯類的重要中間體，可用作食品保鮮劑、化妝品殺菌劑、醫(yī)藥消毒殺菌劑等，也可用于制造有機磷殺蟲劑、殺腈和制備耐高溫液晶聚合晶。 ⑥甲醇。 Topsφ e公司實現(xiàn)了由 CO2和 H2直接合成甲醇的工業(yè)化生產(chǎn)。日本東京瓦斯 公司技術研究開發(fā)了用 C02合 成甲醇的新技術，這種技術的關鍵是采用氧化鋁加銅和鋅制成的新型催化劑。 ⑦甲醇及其衍生物。利用超臨界 C02同時作溶劑和反應物，在三甲基膦系催化劑存在下，CO2與 H2可以高效合成甲酸。甲酸本身不但是醋酸和香料、醫(yī)藥品生產(chǎn)的原料，而且加熱也能分解為 CO：與 H2，因此這種方法可將 H2保存，極為方便安全。 ⑧甲烷。甲烷主要來自天然氣，但天然氣日趨短缺，因此 C02轉(zhuǎn)化為甲烷是個具有戰(zhàn)略意５萬噸 /年燃煤電廠煙氣二氧化碳捕集及后續(xù) ／年制甲醇項目設計 12 義的課題。日本東北電力公司和日立公司聯(lián)合研制成功一種 C02轉(zhuǎn)化為甲烷的新型催化劑，該催化劑類似于控制汽車排 放物所用的催化劑，其中 99％是由活性氣組成的載體，其 l％為覆蓋載體表面上的錳和銠，在常壓 300℃下 CQ和 H2之比為 l： 4， co：轉(zhuǎn)化率為 90％。 合成有機高分子化合物 自 1979年首次發(fā)表利用 C02作原料合成高分子化合物的研究報導以來，這方面的開發(fā)研究十分迅速，合成了許多品種的高分子化合物，其中有不少進入實用化階段。 ①碳酸酯。聚碳酸酯 (PC)可以加工成透明有韌性的薄膜，耐熱性能好，熱分解溫度為 200。250℃，無毒、透氣性比聚乙烯、聚丙烯薄膜優(yōu)良。能釋放 C02可用儀器食品包裝的保鮮。若在側(cè)鏈 上引入羧基，可提高親水性，由此可開發(fā)出應用前景廣泛的塑料薄膜。 ②聚脲。 C02和芳香族二胺發(fā)生縮合反應可以制得聚脲，它是一種優(yōu)良的工程塑料，具有獨特的生物分解性，可用作醫(yī)用高分子材料。 ③聚氨基甲酸酯。 C02與環(huán)狀胺類化合物發(fā)生聚合反應，可合成具有氨基甲酸酯單元聚合體。 Co，和丙烯腈以及三亞乙基二胺也能發(fā)生聚合反應生產(chǎn)含有氨基甲酸酯單元的三元共聚合體。 ④聚酮、聚醚、聚酮醚酯。由 C02和十四雙炔發(fā)生分子間的環(huán)化反應得到的交聯(lián)共聚體是含有環(huán)狀酯類結(jié)構(gòu)的聚酮聚雙吡喃基甲酮。雙炔烴與 c02發(fā)生交聯(lián)聚合反應，可合成 唯一具有梯形結(jié)構(gòu)致辭酮。 c02與乙烯基醚發(fā)生聚合反應，可得到既有聚酯結(jié)構(gòu)，又有聚酮，聚醚結(jié)構(gòu)的共聚物。將 c02與丁二烯或二烯等共軛雙烯加熱到 800。 1000℃時，也可得到含有聚酯，聚酮，聚醚結(jié)構(gòu)的共聚物。 ⑤液晶聚合物。高分子液晶聚合物兼具低分子液晶和聚合物各種性能，具有良好的耐熱、耐燃、耐腐蝕、電絕緣性能，且在高溫下能保持良好的剛性和強度。 因此二氧化碳的用途是極其廣泛的，但是目前全球的二氧化碳的用量都是非常有限的。究其原因還是目前二氧化碳的利用不具有規(guī)模性，以及經(jīng)濟效益不顯著。就以上用途講現(xiàn)在都不具有規(guī) 模，經(jīng)濟效益上作為油田助采劑是目前最具有經(jīng)濟效益的利用途徑。以化工的角度看合成有機產(chǎn)品將二氧化碳作為新的碳源是最具有潛力，最具有可行性的利用途徑。而生產(chǎn)有機產(chǎn)品中應當多元化發(fā)展，尤其應該注意生產(chǎn)大宗化工原料，以便形成規(guī)模性利用。在生產(chǎn)大宗原料中以合成甲醇為首選。 甲醇的用途極為廣泛，在有機合成中，僅次于烯烴和芳烴的重要基礎有機原料。甲醇的用量非常大， 2021年全球需求量就已經(jīng)超過 3200萬噸，而且增長勢頭強