【正文】 產(chǎn)廠家僅有幾家，且裝置多屬八、九十年代產(chǎn)品，供應(yīng)商貨源大多稱產(chǎn)品能達(dá)到國(guó)標(biāo) GB1062189 食品級(jí)要求，但是實(shí)際上大多數(shù)省內(nèi)及周邊地區(qū)山東等生產(chǎn)廠家、 8 供應(yīng)商的 CO2產(chǎn)量低，品質(zhì)不高、且質(zhì)量不穩(wěn)定，因此，主要都銷向工業(yè)領(lǐng)域。主要分布在杭州、溫州、寧波等地。 東北地區(qū)主要用于焊接 35%，油田驅(qū)動(dòng)氣 21%，飲料和啤酒 22%，大棚蔬菜用氣體肥料 18%，其他用途 4%。而上海 2020 年消費(fèi)在 5 萬(wàn)噸 /年以上，近幾年年均增長(zhǎng)在 11%左右。其中碳酸飲料占 %，啤酒 %，冷凍 %，干冰 %，卷煙 %，焊接占 %，糧食包裝儲(chǔ)運(yùn)占 %，其他用途 %。廣東省 CO2 市場(chǎng)較活躍，全省CO2生產(chǎn)能力在 10 萬(wàn)噸 /年以 上。 詳述國(guó)內(nèi) CO2消費(fèi)分布和結(jié)構(gòu) 我國(guó)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求量、消費(fèi)結(jié)構(gòu)各省市差別較大。與國(guó)外公司的合作，使我國(guó)行業(yè)的整體技術(shù)水平上了一個(gè)臺(tái)階。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(kāi)放城市合資開(kāi)發(fā)、經(jīng)營(yíng) 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。 BOC 公司以其開(kāi)發(fā)的新型 CO2生產(chǎn) 設(shè)備 作為資本投入方式，在我國(guó)已引進(jìn) 8 套 1 萬(wàn)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)。近年，世界各大工業(yè)氣體公司，如英國(guó)的 BOC 公司、法國(guó)的法液空公司、美國(guó)的普萊克斯公司、 CBI 公司、日本的巖谷公司以及我國(guó)臺(tái)灣的涇福公司等先后投資國(guó)內(nèi)，在資源豐富、市場(chǎng)潛力較大的省市紛紛建廠。預(yù)計(jì)今后幾年平均增長(zhǎng)消費(fèi)速度為 15%～ 20%。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(wàn)金塔 CO2氣田開(kāi)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(wàn)噸 /年以上。至 1997 年底，國(guó)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(wàn)噸 /年，其中最小規(guī)模僅 1000 噸 /年，最大規(guī)模為3 萬(wàn)噸 /年，萬(wàn)噸以上 9 套。 90 年代初，國(guó)內(nèi) CO2 產(chǎn)銷量迅速增長(zhǎng)到 20 萬(wàn)噸 以上，市場(chǎng)初具規(guī)模。主要來(lái)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。國(guó)家提出的科學(xué)發(fā)展觀及國(guó)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(guó)是當(dāng)今界上能源結(jié)構(gòu)以煤炭為基礎(chǔ)的少數(shù)國(guó)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。中國(guó)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 ％。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。 表 國(guó)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(guó) 46％ 20％ 11％ 5％ 8％ 日本 12％ 17％ 44％ 12％ 西歐 68％ 8％ 國(guó)內(nèi) CO2的市場(chǎng)概況 我國(guó)是能源最大的消費(fèi)國(guó)，也是能源浪費(fèi)最大的國(guó)家。固體 CO2大約占 19% , 用于運(yùn)輸冷凍 , 在西歐 , 德國(guó) 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。 其次是焊接 , 占 8% 。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。市場(chǎng)需求量約為 100 萬(wàn)噸，應(yīng)用領(lǐng)域與美國(guó)相比有較大差別，近幾年，每年 8%～ 10%的速度增長(zhǎng)。美國(guó) 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(wàn)噸 /年。 國(guó)外 CO2的市場(chǎng)概況 美國(guó)是世界上 CO2 最大的生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó) ,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。與國(guó)外公司的合作，使我國(guó)行業(yè)的整體技術(shù)水平上了一個(gè)臺(tái)階。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(kāi)放城市合資開(kāi)發(fā)、經(jīng)營(yíng) 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。 BOC 公司以其開(kāi)發(fā)的新型 CO2生產(chǎn) 設(shè)備 作為資本投入方式，在我國(guó)已引進(jìn) 8 套 1 萬(wàn)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)。近年，世界各大工業(yè)氣體公司，如英國(guó)的 BOC 公司、法國(guó)的法液空公司、美國(guó)的普萊克斯公司、 CBI 公司、日本的巖谷公司以及我國(guó)臺(tái)灣的涇福公司等先后投資國(guó)內(nèi)，在資源豐富、市場(chǎng)潛力較大的省市紛紛建廠。預(yù)計(jì)今后幾年平均增長(zhǎng)消費(fèi)速度為 15%～ 20%。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(wàn)金塔 CO2氣田開(kāi)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(wàn)噸 /年以上。至 1997 年底，國(guó)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(wàn)噸 /年，其中最小規(guī) 模僅 1000 噸 /年，最大規(guī)模為3 萬(wàn)噸 /年，萬(wàn)噸以上 9 套。 90 年代初，國(guó)內(nèi) CO2 產(chǎn)銷量迅速增長(zhǎng)到 20 萬(wàn)噸以上，市場(chǎng)初具規(guī)模。 主要來(lái)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。國(guó)家提出的科學(xué)發(fā)展觀及國(guó)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(guó)是當(dāng)今界上能源結(jié)構(gòu)以煤炭為基礎(chǔ)的少數(shù)國(guó)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。中國(guó)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 ％。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。 國(guó)內(nèi) CO2的市場(chǎng)概況 我國(guó)是能源 最大的消費(fèi)國(guó)，也是能源浪費(fèi)最大的國(guó)家。 目前， CO2 在中藥、食品、香料、石油化工、生物化工、石油開(kāi)采等方面已取得突破性 進(jìn)展 。 （ 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。 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(guó) 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。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。卷煙行業(yè)以年產(chǎn) 3000 萬(wàn)箱計(jì)算約需 CO2190 萬(wàn)噸 /年。 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(guó)飲料和啤酒消費(fèi)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家，隨著我國(guó)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)。 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。 CO2的性質(zhì) 常溫下是一種無(wú)色無(wú)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(lái)源 。 2 第 一 章 緒論 二氧化碳（ CO2）是較豐富的 化學(xué) 物質(zhì)之一，其來(lái)源分為天然的和化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的兩種。目前，二氧化碳的提純工藝尚存在著諸多弊端，執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)落后，工藝技術(shù)落后，檢測(cè)手段滯后，投資 大、設(shè)備數(shù)量多，工藝流程繁雜。目前，已形成 5l04t/a 食品級(jí)二氧化碳的能力，用于飲料、卷煙、氣體保護(hù)焊等行業(yè)，運(yùn)行效果良好，經(jīng)濟(jì)效益可觀，年創(chuàng)效益 1000 萬(wàn) 元。多年來(lái)，合成氨的脫碳工段中，脫碳的再生氣由于沒(méi)有利用，直接排放到大氣中，既污染了環(huán)境，又造成了浪費(fèi)。在臨界溫度以下加壓，可使 CO2 氣體液化為無(wú)色的液體 CO2。在常溫常壓下是無(wú)色略帶酸味的氣體，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，一立方米 CO2氣體重 ，在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，其升華 溫度 為 ℃ ，臨界溫度為 ℃ ，臨界壓力為 ，相對(duì) 分子 質(zhì)量 為 。Distillation 1 引 言 二氧化碳（ CO2）是較豐富的 化學(xué) 物質(zhì)之一，其來(lái)源分為天然的和化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的兩種。Condensate 。和熱量衡算，通過(guò)計(jì)算，提純塔為的塔徑取 800mm，塔高約為 ， 關(guān)鍵詞： 二氧化碳 ； 資源 ； 冷凝 ； 提純 ； 提純 II The process design of 50kt/a foodgrade CO2 Abstract: In synthetic ammonia coal chemical,Transformation gas in synthetic ammonia contains about 27% of CO2, and before ammonia, CO2 must be removed. The CO2 of some enterprises is evacuated, because of the control of the process flow, which destructs the ecological environment and leads to the greenhouse effect, also wastes the valuable resource. A simple process about how to recycle CO2 is provided and designed. Recycling carbon dioxide and producing foodgrade liquid carbon dioxide, waste is turned into treasure. After application, it can play a dual effect of protecting environmental and recycling economy． The production of 50 kt/a of liquid food grade CO2 is designed. Decarbonization of desorption food grade is used to purification liquid CO2. This design has many advantages. For example, its process is short, simple, saving energy, economical, making full use of energy, and so on. The temperature swing adsorption technology to remove water is used in this device, low temperature distillation to remove noncondensable gases． Atmospheric pressure padding rectifying tower and selected interrelated equipment mainly for purification CO2 are designed. In this design, material balance and thermal balance of the entire process flow and the main equipment purification tower are calculated. By calculation, the diameter of the purification tower is selected 800mm, and the height of the purification tower is selected , total feed is 4000 hNm/3 ． Key words： Carbon dioxide 。 本設(shè)計(jì)主要是針對(duì) CO2的提純而進(jìn)行的常壓填料提純塔的設(shè)計(jì)及相關(guān)設(shè)備選型。 本設(shè)計(jì)是生產(chǎn) 5 萬(wàn)噸 /年的食品級(jí)液態(tài) CO2工藝流程設(shè)計(jì)，采用低溫提純法提純食品級(jí)液態(tài) CO2，具有流程短、工藝簡(jiǎn)單、節(jié)約能源、經(jīng)濟(jì)合理、回收率高、能耗底等優(yōu)點(diǎn)。由于 工藝流程和技術(shù)的 限制，有些 企業(yè)的 CO2被大量放空，既破壞了生態(tài)環(huán)境，引起溫室效應(yīng)，又浪費(fèi)了 CO2這一寶 貴資源。 年產(chǎn) 5 萬(wàn)噸食品級(jí) CO2生產(chǎn)工藝的設(shè)計(jì) The Process Design of 50kt/a Foodgrade CO2 摘要 ................................................................................................................................................. I Abstract ...............................................