【正文】 2. 化學(xué)性質(zhì) 通常情況下，二氧化碳性質(zhì)穩(wěn)定，無(wú)毒性，不燃，不助燃，在高溫或是有催化劑存在的情況下，二氧化碳可以參加一些化學(xué)反應(yīng)： ①還原反應(yīng) CO2+2Mg→ 2MgO+C CO2+C→ 2CO ②有機(jī)合成反應(yīng) 在高溫（ 170℃ 200℃）和高壓（ ）下 ,CO2 和氨反應(yīng) CO2+2NH3→ NH2COONH4→ CO(NH2)2 在升溫加壓和有銅 鋅催化劑存在時(shí) ,用二氧化碳、一氧化碳和氫氣的氣態(tài)混合物可以合成甲醇，二氧化碳和氫氣反應(yīng) CO2+3H2→ CH3OH+H2O 3. 用途 ① 在化工合成上的應(yīng)用 二氧化碳除了成熟的化工利用 (例如合成尿素 ,生產(chǎn)碳銨 ,生產(chǎn)碳酸鹽、阿斯匹林 ,制取水揚(yáng)酸及其衍生物等 )以外 ,現(xiàn)在又研究成功了許多新的工藝方法 ,如合成甲酸及其衍生物 ,合成天然氣 ,乙烯 ,合成甲醇 ,壬醇 ,草酸及其衍生物 ,丙脂及芳烷的烷基 化 ,合成高分子單體及進(jìn)一步二元或三元共聚 ,制成了一系列高分子材料等 ,另外利用二氧化碳代替?zhèn)鹘y(tǒng)的農(nóng)藥做殺蟲(chóng)劑 ,也在研究之中。 分子直徑（ nm） 氣體密度（ 0℃， ） /(kg/m3) 汽化熱 (0℃ )/(kJ/kg) 235 臨界狀態(tài) 溫度 / ℃ 壓力 /MPa 密度 / kg/m3 467 比熱容 (20℃ , MPa)/［ kJ/kg1178?？菥?、地窖、地洞底部一般二氧化碳的濃度較高，所以在進(jìn)入之前，應(yīng)先用燈火試驗(yàn)，如燈火熄滅或燃燒減弱，就不能貿(mào)然進(jìn)入，以免發(fā)生危險(xiǎn)。二氧化碳無(wú)毒，但不能供給動(dòng)物呼吸，是一種窒息性氣體。二氧化碳比 空氣重，生產(chǎn)廠家 原料來(lái)源 工藝 產(chǎn)能（ Kt/a） 廣東江門氮肥廠 合成氨廠氣 三塔變壓吸附 10 川化集團(tuán)公司 合成氨廠廢氣 低壓凈化 ,提純液化 4 廣州石化總廠 制氨裝置副產(chǎn) 加壓法 ,分子篩吸附 和靜壓提純 10 山東魯化 集團(tuán)合成氨廠 合成氨廠副產(chǎn) 壓縮凈化 15 黃橋二氧化碳廠 CO2 氣田 凈化 提餾 吸附 10 金東實(shí)業(yè)公司 環(huán)氧已烷副產(chǎn) 低溫分餾精制 30 興化 BOC 氣體有限公司 造氣排放廢氣 BOC 技術(shù) 20 美國(guó)普萊克斯公司獨(dú)資 鷹山石化排放的工業(yè)尾氣 PRAXAIR 技術(shù) 30 上海焦化有限公司 焦化脫硫脫碳工業(yè)尾氣 林德公司技術(shù) ,提純 壓縮 ,凈化 ,液化 60 BOC 公司 化工廠廢氣 BOC 技術(shù) 10179?！案杀痹?179。液態(tài)二氧化碳減壓迅速蒸發(fā)時(shí)，一部分氣化吸熱，另一部分驟冷變成雪狀固體。在 ℃、 179。在 20℃時(shí)，將二氧化碳加壓到 179。 近年來(lái)我國(guó)主要 CO2 裝置情況見(jiàn)表 二、產(chǎn)品的性質(zhì)、用途、規(guī)格和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 1. 物理性質(zhì) CO2在通常狀況下是一種無(wú)色、無(wú)臭、無(wú)味的氣體。 目前，二氧化碳主要用于碳酸飲料、氣體保護(hù)焊、三次采油、超臨界流體萃取、氣肥、保解、煙絲膨化等 用途，其用量及應(yīng)用范圍都在逐年擴(kuò)大，因此二氧化碳的分離提純技術(shù)顯的尤為重要，她是 CO2化學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)，也是化學(xué)發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題之一。我國(guó)隨著工業(yè)發(fā)展，二氧化碳排放量也在逐步上升， 1981 年已達(dá) 179。據(jù)統(tǒng)計(jì) ,全世界各種礦物燃料 (煤 ,石油 ,天然氣 ),燃燒排放到大自然中的二氧化碳量達(dá)到 185242 億噸 /年 ,而其利用尚不足 1 億噸 /年。 1884 年 ,在德國(guó)建成第一家生產(chǎn)液態(tài)二氧化碳的工廠。 1833 年 ,M178。 1823 年 ,M178。 L178。 Priestley 分別研究了“固定空氣”的性質(zhì)。此后 ,H178。 1757 年 , J178。 B178。 由于本設(shè)計(jì)在時(shí)間上比較倉(cāng)促 ,以及有些數(shù)據(jù)難以查找 ,對(duì)某些方面只按 廠里的工藝指標(biāo)或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)為依據(jù) ,因此有待于今后實(shí)際生產(chǎn)中的摸索和探討。 在設(shè)計(jì)計(jì)算部分 ,主要從給定地生產(chǎn)任務(wù)出發(fā)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行總算 ,并對(duì)各個(gè)設(shè)備進(jìn)行了具體的物料衡算和熱量衡算 ,在此基礎(chǔ)上對(duì)主要設(shè)備進(jìn)行了工藝設(shè)計(jì)計(jì)算 ,對(duì)部分設(shè)備進(jìn)行了選型計(jì)算。著重從工藝的各個(gè)角度 ,對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程 ,通過(guò)工藝條件的分析 ,工藝流程的論證 ,主要設(shè)備的論證 ,進(jìn)一步闡明本設(shè)計(jì)在生產(chǎn)中的先進(jìn)性和合理性。 在設(shè)計(jì)總論部分 ,首先對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了概述 ,并按廠址選擇要求 ,對(duì)選定廠址的水文、氣象、地質(zhì)等情況作了初步調(diào)查 ,并從水、電、汽供應(yīng)情況和交通運(yùn)輸方面進(jìn)一步說(shuō)明了廠址選擇地合理性 ,并對(duì)主、副原料的供應(yīng)要求作了明確的規(guī)定。 設(shè)計(jì)中以節(jié)約能源、經(jīng)濟(jì)合理、工藝簡(jiǎn)單、保證產(chǎn)品質(zhì)量為前提 ,依據(jù) 永氮合成氨廠的工藝情況并結(jié)合本設(shè)計(jì)的要求 ,在流程中首先將含 CO2原料 氣體進(jìn)入予處理工序 ,采 5 用濕法除塵工藝除塵 ,多級(jí)脫硫脫除硫化物 ,分子篩 吸附技術(shù)除水等技術(shù) ,除去雜質(zhì)氣體 ,然后再進(jìn)入 提純 工序 ,得到純度較高的 CO2氣體 ,以滿足工業(yè)需要 ,最后通過(guò)提純工序 ,得到純度更 高的液態(tài) CO2產(chǎn)品 ,產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)符合 GB/T 60521993 的標(biāo)準(zhǔn)。郴州市普爾二氧化碳有限公司 工業(yè)用二氧化碳設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1 目 錄 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 設(shè)計(jì)提要 第一章 總論 (一 ) 簡(jiǎn)述二氧化碳生產(chǎn)的國(guó)內(nèi)外概括及意義 (二 ) 產(chǎn)品的性質(zhì)、用途、規(guī)格和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) (三 ) 設(shè)計(jì)的原始依據(jù)、主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) (四 ) 二氧化碳設(shè)計(jì)采取的生產(chǎn)方法 (五 ) 確定原料來(lái)源及性質(zhì) (六 ) 論證設(shè)計(jì)選定的廠址、交通、氣候、地質(zhì)條件 (七 ) 簡(jiǎn)要說(shuō)明主輔車間地組成、工作制度及水、電地供應(yīng)裝備 (八 ) 三廢情況及環(huán)境保護(hù)的大體方案 (九 ) 安全注意事項(xiàng) 第二章 工藝流程設(shè)計(jì)及設(shè)備論證 (一 ) 設(shè)計(jì)論證 逐步完善工藝流程 (二 ) 工藝流程敘述 (三 ) 設(shè)備論證 第三章 物料衡算 (一 ) 衡算依據(jù) (二 ) 總算 (三 ) 100工序 洗滌除塵工序 (四 ) 200工序 脫硫干燥工序 (五 ) 從原 料壓縮機(jī)至提純塔的過(guò)程物料衡算 2 第四章 熱量衡算 (一 ) 緩沖罐 (二 ) 洗滌塔 (三 ) 吸收塔 (四 ) 原料壓縮機(jī)及其冷卻器 (五 ) 二級(jí)脫硫 (六 ) 產(chǎn)品氣壓縮機(jī)及其冷卻器 (七 ) 提純塔 (八 ) 氨冷器 第五章 工藝設(shè)備選型 (一 ) 換熱器選型 (二 ) 提純塔工藝設(shè)計(jì) (三 ) 其他各塔及設(shè)備的工藝計(jì)算 主要參考資料 結(jié)束語(yǔ) 3 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 一、設(shè)計(jì)題目：年產(chǎn) 10000 噸食品級(jí)液體二氧化碳工藝設(shè)計(jì) 二、主要原料： 合成氨脫碳放空 氣 三、產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（ GB/T 6052－ 1993） 四、主要設(shè)計(jì)參數(shù)：見(jiàn)附表 五、設(shè)計(jì)要求：按 設(shè)計(jì)大綱 六、設(shè)計(jì)內(nèi)容： 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) （ 1）工藝流程的選擇和論證 （ 2）工藝指標(biāo)的確定和論證 （ 3）物料衡算和能量衡算 （ 4）設(shè)備選型及計(jì)算 （ 5）按大綱要求的其它內(nèi)容 設(shè)計(jì)圖紙 （ 1）帶控制點(diǎn)工藝流程圖 （ 2）設(shè)備平、立面布置圖 七、完成日期：二 OO 三 年六月二十五日 設(shè)計(jì)者： 發(fā)出日期：二 OO 三 年五月三日 4 附表： 主要設(shè)計(jì)參數(shù) 300 天； 86%； ： 組成 H2S SO2 有機(jī)硫 H2O NOX 含量 ≤ 2mg/Nm3 ≤ 2mg/Nm3 ≤ ≤ 30ppm ≤ 5ppm 組成 O2 N2 CO CO2 含量 ≤ 20ppm ≤ 20ppm ≤ 10ppm ≥ % ： 組成 CO CO2 N2 O2 SO2 含量 ～ 2％ 86％ 10％ 1～ 2％ 50 mg/Nm3 組成 NOX H2S CS2 COS 粉塵 含量 20 mg/Nm3 500mg/Nm3 mg/Nm3 200 mg/Nm3 50 mg/Nm3 放空氣 出口溫度： 常溫 放空氣 出口壓力： 3040mm 水柱 放空氣 出洗滌塔溫度： ≤ 30℃ 放空氣 出洗滌塔含塵量： ≤ 5 mg/Nm3 放空氣 出吸收塔 H2S 含量： ≤ 500ppm 、預(yù)處理工序 預(yù)處理器出口無(wú)機(jī)硫含量： ≤ 500ppm 一 級(jí)脫硫器進(jìn)口氣體溫度： ≤ 35℃ 三 級(jí)脫硫 出口 轉(zhuǎn)化率取 90%～ 99% 四 級(jí)脫硫器出口：總硫 ≤ CO2含量為 86%（ v/v） ,塔頂 CO2含量為 95%（ v/v），塔釜 CO2含量為 %（ v/v）； CO2含量為 45%（ v/v）， N2含量為 52%（ v/v），其余為 3%（ v/v）； 、順?lè)艢?CO2含量為 20%（ v/v）； 、洗滌塔、 吸收塔、原料氣壓縮機(jī)段后冷卻器的出口水蒸汽濃度取相應(yīng)溫度下的水蒸汽飽和分壓。 設(shè) 計(jì) 提 要 本次設(shè)計(jì)是生產(chǎn) 10000 噸 /年的 工業(yè)用 二氧化碳工業(yè)流程設(shè)計(jì) ,采用技術(shù) 為 分子篩法。 本設(shè)計(jì)共包括 :設(shè)計(jì)總論、工藝流程設(shè)計(jì)論證、設(shè)計(jì)計(jì)算和繪圖四個(gè)部分。 同時(shí) ,重點(diǎn)從生產(chǎn) CO2的用途和提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低車間生產(chǎn)費(fèi)用等目的出發(fā) ,確定了 分子篩吸 附法 ， 提純 CO2的方法 ,并對(duì)本工藝路線和生產(chǎn)原理作了扼要的介紹 ,就流程中各工序的任務(wù)作了明確的說(shuō)明。并對(duì)安全保護(hù)措施、三廢處理問(wèn)題作了具體的說(shuō)明。 在繪圖部分 ,根據(jù)設(shè)計(jì)說(shuō)明和計(jì)算 ,繪制了工藝流程和設(shè)備布置圖。 第一章 總 論 一、簡(jiǎn)述二氧化碳生產(chǎn)的國(guó)內(nèi)外概括及意義 二氧化碳的發(fā)現(xiàn)應(yīng)追溯到 17 世紀(jì)初 ,當(dāng)時(shí) ,比利時(shí)化學(xué)家 J178。 Van Helmont(15771644)在檢測(cè)木炭時(shí)發(fā)現(xiàn)一種與其他氣體不同的氣體。 Black第一個(gè)應(yīng)用定量的方法研究這種氣體 ,由于它是固定在石灰石中的 ,所以定名它為“固定空氣”。 Cavendish 和 J178。 1773 6 年 ,A178。 Lavoisior 把碳放在氧氣中加熱 ,得到被他稱為“碳酸”的二氧化碳?xì)怏w ,測(cè)出質(zhì)量組成為含碳 %%、含氧 %%。 Faraday 發(fā)現(xiàn)加壓可以使二氧化碳?xì)怏w液化。 Thilorier 制得固態(tài)二氧化碳 (干冰 )。 二氧化碳化學(xué)自 20 世紀(jì) 80 年代以來(lái)引起世界各國(guó) ,特別是工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的普遍關(guān)注。二氧化碳的大量排放 ,不僅造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi) ,而且做為主要的溫室效應(yīng)氣體 ,引起的環(huán)境公害舉世注目 ,美國(guó)、英國(guó)和德國(guó)都研究制定了排放制度，日本則加快了二氧化碳綜合利用方面的研究，計(jì)劃用 10 年時(shí)間建立起以二氧化碳為原料的獨(dú)立工業(yè)體系。 106t,占世界排放的 10%，排在第三位，因此加快二氧化碳研究與利用已顯的日益必要和迫切。 工業(yè)上分離提純二氧化碳的方法有低溫蒸餾法、膜分離法、溶劑吸收法、變壓吸附法（ PAS）等。能溶于水，溶解度為 克/100 克水（ 25℃）。 106帕即可變成無(wú)色液體，常壓縮在鋼瓶中貯存。 105Pa 時(shí)變?yōu)楣腆w。將雪狀固體壓縮，成為冰狀固體，俗稱“干冰”。 105Pa、 ℃時(shí)可直接升華變成氣體。 7 茂名高倫公司 制氨裝置廢氣 低溫分餾精制 30 萬(wàn)金塔 CO2 氣田 氣田 10 韶剛集團(tuán)公司 碳廠 變壓吸附技術(shù) 10 7 在標(biāo)準(zhǔn)狀況下密度為 ，約是空氣的 倍。在空氣中通常含量為 %（體積），若含量達(dá)到 10%時(shí)，就會(huì)使人呼吸逐漸停止，最后窒息死亡。二氧化碳是非極性分子 ,可溶于極性較強(qiáng)的溶液中 ,二氧化碳溶于水生成碳酸。 k］ Cp Cv 氣體粘度 (0℃ , MPa)/mp178。 ② 在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用 用于蔬菜、瓜果的保鮮儲(chǔ)藏，二氧化碳也可用于糧食的儲(chǔ)藏，它比通常所用的蒸蒸劑效果更好。用飛機(jī)將干冰撒入云層施行人工降雨，能解決久旱無(wú)雨、莊稼欠收的問(wèn)題。它不僅冷卻速度快、操作性能好、不浸濕產(chǎn)品、不會(huì)造成二次污染，而且投資少、人力省。最近美國(guó)制成了不受煙、砂石和煙霧妨礙，能夠正確測(cè)定 8 距離的二氧化碳激光測(cè)距器。目前，地?zé)豳Y源是能源開(kāi)發(fā)的重大課題，低溫和較低溫地區(qū)的地下熱水最多，而且沒(méi)有充分利用，其最大的難度是利用地下熱水發(fā)電時(shí)的工作介質(zhì)不理想，國(guó)際上用氟里昂和異丁烷所進(jìn)行的試驗(yàn)都證明沒(méi)有希望，然而，