二氧化碳综合利用

【专家解说】：1 前言 气体产品作现代工业重要基础原料主要用于冶金、钢铁、石油、化工、电、玻 璃、建材、建筑、食品、机械、医疗等领域具重要战略位外般与供电、供水作投资环境基础设施列公用事业行业作民经济基础行业工业 血液 近随着民经济快速发展我气体行业发展迅速气体产品市场断扩 气体工业增率达12%目前全气体产品市场销售额约250亿元2002达280亿元气体行业新技术应用及型先进设备引进使内型机组达 际先进水平;变压吸附气体离技术、膜离技术广泛推广应用充体现我工业气体行业逐步走向熟 CO2化自20世纪80代已引起世界各特别工业发达家普遍关注据统 计全世界各种矿物燃料(煤、石油、气)燃烧排放气CO2量达185~242亿吨/其利用尚/足1亿吨/CO2量排放仅造资源严担浪费且 作种主要温室效应气体引起环境公害举世瞩目美、英德都研究制定 队排放制度本则加快CO2综合利用面研究计划用10a间建立起CO2化工 原料独立工业体系我随着工业发展CO2排放量逐步升1986已达532.3 × 106t占世界排放量10%排第三位加快CO2研究已显益必要迫切 2 二氧化碳用途 CO2温压色臭气体由于温加压即液化或固化安全毒 使用便用量逐增加应用范围断扩早19世纪30代我始CO2用于合机化合物、灭火、致冷、金属保护焊接、制造充气饮料、灭菌等 2.1 CO2化工合应用 CO2除熟化工利用(例合尿素、产碳酸盐、阿司匹林、制取脂肪酸水杨 酸及其衍物等)外现研究功许新工艺例合甲酸及其衍物 合气、乙烯、丙烯等低级烃类合甲醇、壬醇、草酸及其衍物、丙酯及芳烃烷 基化合高单体及进行二元或三元共聚制系列高材料等另外利用CO2代替传统农药作杀虫剂研究 2.2 CO2农业应用 作种廉价原料CO2用于蔬菜、瓜保鲜贮藏目前CO2气调冷藏已欧美、 本、澳利亚等家用于苹、梨、柑桔些热带水贮藏CO2能用于粮食贮 藏比通所用蒸蒸剂效更CO2引入蔬菜温室能增加蔬菜速度缩短其周期提高温室经济效益用飞机于冰撒入云层施行工降雨能解决久旱雨 庄稼失收问题 2.3 CO2般工业应用 CO2致冷剂仅冷却速度快操作性能浸湿产品造二污 染且投资少力省利用CO2保护电弧焊接既避免金属表面氧化使焊接速 度提高9倍近美制受烟、砂石烟雾妨碍能够确测定距离CO2激光测距 器CO2石油工业应用已较熟首先体现提高石油采油率CO2作油田注入剂效驱油另外CO2用作油田洗井用剂效十理想目前热资源 能源发重课题低温较低温区热水且没充利用其难 题利用热水发电工作介质理想际用氟昂异丁烷所进行试验都证明 没希望用CO2作工作介质利用较低温热水资源发电已罗马尼亚研究 功并转入家发电网 2.4 CO2用于超临界萃取 超临界CO2流体由于具与液体相近密度粘度液体l%扩散系数液体 100倍所萃取能力远远超机溶剂更理想控制条件定向离选定 组温较低压力工作没毒性发爆炸危险使用工 作性能且效浸高沸点、高粘度、热敏性物质超临界CO2萃取同前已规模 产装置获应用:酒花提取效;咖啡脱除咖啡;石油残渣油 收各种油品;油料种萃取油脂等 3 产 目前见富CO2气源变换气油田伴气、食品发酵气、石灰窖气、高炉气、转炉 气烟道气、甲醇裂解气等(见附表所示)含CO2气源通都含硫化物、氮氧化物、H20、 烃类等杂质用作饮料添加剂或化工合原料都要求其杂质含量低CO2离提 纯技术CO2化发展基础化发展关键问题 工业离提纯CO2低温蒸馏、膜离、溶剂吸收变压吸附(PSA)等 附表 CO2气源与含量 二氧化碳气源 含量(V%) 1 气田气 80~90 2 合氨副产气 98~99 3 石油炼制副产气 98~99 4 发酵工业副产气 95~99 5 乙二醇产副产气 91 6 炼钢副产气 18~21 7 燃煤锅炉烟道气 18~19 8 焦炭及重油燃烧气 10~17 9 气燃烧烟道气 8.5~10 10 石灰窑尾气 15~45 3.1 低温蒸馏 本由于设备庞、能耗较高、离效较差本较高适应规模产 般适用于油田现场产硫CO2产品直接注入油井提高采油率 3.2膜离溶剂吸收 膜离具装置简单、操作便、能耗较低等优点今世界发展较迅速-项 节能型气体离技术膜离离缺点难高纯度CO2高纯 度CO2必须与溶剂吸收结合起前者用于粗离者做精离工艺极其复杂 3.3变压吸附(PSA) PSA具工艺程简单、能耗低、适应能力强自化程度高、技术先进、经济合理 等优点 CO2物理吸附剂表现:与其气体具更强吸附能力变压吸附利用 种吸附能力差异达混合气离提纯同纯度(CO2)目 含CO2混合气体首先进入预处理工序先混合气硫化物、氮氧化物、H20、高烃类 等具更强吸附能力吸附质脱除再进入变压吸附工序吸附相纯度较高CO2气体满足工业需要通提纯工序纯度更高液态、固态CO2产品 四川科技股份限公司(原化工部西南化工研究设计院)19881989相继 发功石灰窖气合氨厂变换气提纯二氧化碳变压吸附工业装置第套变 换气提纯二氧化碳装置于19897月广东江门氮肥厂建产食品级二氧化碳12t/d由于二氧化碳质量广东港澳区畅销该厂变压吸附装置建除每向市场提供12吨食品级二氧化碳外由于变压吸附装置脱除部变换气二氧化碳使返碳化车间液氨量相应减少增加商品液氨产量根据江门厂装置运 行情况比建装置前产5t/d产品液氨于氮肥厂说建设套变压吸附 提纯二氧化碳装置增加两产品取举两效另外该公司于2000浙江巨化电石厂建套石灰窖气提纯CO2装置车功石灰窖气原料混合 气难解决氮氧化物已找定淡化使产品基本满足口乐标准要求(NOx ＜5mg/m3)该公司使用种工艺已各厂家提供30套变压吸附提纯CO2装置产96.00%~99.99%同纯度CO2产品产品主要用作保护焊接、钢炉底吹气、合纳米原 料气、食品添加剂烟丝膨化剂 4 市场展望 发达家CO2广泛应用于各领域北美市场划食品冷冻制冷40%饮料碳化20%化品产10%冶金10%其20%意利目前市场划饮料碳化20%废水处理23%食品冷冻13%焊接10%其28% 目前CO2均消耗:北美18kg/a意利2.2kg/a外饮料企业美百事乐、口乐公司已安家落户 内饮料业发展非迅速比:内CO2市场广东省消耗量约5万t/a 市场需求预测五内增加至8万t/a左右估计未五平均增率10%些都说明我CO2市场看同CO2产品质量要求越越高食品级CO2产 热门题 随着加入WTO临近CO2保护焊机量引进CO2市场需求迫眉切同 钢炉底吹气由本高氮气改廉价CO2气及纳米技术量推广势必带合 纳米所必需原料气--CO2等等发展今CO2市场气体市场首选 CO2作化工单元间体催化机合面已量发例合环内酯、羧酸类、甲酰胺类、烃类化合物高聚合物等其内市场未广泛推广主要 由于CO2泼性需要用高温高压或使用催化剂才能反应发达家都已投入量力物力发CO2化些家已取少早20世纪80代本投入230亿元企图建立碳源利用太阳能CO2储藏形式独立工作体系计划实施完全理由相信久煤、石油气代用品类造福