二氧化碳綜合利用

【專(zhuān)家解說(shuō)】：1 前言 氣體產(chǎn)品作現(xiàn)代工業(yè)重要基礎(chǔ)原料主要用于冶金、鋼鐵、石油、化工、電、玻 璃、建材、建筑、食品、機(jī)械、醫(yī)療等領(lǐng)域具重要戰(zhàn)略位外般與供電、供水作投資環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施列公用事業(yè)行業(yè)作民經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)行業(yè)工業(yè) 血液 近隨著民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展我氣體行業(yè)發(fā)展迅速氣體產(chǎn)品市場(chǎng)斷擴(kuò) 氣體工業(yè)增率達(dá)12%目前全氣體產(chǎn)品市場(chǎng)銷(xiāo)售額約250億元2002達(dá)280億元?dú)怏w行業(yè)新技術(shù)應(yīng)用及型先進(jìn)設(shè)備引進(jìn)使內(nèi)型機(jī)組達(dá) 際先進(jìn)水平;變壓吸附氣體離技術(shù)、膜離技術(shù)廣泛推廣應(yīng)用充體現(xiàn)我工業(yè)氣體行業(yè)逐步走向熟 CO2化自20世紀(jì)80代已引起世界各特別工業(yè)發(fā)達(dá)家普遍關(guān)注據(jù)統(tǒng) 計(jì)全世界各種礦物燃料(煤、石油、氣)燃燒排放氣CO2量達(dá)185~242億噸/其利用尚/足1億噸/CO2量排放僅造資源嚴(yán)擔(dān)浪費(fèi)且 作種主要溫室效應(yīng)氣體引起環(huán)境公害舉世矚目美、英德都研究制定 隊(duì)排放制度本則加快CO2綜合利用面研究計(jì)劃用10a間建立起CO2化工 原料獨(dú)立工業(yè)體系我隨著工業(yè)發(fā)展CO2排放量逐步升1986已達(dá)532.3 × 106t占世界排放量10%排第三位加快CO2研究已顯益必要迫切 2 二氧化碳用途 CO2溫壓色臭氣體由于溫加壓即液化或固化安全毒 使用便用量逐增加應(yīng)用范圍斷擴(kuò)早19世紀(jì)30代我始CO2用于合機(jī)化合物、滅火、致冷、金屬保護(hù)焊接、制造充氣飲料、滅菌等 2.1 CO2化工合應(yīng)用 CO2除熟化工利用(例合尿素、產(chǎn)碳酸鹽、阿司匹林、制取脂肪酸水楊 酸及其衍物等)外現(xiàn)研究功許新工藝?yán)霞姿峒捌溲芪?合氣、乙烯、丙烯等低級(jí)烴類(lèi)合甲醇、壬醇、草酸及其衍物、丙酯及芳烴烷 基化合高單體及進(jìn)行二元或三元共聚制系列高材料等另外利用CO2代替?zhèn)鹘y(tǒng)農(nóng)藥作殺蟲(chóng)劑研究 2.2 CO2農(nóng)業(yè)應(yīng)用 作種廉價(jià)原料CO2用于蔬菜、瓜保鮮貯藏目前CO2氣調(diào)冷藏已歐美、 本、澳利亞等家用于蘋(píng)、梨、柑桔些熱帶水貯藏CO2能用于糧食貯 藏比通所用蒸蒸劑效更CO2引入蔬菜溫室能增加蔬菜速度縮短其周期提高溫室經(jīng)濟(jì)效益用飛機(jī)于冰撒入云層施行工降雨能解決久旱雨 莊稼失收問(wèn)題 2.3 CO2般工業(yè)應(yīng)用 CO2致冷劑僅冷卻速度快操作性能浸濕產(chǎn)品造二污 染且投資少力省利用CO2保護(hù)電弧焊接既避免金屬表面氧化使焊接速 度提高9倍近美制受煙、砂石煙霧妨礙能夠確測(cè)定距離CO2激光測(cè)距 器CO2石油工業(yè)應(yīng)用已較熟首先體現(xiàn)提高石油采油率CO2作油田注入劑效驅(qū)油另外CO2用作油田洗井用劑效十理想目前熱資源 能源發(fā)重課題低溫較低溫區(qū)熱水且沒(méi)充利用其難 題利用熱水發(fā)電工作介質(zhì)理想際用氟昂異丁烷所進(jìn)行試驗(yàn)都證明 沒(méi)希望用CO2作工作介質(zhì)利用較低溫?zé)崴Y源發(fā)電已羅馬尼亞研究 功并轉(zhuǎn)入家發(fā)電網(wǎng) 2.4 CO2用于超臨界萃取 超臨界CO2流體由于具與液體相近密度粘度液體l%擴(kuò)散系數(shù)液體 100倍所萃取能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超機(jī)溶劑更理想控制條件定向離選定 組溫較低壓力工作沒(méi)毒性發(fā)爆炸危險(xiǎn)使用工 作性能且效浸高沸點(diǎn)、高粘度、熱敏性物質(zhì)超臨界CO2萃取同前已規(guī)模 產(chǎn)裝置獲應(yīng)用:酒花提取效;咖啡脫除咖啡;石油殘?jiān)?收各種油品;油料種萃取油脂等 3 產(chǎn) 目前見(jiàn)富CO2氣源變換氣油田伴氣、食品發(fā)酵氣、石灰窖氣、高爐氣、轉(zhuǎn)爐 氣煙道氣、甲醇裂解氣等(見(jiàn)附表所示)含CO2氣源通都含硫化物、氮氧化物、H20、 烴類(lèi)等雜質(zhì)用作飲料添加劑或化工合原料都要求其雜質(zhì)含量低CO2離提 純技術(shù)CO2化發(fā)展基礎(chǔ)化發(fā)展關(guān)鍵問(wèn)題 工業(yè)離提純CO2低溫蒸餾、膜離、溶劑吸收變壓吸附(PSA)等 附表 CO2氣源與含量 二氧化碳?xì)庠? 含量(V%) 1 氣田氣 80~90 2 合氨副產(chǎn)氣 98~99 3 石油煉制副產(chǎn)氣 98~99 4 發(fā)酵工業(yè)副產(chǎn)氣 95~99 5 乙二醇產(chǎn)副產(chǎn)氣 91 6 煉鋼副產(chǎn)氣 18~21 7 燃煤鍋爐煙道氣 18~19 8 焦炭及重油燃燒氣 10~17 9 氣燃燒煙道氣 8.5~10 10 石灰窯尾氣 15~45 3.1 低溫蒸餾 本由于設(shè)備龐、能耗較高、離效較差本較高適應(yīng)規(guī)模產(chǎn) 般適用于油田現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)硫CO2產(chǎn)品直接注入油井提高采油率 3.2膜離溶劑吸收 膜離具裝置簡(jiǎn)單、操作便、能耗較低等優(yōu)點(diǎn)今世界發(fā)展較迅速-項(xiàng) 節(jié)能型氣體離技術(shù)膜離離缺點(diǎn)難高純度CO2高純 度CO2必須與溶劑吸收結(jié)合起前者用于粗離者做精離工藝極其復(fù)雜 3.3變壓吸附(PSA) PSA具工藝程簡(jiǎn)單、能耗低、適應(yīng)能力強(qiáng)自化程度高、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理 等優(yōu)點(diǎn) CO2物理吸附劑表現(xiàn):與其氣體具更強(qiáng)吸附能力變壓吸附利用 種吸附能力差異達(dá)混合氣離提純同純度(CO2)目 含CO2混合氣體首先進(jìn)入預(yù)處理工序先混合氣硫化物、氮氧化物、H20、高烴類(lèi) 等具更強(qiáng)吸附能力吸附質(zhì)脫除再進(jìn)入變壓吸附工序吸附相純度較高CO2氣體滿(mǎn)足工業(yè)需要通提純工序純度更高液態(tài)、固態(tài)CO2產(chǎn)品 四川科技股份限公司(原化工部西南化工研究設(shè)計(jì)院)19881989相繼 發(fā)功石灰窖氣合氨廠變換氣提純二氧化碳變壓吸附工業(yè)裝置第套變 換氣提純二氧化碳裝置于19897月廣東江門(mén)氮肥廠建產(chǎn)食品級(jí)二氧化碳12t/d由于二氧化碳質(zhì)量廣東港澳區(qū)暢銷(xiāo)該廠變壓吸附裝置建除每向市場(chǎng)提供12噸食品級(jí)二氧化碳外由于變壓吸附裝置脫除部變換氣二氧化碳使返碳化車(chē)間液氨量相應(yīng)減少增加商品液氨產(chǎn)量根據(jù)江門(mén)廠裝置運(yùn) 行情況比建裝置前產(chǎn)5t/d產(chǎn)品液氨于氮肥廠說(shuō)建設(shè)套變壓吸附 提純二氧化碳裝置增加兩產(chǎn)品取舉兩效另外該公司于2000浙江巨化電石廠建套石灰窖氣提純CO2裝置車(chē)功石灰窖氣原料混合 氣難解決氮氧化物已找定淡化使產(chǎn)品基本滿(mǎn)足口樂(lè)標(biāo)準(zhǔn)要求(NOx ＜5mg/m3)該公司使用種工藝已各廠家提供30套變壓吸附提純CO2裝置產(chǎn)96.00%~99.99%同純度CO2產(chǎn)品產(chǎn)品主要用作保護(hù)焊接、鋼爐底吹氣、合納米原 料氣、食品添加劑煙絲膨化劑 4 市場(chǎng)展望 發(fā)達(dá)家CO2廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域北美市場(chǎng)劃食品冷凍制冷40%飲料碳化20%化品產(chǎn)10%冶金10%其20%意利目前市場(chǎng)劃飲料碳化20%廢水處理23%食品冷凍13%焊接10%其28% 目前CO2均消耗:北美18kg/a意利2.2kg/a外飲料企業(yè)美百事樂(lè)、口樂(lè)公司已安家落戶(hù) 內(nèi)飲料業(yè)發(fā)展非迅速比:內(nèi)CO2市場(chǎng)廣東省消耗量約5萬(wàn)t/a 市場(chǎng)需求預(yù)測(cè)五內(nèi)增加至8萬(wàn)t/a左右估計(jì)未五平均增率10%些都說(shuō)明我CO2市場(chǎng)看同CO2產(chǎn)品質(zhì)量要求越越高食品級(jí)CO2產(chǎn) 熱門(mén)題 隨著加入WTO臨近CO2保護(hù)焊機(jī)量引進(jìn)CO2市場(chǎng)需求迫眉切同 鋼爐底吹氣由本高氮?dú)飧牧畠r(jià)CO2氣及納米技術(shù)量推廣勢(shì)必帶合 納米所必需原料氣--CO2等等發(fā)展今CO2市場(chǎng)氣體市場(chǎng)首選 CO2作化工單元間體催化機(jī)合面已量發(fā)例合環(huán)內(nèi)酯、羧酸類(lèi)、甲酰胺類(lèi)、烴類(lèi)化合物高聚合物等其內(nèi)市場(chǎng)未廣泛推廣主要 由于CO2潑性需要用高溫高壓或使用催化劑才能反應(yīng)發(fā)達(dá)家都已投入量力物力發(fā)CO2化些家已取少早20世紀(jì)80代本投入230億元企圖建立碳源利用太陽(yáng)能CO2儲(chǔ)藏形式獨(dú)立工作體系計(jì)劃實(shí)施完全理由相信久煤、石油氣代用品類(lèi)造福