3000t_a食品级液体二氧化碳生产装置

煤炭的生产能力不是可以任意提高的， 当煤 炭年产量超过极限时， 煤炭的开发难度加大， 成 本进一步提高， 安全生产时时令人担忧， 可持续 增长难免成问题。国家提出的科学发展观及国民 经济可持续发展精神， 其中能源的循环利用是一 个重要的方面。 １．１ 食品级 ＣＯ２ 的主要用途
（ １） 饮料和啤酒行业 该行业是食品级 ＣＯ２ 的主要市场。目前我国 饮料和啤酒消费量远远低于发达国家， 人均只有 ５ｋｇ／ａ， 而美国等发达国家人均达到 １５０ｋｇ／ａ 以上。 据文献报道， 美国在 ２０ 世纪 ８０ 年代 ＣＯ２ 的需求 量已达到 ４００×１０４ｔ／ａ。随着我国人民生活水平的 日益提高， 预计对食品级 ＣＯ２ 的需求量也将大幅 增加。若按美国现行人均消费水平， 我国在 ５ 年
目前国外普遍 采 用 低 压 法 生 产 液 体 ＣＯ２， 这 是 因 为 食 品 ＣＯ２ 和 工 业 ＣＯ２ 的 纯 度 要 求 越 来 越 高 ， 很 多 用 户 要 求 纯 度 在 ９９．９％ 以 上 ， 用 高 压 法 和中压法生产很难满足纯度要求。另一方面， 随 着 ＣＯ２ 的用量日趋增大， 使用钢瓶贮运， 容量小， 运费高， 很不经济， 广泛采用槽车运输， 而槽车的 工 作 压 力 和 温 度 可 与 低 压 法 生 产 ＣＯ２ 贮 槽 相 匹 配。高压法和中压法还存在投资高， 电耗高， 贮存 不安全等缺点， 已逐步为低压法所取代。国内液 体 ＣＯ２ 生产装置过去多采用高压法， 低压法只能 用于啤酒厂回收 ＣＯ２， 一般规模较小， 生产技术和 设备依赖进口， 现在低压法已实现全部国产化， 价格仅为国外设备的 １／３， 最大规模已达到 ２ｔ／ｈ。
西 欧 ＣＯ２ 消 费 量 为 ２００×１０４ｔ／ａ， 其 中 液 体 ＣＯ２ 占 ８０％ 以上， 主要用于饮料碳酸化和食品加 工， 占 ６８％ ； 其次是焊接， 占 ８％ ； 其它占 ２４％ 。固 体 ＣＯ２ 大约占 １９％ ， 用于运输冷冻， 在西欧， 德国 ＣＯ２ 产量最大， 有 ３１ 家液体 ＣＯ２ 工厂， 主要利用 天然气井分离的 ＣＯ２。
（ ３） 防腐保鲜 真正绿色食品的推广， 在食品、蔬菜、水果和 水产品的防腐保鲜， 粮食的杀虫与贮存等方面为 食 品 级 ＣＯ２ 提 供 了 新 的 应 用 领 域 。 贮 存 速 冻 食 品、航空食品、长短冷藏运输， 摄影棚及舞台烟幕 效果， 电子零件及金属制冷， 医疗冷冻等均已大 量使用食品级 ＣＯ２ 或制成干冰。 （ ４） ＣＯ２ 超临界萃取技术 ＣＯ２ 为萃取剂的超临界萃取技术， 在中药、食 品 、香 料 、石 油 化 工 、生 物 化 工 和 环 境 化 工 等 方 面 取得了突破性发展 ， ＣＯ２ 超临界萃取作为 一 项 新 兴 、低 成 本 、易 分 离 的 萃 取 技 术 将 会 受 到 越 来 越 多人们的青睐。 １．２ 国外工业 美国是世界上 ＣＯ２ 最大的生产国和消费国， 共 有 ９０ 余 套 生 产 装 置 ， 其 生 产 能 力 为 ８００ × １０４ｔ／ａ： 主要原料为合成氨厂、制氢厂、石化厂和天 然气加工厂副产回收的 ＣＯ２。美国 ４６．８％ 的 ＣＯ２ 用于食品的冷却、冷藏、研磨 和 惰 化 ， １９．５％ 用 于 饮料碳 酸 化 ， １１％ 用 于 油 井 气 井 操 作 ， ９．６％ 用 于 碳酸盐、青霉素的生产及冷卸， ４．９％ 用于焊接、冷
液体 ＣＯ２ 生产过程为 ＣＯ２ 气体压缩、净化、干 燥、液化和充装。核心技术是气体净化与干燥， 气 体净化使用吸附型活性炭， 气体干燥应用分子筛 干燥剂， 工艺流程如下：
变 换 气 脱 碳 → 原 料 ＣＯ２→ 压 缩 → 净 化 → 干 燥→液化→提纯→槽车（ 或充瓶泵→钢瓶）
流程简述： 来自脱碳系统的 ＣＯ２， 经水分器分 离 水 分 后 ， 进 入 无 油 润 滑 ＣＯ２ 压 缩 机 ， 压 缩 后 经 冷却除湿后， 利用 ＣＯ２ 冷凝器出口气氨的冷量将 ＣＯ２ 预冷至 ２５℃以下， 经过硅胶干燥塔和分子筛 干 燥 塔 进 行 干 燥 ， 然 后 利 用 液 氨 将 ＣＯ２ 气 体 冷 却、冷凝至 － ２５～－ １２℃成液态， 利用自身压力进 入 提 纯 塔 提 纯 ， 成 为 成 品 液 体 ＣＯ２， 纯 度 ≥ ９９．９％ 。液体 ＣＯ２ 贮槽出口液相管和气相管分别 用专用的软管接通至槽车上的液相管和气相管， 开动槽车上的输送泵即可为槽车罐装， 另一部分 液态 ＣＯ２ 经充瓶泵 加 至 ８～１０ＭＰａ 向 钢 瓶 充 装 ， 该装置采用液氨作制冷剂。 ２．３ 基本原理
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２００６ 年第 ２７ 卷第 ４ 期
氮肥技术

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３ ０００ｔ／ａ 食品级液体二氧化碳生产装置
田 青 孔庆民 张宁宁 侯立刚 （ 山东飞达化工科技有限公司 泰安 ２７１４００）
我国是能源最大的消费国， 也是能源浪费最 大的国家。据相关资料介绍， 高耗能、低效应使得 我们 ＧＤＰ 的成本居高不下。中国的能源以煤炭消 费 为 主 ， 其 比 重 为 ７５％ ， 石 油 约 占 １７％ ， 水 电 约 占 ５％ ， 天然气、核电约占 ０．４％ 。我国能源结构中 低效 、高 污 染 能 源 占 相 当 的 比 重 ， 电 能 、石 油 、天 然气等高效清洁能源所占比例太小， 这样的结构 不仅造成大量的能源浪费， 而且对环境也造成极 大的污染。我国是当今世界上能源结构以煤炭为 基础的少数国家之一， 远远偏离了世界能源结构 以油、气为发展趋势的主流。
综上所述， 随着 ＣＯ２ 应用领域的不断扩大， ＣＯ２ 的工业需求和食品需求将会大幅度提高， 市 场前景十分广阔。所以， 合成氨企业利用自身优 势， 开发食品级 ＣＯ２ 兼产工业级 ＣＯ２， 是使企业多 种 经 营 、降 低 生 产 成 本 、增 加 企 业 效 益 的 一 种 有 效途径。排放多余 ＣＯ２， 不仅破坏了生态环境， 又 浪费了大量 ＣＯ２ 资源。所以， 公司根据大发展、快 发展、建设经济的总体要求， 结合生产实际， 综合
（ ２） 物理法： 有物理吸收法、变压吸附法和膜 分离法等。
在以煤（ 或焦） 为原料， 生产合成氨或甲醇过 程中， 不可避免的伴生一定量的 ＣＯ２， 经分离回收 可作为一种 ＣＯ２ 资源。
食 品 液 体 ＣＯ２ 生 产 方 法 一 般 分 为 高 压 法 （ ８．０ＭＰａ） 、中 压 法（ ４．０ＭＰａ） 和 低 压 法（ １．６ＭＰａ～ ２．５ＭＰａ） 。ＣＯ２ 在常压常温下为无色无味的气体， 气态 ＣＯ２ 加压到一定压力并进行冷却， 可变成液 体 ＣＯ２。 ＣＯ２ 液 化 温 度 随 压 力 的 降 低 而 降 低 ， ８．０ＭＰａ 下 液 化 温 度 ３７℃ ， ４．０ＭＰａ 下 液 化 温 度 ５℃， ２．５ＭＰａ 下液化温度 － １２℃， １．６ＭＰａ 下液化温 度 － ２５℃。
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摘 要 简述了利用合成氨生产技术优势， 采用低压法生产工艺， 回收气体 ＣＯ２， 制造食品级液体 ＣＯ２ 的工艺概况和综合 效益。 关键词 食品级 ＣＯ２ 低压工艺 净化 在线分析 效益
公司经过多年几度技术改造， 现已拥有合成 氨 １２×１０４ｔ／ａ、尿 素 １８×１０４ｔ／ａ、甲 醇 ３×１０４ｔ／ａ、碳 酸氢铵 ４×１０４ｔ／ａ、食品级液体二氧化碳 ３ ０００ｔ／ａ、 橡胶防老剂 ５ ０００ｔ／ａ、聚丙烯成合剂 ２００ｔ／ａ 的装置 能力。 １ 背景
近年来， 美国的 ＣＯ２ 产量基本上维持稳定水 平， 日本每年则以 ８％ ～１０％ 的速度增长， 西欧 ＣＯ２ 市 场 今 后 几 年 消 费 增 长 速 度 每 年 在 ４％ ～ ８％ 。
７０ 年代初， 我国商业用液体 ＣＯ２ 和干冰的年产 量在 ２０×１０３ｔ 左右； ８０ 年代初期， 我国合成氨厂、酒 精厂开始回收排放的 ＣＯ２， 生产规模均在 ３ ０００ｔ／ａ 以下， 基本上是自产自用或以销定产。国内 ＣＯ２ 产销量不足 ３０×１０３ｔ／ａ。８０ 年代末期， 国内 ＣＯ２ 产 销量迅速攀升到 ２００×１０３ｔ／ａ， 市场已经初具规模； 进入 ９０ 年代， 随着我国工农业经济的多元化发 展 ， 国 内 ＣＯ２ 需 求 量 呈 现 快 速 增 长 ， 生 产 能 力 近 ６００×１０３ｔ／ａ， 由于市场需求量的快速增长， 世界众 多气体生产厂商先后在我国投资。 １．３ 国内趋势
内对食品级 ＣＯ２ 的需 求 量 将 达 到 １ ０００×１０４ｔ 以 上。 （ ２） 烟草行业
烟草行业原来使用氟利昂膨化烟丝， 随着环 保要求的提高， 以及对食品添加剂的严格要求， 为食品级 ＣＯ２ 进入烟草行业提供了很大的机遇， 液体食品级 ＣＯ２ 用于烟丝膨化， 可使每箱香烟节 约 ２．５ｋｇ 原料烟丝， 而且烟丝膨化质量也有很大 的提高。较多烟厂已于 ２００１ 年将氟利昂膨化设 备改造成 ＣＯ２ 膨化设备， 卷烟行业以年产 ２ ０００ 万箱计算， 每年约需 ＣＯ２ ２６０×１０４ｔ。
公司尿素流程 中 设 碳 丙 脱 碳 ， ＣＯ２ 有 较 大 富
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田 青， 等： ３ ０００ｔ／ａ 食品级液体二氧化碳生产装置
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余 量 ， 除 去 闪 蒸 部 分 ， 实 际 可 利 用 的 ＣＯ２ 约 ２ ５００Ｎｍ３／ｈ， 考虑市场容量及开发， 日前适宜建设 ３ ０００ｔ／ａ 的食品级 ＣＯ２ 生产装置。 ２．２ 工艺流程
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氮肥技术
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收缩装配等金属加工， ８．２％ 用于灭火剂、气雾剂 等其它方面。
日本 ＣＯ２ 的生产能力为 １１６×１０４ｔ／ａ。ＣＯ２ 气 体 来 源 大 致 有 五 种 ： 重 油 脱 硫 、制 氢 工 厂 的 副 产 气 、高 炉 炼 铁 副 产 气 、石 化 厂 副 产 气 、酒 厂 副 产 气。主要用于 ＣＯ２ 气体保护焊接、碳酸饮料、啤 酒、冷 藏 食 品 、冷 冻 和 炼 钢（ 转 炉 复 合 吹 炼 技 术） 等。