3000t_a食品级液体二氧化碳生产装置
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（３）防腐保鲜
蔬菜、水果和真正绿色食品的推广，在食品、
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
食ＣＯ２为萃取剂的超临界萃取技术，在中药、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。
3000t_a食品级液体二氧化碳生产装置
２００６年第２７卷第４期氮肥技术
４１
３０００ｔ／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）
摘
要效益。关键词
食品级ＣＯ２
低压工艺
净化
在线分析
效益
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
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３０００ｔ／ａ、橡胶防老剂５０００ｔ／ａ、聚丙烯成合剂２００ｔ／ａ的装置能力。
内对食品级ＣＯ２的需求量将达到１０００×１０４ｔ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２０００万箱计算，每年约需ＣＯ２２６０×１０４ｔ。
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
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～
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。
２技术方案
项目确定后，公司组织一个技术小组，全面
负责此课题的论证工作。
２．１方案选择
目前，二氧化碳的制取方法可分为两种，分
别为：
（１）化学法：一类是化学合成，另一类是化学吸收。
（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。
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
wenku.baidu.com４２
氮肥技术
２００６年第２７卷
收缩装配等金属加工，８．２％用于灭火剂、气雾剂等其它方面。
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３０００ｔ／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
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、酒厂副产啤气。主要用于ＣＯ２气体保护焊接、碳酸饮料、酒、冷藏食品、冷冻和炼钢（转炉复合吹炼技术）等。
西欧ＣＯ２消费量为２００×１０４ｔ／ａ，其中液体
开发利用ＣＯ２资源，变废为宝的考虑，决定建设食品级二氧化碳项目。
多气体生产厂商先后在我国投资。
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℃。
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。
１．２国外工业
美国是世界上ＣＯ２最大的生产国和消费国，
饮料和啤酒消费量远远低于发达国家，人均只有共有９０余套生产装置，其生产能力为８００×制氢厂、石化厂和天１０４ｔ／ａ：主要原料为合成氨厂、
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
１背景
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、低效应使得中国的能源以煤炭消我们ＧＤＰ的成本居高不下。
费为主，其比重为７５％，石油约占１７％，水电约核电约占０．４％。我国能源结构中占５％，天然气、
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。
蔬菜、水果和真正绿色食品的推广，在食品、
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
食ＣＯ２为萃取剂的超临界萃取技术，在中药、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。
3000t_a食品级液体二氧化碳生产装置
２００６年第２７卷第４期氮肥技术
４１
３０００ｔ／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）
摘
要效益。关键词
食品级ＣＯ２
低压工艺
净化
在线分析
效益
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
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３０００ｔ／ａ、橡胶防老剂５０００ｔ／ａ、聚丙烯成合剂２００ｔ／ａ的装置能力。
内对食品级ＣＯ２的需求量将达到１０００×１０４ｔ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２０００万箱计算，每年约需ＣＯ２２６０×１０４ｔ。
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
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～
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。
２技术方案
项目确定后，公司组织一个技术小组，全面
负责此课题的论证工作。
２．１方案选择
目前，二氧化碳的制取方法可分为两种，分
别为：
（１）化学法：一类是化学合成，另一类是化学吸收。
（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。
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
wenku.baidu.com４２
氮肥技术
２００６年第２７卷
收缩装配等金属加工，８．２％用于灭火剂、气雾剂等其它方面。
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３０００ｔ／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
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、酒厂副产啤气。主要用于ＣＯ２气体保护焊接、碳酸饮料、酒、冷藏食品、冷冻和炼钢（转炉复合吹炼技术）等。
西欧ＣＯ２消费量为２００×１０４ｔ／ａ，其中液体
开发利用ＣＯ２资源，变废为宝的考虑，决定建设食品级二氧化碳项目。
多气体生产厂商先后在我国投资。
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℃。
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。
１．２国外工业
美国是世界上ＣＯ２最大的生产国和消费国，
饮料和啤酒消费量远远低于发达国家，人均只有共有９０余套生产装置，其生产能力为８００×制氢厂、石化厂和天１０４ｔ／ａ：主要原料为合成氨厂、
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
１背景
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、低效应使得中国的能源以煤炭消我们ＧＤＰ的成本居高不下。
费为主，其比重为７５％，石油约占１７％，水电约核电约占０．４％。我国能源结构中占５％，天然气、
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。