年产5万吨食品级co2生产工艺的设计毕业论文(编辑修改稿)

年产5万吨食品级co2生产工艺的设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

较丰富的 化学 物质之一，其来源分为天然的和化学反应过程中产生的两种。 CO2 物理状态可分为气态、液态、固态（干冰）三种形式， 二氧化碳是空气中常见的化合物，其分子式为 CO2，由两个氧原子与一个碳原子通过共价键连 接而成，相对分子 质量 为。 CO2的性质 常温下是一种无色无味，能溶于水， 密度 比空气略大的气体，能与水反应生成碳酸，固态二氧化碳俗称 干冰 ，又称温室气体，二氧化碳被认为是造成 温室效应 的主要来源。 不能燃烧，容易液化，在临界温度以下加压，可使 CO2气体液化为无色的液态 CO2。 CO2的用途 根据 CO2质量，性质，有不同用途，可分为食品级 CO2和 工业 级 CO2二种。 二氧化碳的用途比较广泛，广阔的发展空间，而且市场前景良好。 食品级 CO2的用途 (1）饮料和啤酒行业： 饮料和啤酒行业是食品 CO2主要市场，目前我国饮料和啤酒消费量远远低于发达国家，随着我国人民生活水平的日益提高，这一行业对 食品 CO2的需求将会以每年 25%以上的速度增长。 (2）烟草行业： 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 CO2进入烟草行业提供了很大的机遇，液体食品 CO2用于烟丝膨化可使每箱香烟节约 ～ 原料烟丝，而且烟丝膨化质量也有很大的提高。 卷烟行业以年产 3000 万箱计算约需 CO2190 万吨 /年。 (3）防腐保鲜行业： 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 3 取技术将会受到越来越多人们的青睐 [1]。 工业级 CO2的用途 （ 1） CO2气体保护焊 CO2 气体保护焊是我国 焊接行业 重点推广的技术项目之一，随着推广速度的递增，预计年增长幅度在 10%左右。 （ 2） CO2灭火装置 人们生活水平的提高，宾馆、高级住宅、汽车 、企事业单位对 CO2灭火装置得配置也大幅度增长，所以 CO2在灭火器材中的用量也以年 8%～ 12%的幅度增长。 （ 3） CO2气肥 CO2 和水是植物光合作用的二种基本原料，农业生产产业化是农业现代化的唯一途径。 粮食基地、蔬菜基地的建立，为 CO2作为气肥应用于农业开辟了新的领域，预计其增长幅度也在 5%以上。 目前， CO2 在中药、食品、香料、石油化工、生物化工、石油开采等方面已取得突破性 进展。 该技术作为一种新型低成本技术 ,将越来越受到人们的青睐，也为 CO2提供了用 ―武 ‖之地。 国内 CO2的市场概况 我国是能源 最大的消费国，也是能源浪费最大的国家。 目前 , 国内市场需求量增长速度为 15% ～ 20% , 2020 年 国 内 的 CO2市 场 需 求 量 已 达 到 760～860103t/a, 产能与市场需求矛盾日显突出。 目前 , 合成氨行业 , 一般都有大量的 CO2被闲置 , CO2是造成 ―温室效应 ‖的罪魁祸首 , 同时又是用途非常广泛的原料 , 应当如以利用。 据相关资料介绍，高耗能、低效率使得我们 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 ％。 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。 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，成本进一步提高及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。 我国 4 拥有可以开发利用的 CO2资源非常丰富。 主要来源为： ① 合成氨厂脱碳工序排放气； ② CO2气田气； ③ 酒精厂、啤酒厂排放废气； ④ 制氢装置副产气； ⑤ 石灰石锻烧窑气； ⑥ 石油化工副产气。 70 至 80 年代，国内合成氨厂、酒精厂开始回收利用 CO2，其生产规模均在 3000 吨/年以下，基本为自产自用或以销定产，当时国内 CO2产销量不足 3 万吨。 90 年代初，国内 CO2 产销量迅速增长到 20 万吨以上，市场初具规模。 随着我国工农业经济的多元化发展，国内 CO2需求呈现快速增长。 至 1997 年底，国内 50 多家中型合成氨厂已建成了 34 套 CO2回收装置，总产能约 23 万吨 /年，其中最小规 模仅 1000 吨 /年，最大规模为3 万吨 /年，万吨以上 9 套。 国内酒精厂、啤酒厂也有百余家安装了 CO2回收、精制装置，总生产能力达 18 万吨 /年，其中最大规模为 2 万吨 /年，大部分为 1000 吨 /年；炼油厂、石化厂也建成或在建大型 CO2生产装置 10 余家，约占国内 CO2商品量的 50%。 华东石油地质局利用江苏黄桥 CO2气田、东北石油地质局利用吉林万金塔 CO2气田开发的南北两大气田气 CO2产品也先后投入市场，总生产能力在 15 万吨 /年以上。 2020 年以后，发展更快。 预计今后几年平均增长消费速度为 15%～ 20%。 国内 CO2 市场 需求量的快速增长，引起众多海外 CO2 公司的高度重视，上述 CO2生产装置的迅速发展，与海外著名气体公司的参与密切相关。 近年，世界各大工业气体公司，如英国的 BOC 公司、法国的法液空公司、美国的普莱克斯公司、 CBI 公司、日本的岩谷公司以及我国台湾的泾福公司等先后投资国内，在资源丰富、市场潜力较大的省市纷纷建厂。 其中英国 BOC 公司投资最大，在我国成立的合资公司最多，液体 CO2 的产量和市场占有率也最高。 BOC 公司以其开发的新型 CO2生产 设备 作为资本投入方式，在我国已引进 8 套 1 万吨 /年的液体 CO2生产设备，其中 6 套已在 抚顺、大连、迁安、胶南、兴甲、资江等正式投产。 世界三大工业气体公司之一的美国普莱克斯公司独自经营的固体 CO2项目采用世界最先进的技术回收巴陵石化排放的 CO2，第一期工程投资 800万美元， 设计 生产能力 3 万吨 /年。 法液空公司和泾福公司则分别立足青岛、上海等重要沿海开放城市合资开发、经营 CO2等工业气体产品，为提高市场占有率和竞争力，其规模也在不断扩大。 如林德和上海焦化合资拟建 6 万吨 /年精制厂。 与国外公司的合作，使我国行业的整体技术水平上了一个台阶。 国内广州氮肥厂，江苏华扬液碳公司在九十年 5 代采用催化氧化法净化 CO2生产获得成功 [3]， 催化剂 和设备均立足国内，流程简单，自动化水平较高，成本大幅度降低，产品质量可达到国际标准。 国外 CO2的市场概况 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 800104t/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 % 的 CO2用于食品的冷却、冷藏、研磨和惰化 , % 用于饮料碳酸化 , 11% 用于油井气井操作 , % 用于碳酸盐、青霉素的生产及冷卸 , % 用于焊接、冷收缩 装配等金属加工 , % 用于灭火剂、气雾剂等其它方面。 美国 CO2生产装置的利用率在 60%左右，近几年产量基本维持在 450 万吨 /年。 日本 CO2的生产能力为 116104t/a。 市场需求量约为 100 万吨，应用领域与美国相比有较大差别，近几年，每年 8%～ 10%的速度增长。 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。 西欧 CO2 消费量为 200104t/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。 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%。 表 国外 CO2 消费分布情况表 区域 食品 饮料 油气井操作 金 属加工 灭火、气雾剂 美国 46％ 20％ 11％ 5％ 8％ 日本 12％ 17％ 44％ 12％ 西欧 68％ 8％ 国内 CO2的市场概况 我国是能源最大的消费国，也是能源浪费最大的国家。 目前 , 国内市场需求量增长速度为 15% ～ 20% , 2020 年 国 内 的 CO2市 场 需 求 量 已 达 到 760～860103t/a, 产能与市场需求矛盾日显突出。 目前 , 合成氨行业 , 一般都有大量的 CO2被闲置 , CO2是造成 ―温室效应 ‖的罪魁祸首 , 同时又是用途非常广泛的原料 , 应当如以利用。 6 据相关资料介绍，高耗能、低效率使得我们 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 ％。 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。 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 进一步提高及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。 我国拥有可以开发利用的 CO2资源非常丰富。 主要来源为： ① 合成氨厂脱碳工序排放气； ② CO2气田气； ③ 酒精厂、啤酒厂排放废气； ④ 制氢装置副产气； ⑤ 石灰石锻烧窑气； ⑥ 石油化工副产气。 70 至 80 年代，国内合成氨厂、酒精厂开始回收利用 CO2，其生产规模均在 3000 吨/年以下，基本为自产自用或以销定产，当时国内 CO2产销量不足 3 万吨。 90 年代初，国内 CO2 产销量迅速增长到 20 万吨 以上，市场初具规模。 随着我国工农业经济的多元化发展，国内 CO2需求呈现快速增长。 至 1997 年底，国内 50 多家中型合成氨厂已建成了 34 套 CO2回收装置，总产能约 23 万吨 /年，其中最小规模仅 1000 吨 /年，最大规模为3 万吨 /年，万吨以上 9 套。 国内酒精厂、啤酒厂也有百余家安装了 CO2回收、精制装置，总生产能力达 18 万吨 /年，其中最大规模为 2 万吨 /年，大部分为 1000 吨 /年；炼油厂、石化厂也建成或在建大型 CO2生产装置 10 余家，约占国内 CO2商品量的 50%。 华东石油地质局利用江苏黄桥 CO2气田、东北石油地质局利用吉 林万金塔 CO2气田开发的南北两大气田气 CO2产品也先后投入市场，总生产能力在 15 万吨 /年以上。 2020 年以后，发展更快。 预计今后几年平均增长消费速度为 15%～ 20%。 国内 CO2 市场需求量的快速增长，引起众多海外 CO2 公司的高度重视，上述 CO2生产装置的迅速发展，与海外著名气体公司的参与密切相关。 近年，世界各大工业气体公司，如英国的 BOC 公司、法国的法液空公司、美国的普莱克斯公司、 CBI 公司、日本的岩谷公司以及我国台湾的泾福公司等先后投资国内，在资源丰富、市场潜力较大的省市纷纷建厂。 其中英国 BOC 公司投资最 大，在我国成立的合资公司最多，液体 CO2 的 7 产量和市场占有率也最高。 BOC 公司以其开发的新型 CO2生产 设备 作为资本投入方式，在我国已引进 8 套 1 万吨 /年的液体 CO2生产设备，其中 6 套已在抚顺、大连、迁安、胶南、兴甲、资江等正式投产。 世界三大工业气体公司之一的美国普莱克斯公司独自经营的固体 CO2项目采用世界最先进的技术回收巴陵石化排放的 CO2，第一期工程投资 800万美元， 设计 生产能力 3 万吨 /年。 法液空公司和泾福公司则分别立足青岛、上海等重要沿海开放城市合资开发、经营 CO2等工业气体产品，为提高市场占有率和竞争力， 其规模也在不断扩大。 如林德和上海焦化合资拟建 6 万吨 /年精制厂。 与国外公司的合作，使我国行业的整体技术水平上了一个台阶。 国内广州氮肥厂，江苏华扬液碳公司在九十年代采用催化氧化法净化 CO2生产获得成功 [3]， 催化剂 和设备均立足国内，流程简单，自动化水平较高，成本大幅度降低，产品质量可达到国际标准。 详述国内 CO2消费分布和结构 我国国内市场需求量、消费结构各省市差别较大。 沿海开放城市、经济发达省份需求量较大，其消费结构因各省市。