2020年6月16日 星期二
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bianyaxi附脱除二氧化碳

bianyaxi附脱除二氧化碳

1 前言 
    气体产品作weixian代工业重yao的ji础yuan料,主yao用于yejin、gang铁、石you、化工、电zi、玻 璃、建材、建筑、shi品、机械、医疗等领域,具有重yao的zhan略地蝖u9庖籦an与供电、供水一样,作weitou资籪ang车膉i础设施,列wei公用事业行业。作wei国民经济的ji础行业,是工业的 “血液”。
    近年来,随zhou国民经济的kuai速发展,我国的气体行业发展迅速,气体产品市chang不duan扩da,气体工业年增长率达12%。mu前quan国气体产品市chang年xiaoshou额约wei250亿元,到2002年将达到280亿元。气体行业对新技术的ying用以jida型先进设备的引进,使国nahenduoda型机zu达到了国际先进水平;bianyaxi附气体分离技术、膜分离技术的广泛tui广ying用,充分体蟴hi宋夜ひ灯逍幸祕hengzhubu走向成熟。 
    CO2化学自20世纪80年代以来yi引起世界各国特bie是工业发达国jia的pu遍guanzhu。jutong计,quan世界各种矿物燃料(煤、石you、天然气)燃烧排放到da气中的CO2量达到185~242亿吨/年,er其利用shang/不足1亿吨/年。CO2的da量排放,不仅造成资源严担lang费,erqie作wei一种主yao的wen室效ying气体,引起的籪ang彻玥aiju世瞩mu,mei国、英国和德国秊ia芯恐贫 dui排放制度,日本则加kuai了CO2综合利用方面的研究,计划用10a时间建立起以CO2wei化工 yuan料的独立工业体系。我国随zhou工业发展,CO2的排放量也在zhubu上sheng,1986年yi达532.3 × 106t,占世界排放量的10%,排在第三位,yin此加kuaiCO2的研究yi显得日益必yao簍ui惹xiao
2  二氧化碳的用途
    CO2在常wen常ya下是无色无chu的气体。由于它在常wen下加ya糲hun梢夯騡u化,安quan无毒,使用方便,yin此用量zhu年增加,ying用范围不duan扩da。早在19世纪30年代,国我就开始将CO2用于合成有机化合物、灭huo、致冷、jin属保护焊接、制造充气饮料、灭菌祋u 
2.1 CO2在化工合成上的ying用 
    CO2除了成熟的化工利用(例如合成尿素、生产碳酸盐、阿薺iuチ帧⒅苢u脂fang酸和水杨 酸ji其衍生物等)以外,xian在you研究成功了许duo新的工艺方法,例如合成甲酸ji其衍生物,合成天然气、乙xi、丙xi等低糳uanei,合成甲醇、壬醇、cao酸ji其衍生物、丙酯ji芳烃的烷 ji化,合成gao分zidan体ji进行二元或三元gong聚,制成了一系列gao分zi材料等,ling外,利用CO2代替传tong的农yao作杀chong剂,也在研究之謝iao
2.2 CO2在农业上的ying用 
    作wei一謟hi鄣膟uan料,CO2可用于蔬菜、瓜果的保鲜贮藏。mu前,CO2气diao冷藏yi在欧mei、日本、澳da利亚等国jia用于苹果、梨、柑桔和一些re带水果的贮藏。CO2也能用于liangshi的贮藏,它bi通常所用的蒸蒸剂效果更好。把CO2引入蔬菜wen室,能增紋ou卟shuonaに俣龋瑂uoduan其生长zhou期,提gaowen室的经济效益。用飞机将于冰撒入云层施行人工降雨,能解决久旱无雨,庄稼失shou的问题。
2.3 CO2在一ban工业上的ying用
    CO2是hen好的致冷剂。它不仅冷que速度kuai,操作性能好,不浸湿产品,不会造成二次污ran,erqietou资少,人力省。利用CO2保护电hu焊接,既可避免jin属表面氧化,you可使焊接速 度提gao9眃ingui近mei国制成了不受yan、sha石和yan雾妨碍,能gouzheng确测定距离的CO2激光测距 器。CO2在石you工业上的ying用yi较成熟。这首先体xian在提gao石you的采you率上。CO2作weiyou田zhu入剂,可有效地quyou。ling外,CO2用作you田洗井用剂,效果也十分理想。mu前,地re资源是 能詂hun⒌闹豥a课题。低wen和较低wen区的地下re水zuiduo,erqie没有得到充分利用,其zuida膟an馐抢玫叵聄e水发电时的工作介质不理想,国际上用氟里ang和异ding烷所进行的试验都证明 没有希望。然er,用CO2作工作介质,利用较低wen地下re水资源来发电,yi在罗马尼亚研究成功,并转入国jia发电网。
2.4 CO2用于超临界cuiqu 
    超临界CO2流体,由于具有与液体相近的密度,er粘度只有液体的l%,扩散系数蕅ie禾宓100倍,所以它的cuiqu能力远远超过有机溶剂。更wei理想的是控制条件就可定向分离选定 的zu分,可在常wen和较低ya力下工作,没有毒性和发生爆炸的危xian,使用时不但有hen好的工作性能,erqie可有效地浸chugao沸点、gao粘秖uemin性物质。超临界CO2cuiqu同前yi在da规mo 生产装置中获得ying用的有:从jiu花中提qu有效成分;从咖啡中脱除咖啡yin;磞ou痽ou残渣you中 回shou各种觮ui罚淮觵ou義ian謟i中cuiquyou脂祋u 
3  生产方法
    mu前常见的富CO2气源有bian换气,you田伴生气、shi品发絫ui⑹襧ie气、gaolu气、转lu气,yandao气、甲醇lie解气等(见附表所示),含CO2气源中通常都含有硫化物、氮氧化物、H20、烃lei等詙ou省S米饕咸砑蛹粱蚧ず铣蓎uan料秊ia笃渲性you屎縣en低。yin此CO2的分离提 chun技术是CO2化学发展的ji础,也是地化学发展的guan键问题之襤u9ひ瞪戏掷胩醕hunCO2的方法有低wen蒸liu法、膜分离法、溶剂xishou法和bianyaxi附法(PSA)祋u

                                     附表   CO2气源与含量

二氧化碳

气源

天然气

田气

合硈ha

副产气

石youlian制

副产气

发酵工业

副产气

乙二醇

生产副产气

liangang

副产气

燃煤锅lu

yandao气

絞u縥i重you

燃烧气

天然气

燃烧

yandao气

石灰窑

尾气

含量(V%

80~90

98~99

98~99

95~99

91

18~21

18~19

10~17

8.5~10

15~45


    3.1 低wen蒸liu法 
    本法由于设备庞、能耗较gao、分离效果较cha,yiner成本较gao,不shiying中xiao规mo祅a籦anshi用于you田开来xianchang,生产无硫CO2产品zhi接zhu入you井,以提gao采you率。 
    3.2膜分离法和溶剂xishou法
    膜分离法具有装置简dan、操作方便、能耗较低等优点,是当jin世界上发展较迅速祄o罱谀苄tui宸掷爰际酢5牵し掷敕掷敕ǖ娜钡闶莌en难得到gaochun度的CO2,wei羢huo玫絞aochun 度的CO2,它必须与溶剂xishou法结合起来,前者用于粗分离,后者做精分离,工艺极其复杂。 
    3.3bianyaxi附法(PSA法) 
    PSA法具有工艺过程简dan、能耗低、shiying能力强,自动化程度gao、技术先进、经济合理等优点。 
    CO2在物理xi附剂上表xianchu:与其它气体具有更强的xi附能力,bianyaxi附法就是利用这种xi附能力的cha异达到从hun合气中分离提chun不同chun度祄o–O2)的mu的。 
   含CO2hun合气体首先进入预处理工序,先将hun合气中的硫化物、氮氧化物、H20、gao烃lei祌an哂懈縳i附能力的xi附质脱除,然后再进入bianyaxi附工序,从xi附相中得到chun度较gao的CO2气体,以满足工业需yao。zui后通过提chun工序可得到chun度更gao的液态、gu态CO2产品。 
4  市chang展望 
    在发达国jia中,CO2广泛ying用于各个领域。在北mei,市chang划分weishi品冷冻和制冷40%,饮料碳化20%,化学品祅a10%,yejin10%,其它20%。yida利mu前市chang划分wei饮料碳化20%,废水处理23%,shi品冷冻13%,焊接10%,其它28%。 
    mu前CO2人均消耗wei:北mei18kg/a,yida利2.2kg/a。国外饮料企业如mei国bai事可乐、可口可乐公司,yi在中国安jia落户。
    国na饮料业的发展也非常迅速,bi如:国nazuida的CO2市chang广东省年消耗量约5万t/a, 市chang需求预测在五年na增加zhi8万t/a左右,估计在未来五年平均增长率wei10%。这些都shuo明我国的CO2市chang看好,同时对CO2产品的质量yao求越来越gao,shi品级CO2祅a簿tong闪 re门话题。 
    随zhou加入WTO的临近,CO2保护焊机的da量引进,对CO2市chang的需求也総ui仍诿记xiaoM 时ganglu底chui气将由成本hengao的氮气改weilian价的CO2气,以jina米技术的da量tui广势必带动合 成na米所必需的yuan料气——CO2等祋uin此发展好当jin的CO2市chang是气体市chang的首选。 
   CO2作wei化工dan元的中间体,在催化有机合成方面yi被得到da量开发,例如合成环na酯、羧酸lei、甲xian胺lei、烃lei化合物,gao分zi聚合物等,er其在国na市chang还未被广泛tui广,主yao 由于CO2的不活泼性,需yao不用gaowengaoya或使用催化剂才能反ying,但发达国jia秊ia裻ou入da量的人力和物力开发CO2化学,一些国jiayiqu得了不少成就。早在20世纪80年代,日本就tou入230亿日元企图建立以地wei碳源,利用taiyang能以CO2weichu藏形式的独立工作体系,这一计划zheng在实施中,yin此,完quan有理由相信,在不久的将来,地将成wei煤、石you和天然气的代用品,wei人lei造福。

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