二氧化碳是較豐富的化學物質之一， 也是全世界矚目的氣體，因為“溫室效應”成了減排的目标，但卻不能抹殺他給人類發展帶來的貢獻，每年全球幾十億的交易量更體現了它的價值。

二氧化碳

CO2

定義

空氣中常見的溫室氣體，是一種氣态化合物，碳與氧反應生成其化學式為CO2，一個二氧化碳分子由兩個氧原子與一個碳原子通過共價鍵構成。

物理特性

在常溫下一種無色無嗅的氣體。分子量為44.01, 在21.1℃和101.33kPa下氣體比重( 空氣=1) 為1.522。弱酸性氣體, 在高溫時具有輕微刺激性氣味。在大氣壓下,CO2不能以液體存在,當溫度和壓力高于三相點,但低于31.1℃時, 在封閉容器中, 其液汽處于平衡狀态, CO2不可燃, 有水存在時, 能腐蝕某些普通金屬。CO2 不能維持生命。

環境特性

Van Helmont于400多年前在檢測木炭燃燒和發酵副産品時發現CO2,空氣中含有0.03% (v/v)CO2。美國氣象局的測量表明,空氣中CO2含量每5年提高1.36%,由于CO2含量提高,地球表面溫度升高,地球環境惡化，所以控制排放到大氣中的CO2量是一個急待解決的問題。據預測,到2030年,大氣中CO2含量将翻一番,緻使地球平均溫度升高1.5～4.5℃。

分類

根據來源:分為天然的和化學反應過程中産生的兩種。

根據CO2質量、用途不同:分為工業級和食品級兩種。

根據物理狀态:可分為氣态、液态、固态（幹冰）三種形式。

二氧化碳的制取方法

生産石灰副産二氧化碳，釀酒發酵過程副産二氧化碳，重油、焦炭等燃燒産生二氧化碳，合成氨工業副産品二氧化碳等。目前，合成氨工業的原料大都為燃氣、煉廠氣、焦爐氣和煤，其主要成份都是由不同氫碳比的烴類和元素碳構成，在高溫下與水蒸汽作用生成以氫氣和一氧化碳為主體的合成氣，一氧化碳經變換成為二氧化碳。二氧化碳的提純方法有：吸收法、變壓吸附法、吸附精餾法和膜分離法。

用途

1

高純

應用

用于電子工業、醫學研究及臨床診斷、CO2 激光器、檢測儀器的校正氣及配制其它特種混合氣, 在聚乙烯聚合反應中用作調節劑。

高純CO2經特制噴嘴噴出後呈雪狀,可除去精密構件表面上99. 9% 的≥0.1m的粒子, 還可減少表面烴含量,除去象表面膜、指紋印和少量膠質殘留物這樣一些污染物。

2

固态

應用

用于冷藏奶品、肉類、冷凍食品和其它運輸中易腐敗的食品。在許多工業加工中作為冷凍劑, 例如粉碎熱敏材料、橡膠磨光、金屬冷處理、機械零件的收縮裝配, 真空冷阱等。

噴塗系統可将揮發性有機化合物的排放量減少80%,并可在噴灑作業中大大降低空氣中毒性化學品量。超臨界CO2 在此工藝中作為高固體噴塗溶劑的替代品,可大大改善非粘性噴塗的質量,消除甲基氯仿的排放。

3

氣态

應用

用于碳化軟飲料, 水處理工藝的PH值控制、化學加工、食品保存、化學和食品加工過程中的惰性保護、焊接氣體,植物生長刺激劑, 在鑄造工藝中用于硬芯和砂型、氣動器件。CO2 可以作為殺菌氣的稀釋劑, 即用環氧乙烷和二氧化碳的混合氣作為殺菌、殺蟲劑( 特别是用于小麥和糧食殺菌)、熏蒸劑, 廣泛應用于醫療器具、包裝材料、衣類、毛皮、被褥等的殺菌, 骨粉消毒,倉庫、工坊、文物、書籍的熏蒸。

替代1301鹵素滅火劑。此種滅火劑由N2、Ar、CO2以一定比例混合而成,由于它與空氣的密度相當,所以更易與空氣混合,濃度保持時間長。其硬件費用是1301費用的1.5～1.6倍,與CO2系統相當。

4

液态

應用

緻冷劑。飛機、導彈和電子部件的低溫試驗, 提高油井采收率, 控制化學反應。也用作滅火劑。

金礦工業中用CO2 代替SO2 或FeSO4 以除去70% ～80%的遊離氰化物。

其它用途

電弧焊用CO2作保護氣,用半自動焊機,其速度是一般焊機的10倍。

作為一種弱酸(在水溶液中),在紡織品制造過程中用CO2中和過量氫氧化物, 不損壞纖維,易于使用。

将二氧化碳與氫直接反應, 合成了燃料汽油。

超臨界應用

1

國外已實現了提取咖啡因和酒花浸膏的SCE工業化生産。目前在裝置規模方面,法國最大為40m3,美國為1m3,日本為0.5m3。

CO2萃取（SCE）

2

替代傳統溶劑如二氯甲烷和丙酮。在日本,Takeda化學工業公司(大阪)正在大量使用超臨界CO2以從抗生素中除去丙酮。霍夫曼—LaRoche正在進行中試試驗, 采用超臨界CO2 萃取以純化維他命E,此工藝最可取代200℃下的真空精餾。

醫藥加工工藝

3

基于超臨界流體的脂肪萃取路線。流體碳素超臨界公司(Liquid Carbonic Supercritical)開發了可從蛋黃中除去多達80%膽甾醇的新工藝。而Nutra Sweet公司(芝加哥)計劃将一套超臨界CO2萃取裝置商品化,以從雞蛋中萃取90%的脂肪和95%的膽甾醇。液碳公司還具有從豆油中萃取維他命E和從咖啡中除去咖啡因的工藝。

低脂肪食品開發

4

日本國際貿易和工業部運轉了一套中型裝置, 以開發一種使用超臨界CO2純化乙醇的工藝, 其裝置成本比傳統精餾法低30%～40% , 運行成本低66%。

化學工藝

5

超臨界CO2中制備氟聚合物的方法,它能防止傳統方法中氯氟烴(CFC)溶劑對環境的破壞。利用液體CO2從廢水和地下水中萃取水溶性有機物。該過程也利用液化丙烷和丁烷從污泥和土壤中分離多氯化聯苯(PCBs)、多芳香烴( PAHs) 、農藥等有機物。

地球環保

6

作為清洗劑除去矽片系統中的污染物。超臨界流體具有像流體那樣的溶解性質, 像氣體那樣的擴散速率和粘度。這就使它可迅速滲透到縫隙和邊界層膜中,可完全除掉所含有機和無機雜質。高于Pc的CO2密度和溶解能力可與有機液體相比。

矽片清潔

"GOOD

行業發展

與其它種類的工業氣體相比，二氧化碳行業有其獨有的特色：受原料制約、運輸條件制約、受政策等影響巨大。近年來，由于政府與企業的環保意識增強，CO2 減排政策趨向更加嚴格與苛刻，許多有社會責任感的企業也主動推進本企業高CO2含量廢氣的回收。上述雙向的推動力必然導緻未來CO2産能持續上升，而國内CO2下遊消費增長有限，CO2産能經過前幾年井噴式的擴張，目前已超過1000萬t/a。傳統的CO2消費市場很難保證現有裝置的開工率，衆多企業隻能在逆境中求生存，并希望有持續的發展。

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