二氧化碳是较丰富的化学物质之一， 也是全世界瞩目的气体，因为“温室效应”成了减排的目标，但却不能抹杀他给人类发展带来的贡献，每年全球几十亿的交易量更体现了它的价值。
二氧化碳
CO2
定义
空气中常见的温室气体，是一种气态化合物，碳与氧反应生成其化学式为CO2，一个二氧化碳分子由两个氧原子与一个碳原子通过共价键构成。
物理特性
在常温下一种无色无嗅的气体。分子量为44.01, 在21.1℃和101.33kPa下气体比重( 空气=1) 为1.522。弱酸性气体, 在高温时具有轻微刺激性气味。在大气压下,CO2不能以液体存在,当温度和压力高于三相点,但低于31.1℃时, 在封闭容器中, 其液汽处于平衡状态, CO2不可燃, 有水存在时, 能腐蚀某些普通金属。CO2 不能维持生命。
环境特性
Van Helmont于400多年前在检测木炭燃烧和发酵副产品时发现CO2,空气中含有0.03% (v/v)CO2。美国气象局的测量表明,空气中CO2含量每5年提高1.36%,由于CO2含量提高,地球表面温度升高,地球环境恶化，所以控制排放到大气中的CO2量是一个急待解决的问题。据预测,到2030年,大气中CO2含量将翻一番,致使地球平均温度升高1.5～4.5℃。
分类
根据来源:分为天然的和化学反应过程中产生的两种。
根据CO2质量、用途不同:分为工业级和食品级两种。
根据物理状态:可分为气态、液态、固态（干冰）三种形式。
二氧化碳的制取方法
生产石灰副产二氧化碳，酿酒发酵过程副产二氧化碳，重油、焦炭等燃烧产生二氧化碳，合成氨工业副产品二氧化碳等。目前，合成氨工业的原料大都为燃气、炼厂气、焦炉气和煤，其主要成份都是由不同氢碳比的烃类和元素碳构成，在高温下与水蒸汽作用生成以氢气和一氧化碳为主体的合成气，一氧化碳经变换成为二氧化碳。二氧化碳的提纯方法有：吸收法、变压吸附法、吸附精馏法和膜分离法。
用途
1
高纯
应用
用于电子工业、医学研究及临床诊断、CO2 激光器、检测仪器的校正气及配制其它特种混合气, 在聚乙烯聚合反应中用作调节剂。
高纯CO2经特制喷嘴喷出后呈雪状,可除去精密构件表面上99. 9% 的≥0.1m的粒子, 还可减少表面烃含量,除去象表面膜、指纹印和少量胶质残留物这样一些污染物。
2
固态
应用
用于冷藏奶品、肉类、冷冻食品和其它运输中易腐败的食品。在许多工业加工中作为冷冻剂, 例如粉碎热敏材料、橡胶磨光、金属冷处理、机械零件的收缩装配, 真空冷阱等。
喷涂系统可将挥发性有机化合物的排放量减少80%,并可在喷洒作业中大大降低空气中毒性化学品量。超临界CO2 在此工艺中作为高固体喷涂溶剂的替代品,可大大改善非粘性喷涂的质量,消除甲基氯仿的排放。
3
气态
应用
用于碳化软饮料, 水处理工艺的PH值控制、化学加工、食品保存、化学和食品加工过程中的惰性保护、焊接气体,植物生长刺激剂, 在铸造工艺中用于硬芯和砂型、气动器件。CO2 可以作为杀菌气的稀释剂, 即用环氧乙烷和二氧化碳的混合气作为杀菌、杀虫剂( 特别是用于小麦和粮食杀菌)、熏蒸剂, 广泛应用于医疗器具、包装材料、衣类、毛皮、被褥等的杀菌, 骨粉消毒,仓库、工坊、文物、书籍的熏蒸。
替代1301卤素灭火剂。此种灭火剂由N2、Ar、CO2以一定比例混合而成,由于它与空气的密度相当,所以更易与空气混合,浓度保持时间长。其硬件费用是1301费用的1.5～1.6倍,与CO2系统相当。
4
液态
应用
致冷剂。飞机、导弹和电子部件的低温试验, 提高油井采收率, 控制化学反应。也用作灭火剂。
金矿工业中用CO2 代替SO2 或FeSO4 以除去70% ～80%的游离氰化物。
其它用途
电弧焊用CO2作保护气,用半自动焊机,其速度是一般焊机的10倍。
作为一种弱酸(在水溶液中),在纺织品制造过程中用CO2中和过量氢氧化物, 不损坏纤维,易于使用。
将二氧化碳与氢直接反应, 合成了燃料汽油。
超临界应用
1
国外已实现了提取咖啡因和酒花浸膏的SCE工业化生产。目前在装置规模方面,法国最大为40m3,美国为1m3,日本为0.5m3。
CO2萃取（SCE）
2
替代传统溶剂如二氯甲烷和丙酮。在日本,Takeda化学工业公司(大阪)正在大量使用超临界CO2以从抗生素中除去丙酮。霍夫曼—LaRoche正在进行中试试验, 采用超临界CO2 萃取以纯化维他命E,此工艺最可取代200℃下的真空精馏。
医药加工工艺
3
基于超临界流体的脂肪萃取路线。流体碳素超临界公司(Liquid Carbonic Supercritical)开发了可从蛋黄中除去多达80%胆甾醇的新工艺。而Nutra Sweet公司(芝加哥)计划将一套超临界CO2萃取装置商品化,以从鸡蛋中萃取90%的脂肪和95%的胆甾醇。液碳公司还具有从豆油中萃取维他命E和从咖啡中除去咖啡因的工艺。
低脂肪食品开发
4
日本国际贸易和工业部运转了一套中型装置, 以开发一种使用超临界CO2纯化乙醇的工艺, 其装置成本比传统精馏法低30%～40% , 运行成本低66%。
化学工艺
5
超临界CO2中制备氟聚合物的方法,它能防止传统方法中氯氟烃(CFC)溶剂对环境的破坏。利用液体CO2从废水和地下水中萃取水溶性有机物。该过程也利用液化丙烷和丁烷从污泥和土壤中分离多氯化联苯(PCBs)、多芳香烃( PAHs) 、农药等有机物。
地球环保
6
作为清洗剂除去硅片系统中的污染物。超临界流体具有像流体那样的溶解性质, 像气体那样的扩散速率和粘度。这就使它可迅速渗透到缝隙和边界层膜中,可完全除掉所含有机和无机杂质。高于Pc的CO2密度和溶解能力可与有机液体相比。
硅片清洁
"GOOD
行业发展
与其它种类的工业气体相比，二氧化碳行业有其独有的特色：受原料制约、运输条件制约、受政策等影响巨大。近年来，由于政府与企业的环保意识增强，CO2 减排政策趋向更加严格与苛刻，许多有社会责任感的企业也主动推进本企业高CO2含量废气的回收。上述双向的推动力必然导致未来CO2产能持续上升，而国内CO2下游消费增长有限，CO2产能经过前几年井喷式的扩张，目前已超过1000万t/a。传统的CO2消费市场很难保证现有装置的开工率，众多企业只能在逆境中求生存，并希望有持续的发展。
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