年产5万吨食品级液体二氧化碳项目建议书.docx

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年产5万吨食品级液体二氧化碳项目建议书

思南县年产10万吨国际标准食品级

液体CO2项目

建

议

书

思南县环境保护局

2014年4月

目录

一、项目建设的背景和必要性-3-

二、市场初步预测分析-5-

（一）产品消费初步预测-5-

（二）CO2消费趋势-6-

（三）产品销售和市场前景的初步预测-7-

（五）区域市场价格分析-8-

三、产品方案和生产规模-8-

（一）产品质量指标及拟建规模-8-

（二）对生产规模的初步分析-9-

四、工艺技术初步方案-9-

五、原材料、燃料和动力的消耗-12-

六、建厂条件和选址方案-12-

（一）厂址方案选择的初步意见-12-

（二）基本情况及建设的有利条件-13-

七、投资估算和资金筹措方案-13-

八、经济效益和社会效益的初步评价-14-

（一）单位成本估算表-14-

（二）财务分析-15-

九、结论与建议-15-

（一）结论-15-

（二）建议-16-

思南县年产10万吨国际标准食品级

液体CO2项目建议书

一、项目建设的背景和必要性

二氧化碳（CO2）是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的物理状态有气态、液态、固态三种，在常温常压下是无色略带酸味的气体。

在标准状态下，CO2气体密度1.9769Kg/Nm3，在一个标准大气压下，其升华温度为-78.5℃，临界温度为31.1℃，临界压力为7.3967MPa,相对分子质量为44.01。

不能燃烧，容易液化，密度是空气密度的1.53倍。

在临界温度以下加压，可使CO2气体液化为无色的液体CO2。

根据CO2质量和用途的不同，可分为工业级和食品级两种，根据CO2物理状态又可分为气态、液态、固态（干冰）三种形式。

在以玉米为原料生产酒精过程中，其发酵工序产生大量二氧化碳，理论上每吨酒精可以产生0.955吨二氧化碳。

但有些生产企业由于工艺技术限制或顾及销售市场的影响，CO2被大量放空，如果不回收或少回收，既破坏了生态环境、引起温室效应，又浪费了CO2这一宝贵资源。

实际上C02是一种可利用的宝贵资源,已被世界有关组织列为人类最亲和的气体之一,并已在化学工业、食品工业、机械加工、石油开采等诸多领域大量应用。

但目前全球C02年利用量不足1亿吨,这是一个很大的浪费。

我国的C02真正出路,是以3R（减量化Reduce、再利用Reuse、资源化Recycle）为原则,形成CO2产业结构链,达到清洁生产和循环经济的标准。

如今,我国正在掀起大力开发利用CO2这一资源的热潮,工业级与食品级液体C02的使用领域正在大力拓宽，食品级CO2主要用途如下。

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，贵州开磷集团合成氨厂的二氧化碳专供烟草。

液体食品级CO2用于烟丝膨化可使每箱香烟节约2.5-3.0kg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：

食品级C02或其制成的干冰还是食品、蔬菜、水果、水产品真正“绿色”产品防腐保鲜的首选,在速冻食品、冷藏运输、医疗冷冻、粮食的杀虫与贮存领域也可大显身手。

随着液体CO2下游产业的高速发展，带动了液体CO2产业的发展，而发酵行业在回收CO2方面具有质量优势和资源优势,因此越来越多的酒精企业纷纷开始对过剩的高纯度C02加以回收利用。

回收利用CO2资源，把企业每个产品做到极致，提高企业产业链效益,是一项投资少见效快的效益与环保双赢的项目。

二、市场初步预测分析

（一）产品消费初步预测

1.国内对CO2利用的概况

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、淀粉等发酵行业排放气；

（4）制氢装置副产气；

（5）石灰石锻烧窑气；

（6）石油化工副产气。

2.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区工业结构不同而不同。

从消费领域来看,今后几年仍以饮料、食品保鲜、卷烟、焊接为主。

从增长速度来看,2010-2015年间年均增长率最高为集装箱运输20%,其次为干冰19%，冷冻和冷凝16%，粮食包装16%，粮食储存12%，卷烟11%，焊接10%,啤酒8%,饮料5%，其他用途9.60%。

（二）CO2消费趋势

饮料和啤酒是食品级CO2的主要消费市场,根据美国可口可乐公司提供的最新数据,目前我国饮料和啤酒年人均消费量只有5kg,远远低于发达国家150kg的年人均消费水平。

中国饮料年人均消费量仅为美国的1/2.5,而中国人口是美国的5倍,因此中国饮料消费量应是美国的12.5倍。

饮料对食品级CO2的巨大需求,预示着其市场前景的十分广阔。

据统计,目前美国C02年需求总量已达450万吨,其中食品级C02为320万吨,而我国目前C02年总产量不足100万吨。

按美国人均消费水平估计，我国食品级液体CO2需求量将达到数百万吨。

随着我国人民生活水平的不断提高,饮料行业对CO2的消费量年均增长速率将会超过25％。

饮料对食品级CO2的巨大需求,预示着其市场前景十分广阔。

烟草行业也为食品级C02的应用提供了很好机遇,随着环保要求提高以及对食品安全要求更趋严格,目前已逐步采用食品级C02替代氟利昂进行烟丝膨化。

采用食品级C02膨化的烟丝不仅质量好,而且可使每箱香烟节约2.5-3.0kg原料烟丝，浙江卷烟厂已经在2001年将原氟利昂膨化设备全部改成了CO2膨化设备，我国不少品牌烟厂如上海大中华、湖南芙蓉王、江苏南京等企业近两年都相继将原来的氟利昂膨化设备改为CO2膨化设备，卷烟行业以年产3000万箱计算约需CO2190万吨/年。

因此CO2在烟草工业具有十分良好的推广前景。

食品级C02或其制成的干冰还是食品、蔬菜、水果、水产品防腐保鲜用“绿色产品”的首选,另外在储存速冻食品、冷藏运输、医疗冷冻等领域也可大显身手。

C02超临界萃取工艺技术在中药、食品、香料、石油化工、生物化工、环境化工等方面已取得突破性进展。

作为一种新型低成本、易分离萃取技术,将越来越受到人们的青睐,为食品级C02也提供了用武之地。

（三）产品销售和市场前景的初步预测

液体CO2消费市场潜力较大，常规用量将会进一步增加，新的应用领域不断涌现。

我县在地理位置上有较大优势，在周边的大中城市都处于我们的销售范围；生产条件上，我们有拥有充足、稳定、连续、高品质的气源优势。

因此，我公司产品在货源的稳定性、价格、运输上都有较好的竞争力。

当前，我们首要问题应首先实现进入市场，特别是逐步进军高端食品市场，在高端市场占有一席之地，提高产品附加值，打响产品知名度。

（四）产品价格的现状及销售价格初步预测

由于我国CO2市场形成较晚（真正形成为90年代,跨国公司来我国投资CO2生产厂以后）,加上CO2产品需要保温、保压条件下运输,目前还没有完全形成全国统一的市场格局,其价格因地域不同而相差悬殊。

2010年以前,市场比较活跃的地区,如广州、深圳市场价格高达1800～2000元/吨,山东、上海、江苏、大连等地价格一般在1200元/吨左右。

在一些欠发达地区,则仅有500～800元/吨。

2010年以后，随着我国CO2生产能力的逐年扩大,一些大的生产厂家和用户正在努力改善贮运装置,适于长距离运输的大型槽车越来越多,全国统一的大市场在近两年内逐步形成,一些小型生产厂将会逐渐被淘汰,具有一定实力、又善于经营的合成氨厂、酒精厂、石化厂、气田厂将分庭相争,酒精等发酵企业因资源丰富，质优、成本低,在市场竞争中将处于优势地位。

目前，全国食品级CO2平均价格为700～800元/吨。

（五）区域市场价格分析

思南县周边地区液体CO2在工业领域销售价位，基本在550-650元之间（不含运输费）；高端食品行业和卷烟厂价位约为800-1000元左右。

根据液体CO2运输费用（每吨公里0.5元计算，500公里运费为250元/吨左右），液体CO2的最佳销售半径应在500公里以内。

三、产品方案和生产规模

（一）产品质量指标及拟建规模

产品方案：

国标食品级液体CO2；

产品规模：

10万t/a；

产品质量：

符合国际饮料协会液体CO2质量标准。

（二）对生产规模的初步分析

 根据市场需求和周边资源现状，新建液体CO2装置规模拟定为10万t/a（食品级）是完全可以实现的。

四、工艺技术初步方案

原料气采用酒精发酵过程中副产的优质CO2气体，根据同类厂对净化原料气的分析，其组成如表4-1：

组分

体积比%

备注

CO2

96.4

CO 

0.30

O2

0.48

N2

2.10

CH3CH2OH

0.7

CH4

0.015

SO2 

0.005

从以上气体成分看，可压缩的CO2气体占96.4%，但是，由于食品添加剂对硫非常敏感，且产品质量标准对硫也有严格要求，因此在工艺中需增加精脱硫装置。

采用工艺流程如下方框图：

CO2自酒精发酵来

流程简述如下：

流程一：

酒精发酵罐排放的原料CO2气经引风机抽出，通过淡酒回收塔、水洗塔，除去原料气中夹带的含酒液回收酒精以及大部分水溶性杂质。

洗涤后的气体经压缩机压缩至3.1Mpa进入系统。

经再经精脱硫塔脱硫，使气体中SO2<0.001mg/m3。

再经过滤器滤去油污和杂质。

出塔气体经换热去水冷却器初步除去其中的水分，再用提纯塔放空的气体进一步冷却除湿，最终经干燥塔脱除水分，达到指标要求。

净化后的气体经过滤，由氨蒸发器冷凝成液体CO2，随后减压到2.5MPa～2.2MPa，送提纯塔，出提纯塔的液体CO2已符合质量要求,经氨冷器过冷后送往贮槽。

提纯塔内的气体经塔顶冷凝器回收部分CO2，作为提纯塔上部的回流，其余不凝性气体减压先与提纯塔冷凝器的液体CO2换热，再用于脱硫后气体的冷却除湿，回收冷量，再经加热，用于吸收水分饱和后的干燥塔再生。

流程二：

以含量大于85%的CO2气先经原料气缓冲罐稳压后进入压缩机压缩，从压缩机二级出口出来的原料气在～1.0Mpa压力下进入脱硫和预处理系统，经净化后进入压缩机三级进口压缩至4.0MPa。

压缩后的气体经冷凝系统（液氨制冷介质）的蒸发冷凝器由常温降至-18℃进入提纯塔，在提纯塔釜中获得高纯度液体CO2并送至液体CO2储罐。

从提纯塔顶部出来的不凝性气体经换热器回收冷量后作为预处理工序的再生气，排放出来的废气就地放空。

一般来说，以淀粉质为原料的酒精发酵气中二氧化碳的浓度可达到99%以上，纯度较高，气源稳定，回收工艺相对简单。

虽然含有少量的其它杂质（含量体积分数分别为：

醇类0.3%、醛类0.05%、有机酸类0.03%～0.04%、酯类0.01%及微量烃类和氧气），这些杂质虽然比新国家食品二氧化碳和国际饮料技术协会标准高出几百甚至上千倍。

但这些杂质有一定的水溶性，通过洗涤和吸附工艺能够达到ppm级，难度不太大，新国家食品二氧化碳和国际饮料技术协会标准中要求醇类<10×10-6、醛类<0.2×10-6、其它含氧有机物<1.0×10-6（有机酸类、酯类、酮、醚等）。

原料气中那些沸点比二氧化碳高的有害杂质，如多碳烃、醛、醇等含氧有机物，通过专用新型自回流型提纯塔经低温精馏提纯分离杂质，产品质量完全可以达到国际饮料协会标准。

主要设备一览表 

序号

设备名称

规格型号

单位

数量

材质

备注

1

气柜

φ6200×10000

台

5

CS

2

压缩机

成套60m3/min

台

10

组合

3

冰机

60万kcal/h

台

10

组合

4

鼓风机

台

10

CS

5

充瓶泵

2m3/min

台

20

组合

6

成品贮槽

φ4000×9000

台

20

CS

7

运输槽车

CLW9400GYQA型30t

台

10

组合

8

水洗塔

φ1200×12000

台

10

CS

9

水分离器

φ2200×3200

台

10

CS

10

脱硫塔

φ1100×9000

台

8

CS

11

氨贮槽

φ1000×6000

台

6

16MnR

12

除湿器

φ1000×6000

台

10

CS

13

一二级氨冷器

φ600×6000

台

10

16MnR

14

提纯塔

φ800×14000

台

8

SUS

15

电加热器

φ600×2000

台

10

组合

16

干燥塔

φ1100×9000

台

8

SUS

17

水泵

IS65-50

台

10

组合

18

DCS系统

套

4

五、原材料、燃料和动力的消耗

主要原辅材料、燃料的种类、规格、年耗用量表

序号

名称

一次装填量

年消耗量

来源

1

T703脱硫剂

8m3

8m3

市场

2

干燥剂

20m3

10m3

市场

3

矩鞍环

8m3

8m3

市场

4

液氨

4t

4t

市场

六、建厂条件和选址方案

（一）厂址方案选择的初步意见

本项目建设在思南县双塘工业园区。

（二）基本情况及建设的有利条件

思南县双塘工业园区距离思南县城5km，距离思剑高速思南西站3km，双龙大道穿越双塘工业园区内后接思剑高速，交通便利。

七、投资估算和资金筹措方案

主要设备投资估算表

序号

设备名称

规格型号

数量（台）

单价（万元）

总价（万元）

1

气柜

φ6200×10000

5

120

600

2

压缩机

成套60m3/min

10

100

1000

3

冰机

60万kcal/h

10

120

1200

4

鼓风机

10

15

150

5

充瓶泵

2m3/min

20

10

200

6

成品贮槽

φ4000×9000

20

100

2000

7

运输槽车

CLW9400GYQA型30t

10

80

800

8

水洗塔

φ1200×12000

10

60

600

9

水分离器

φ2200×3200

10

180

1800

10

脱硫塔

φ1100×9000

8

100

800

11

氨贮槽

φ1000×6000

6

200

1200

12

除湿器

φ1000×6000

10

100

1000

13

一二级氨冷器

φ600×6000

10

150

1500

14

提纯塔

φ800×14000

8

80

640

15

电加热器

φ600×2000

10

15

150

16

干燥塔

φ1100×9000

8

50

400

17

水泵

IS65-50

10

2

20

18

合计

29台/套

14060

其他投资预算表

序号

名称

概算（万元）

备注

1

助剂、填料

500

2

工艺管道阀门

400

3

电气仪表

300

4

土建（含土地购买）

5000

5

安装费用

200

6

技术咨询与设计

200

7

小计

6600

（一）固定资产总投资    20660万元

（二）铺底流动资金200万元

（三）项目总投资20860万元（建设期利息不计）

（四）资金筹措方案：

企业自筹

八、经济效益和社会效益的初步评价

（一）单位成本估算表

序号

成本构成

概算（元/吨）

备注

1

助剂和填料

8

一年更换

2

液氨

3

3

水

10

4

电

115

5

蒸汽

2

6

工资及附加

11

人均4.86万元/年

7

管理费用分摊

10

8

维修费用

5

9

折旧费用分摊

19

10

销售费用及其它

10

11

工厂成本合计

193

（二）财务分析

1.静态指标

主要技术经济指标一览表

序号

项目

指标

备注

1

年产量

70000t

食品级占70%

2

销售单价（出厂价）

400元/t

食品级

200元/t

工业级

3

年销售收入

34700万元

正常年

4

增值税及附加

3460万元

5

利润总额

31240万元

6

所得税

7810万元

按25%计缴

7

净利润

23430万元

8

项目总投资

20860万元

9

投资回收期（税前）

9个月

不含建设期

回收期（税后）

12个月

不含建设期

九、结论与建议

（一）结论 

1.项目建设符合国家鼓励的产业政策

随着国内CO2市场需求量的迅速增长,CO2正在成为一种高附加值产品,成为当今几近亏损的酒精行业的效益增长点，如果任其排放，肯定不符合环保要求，因此项目建设符合国家产业政策。

2.有利于延伸酒精板块产业链

CO2生产过程中所用的净化剂、脱水剂、制冷剂等辅助化工材料,均为常用或市场普通的产品,水、电、汽（气）等公用工程用量少,不至影响搬迁后生产装置的正常生产。

因此建设CO2产品生产装置具有建设周期短,投资省,综合效益高的优势，可迅速形成企业特别是酒精产业新的经济增长点，必将使之成为本次搬迁技改工程酒精板块的一大亮点。

（二）建议

目前CO2市场尚在成熟中，CO2装置的建设正赶上这一波市场细分，在思南新建20万t/a的产能有足够的市场容量，力争在2年内使CO2产量达到20万t/a左右的市场规模，占领本地区及周边市场。

关键是要打提前量，提前储备销售人才和进行市场调研，收集市场信息，走访客户等工作。

目录

一、项目建设的背景和必要性-3-

二、市场初步预测分析-5-

（一）产品消费初步预测-5-

（二）CO2消费趋势-6-

（三）产品销售和市场前景的初步预测-7-

（五）区域市场价格分析-8-

三、产品方案和生产规模-8-

（一）产品质量指标及拟建规模-8-

（二）对生产规模的初步分析-9-

四、工艺技术初步方案-9-

五、原材料、燃料和动力的消耗-12-

六、建厂条件和选址方案-12-

（一）厂址方案选择的初步意见-12-

（二）基本情况及建设的有利条件-13-

七、投资估算和资金筹措方案-13-

八、经济效益和社会效益的初步评价-14-

（一）单位成本估算表-14-

（二）财务分析-15-

九、结论与建议-15-

（一）结论-15-

（二）建议-16-