二氧化碳

工业二氧化碳（Industrial Carbon Dioxide, CO₂）

工业二氧化碳是一种无色、无味、不可燃的气体，化学式为 CO₂，广泛应用于食品加工、焊接、化工、消防等领域。工业级CO₂的纯度通常为 99.5%~99.99%，根据用途不同可分为 气态、液态和固态（干冰） 三种形式。

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1. 工业CO₂的生产方法

(1) 化工副产回收

• 合成氨/制氢尾气：从石油化工、合成氨厂废气中回收CO₂，再经提纯液化。

• 发酵过程：酒精、啤酒发酵时产生大量CO₂，可收集纯化后使用（食品级）。

(2) 燃烧法

• 燃煤/燃气电厂烟气：通过胺吸收法（如MEA）或膜分离技术捕集CO₂，需进一步提纯。

(3) 天然CO₂气田

• 部分地下天然CO₂储层（纯度较高，可直接开采利用）。

(4) 石灰石煅烧

• 石灰石（CaCO₃）高温分解生成CO₂和生石灰（CaO），但能耗较高。

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2. 工业CO₂的应用领域

(1) 食品与饮料行业

• 碳酸饮料（如可乐、啤酒）的充气添加剂。

• 食品保鲜：抑制细菌生长（如冷链运输、气调包装）。

• 冷冻干燥：干冰（-78.5℃）用于速冻食品、医药制品。

(2) 焊接与金属加工

• MAG焊接（活性气体保护焊）：CO₂与氩气混合（如80%Ar + 20%CO₂）提高焊接熔深。

• 激光切割：部分金属切割使用CO₂激光器（10.6μm波长）。

(3) 化工与石油

• 尿素生产：CO₂与氨反应生成尿素（化肥）。

• EOR（提高石油采收率）：向油井注入CO₂驱油。

• 合成甲醇、碳酸盐：化工原料。

(4) 环保与消防

• 污水处理：调节pH值，中和碱性废水。

• 消防灭火：高压CO₂灭火系统（适用于电气火灾）。

(5) 其他应用

• 制冷剂：干冰用于低温冷却（如实验室、冷链物流）。

• 植物温室：农业大棚CO₂施肥（促进光合作用）。

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3. 工业CO₂的储存与运输

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4. 工业CO₂ vs. 食品级CO₂

注意：工业CO₂不可直接用于食品！食品级CO₂需经过脱硫、脱烃、除菌等处理。

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5. 安全注意事项

• 窒息风险：高浓度CO₂会降低空气中氧含量（密闭空间需通风）。

• 高压与低温危险：

  • 液态CO₂泄漏可能导致冻伤。

  • 钢瓶受热可能超压爆炸（储存温度＜50℃）。

• 干冰操作：

  • 直接接触皮肤会导致冻伤（需戴隔热手套）。

  • 干冰升华时CO₂浓度升高，需避免密闭空间大量使用。

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6. 相关标准

• 中国：

  • GB/T 6052-2011《工业液体二氧化碳》

  • GB 1886.228-2016《食品安全国家标准 食品添加剂 二氧化碳》

• 国际：

  • ISO 5923:1989（灭火用CO₂标准）

  • FDA 21 CFR 184.1240（食品级CO₂规范）

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总结

工业CO₂是重要的工业气体，广泛应用于焊接、食品、化工和环保领域。根据用途选择合适纯度（工业级或食品级）和形态（气态、液态或干冰）。操作时需注意 高压、低温和窒息风险，确保安全使用。