CO2在化工上的利用VIP

1、CO 2 在化工上的利用化工 1110刘厚选2011011282随着现代工业的发展，我国CO2的排放量也在逐步上升。据荷兰某环境评估机构（ NEAA）发布的报告称，从 2007 年开始，中国已经成为全球 CO2排放量最多的国家 7 。中国的单位 GDP排放的 CO2量远远大于全球平均值，居于世界各国的前列。中国的 CO2减排目标是在 2020 年单位国内生产总值 CO2排放比 2005 年下降 40到 45。因此 CO2减排已经成为了我国的紧迫任务。如何有效降低 CO2排放已经成为了世界各国重要的政治经济议题。美国、英国和德国都研究制定了 CO2排放制度，日本则加快了 CO2综合利用方面的研究

2、，计划用 10 年时间建立起以 CO2为化工原料的独立工业体系。 目前来看 CO2减排能够采取的措施一方面是减排和控制增量： 包括调整能源结构， 使用低碳能源， 大力发展核能、氢能、风能等清洁能源，提高能源的利用效率，发展节能技术以及改变人类的消费习惯，尽可能减少石化燃料的使用。另一方面则是加大CO2的处置和利用，这包括捕集和封存技术，进行油气开采，微藻利用以及化工利用等。在 CO2利用方面，经济和风险评估表明CO2的有机化工利用是一个值得大力发展的方面。自由态的 CO2 为线性分子，中心碳原子为SP 型杂化轨道， CO 键长等于1.16A，稍微小于 SP2 杂化轨道的 C=O 键长（ 1.2

3、0A）。由于碳氧的电性差异形成带负电的氧和带正电的碳，因出CO2 分子既可以作为路易斯碱，以氧负离子与金属离子配位；同时又可以作为路易斯酸，以碳原子与富电子的金属离子配位。此外，CO2 具有两个大键， 还可以通过键形成配合物。因为 CO2 是碳的最高氧化状态， 因此也是能量最低状态， 以其作为原料制备有机化合物时，必须有大量的能量输入。一般条件下CO2 的化工利用途径主要有两条：一条路径是与氢气、不饱和化合物的反应，另一条是合成碳酸酯等碳酸根的化合物。CO2 的化工利用应该是有选择的，从能量利用或者说经济性的角度，CO2 生产有的有机化合物更有利，是值得大力研究的；其中在尿素、碳酸亚乙酯、水杨

4、酸和脂肪族聚碳酸酯以及碳酸钠等碳酸盐的合成中可行性最高。CO 2 用来合成碳酸乙烯酯碳酸乙烯酯具有广泛的用途，可以作为电池的电解质溶液，广泛用作有机溶剂和绿色的化工试剂， 也可以作为燃料油的添加剂， 提高辛烷值， 同时也是工程塑料的一种单体。碳酸乙烯酯有多条合成路线。 ：环氧乙烷与 CO2 的环加成反应；乙烯氧化加成反应； 尿素与乙二醇醇解反应。 路线 1 已经实现了工业化，其余两条路线还处于实验室研究阶段。 除了碳酸乙烯酯以外， 其他的环碳酸酯也有研究涉及，但也仅限于实验验究。例如恶丁环与CO2 反应生成三亚甲基碳酸酯等。环加成反应制碳酸乙烯酯是可行的， 也是唯一工业化成熟的和目前研究的最为

5、充分。碳酸酯的合成工艺分为间歇釜和固定床工艺。 （相应使用均相催化剂和多相催化剂）。以及其他的工艺技术。均相催化剂研究的最早。 目前使用的是含氯催化剂， 例如工业应用的催化剂是（ Et4NBr+KI ）组合物。含氯催化剂对产物品质和设备都有影响，所以无氯均相催化剂是一个重要的研究方向，但是目前催化剂的催化活性还比较低。多相催化剂的发展非常猛。 具体的分为均相催化剂在载体上的负载化和金属氧化物。负载型催化剂所用的载体可以是树脂、分子筛、氧化硅等， 目前国内有些碳酸丙烯酯的生产厂家就在使用树脂负载型的催化剂。需要指出，以 Si02 为载体的负载性催化剂活性会远远高于相应的均相催化剂。这是因为 Si

6、02 表面的羟基会对反应起促进作用。在超临界CO2 中反应物环氧丙烷和CO2 成为一相，反应后产物碳酸丙烯酯与 CO2 分离成两相，在间歇釜内CO2 在上层，碳酸丙烯酯在下层。这个现象的发现具有重要的意义，它能够大大简化产物和反应物以及催化剂的分离，因此发展在超临界CO2 中可溶的催化剂具有很大的发展前途。从绿色化学和经济的角度来看，烯烃的氧化加成反应是非常有吸引力的，原料烯烃无毒， 危险性更小， 避免了有毒的环氧烷。 这条合成路线将烯烃环氧化和CO2 环加成反应整合到一个反应器中进行，这样可以明显降低反应的能耗和分离的投资和能耗。因此早在1987 年 Aresta 就开始研究此条路线。但是总

7、体来看，将两步反应整合在一锅内进行必然存在反应效率低下的问题，会产生大量的二醇、缩醇和羧酸等副产物。CH2=CH2+O2+CO2=C2H4CO3因此如何减少反应副产物就是一个比较重要的问题，但用二氧化碳合成碳酸乙烯酯在工业上也是可行的， 二氧化碳如果能在工业上作为原料大量使用，不仅节约资源而且对于目前温室效应的缓解重要作用。出师表两汉：诸葛亮先帝创业未半而中道崩殂， 今天下三分， 益州疲弊， 此诚危急存亡之秋也。然侍卫之臣不懈于内，忠志之士忘身于外者，盖追先帝之殊遇，欲报之于陛下也。诚宜开张圣听，以光先帝遗德，恢弘志士之气，不宜妄自菲薄，引喻失义，以塞忠谏之路也。宫中府中，俱为一体；陟罚臧否，

8、不宜异同。若有作奸犯科及为忠善者，宜付有司论其刑赏，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使内外异法也。侍中、侍郎郭攸之、费祎、董允等，此皆良实，志虑忠纯，是以先帝简拔以遗陛下：愚以为宫中之事，事无大小，悉以咨之，然后施行，必能裨补阙漏，有所广益。将军向宠，性行淑均，晓畅军事，试用于昔日，先帝称之曰愚以为营中之事，悉以咨之，必能使行阵和睦，优劣得所。“能 ”，是以众议举宠为督：亲贤臣， 远小人， 此先汉所以兴隆也； 亲小人， 远贤臣， 此后汉所以倾颓也。 先帝在时，每与臣论此事， 未尝不叹息痛恨于桓、 灵也。 侍中、尚书、 长史、 参军，此悉贞良死节之臣，愿陛下亲之、信之，则汉室之隆，可计日而待也。臣本布衣，躬耕于南阳，苟全性命于乱世，不求闻达于诸侯。先帝不以臣卑鄙，猥自枉屈，三顾臣于草庐之中，咨臣以当世之事，由是感激，遂许先帝以驱驰。后值倾覆，受任于败军之际，奉命于危难之间，尔来二十有一年矣。先帝知臣谨慎，故临崩寄臣以大事也。受命以来，夙夜忧叹，恐托付不效，以伤先帝之明；故五月渡泸，深入不毛。今南方已定，兵甲已足，当奖率三军，北定中原，庶竭驽钝，攘除奸凶，兴复汉室，还于旧都。此臣所以