CO2在化工上的利用

1、C0C02 2在化工上的利用化工11101110刘厚选 20110112822011011282随着现代工业的发展，我国COCO的排放量也在逐步上升。据荷兰某环境评估 机构（NEAANEAA发布的报告称，从20072007年开始，中国已经成为全球 COCO排放量最 多的国家。中国的单位GDPGDP排放的COCO量远远大于全球平均值，居于世界各国 的前列。中国的CQCQ减排目标是在20202020年单位国内生产总值 CQCQ排放比20052005年 下降4040%到4545%。因此CQCQ减排已经成为了我国的紧迫任务。如何有效降低COCO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

2、国都研究制定了 COCO排放制度，日本则加快了 COCO综合利用方面的研究， 计划用1010年时间建立起以COCO为化工原料的独立工业体系。目前来看COCO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COCO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COCO利用方面，经济和风险评估表明 COCO的有机化工利用是一个值得大力发展 的方面。自由态的COCO2为线性分子，中心碳原子为 SPSP型

3、杂化轨道，C CO O键长等于 1.16A1.16A，稍微小于SRSR杂化轨道的C=OC=O键长（1.20A1.20A）。由于碳氧的电性差异形成 带负电的氧和带正电的碳，因出 COCO2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，COCO2具有两个大n键，还可以通过n键形成n配合物。因为COCO2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 COCO2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。COC

4、O2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，COCO2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 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。COCO 2 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COCO2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 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

5、究涉及，但也仅限于实验验究。例如恶丁环与C0C02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（Et4NBEt4NB叶KIKI ）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、

6、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Si0Si02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Si0Si02表面的羟基会对反应起 促进作用。在超临界 C0C02中反应物环氧丙烷和 C0C02成为一相，反应后产物碳酸 丙烯酯与C0C02分离成两相，在间歇釜内 C0C02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C0C02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

7、有毒的环氧烷。这条合成路线将烯烃环氧化和 C0C02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19871987年ArestaAresta就开始研究此条路线。但是总体来看，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。CHCH2=CH=CH2+O+O2+CO+CO2=C=C2H H4COCO3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。沁园春雪北国风光， 千里冰封， 万里雪飘。望长城内外，惟余莽莽；大河上 下，顿失滔