75-21-8/環(huán)氧乙烷吸收和轉(zhuǎn)化合成碳酸酯工藝研究進(jìn)展

摘 要

碳酸乙烯酯是重要的化工基礎(chǔ)原料和中間體，也是CO2資源化利用的路徑之一，越來越受到人們的關(guān)注。然而，在生產(chǎn)過程中廣泛存在著環(huán)氧乙烷純化能耗高、反應(yīng)過程催化效率低和工藝復(fù)雜等問題。本文綜述了在生產(chǎn)碳酸乙烯酯過程中環(huán)氧乙烷的吸收單元、轉(zhuǎn)化單元以及生產(chǎn)工藝，重點(diǎn)總結(jié)了吸收劑的類型、催化劑的種類和催化機(jī)理以及生產(chǎn)工藝。最后，針對碳酸乙烯酯的生產(chǎn)技術(shù)，探討了該研究領(lǐng)域亟待解決的問題和面臨的挑戰(zhàn)，并指出多位點(diǎn)離子液體催化劑的開發(fā)以及吸收轉(zhuǎn)化耦合工藝的應(yīng)用將成為未來研究的熱點(diǎn)，具有較好的工業(yè)化前景。

圖表摘要

圖1 EC工藝流程

圖2 環(huán)氧乙烷吸收純化工藝流程

圖3 環(huán)氧乙烷吸收裝置

1—富循環(huán)水閃蒸罐；2—再吸收塔；3—富循環(huán)水泵；4—貧富液換熱器；5—汽提精餾塔；501—精餾段；502—汽提段；6—汽提精餾加熱器

圖4 不同的吸收劑配比對EO的吸收效果比較

圖5 改進(jìn)吸收解吸裝置

圖6 環(huán)氧化物和CO2生產(chǎn)EC

圖7 金屬氧化物催化合成EC機(jī)理

圖8 Br-LDH催化劑

圖9 TBAB合成碳酸酯的催化機(jī)理

圖10 MOF-5框架的結(jié)構(gòu)

圖11 金屬配合物催化機(jī)理

圖12 新型的雙核超分子Zn、Cu、Fe配合物和

二聚體鋅催化劑

圖13 離子液體催化反應(yīng)的機(jī)理

圖14 合成的CS-EMImX（X=Cl、Br）催化劑

圖15 多活性位點(diǎn)催化劑設(shè)計與反應(yīng)過程

圖16固載離子液體的結(jié)構(gòu)

表1 環(huán)碳酸酯合成以金屬配合物為催化劑

發(fā)展前景和展望

以EO和CO2為原料合成EC不僅工藝簡單，而且能夠有效利用CO2以緩解溫室效應(yīng)。該工藝中吸收劑的種類選擇和催化劑研發(fā)至關(guān)重要，吸收劑決定了整個工藝的能耗，催化劑決定產(chǎn)品的品質(zhì)。對于吸收劑部分，單一的吸收劑無論是水還是碳酸酯類，由于無法同時滿足吸收能力強(qiáng)、選擇性高等特點(diǎn)，逐漸被復(fù)合吸收劑所取代，其中以離子液體復(fù)合最為突出。在催化部分，多位點(diǎn)催化劑因其反應(yīng)條件溫和，收率和轉(zhuǎn)化率較高，將會逐步取代單一位點(diǎn)催化劑，但是由于多位點(diǎn)催化制造工藝較復(fù)雜，給工業(yè)化帶來不便，因此，利用簡單工業(yè)研制多位點(diǎn)催化劑有較好的前景。對于整個工藝，EO吸收轉(zhuǎn)化耦合生產(chǎn)碳酸乙烯酯工藝簡單、設(shè)備造價低，具有良好的工業(yè)應(yīng)用前景。