75-21-8/環氧乙烷吸收和轉化合成碳酸酯工藝研究進展

摘 要

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

圖表摘要

圖1 EC工藝流程

圖2 環氧乙烷吸收純化工藝流程

圖3 環氧乙烷吸收裝置

1—富循環水閃蒸罐；2—再吸收塔；3—富循環水泵；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 改進吸收解吸裝置

圖6 環氧化物和CO2生產EC

圖7 金屬氧化物催化合成EC機理

圖8 Br-LDH催化劑

圖9 TBAB合成碳酸酯的催化機理

圖10 MOF-5框架的結構

圖11 金屬配合物催化機理

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 離子液體催化反應的機理

圖14 合成的CS-EMImX（X=Cl、Br）催化劑

圖15 多活性位點催化劑設計與反應過程

圖16固載離子液體的結構

表1 環碳酸酯合成以金屬配合物為催化劑

發展前景和展望

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。該工藝中吸收劑的種類選擇和催化劑研發至關重要，吸收劑決定了整個工藝的能耗，催化劑決定產品的品質。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、選擇性高等特點，逐漸被復合吸收劑所取代，其中以離子液體復合最為突出。在催化部分，多位點催化劑因其反應條件溫和，收率和轉化率較高，將會逐步取代單一位點催化劑，但是由于多位點催化制造工藝較復雜，給工業化帶來不便，因此，利用簡單工業研制多位點催化劑有較好的前景。對于整個工藝，EO吸收轉化耦合生產碳酸乙烯酯工藝簡單、設備造價低，具有良好的工業應用前景。