环氧乙烷吸收和转化合成碳酸酯工艺研究进展

摘 要

碳酸乙烯酯是重要的化工基础原料和中间体，也是CO2资源化利用的路径之一，越来越受到人们的关注。然而，在生产过程中广泛存在着环氧乙烷纯化能耗高、反应过程催化效率低和工艺复杂等问题。本文综述了在生产碳酸乙烯酯过程中环氧乙烷的吸收单元、转化单元以及生产工艺，重点总结了吸收剂的类型、催化剂的种类和催化机理以及生产工艺。最后，针对碳酸乙烯酯的生产技术，探讨了该研究领域亟待解决的问题和面临的挑战，并指出多位点离子液体催化剂的开发以及吸收转化耦合工艺的应用将成为未来研究的热点，具有较好的工业化前景。

图表摘要

图1  EC工艺流程

图2  环氧乙烷吸收纯化工艺流程

图3  环氧乙烷吸收装置

1—富循环水闪蒸罐；2—再吸收塔；3—富循环水泵；4—贫富液换热器；5—汽提精馏塔；501—精馏段；502—汽提段；6—汽提精馏加热器

图4  不同的吸收剂配比对EO的吸收效果比较

图5  改进吸收解吸装置

图6  环氧化物和CO2生产EC

图7  金属氧化物催化合成EC机理

图8  Br-LDH催化剂

图9  TBAB合成碳酸酯的催化机理

图10  MOF-5框架的结构

图11  金属配合物催化机理

图12  新型的双核超分子Zn、Cu、Fe配合物和

二聚体锌催化剂

图13  离子液体催化反应的机理

图14  合成的CS-EMImX（X=Cl、Br）催化剂

图15  多活性位点催化剂设计与反应过程

图16  固载离子液体的结构

表1  环碳酸酯合成以金属配合物为催化剂

发展前景和展望

以EO和CO2为原料合成EC不仅工艺简单，而且能够有效利用CO2以缓解温室效应。该工艺中吸收剂的种类选择和催化剂研发至关重要，吸收剂决定了整个工艺的能耗，催化剂决定产品的品质。对于吸收剂部分，单一的吸收剂无论是水还是碳酸酯类，由于无法同时满足吸收能力强、选择性高等特点，逐渐被复合吸收剂所取代，其中以离子液体复合最为突出。在催化部分，多位点催化剂因其反应条件温和，收率和转化率较高，将会逐步取代单一位点催化剂，但是由于多位点催化制造工艺较复杂，给工业化带来不便，因此，利用简单工业研制多位点催化剂有较好的前景。对于整个工艺，EO吸收转化耦合生产碳酸乙烯酯工艺简单、设备造价低，具有良好的工业应用前景。