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二氧化碳“变身”二甲醚

放大字体  缩小字体 发布日期:2011-05-17  来源:中国石化报   

  国内外都已迈出研究步伐

  2007年末,联合国开发计划署在其发表的《人类发展报告》中指出,除非国际社会同意,在接下来一代人时间里,将二氧化碳排放量削减一半,否则给地球所带来的温室效应很可能造成大规模的经济倒退和不可逆转的生态灾难。

  在所有温室气体中,二氧化碳含量高,保留时间长,对温室效应影响最大,而且主要由人为因素产生。面临可能发生的灾难,如何减少其排放量是当今世界的重要课题。

  扬子石化研究院工学博士王继元介绍,目前解决二氧化碳排放有以下几种途径:一是地质储存法,即将二氧化碳加压后储存于油田、煤层、地下含水层和海洋中,这是二氧化碳减排技术发展的趋势,但在一些关键性问题上科学家们还没有取得一致的看法;二是生物储存法,即植物和微生物等通过光合作用来吸收和固定大气中游离的二氧化碳,并在一定条件下实现向有机碳的转化,但也有人认为,有关森林可以吸收全部排放的二氧化碳的说法是不符合事实的,森林能吸收的二氧化碳并不像科学家想象得那么多;第三种是化学转化法,即变害为利,通过催化反应将二氧化碳转化为化工产品,如合成气、甲醇、二甲醚、甲酸、低碳烃等,这是最具有市场潜力,应用前景最为看好的一个途径。

  其中二甲醚物理性质与液化石油气相似,具有良好的易压缩、冷凝、汽化及与许多溶剂互溶等特性,可以用作气雾剂的抛射剂、发泡剂等,代替氟利昂作为制冷剂。二甲醚还可成为城市煤气和液化气的代用品,也可作为汽车燃料等。作为重要的化工中间体,二甲醚在用作合成碳酸二甲酯、合成低碳烯烃等方面,也有很大的发展前景。

  目前二氧化碳催化加氢合成二甲醚已经引起比较广泛的重视,国内外都已经迈出研究步伐。

  加快研发和工业化进程

  一般认为,二氧化碳直接加氢合成二甲醚主要包括甲醇合成、逆水汽变化和甲醇脱水三个反应,目前对甲醇合成过程中的活性中心还没有一致的看法,其余两个反应也正在进行研究。在二氧化碳直接加氢合成二甲醚的过程中,二氧化碳转化率低和二甲醚选择性差是目前存在的主要问题,解决此问题需要开发具有低温活性的催化剂。

  国内外的相关科研机构和大学对二氧化碳加氢合成二甲醚的催化剂进行了一系列的研究工作,提出了有关理论依据,开发了多种具有一定效果的催化剂,但还需要取得进一步的突破。过去对加氢的研究都集中在甲烷化和合成甲醇等方面,通过加氢合成甲醇是转化二氧化碳的有效途径,然而由于受热力学限制,二氧化碳的转化率一直比较低。如果在反应过程中进行合适的脱水反应,则可以打破二氧化碳加氢合成甲醇的热力学限制。

  综观各方研究,王继元认为,直接大量地从大气中获取二氧化碳进行开发利用目前还有一定困难,如大型的钢铁厂、发电厂、石油化工厂等每年排放的二氧化碳达到数百万吨甚至上千万吨,要把它们全部从大气中回收绝非易事。利用二氧化碳做原料用化学方式合成对人类有用的物质成为全球关注的问题。尽管化工利用二氧化碳的量远远比不上使用化石燃料所排放的二氧化碳的量,但这毕竟开辟了二氧化碳减排的又一途径,具有保护环境、节约资源和增加经济效益的多重意义,尤其是对副产二氧化碳和氢气的石油化工厂而言,其经济效益和社会效益不言而喻。总结国内外二氧化碳转化二甲醚研究开发的最新成果,加快该工艺的开发和工业化进程,人们拭目以待。(姚耀富)

 
 
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