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二氧化碳轉(zhuǎn)化二甲醚前途無限
2008-9-6 16:39:00
隨著近年全球極端氣候不斷增多，人們將更多的眼光投向了導(dǎo)致溫室氣體的“罪魁禍首”CO2.如何解決日益增加的CO2排放？消減溫室效應(yīng)對人們的影響？這是人類目前急需解決的問題。最糟糕的是目前留給人類的時間已經(jīng)不多了。
目前解決CO2排放有以下幾種途徑：一是地質(zhì)儲存法，即將CO2加壓后儲存于油田、煤層、地下含水層和海洋中，這是CO2減排技術(shù)發(fā)展的趨勢，但在一些關(guān)鍵性問題上科學(xué)家們還沒有取得一致的看法；二是生物儲存法，即植物和微生物等通過光合作用來吸收和固定大氣中游離的CO2，并在一定條件下實現(xiàn)向有機碳的轉(zhuǎn)化，但也有人認為，有關(guān)森林可以吸收全部排放的CO2的說法是不符合事實的，森林能吸收的CO2并不像科學(xué)家想象得那么多；第三種是化學(xué)轉(zhuǎn)化法，即變害為利，通過催化反應(yīng)將CO2轉(zhuǎn)化為化工產(chǎn)品，如合成氣、甲醇、二甲醚、甲酸、低碳烴等，這是最具有市場潛力，應(yīng)用前景最為看好的一個途徑。
其中二甲醚物理性質(zhì)與液化石油氣相似，具有良好的易壓縮、冷凝、汽化及與許多溶劑互溶等特性，可以用作氣霧劑的拋射劑、發(fā)泡劑等，代替氟利昂作為制冷劑。二甲醚還可成為城市煤氣和液化氣的代用品，也可作為汽車燃料等。作為重要的化工中間體，二甲醚在用作合成碳酸二甲酯、合成低碳烯烴等方面，也有很大的發(fā)展前景。
目前CO2催化加氫合成二甲醚已經(jīng)引起比較廣泛的重視，國內(nèi)外都已經(jīng)邁出研究步伐。
加快研發(fā)和工業(yè)化進程
一般認為，CO2直接加氫合成二甲醚主要包括甲醇合成、逆水汽變化和甲醇脫水三個反應(yīng)，目前對甲醇合成過程中的活性中心還沒有一致的看法，其余兩個反應(yīng)也正在進行研究。在CO2直接加氫合成二甲醚的過程中，CO2轉(zhuǎn)化率低和二甲醚選擇性差是目前存在的主要問題，解決此問題需要開發(fā)具有低溫活性的催化劑。
國內(nèi)外的相關(guān)科研機構(gòu)和大學(xué)對CO2加氫合成二甲醚的催化劑進行了一系列的研究工作，提出了有關(guān)理論依據(jù)，開發(fā)了多種具有一定效果的催化劑，但還需要取得進一步的突破。過去對加氫的研究都集中在甲烷化和合成甲醇等方面，通過加氫合成甲醇是轉(zhuǎn)化CO2的有效途徑，然而由于受熱力學(xué)限制，CO2的轉(zhuǎn)化率一直比較低。如果在反應(yīng)過程中進行合適的脫水反應(yīng)，則可以打破CO2加氫合成甲醇的熱力學(xué)限制。
綜觀各方研究，筆者認為，直接大量地從大氣中獲取CO2進行開發(fā)利用目前還有一定困難，如大型的鋼鐵廠、發(fā)電廠、石油化工廠等每年排放的CO2達到數(shù)百萬噸甚至上千萬噸，要把它們?nèi)繌拇髿庵谢厥战^非易事。利用CO2做原料用化學(xué)方式合成對人類有用的物質(zhì)成為全球關(guān)注的問題。盡管化工利用CO2的量遠遠比不上使用化石燃料所排放的CO2的量，但這畢竟開辟了CO2減排的又一途徑，具有保護環(huán)境、節(jié)約資源和增加經(jīng)濟效益的多重意義，尤其是對副產(chǎn)CO2和氫氣的石油化工廠而言，其經(jīng)濟效益和社會效益不言而喻?？偨Y(jié)國內(nèi)外CO2轉(zhuǎn)化二甲醚研究開發(fā)的最新成果，加快該工藝的開發(fā)和工業(yè)化進程，人們拭目以待
目前解決CO2排放有以下幾種途徑：一是地質(zhì)儲存法，即將CO2加壓后儲存于油田、煤層、地下含水層和海洋中，這是CO2減排技術(shù)發(fā)展的趨勢，但在一些關(guān)鍵性問題上科學(xué)家們還沒有取得一致的看法；二是生物儲存法，即植物和微生物等通過光合作用來吸收和固定大氣中游離的CO2，并在一定條件下實現(xiàn)向有機碳的轉(zhuǎn)化，但也有人認為，有關(guān)森林可以吸收全部排放的CO2的說法是不符合事實的，森林能吸收的CO2并不像科學(xué)家想象得那么多；第三種是化學(xué)轉(zhuǎn)化法，即變害為利，通過催化反應(yīng)將CO2轉(zhuǎn)化為化工產(chǎn)品，如合成氣、甲醇、二甲醚、甲酸、低碳烴等，這是最具有市場潛力，應(yīng)用前景最為看好的一個途徑。
其中二甲醚物理性質(zhì)與液化石油氣相似，具有良好的易壓縮、冷凝、汽化及與許多溶劑互溶等特性，可以用作氣霧劑的拋射劑、發(fā)泡劑等，代替氟利昂作為制冷劑。二甲醚還可成為城市煤氣和液化氣的代用品，也可作為汽車燃料等。作為重要的化工中間體，二甲醚在用作合成碳酸二甲酯、合成低碳烯烴等方面，也有很大的發(fā)展前景。
目前CO2催化加氫合成二甲醚已經(jīng)引起比較廣泛的重視，國內(nèi)外都已經(jīng)邁出研究步伐。
加快研發(fā)和工業(yè)化進程
一般認為，CO2直接加氫合成二甲醚主要包括甲醇合成、逆水汽變化和甲醇脫水三個反應(yīng)，目前對甲醇合成過程中的活性中心還沒有一致的看法，其余兩個反應(yīng)也正在進行研究。在CO2直接加氫合成二甲醚的過程中，CO2轉(zhuǎn)化率低和二甲醚選擇性差是目前存在的主要問題，解決此問題需要開發(fā)具有低溫活性的催化劑。
國內(nèi)外的相關(guān)科研機構(gòu)和大學(xué)對CO2加氫合成二甲醚的催化劑進行了一系列的研究工作，提出了有關(guān)理論依據(jù)，開發(fā)了多種具有一定效果的催化劑，但還需要取得進一步的突破。過去對加氫的研究都集中在甲烷化和合成甲醇等方面，通過加氫合成甲醇是轉(zhuǎn)化CO2的有效途徑，然而由于受熱力學(xué)限制，CO2的轉(zhuǎn)化率一直比較低。如果在反應(yīng)過程中進行合適的脫水反應(yīng)，則可以打破CO2加氫合成甲醇的熱力學(xué)限制。
綜觀各方研究，筆者認為，直接大量地從大氣中獲取CO2進行開發(fā)利用目前還有一定困難，如大型的鋼鐵廠、發(fā)電廠、石油化工廠等每年排放的CO2達到數(shù)百萬噸甚至上千萬噸，要把它們?nèi)繌拇髿庵谢厥战^非易事。利用CO2做原料用化學(xué)方式合成對人類有用的物質(zhì)成為全球關(guān)注的問題。盡管化工利用CO2的量遠遠比不上使用化石燃料所排放的CO2的量，但這畢竟開辟了CO2減排的又一途徑，具有保護環(huán)境、節(jié)約資源和增加經(jīng)濟效益的多重意義，尤其是對副產(chǎn)CO2和氫氣的石油化工廠而言，其經(jīng)濟效益和社會效益不言而喻?？偨Y(jié)國內(nèi)外CO2轉(zhuǎn)化二甲醚研究開發(fā)的最新成果，加快該工藝的開發(fā)和工業(yè)化進程，人們拭目以待
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