產(chǎn)品環(huán)狀碳酸酯的應(yīng)用
碳酸丙烯酯高能電池電解液．高效溶劑僅用作高能電池及電容器的優(yōu)良介質(zhì)，世界市場(chǎng)所需碳酸丙烯酯200-300萬(wàn)噸。酯交換法生產(chǎn)碳酸二甲酯的所需配套原料碳酸丙烯酯達(dá)數(shù)十萬(wàn)噸。而目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)量在1000-2000噸，供不應(yīng)求，市場(chǎng)前景十分廣闊。隨著社會(huì)對(duì)綠色環(huán)保的重視，許多工藝會(huì)被清潔、環(huán)境友好工藝所代替，必然進(jìn)一步加大碳酸丙烯酯的市場(chǎng)需求。因其下游產(chǎn)品如碳酸二甲酯、聚碳酸酯、聚氨酯的不斷推廣應(yīng)用，其市場(chǎng)需求量還要不斷增加。本產(chǎn)品碳酸丙烯酯是一種高效溶劑和優(yōu)良抽提劑，性質(zhì)穩(wěn)定、無(wú)毒、純的溶劑對(duì)碳鋼設(shè)備沒(méi)有腐蝕，它對(duì)高分子化合物具有良好的溶解能力。目前最受人重視的是用來(lái)脫除天然氣、石油裂解氣、油田氣、合成氨變換氣中的二氧化碳和硫化氫，效果顯著。在電子工業(yè)上可作高能電池及電容器的優(yōu)良介質(zhì)，在高分子工業(yè)上可作聚合物的溶劑和增塑劑等。也可以作油性溶劑以及烯烴和芳烴的萃取劑。在紡織工業(yè)上可用作合成纖維的助劑和固定劑、紡絲溶劑或水溶劑染料顏料分散劑；此外，它還是一種用途極其廣泛的有機(jī)合成原料和中間體，如酯交換法生產(chǎn)碳酸二甲酯的原料。
產(chǎn)品市場(chǎng)分析
僅用作高能電池及電容器的優(yōu)良介質(zhì)，世界市場(chǎng)所需碳酸丙烯酯200-300萬(wàn)噸。酯交換法生產(chǎn)碳酸二甲酯的所需配套原料：碳酸丙烯酯達(dá)數(shù)十萬(wàn)噸。而目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)量在1000-2000噸，供不應(yīng)求，市場(chǎng)前景十分廣闊。隨著社會(huì)對(duì)綠色環(huán)保的重視，許多工藝會(huì)被清潔、環(huán)境友好工藝所代替，必然進(jìn)一步加大碳酸丙烯酯的市場(chǎng)需求。因其下游產(chǎn)品如碳酸二甲酯、聚碳酸酯、聚氨酯的不斷推廣應(yīng)用，其市場(chǎng)需求量還要不斷增加?，F(xiàn)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)價(jià)格為7000-8000元/噸。相關(guān)原料價(jià)格：環(huán)氧丙烷7500元/噸和二氧化碳 300--700元/噸。
現(xiàn)有技術(shù)情況
利用二氧化碳與環(huán)氧化物加成反應(yīng)合成環(huán)狀碳酸酯早已實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化，目前的研究主要集中在尋找高效均相催化劑以及非均相催化劑?，F(xiàn)行工藝大多采用均相催化過(guò)程，存在著催化劑的回收、循環(huán)使用上的困難；且產(chǎn)物必需經(jīng)過(guò)多步蒸餾等過(guò)程分離提純，既耗時(shí)、耗能，又增加設(shè)備的投資。此外，為制得高質(zhì)量的產(chǎn)品和提高環(huán)氧化物的轉(zhuǎn)化率，許多工藝還得使用揮發(fā)性的有機(jī)溶劑。這一反應(yīng)的非均相催化過(guò)程尚未實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，主要受非均相催化劑的活性和穩(wěn)定性（即催化劑的使用壽命）所限。
所屬技術(shù)領(lǐng)域：一碳化學(xué)與化工及綠色催化技術(shù)，可再生資源的化學(xué)轉(zhuǎn)化利用。
選題依據(jù)：基于人們對(duì)資源和環(huán)境問(wèn)題的關(guān)注及實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的社會(huì)需求，以消除污染、合理利用資源、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)的綠色化學(xué)已成為當(dāng)前化學(xué)研究的熱點(diǎn)和前沿。二氧化碳作為一種典型的可再生資源，具有無(wú)毒、無(wú)腐蝕性、阻燃、化學(xué)惰性，大量存在于自然界中等特點(diǎn)，無(wú)溶劑殘留而且對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)它也是一種溫室氣體，對(duì)它的資源化利用，還可以減輕環(huán)境負(fù)荷?；厥赵倮玫亩趸贾饕糜谏a(chǎn)基本化工原料及具有應(yīng)用價(jià)值的綠色化工產(chǎn)品。目前，每年大約有110 MT(百萬(wàn)噸) 的二氧化碳用于化工產(chǎn)品的合成，如碳酸酯、酰胺、氨基甲酸酯等,具有很高的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的市場(chǎng)前景?；谫Y源和環(huán)境因素考慮，二氧化碳的化學(xué)轉(zhuǎn)化與利用吸引著越來(lái)越多研究者的興趣，具有很高的應(yīng)用價(jià)值和理論研究意義。
本工藝的目的 
針對(duì)固體催化劑活性不高、穩(wěn)定性不好的問(wèn)題，設(shè)計(jì)與篩選高活性、高穩(wěn)定性固體催化劑，解決催化劑的回收使用問(wèn)題和簡(jiǎn)化產(chǎn)品的分離、純化過(guò)程，以降低生產(chǎn)成本；用超臨界二氧化碳替代有機(jī)溶劑，實(shí)現(xiàn)無(wú)有機(jī)溶劑、對(duì)環(huán)境友好的清潔工藝過(guò)程，即工藝過(guò)程的綠色化。
技術(shù)內(nèi)容 
高活性、高穩(wěn)定性固體催化劑的篩選：側(cè)鏈帶有銨鹽、胺基等功能基團(tuán)的聚苯乙烯樹(shù)脂能高效、高選擇性地催化環(huán)氧化物與二氧化碳反應(yīng)制備環(huán)狀碳酸酯。
催化劑的種類(lèi)：苯乙烯系極性大孔吸附樹(shù)脂、強(qiáng)堿性苯乙烯系陰離子交換樹(shù)脂、大孔弱堿性苯乙烯系陰離子交換樹(shù)脂、大孔苯乙烯系螯合性樹(shù)脂、大孔弱酸丙烯酸系陽(yáng)離子交換樹(shù)脂、大孔強(qiáng)酸丙烯酸系陽(yáng)離子交換樹(shù)脂。
上述高活性固體催化劑的回收、再利用。
應(yīng)用于間歇式反應(yīng)器，反應(yīng)完成后只需用簡(jiǎn)單的過(guò)濾便可實(shí)現(xiàn)催化劑與產(chǎn)品的分離；應(yīng)用于固定床式反應(yīng)過(guò)程，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。
工藝過(guò)程中，超臨界二氧化碳作為反應(yīng)溶劑替代傳統(tǒng)有機(jī)溶劑，不僅能實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，而且能簡(jiǎn)化產(chǎn)品分離、純化過(guò)程。
技術(shù)方案
二氧化碳與環(huán)氧化物加成反應(yīng)（反應(yīng)式1）合成環(huán)狀碳酸酯工藝的綠色化研究。設(shè)計(jì)并篩選非均相（固體）催化劑，用超臨界二氧化碳作為溶劑，實(shí)現(xiàn)催化劑與產(chǎn)物的直接分離并循環(huán)使用。
 
R= CH3, H, Ph
反應(yīng)式1 二氧化碳與環(huán)氧化物加成反應(yīng)

催化劑的設(shè)計(jì)意圖是結(jié)合非均相催化與均相催化過(guò)程的優(yōu)點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)以聚苯乙烯為載體，鏻鹽為活性部位，二者通過(guò)醚鏈連結(jié)。一方面，通過(guò)調(diào)節(jié)醚鏈的性質(zhì)和長(zhǎng)度，增加活性部位在二氧化碳中的溶解，以提高催化活性，使反應(yīng)能在更加溫和的條件下進(jìn)行；另一方面，通過(guò)改變載體的性質(zhì)，減少催化劑的損失，達(dá)到提高催化劑的穩(wěn)定性。非均相催化工藝過(guò)程以超臨界二氧化碳替代揮發(fā)性有機(jī)溶劑作為介質(zhì)，以期實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好的化學(xué)合成。有關(guān)非均相催化過(guò)程的研究，主要目的是解決催化劑的活性不高、穩(wěn)定性不足的問(wèn)題和實(shí)現(xiàn)工藝過(guò)程的綠色化。
工藝技術(shù)
采用本催化合成技術(shù)由環(huán)氧丙烷與二氧化碳在一定壓力下直接合成。產(chǎn)品為無(wú)色透明液體，易溶于苯、醇、醋酸和丙酮，微溶于水。
高活性催化劑的成功開(kāi)發(fā)大大提高了反應(yīng)效率，環(huán)氧丙烷的轉(zhuǎn)化率達(dá)到99.0%；選擇性99.2%。
原料和能量消耗
生產(chǎn)1噸產(chǎn)品所需原材料: 環(huán)氧丙烷0.69噸, 二氧化碳0.5噸; 催化劑4千克。所需能耗: 電力650度, 水100噸, 蒸汽 2噸(9～10公斤壓力)。基于95-97.5%的反應(yīng)釜系數(shù)和90.0-95.0%的放大系數(shù)和可信度。
投資效益分析    
所需設(shè)備: 高壓反應(yīng)器、高壓熱交換器、壓縮機(jī)、循環(huán)泵等; 無(wú)需特殊設(shè)備，反應(yīng)所需的壓力為10至20大氣壓，所需溫度 50至80度。所需場(chǎng)地面積: 室內(nèi)和室外各300平方米。總投資額: 設(shè)備費(fèi)和流動(dòng)資金各100萬(wàn)元。環(huán)保情況: 符合排放標(biāo)準(zhǔn)。年生產(chǎn)能力: 1500～3000噸; 年產(chǎn)值: 1500～3000萬(wàn)元,純利潤(rùn): 300～500萬(wàn)元（30%的產(chǎn)值）。