[发明专利]一种利用二氧化碳生产正丙醛的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种二氧化碳减排领域，尤其涉及一种利用二氧化碳生产正丙醛的装置和方法。

背景技术

随着现代工业的发展，全球能源消费不断剧增，二氧化碳(以下简称CO₂)的排放量(以碳计)由工业革命1860年前的0.4亿吨发展到1996年的60.4亿吨。到2100年，全球CO₂总排放量预计将增加到360亿吨。世界各国己注意到非持续性能源生产与发展模式使全球环境所面临的危机。1997年12月制定的《京都议定书》，要求一些工业化国家在2008-2012年，将温室气体的排放量在1990年水平基础上平均减少5.2％。这些表明：最主要的温室气体CO₂随着工业的发展而日益增多，加剧了人类生存环境的恶化；逐步削减温室气体的排放已经成为大多数科学家及政府机构的共识。因而，从能源、碳资源以及减轻CO₂对环境污染等诸方面考虑，控制CO₂的排放及加强CO₂的开发利用都是一项具有重大战略意义的课题。

CO₂既是最主要的温室气体，同时也是地球上分布最广、储量最丰富的碳一资源。据统计以CO₂和碳酸盐形式存在的碳储量大约有1016吨，是已探明的煤和石油含碳量的1000倍。在油田气、合成氨、炼铁、水泥、发酵、火力发电站和制氢装置的副产气中也含有大量的CO₂。CO₂作为一种用途广泛的化工产品，可直接应用于饮料添加剂、超临界萃取剂、果蔬保鲜剂、低温制冷剂、油田助采剂、焊接保护气、抑爆充加剂、植物气肥、烟丝膨胀剂、树脂发泡剂等用途。另外，CO₂作为重要的化工原料，通过化学加工可将CO₂转化为具有较高经济价值的产品：如微细硅胶(白炭黑)、硼酸钠(硼砂)、轻质氧化镁、碳酸丙烯酯、邻羟基苯甲酸(水杨酸)、双氰胺(氰基肌)。

以CO₂为原料进行综合利用，一方面可以提供重要的工业原料乙烯，同时又可消除导致温室效应的CO₂，是一个有工业应用前景的催化反应。计算分析证明CO₂氧化乙烷脱氢制乙烯反应在热力学上是很有利的。这就为研究CO₂氧化乙烷脱氢制乙烯提供了理论依据。1987年，Gnziev提出CO₂的存在可以促进乙烷氧化脱氢制乙烯反应以后，国内外对CO₂氧化乙烷脱氢制乙烯反应的基础研究工作即开展起来。

以CO₂为原料进行综合利用的新工艺具有反应温度较低、能耗低、乙烯选择性高等优点。并可以充分应用天然气、油田气等非石油资源，已在国内外学术界、工业界引起广泛关注。CO₂利用方法是一个具有环境和资源双重效益的绿色过程，对其进行研究具有重要的科学意义与工业应用价值。目前CO₂用于化学品的合成，已工业化的主要包括：1、尿素2、水杨酸3、环状碳酸酯4、聚碳酸酯5、甲醇。工业消耗的CO₂中，90％都是用于尿素的生产，产品结构较为单一，所以二氧化碳的利用和化学转化还需要进一步开发。国内尚未发现利用CO₂和乙烷进行规模化生产的装置和方法。

正丙醛是一种重要的化工产品和化工原料，主要用于生产丙酸、丙醇、三羟甲基乙烷以及丙酮肟等化工中间体，在橡胶、油漆、塑料、医药、香料等行业具有广泛的用途。目前工业生产方法主要有羰基合成法、丙醇氧化法、环氧丙烷异构化法、丙烯醛加氢法和副产法。

其中羰基合成法是目前生产的主要方法，羰基合成法又名乙烯氢甲酰化法，是以乙烯、一氧化碳、氢气为原料，在催化剂的作用下生成丙醛的方法，该方法的主要特点是产品纯度高，无异构体产生，分离简便，是生产丙醛的主要方法和发展方向。

而上述二氧化碳氧化乙烷脱氢制乙烯反应的产物即包含了所有的羰基合成法的原料，若能将其合理的循环利用起来用以制备正丙醛的工业化生产，将会是一项环保节能和降低企业原料成本的重大举措。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术中所存在的问题，本发明提出了一种环境友好、多种物料资源与能量循环利用，降低污染物的排放，环保高效，丰富企业产品结构的利用二氧化碳生产正丙醛的装置和方法。