Preview

Экология и промышленность России

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Химические способы утилизации СО2

https://doi.org/10.18412/1816-0395-2021-12-30-37

Полный текст:

Аннотация

Выполнен обзор существующих (производство карбамида, диметилкарбоната, полипропиленкарбоната) и перспективных (производство метанола, синтез-газа, мономеров для синтеза полиуретанов и поликарбоната) химических технологий, которые в обозримом будущем могут стать основой экономики, базирующейся на применении СО2 для получения моторных топлив и крупнотоннажных химических продуктов. На основе оценок объемов удаления СО2 в этих процессах сделан вывод о перспективности развития технологий получения метанола из СО2 до уровня, обеспечивающего конкурентную себестоимость целевого продукта. Предполагается снижение интереса к данному процессу в случае появления на рынке стабильных катализаторов углекислотной конверсии метана.

Об авторах

Л.Г. Пинаева
Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН
Россия

канд. хим. наук, ст. науч. сотрудник



А.С. Носков
Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН
Россия

д-р техн. наук, заместитель директора по научной работе



Список литературы

1. C. Hepburn, E. Adlen, J. Beddington, E.A. Carter, S. Fuss, N. Mac Dowell, J. C. Minx, P. Smith, C.K. Williams. The technological and economic prospects for CO2 utilization and removal. Nature. 2019. V. 575. P. 87—97. 2. M. Bui, C.S. Adjiman, A.Bardow, et al. Carbon capture and

2. storage (CCS): the way forward. Energy Environ. Sci. 2018. V. 11. P. 1062—1176.

3. Z. Zhang, S.-Y. Pan, H. Li, J. Cai, A.G. Olabi, E.J. Anthony, V. Manovic. Recent advances in carbon dioxide utilization. Renew. Sustain. Energy Rev. 2020. V. 125. P. 109799.

4. Е.С. Ширинкина, Н.Н. Слюсарь, В.Н. Коротаев. Улавливание СО2 от стационарных источников с последующей закачкой в подземные горизонты: обзор современных технологических решений. Экология и промышленность в России. 2021.

5. URL: https://www.statista.com/statistics/1063689/globalurea-production-capacity/ (дата обращения 30.07.2021).

6. URL: http://www.cas.cn/ky/kyjz/201411/t20141120_4256174.shtml (дата обращения 22.07.2021).

7. S. Fukuoka, M. Tojo, H. Hachiya, M. Aminnaka, K. Hasegawa. Green and Sustainable Chemistry in Practice: Development and Industrialization of a Novel Process for Polycarbonate Production from CO2 without Using Phosgene. Polymer Journal. 2007. V. 39. P. 91—114.

8. Ф.Г. Минигулов, В.В. Пресняков, А.К. Шигабутдинов, Д.Х. Сафин, А.В. Пресняков, А.Р. Валитов, А.Ф. Сафин. Некоторые особенности экологически безопасной "бесфосгенной" технологии производства поликарбонатов. Пластические массы. 2020. №. 5—6. C. 45—47.

9. A.O. G. Abdalla, D. Liu. Dimethyl Carbonate as a Promising Oxygenated Fuel for Combustion: A Review. Energies. 2018. V. 11. P. 1552.

10. URL: https://www.beroeinc.com/category-intelligence/diesel-market/ (дата обращения 23.08.2021).

11. The Snamprogetti Urea Technology. URL: https://www.saipem.com/sites/default/files/2019-03/spm_UREAri_L02_14_01_10.pdf (дата обращения 12.08.2021).

12. URL: https://www.stamicarbon.com/what-we-do/urea/launch (дата обращения 12.08.2021).

13. P. Baboo, M. Brouwer, J. Eijkenboom, M. Mohammadian, G. Notten, G. Prakash. The Comparison of Stamicarbon and Saipem Urea Technology. Part 1: The Process Schemes. Technical Paper. October 2016/2. 10 р.

14. H.-J. Buysch. Carbonic esters, in Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Vol. 7. 7th edn. Wiley-VCH, Weinheim, 2011. Р. 45—71.

15. N. Keller, G. Rebmann, V. Keller. Catalysts, mechanisms and industrial processes for the dimethylcarbonate synthesis. J. Mol. Catal. A Chem. 2010. V. 317. P. 1—18.

16. W. Deng, L. Shi, J.e Yao, Z. Zhang. A review on transesterification of propylene carbonate and methanol for dimethyl carbonate synthesis. Carbon Resour. Convers. 2019. V. 2. P. 198—212.

17. D. Wu, Y. Guo, S. Geng, Y. Xia. Synthesis of Propylene Carbonate from Urea and 1,2-Propylene Glycol in a Monolithic Stirrer Reactor. Ind. Eng. Chem. Res. 2013. V. 52. P. 1216—1223.

18. S.F. Ramezani, M. Karimi, M. Panahi, A. Rafiee. Sustainable Dimethyl Carbonate Production from Ethylene Oxide and Methanol. Chem. Eng. Technol. 2020. V. 43. P. 2484—2492.

19. M. Wang, H. Wang, N. Zhao, W. Wei, Y. Sun. High-Yield Synthesis of Dimethyl Carbonate from Urea and Methanol Using a Catalytic Distillation Process. Ind. Eng. Chem. Res. 2007. V. 46. P. 2683—2687.

20. US Patent 7271120. 2007.

21. H.J. Lee, W. Joe, I.K. Song. Direct synthesis of dimethyl carbonate from methanol and carbon dioxide over transition metal oxide/Ce0.6Zr0.4O2 catalysts: Effect of acidity and basicity of the catalysts. Korean J. Chem. Eng. 2012. V. 29. P. 317—322.

22. H. Chen, S. Wang, M. Xiao, D. Han, Y. Lu, Y. Meng. Direct Synthesis of Dimethyl Carbonate from CO2 and CH3OH Using 0.4 nm Molecular Sieve Supported Cu-Ni Bimetal Catalyst. Chin. J. Chem. Eng. 2012. V. 20. P. 906—913.

23. F.F.T.de Groot, R.R.G.J. Lammerink, C. Heidemann, M.P.M. van der Werff, T.C. Garcia, L.A.G.J. van der Ham, V. van den Berg. The industrial production of dimethyl carbonate from methanol and carbon dioxide. Chem. Eng. Trans. 2014. V. 39. P. 1561—1566.

24. X.B. Lu, D.J. Darensbourg. Cobalt catalysts for the coupling of CO2 and epoxides to provide polycarbonates and cyclic carbonates. Chem. Soc. Rev. 2012. V. 41. P. 1462—1484.

25. S. Ye, S. Wang, L. Lin, M. Xiao, Y. Meng. CO2 derived biodegradable polycarbonates: Synthesis, modification and applications. Adv. Ind. Eng. Polymer Res. 2019. V. 2. P. 143—160.

26. CN Patent 102702501A. 2012.

27. R. Muthuraj, T. Mekonnen. Carbon dioxide-derived poly(propylene carbonate) as a matrix for composites and nanocomposites: performances and applications. Macromol. Mater. Eng. 2018. V. 303. P. 1800366.

28. D. Han, Z. Guo, S. Chen, M. Xiao, X. Peng, S. Wang,Y. Meng. Enhanced Properties of Biodegradable Poly(Propylene Carbonate). Polyvinyl Formal Blends by Melting Compounding. Polymers. 2018. V. 10. P. 771.

29. M. Huang, L. Gao, J. Feng, X. Huang, Z. Li, Z. Huang, L. Wang. Cross-Linked Networks in Poly(propylene carbonate) by Incorporating (Maleic Anhydride/cis-1,2,3,6-Tetrahydrophthalic Anhydride) Oligomer in CO2/Propylene Oxide Copolymerization: Improving and Tailoring Thermal, Mechanical, and Dimensional Properties. ACS Omega. 2020. V. 5 (28). P. 17808—17817.

30. L. Samiee, S. Gandzha. Power to methanol technologies via CO2 recovery: CO2 hydrogenation and electrocatalytic routes. Rev. Chem. Eng. 2021. V. 37(5). P. 619—641.

31. T.A. Atsbha, T. Yoon, P. Seongho, C.-J. Lee. A review on the catalytic conversion of CO2 using H2 for synthesis of CO, methanol, and hydrocarbons. J. CO2 Util. 2021. V. 44. P. 101413.

32. T.N. Do, J. Kim. Green C2-C4 hydrocarbon production through direct CO2 hydrogenation with renewable hydrogen: process development and technoeconomic analysis. Energy Convers. Manage. 2020. V. 214. P. 112866.

33. J. Proost. State-of-the art CAPEX data for water electrolysers, and their impact on renewable hydrogen price settings. Int. J Hydrogen Energy. 2019. V. 44. P. 4406—4413.

34. Methanol: The Basic Chemical and Energy Feedstock of the Future. M. Bertau, H. Offermanns, L. Plass, F. Schmidt, H.-J. Wernicke (Editors). Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2014. 699 P.

35. I.V. Yentekakis, P. Panagiotopoulou, G. Artemakis. A review of recent efforts to promote dry reforming of methane (DRM) to syngas production via bimetallic catalyst formulations. Appl. Catal. B Environ. 2021. V. 296. P. 120210.

36. M.M. Nair, S. Kaliaguine. Structured catalysts for dry reforming of methane. New J. Chem. 2016. V. 40. P. 4049—4060.

37. L. Xu, Z. Miao, H. Song, W. Chen, L. Chou. Significant roles of mesostructure and basic modifier for ordered mesoporous Ni/CaO—Al2O3 catalyst towards CO2 reforming of CH4. Catal. Sci. Technol. 2014. V.4. P. 1759—1770.

38. K. Han, W. Yu, L. Xu, Z. Deng, H. Yu, F. Wang. Reducing carbon deposition and enhancing reaction stability by ceria for methane dry reforming over Ni@SiO2@CeO2 catalyst. Fuel. 2021. V. 291. P. 120182.

39. K. Swirk, M. Rønning, M. Motak, T. Grzybek, P. Da Costa. On the effect of yttrium promotion on Ni-layered double hydroxides-derived catalysts for hydrogenation of CO2 to methane. Int. J Hydrogen Energy. 2021. V. 46. P. 12128—12144.

40. G. Fan, Z. Wang, B. Zou, M. Wang. Synthesis of diphenyl carbonate from compressed carbon dioxide and phenol without use of organic solvent. Fuel Process. Technol. 2011. V. 92. P. 1052—1055.

41. G. Fan, H. Zhao, Z. Duan, T. Fang, M. Wana, L. He. A novel method to synthesize diphenyl carbonate from carbon dioxide and phenol in the presence of methanol. Catal. Sci. Technol. 2011. V. 1. P. 1138—1141.

42. J.Virosco, M.Al-Huwaiji. Polyurethanes. Process evaluation. Research planning. PERP 2014S1. NexantThinkingTM. 2014. 110p.

43. J. Langanke, A. Wolf, J. Hofmann, K. Böhm, M. A. Subhani, T.E. Müller, W. Leitner, C. Gürtler. Carbon dioxide (CO2) as sustainable feedstock for polyurethane production. Green Chem. 2014. V. 16. P. 1865—1870.


Рецензия

Для цитирования:


Пинаева Л., Носков А. Химические способы утилизации СО2. Экология и промышленность России. 2021;25(12):30-37. https://doi.org/10.18412/1816-0395-2021-12-30-37

For citation:


Pinaeva L., Noskov A. Chemical Recovery Processes of CO2. Ecology and Industry of Russia. 2021;25(12):30-37. (In Russ.) https://doi.org/10.18412/1816-0395-2021-12-30-37

Просмотров: 212


ISSN 1816-0395 (Print)
ISSN 2413-6042 (Online)