產品環狀碳酸酯的應用
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良介質，世界市場所需碳酸丙烯酯200-300萬噸。酯交換法生產碳酸二甲酯的所需配套原料碳酸丙烯酯達數十萬噸。而目前國內生產量在1000-2000噸，供不應求，市場前景十分廣闊。隨著社會對綠色環保的重視，許多工藝會被清潔、環境友好工藝所代替，必然進一步加大碳酸丙烯酯的市場需求。因其下游產品如碳酸二甲酯、聚碳酸酯、聚氨酯的不斷推廣應用，其市場需求量還要不斷增加。本產品碳酸丙烯酯是一種高效溶劑和優良抽提劑，性質穩定、無毒、純的溶劑對碳鋼設備沒有腐蝕，它對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。在電子工業上可作高能電池及電容器的優良介質，在高分子工業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合成原料和中間體，如酯交換法生產碳酸二甲酯的原料。
產品市場分析
僅用作高能電池及電容器的優良介質，世界市場所需碳酸丙烯酯200-300萬噸。酯交換法生產碳酸二甲酯的所需配套原料：碳酸丙烯酯達數十萬噸。而目前國內生產量在1000-2000噸，供不應求，市場前景十分廣闊。隨著社會對綠色環保的重視，許多工藝會被清潔、環境友好工藝所代替，必然進一步加大碳酸丙烯酯的市場需求。因其下游產品如碳酸二甲酯、聚碳酸酯、聚氨酯的不斷推廣應用，其市場需求量還要不斷增加。現國內市場價格為7000-8000元/噸。相關原料價格：環氧丙烷7500元/噸和二氧化碳 300--700元/噸。
現有技術情況
利用二氧化碳與環氧化物加成反應合成環狀碳酸酯早已實現了工業化，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。現行工藝大多采用均相催化過程，存在著催化劑的回收、循環使用上的困難；且產物必需經過多步蒸餾等過程分離提純，既耗時、耗能，又增加設備的投資。此外，為制得高質量的產品和提高環氧化物的轉化率，許多工藝還得使用揮發性的有機溶劑。這一反應的非均相催化過程尚未實現產業化，主要受非均相催化劑的活性和穩定性（即催化劑的使用壽命）所限。
所屬技術領域：一碳化學與化工及綠色催化技術，可再生資源的化學轉化利用。
選題依據：基于人們對資源和環境問題的關注及實現可持續發展的社會需求，以消除污染、合理利用資源、實現可持續發展為目標的綠色化學已成為當前化學研究的熱點和前沿。二氧化碳作為一種典型的可再生資源，具有無毒、無腐蝕性、阻燃、化學惰性，大量存在于自然界中等特點，無溶劑殘留而且對環境友好等優點；同時它也是一種溫室氣體，對它的資源化利用，還可以減輕環境負荷。回收再利用的二氧化碳主要用于生產基本化工原料及具有應用價值的綠色化工產品。目前，每年大約有110 MT(百萬噸) 的二氧化碳用于化工產品的合成，如碳酸酯、酰胺、氨基甲酸酯等,具有很高的應用價值和廣闊的市場前景。基于資源和環境因素考慮，二氧化碳的化學轉化與利用吸引著越來越多研究者的興趣，具有很高的應用價值和理論研究意義。
本工藝的目的 
針對固體催化劑活性不高、穩定性不好的問題，設計與篩選高活性、高穩定性固體催化劑，解決催化劑的回收使用問題和簡化產品的分離、純化過程，以降低生產成本；用超臨界二氧化碳替代有機溶劑，實現無有機溶劑、對環境友好的清潔工藝過程，即工藝過程的綠色化。
技術內容 
高活性、高穩定性固體催化劑的篩選：側鏈帶有銨鹽、胺基等功能基團的聚苯乙烯樹脂能高效、高選擇性地催化環氧化物與二氧化碳反應制備環狀碳酸酯。
催化劑的種類：苯乙烯系極性大孔吸附樹脂、強堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂、大孔弱堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂、大孔苯乙烯系螯合性樹脂、大孔弱酸丙烯酸系陽離子交換樹脂、大孔強酸丙烯酸系陽離子交換樹脂。
上述高活性固體催化劑的回收、再利用。
應用于間歇式反應器，反應完成后只需用簡單的過濾便可實現催化劑與產品的分離；應用于固定床式反應過程，可實現連續生產。
工藝過程中，超臨界二氧化碳作為反應溶劑替代傳統有機溶劑，不僅能實現清潔生產，而且能簡化產品分離、純化過程。
技術方案
二氧化碳與環氧化物加成反應（反應式1）合成環狀碳酸酯工藝的綠色化研究。設計并篩選非均相（固體）催化劑，用超臨界二氧化碳作為溶劑，實現催化劑與產物的直接分離并循環使用。
 
R= CH3, H, Ph
反應式1 二氧化碳與環氧化物加成反應

催化劑的設計意圖是結合非均相催化與均相催化過程的優點，其結構以聚苯乙烯為載體，鏻鹽為活性部位，二者通過醚鏈連結。一方面，通過調節醚鏈的性質和長度，增加活性部位在二氧化碳中的溶解，以提高催化活性，使反應能在更加溫和的條件下進行；另一方面，通過改變載體的性質，減少催化劑的損失，達到提高催化劑的穩定性。非均相催化工藝過程以超臨界二氧化碳替代揮發性有機溶劑作為介質，以期實現環境友好的化學合成。有關非均相催化過程的研究，主要目的是解決催化劑的活性不高、穩定性不足的問題和實現工藝過程的綠色化。
工藝技術
采用本催化合成技術由環氧丙烷與二氧化碳在一定壓力下直接合成。產品為無色透明液體，易溶于苯、醇、醋酸和丙酮，微溶于水。
高活性催化劑的成功開發大大提高了反應效率，環氧丙烷的轉化率達到99.0%；選擇性99.2%。
原料和能量消耗
生產1噸產品所需原材料: 環氧丙烷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%的反應釜系數和90.0-95.0%的放大系數和可信度。
投資效益分析    
所需設備: 高壓反應器、高壓熱交換器、壓縮機、循環泵等; 無需特殊設備，反應所需的壓力為10至20大氣壓，所需溫度 50至80度。所需場地面積: 室內和室外各300平方米。總投資額: 設備費和流動資金各100萬元。環保情況: 符合排放標準。年生產能力: 1500～3000噸; 年產值: 1500～3000萬元,純利潤: 300～500萬元（30%的產值）。