温室气体CO2减排是人类面临的共同挑战之一，CO2的资源化利用是实现其减排的有效途径之一，而CO2惰性分子高效活化与原子经济性新反应设计是重要的研究前沿。本文从应用基础、工程转化不同角度深入研究了两个代表性的CO2化学转化反应过程：①CO2氧化丙烷脱氢制丙烯；②CO2经尿素反应耦合新工艺合成二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)。针对CO2氧化丙烷脱氢制丙烯反应，研究重点集中在高效催化剂的开发、及其反应、失活机理的基础研究；针对反应耦合新工艺合成异氰酸酯，研究重点是反应/分离的条件优化、催化剂放大制备与循环利用、关键技术的工程基础与梯级放大、过程集成与工艺包设计。现将本文的主要研究成果简述如下：　　 针对CO2氧化丙烷脱氢反应：　　 (1)开发了新型高效负载型Cr/MSU-1介孔分子筛催化剂：成功通过模板技术与湿浸渍法制备新型铬系MSU-1分子筛催化剂，所制得的催化剂结构新颖独特，比表面大，孔道结构规整并呈立体交叉。该催化剂催化活性高，600℃反应温度条件下，丙烷转化率达到62％，烯烃(丙烯和乙烯)收率大于50％，并可有效降低烷烃脱氢反应温度，是极具潜力的新型脱氢催化剂，具有良好的应用开发前景；　　 (2)揭示Cr/MSU-1催化剂上丙烷脱氢反应、失活机理：采用XPS与氩离子溅射技术相结合，针对丙烷选择性氧化过程，深入研究Cr/MSU-1介孔分子筛催化剂上CO2分子的氧化作用机制与丙烷脱氢反应机理，结果表明在该体系催化剂丙烷氧化脱氢主要按照氧化还原反应机理进行：高价态的铬物种(Cr+6，Cr+5)在丙烷脱氢反应过程中被还原为低价态的铬物种(Cr+2，Cr+3)，低价态铬物种被原料气中的CO2再次氧化为高价态的脱氢活性中心，从而完成一次催化循环反应过程。但低温条件下存在CO2氧化能力的不足导致催化剂活性下降。针对CO2经尿素反应耦合工艺合成异氰酸酯：　　 (3)耦合反应工艺过程的基础研究：完成了苯胺自身溶剂非催化体系合成二苯基脲(DPU)、DPU与碳酸二甲酯催化合成苯氨基甲酸甲酯(MPC)的工艺条件优化，阐明反应机理，并实现高选择性的产物定向调控；在优化反应工艺条件下进行了实验室升级放大试验验证，结果表明DPU产率≥99.0％，MPC产率≥98％；研究了MDC合成反应过程的产物分布情况，明确了该步反应的主要副产物为MDC的同分异构体(约占总产品的5-7％)；探讨了MDC热解生成MDI的工艺优化与初步设备研发；　　 (4)催化剂的放大制备和循环利用研究：针对关键中间体MPC的合成，开发了高效的甲醇铅催化剂，并实现催化剂的公斤级放大制备，满足百吨级扩试要求；初步确定MPC全连续生成过程催化剂的分离工艺；考察了催化剂的循环使用，且表现出较高的稳定性；　　 (5)工艺过程的逐级放大研究：建立实验室5L吨级全连续试验装置，突破了固体物料尿素与高熔点物料连续输送技术难题，解决了分步反应之间的固液混合物的连续输送技术难题，并与企业合作建立百吨级工业连续扩试装置，初步完成关键步骤的试验验证；　　 (6)初步开展流程模拟与工艺包设计：通过Aspen模拟对全流程的物料平衡、能量平衡进行了初步研究，并指导百吨级扩试装置的工艺完善。在此基础上，初步开展了全流程的模拟优化与千吨级示范线流程设计。