中國科學家實現煤轉化領域里程碑式重大突破
- 發佈時間：2016-03-04 16:28:00 來源：中國經濟網 責任編輯：羅伯特
中國經濟網北京3月4日訊（記者佘惠敏、郭靜原）從中國科學院獲悉：中科院大連化物所包信和院士和潘秀蓮研究員領導的團隊在煤氣化直接制烯烴研究中獲得重大突破，顛覆了90多年來煤化工一直沿襲的費托路線，創造性地直接採用煤氣化産生的合成氣，在一種新型複合催化劑的作用下，高選擇性地一步反應獲得低碳烯烴，破解了傳統煤化工催化反應中活性與選擇性此長彼消的“蹺蹺板”難題，為高效催化劑和催化反應過程的設計提供了指南。這項成果被業界譽為“煤轉化領域里程碑式的重大突破”。
據中國經濟網了解，該研究成果于3月4日在美國《科學》（Science）雜誌上發表，過程已申報中國發明專利和國際PCT專利。《科學》雜誌同期刊發了以“令人驚奇的選擇性”（Surprised by Selectivity）為題的專家評述文章，認為該過程未來在工業上將具有巨大的競爭力。
1923年，由德國科學家Fischer（費舍爾）和Tropsch（托普希）發明瞭煤經合成氣生産高碳化學品和液體燃料的費-托過程。儘管該過程並不完美，除産生大量的二氧化碳以外，還消耗大量的水，且産物選擇性差，後續處理消耗大量的能量，然而國際能源和化工界卻一直認為該過程不可替代。
如今，這一過程被中科院大連化物所的研究人員顛覆。在9年多煤氣化直接制烯烴的研究過程中，包信和團隊通過以CO替代H2來消除烴類形成中多餘的氧原子，在反應不改變CO2總排放的情況下，摒棄了高耗能和高耗水的水煤氣變換反應，從原理上開創了一條低耗水（結構上沒有水迴圈）進行煤轉化的新途徑，有效降低水耗的1/3。
同時，團隊創造性地將氧化物催化劑與分子篩複合，巧妙地實現了CO活化和中間體偶聯等兩種催化活性中心的有效分離，把傳統費托技術上“漫無目的、無拘無束”生長的“自由基”控制在一個“籠子”（分子篩）裏，通過限制其行為，使其最終變成目標産物——低碳烯烴。據介紹，新過程中低碳烴類産物的選擇性高達94%，打破了傳統費-托合成過程低碳烯烴的選擇性最高為58%的極限。
此外，新過程還將帶來更高的經濟效益。據中國石化工程建設有限公司（SEI）初步評估，在現有的條件下，該過程的內部收益率（IRR）可達14%以上。
“科技要為‘能源革命’提供支撐。”包信和表示，經認真評估和協商，大連化物所已與國內重要化工企業和國外著名化學公司達成初步協議，著手在催化劑製備和工藝過程開發等方面共同合作，力爭儘快實現工業示範和産業化，努力將這一原創性成果轉變為真正的生産力。
