煤化工研究里程碑式突破：煤制烯烃将告别高耗水

中国煤化工研究的里程碑式突破

新华社北京3月4日电(记者、白)国际化工界沿用了90多年、被认为不可替代的费托合成法，如今被中国科学家颠覆，他们放弃了高耗水、高能耗的高水煤气变换制氢工艺，创造性地直接采用煤气化生成的合成气，通过一步反应高选择性地获得低碳烯烃。因此，这项技术发明被业界视为“煤转化领域的里程碑式突破”。

全国人大代表、中国科学院大连化学物理研究所研究员、复旦大学教授、中国科学院院士鲍新河4日公布了最新研究成果。

据报道，德国科学家费希尔和托普希在1923年发明了用合成气从煤中生产高碳化学品和液体燃料的费托法。这个过程并不完美。除了产生大量的二氧化碳外，它还消耗大量的水，并且产物选择性差。后续处理消耗大量能量。

与费托法不同，包新河研究小组创造的方法使用部分还原的复合氧化物作为催化剂。一氧化碳分子在催化剂的氧缺陷位置被吸附和解离。气相氢分子选择性地与离解生成的碳原子反应生成亚甲基，而催化剂表面上由一氧化碳离解生成的氧原子倾向于与另一种一氧化碳反应生成二氧化碳。亚甲基不停留在催化剂表面或发生表面聚合反应，而是快速进入分子筛孔道，在孔道受限的环境中进行择形偶联反应，定向生成低碳烯烃。

“通过用一氧化碳代替H2来消除碳氢化合物形成过程中过量的氧原子，放弃了水煤气变换反应，而不改变CO2的总排放量，从而在原理上开辟了一条低水耗的煤转化新途径。”包新河说。

同时，该新工艺创造性地将氧化物催化剂与分子筛复合，巧妙地实现了一氧化碳活化和中间偶联两种催化活性中心的有效分离，将费托合成过程中“漫无目的”生长的*基控制在“笼子”(分子筛)中成为所需的目标产物(低碳烯烃)，打破了传统催化反应中活性与选择性平衡的“跷跷板”问题，为高效催化剂和催化反应工艺的设计提供了指导。

包心和领导的研究团队用了9年时间完成了研究成果。相关文章将在美国《科学》杂志上发表(点击见原文)，并将申报中国发明专利和国际PCT专利。然而，更让他兴奋的是这项技术发明对国家能源安全和资源环境保护的重大意义。

烯烃是一种重要的化工原料，高端如航天飞机，日用如日用品，所用的塑料是由烯烃生产的。国内外石油主要用于生产烯烃。中国60%以上的石油需要进口，能源结构以煤炭为主，水资源日益稀缺，在煤制烯烃领域取得这一新突破的重要性不言而喻。

"中国的发展依赖于技术突破."包新河说:“我们必须走集约发展和绿色发展的道路。最根本的方法是利用新技术更有效地利用现有资源，使其利用率更高，更环保。”

另据介绍，美国杂志《科学》也将发表一篇关于“惊人的选择性”的专家评论(见点击评论)，相信这一过程在未来的工业中将有很大的竞争力。