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我国煤化工研究取得里程碑式突破 煤制烯烃将告别高耗水
我国煤化工研究取得里程碑式突破 煤制烯烃将告别高耗水
www.dicp.cn    发布时间:2016-08-05 15:42    栏目类别:科普讲堂

作者:邹伟、白国龙 摄影:金立旺 发布时间:2016-03-04

  来源:新华社

  3月4日,包信和在中科院物理所介绍研究成果。国际化工界90多年来一直沿袭、被视为不可替代的费托(F-T)过程,如今被中国科学家颠覆——他们摒弃了高水耗和高能耗的水煤气变换制氢过程,创造性地直接采用煤气化产生的合成气,高选择性地一步反应获得低碳烯烃。这项技术发明也因此被业界认为是“煤转化领域里程碑式的重大突破”。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、中国科学院院士包信和4日透露了这一最新研究成果。新华社记者 金立旺摄

  新华社北京3月4日电(记者邹伟、白国龙)国际化工界90多年来一直沿袭、被视为不可替代的费托(F-T)过程,如今被中国科学家颠覆——他们摒弃了高水耗和高能耗的水煤气变换制氢过程,创造性地直接采用煤气化产生的合成气,高选择性地一步反应获得低碳烯烃。这项技术发明也因此被业界认为是“煤转化领域里程碑式的重大突破”。

  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、中国科学院院士包信和4日透露了这一最新研究成果。

  据介绍,德国科学家费舍尔和托普希1923年发明了煤经合成气生产高碳化学品和液体燃料的费托过程。该过程并不完美,除产生大量的二氧化碳以外,还要消耗大量的水,且产物选择性差,后续处理消耗大量能量。

  与费托过程不同,包信和研究团队创制的过程采用部分还原的复合氧化物作催化剂,CO分子在催化剂氧缺陷位上吸附并解离,气相氢分子选择性地与解离生成的C原子反应生成亚甲基自由基,而催化剂表面CO解离生成的氧原子倾向于与另一个CO反应,形成CO2。亚甲基自由基不在催化剂表面停留或发生表面聚合反应,而是迅速进入分子筛孔道,在孔道限域环境中进行择形偶联反应,定向生成低碳烯烃。

  “通过以CO替代H2来消除烃类形成中多余的氧原子,在反应不改变CO2总排放的情况下,摒弃了水煤气变换反应,从原理上开创了一条低耗水进行煤转化的新途径。”包信和说。

  同时,这一新过程通过创造性将氧化物催化剂与分子筛复合,巧妙地实现CO活化和中间体偶联等两种催化活性中心的有效分离,把费托过程中“漫无目的”生长的自由基控制在一个“笼子”(分子筛)里,使其变成想要的目标产物(低碳烯烃),破解了传统催化反应中活性与选择性此长彼消的“跷跷板”难题,为高效催化剂和催化反应过程的设计提供了指南。

  包信和带领的研究团队耗时9年完成了这一研究成果,相关文章将发表在美国《科学》(Science)杂志,并申报中国发明专利和国际PCT专利。然而,更让他感到振奋的,是这项技术发明对国家能源安全和资源环境保护带来的巨大意义。

  烯烃是重要的化工原料,高端如航天飞机,日常如生活用品,所用的塑料都是从烯烃生产而来。国内外大都采用石油生产烯烃,而对于60%以上石油需要进口、能源结构以煤为主且水资源日益短缺的中国而言,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的突破。”包信和说,“我们必须走集约发展、绿色发展的道路,最根本的办法是靠新技术更高效地利用现有资源,使其利用率更高、更环保。”

  另据介绍,美国《科学》杂志同期还将刊发以“令人惊奇的选择性”为题的专家评述文章,认为该过程未来在工业上将具有巨大的竞争力。

  以下是该媒体报道地址:http://news.xinhuanet.com/photo/2016-03/04/c_128774557.htm

   http://news.xinhuanet.com/2016-03/04/c_1118235820.htm


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