近日，中國(guó)科學(xué)院上海高等研究院和上�？萍即髮W(xué)聯(lián)合科研團(tuán)隊(duì)通過(guò)采用全新催化劑活性位結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了在溫和條件下合成氣高選擇性直接制備烯烴，對(duì)拓展合成氣催化轉(zhuǎn)化有重大意義。該成果已于10月6日在《自然》雜志上發(fā)表。數(shù)據(jù)顯示，這已是2016年以來(lái)中國(guó)在合成氣直接制烯烴領(lǐng)域取得的第三次重大成果。
    近年來(lái)，為緩解對(duì)石油資源的依賴，國(guó)內(nèi)外烯烴研究主要以非石油路線為主，即利用煤炭或天然氣資源直接或間接制備烯烴。 　
    目前的主流工藝首先以煤或天然氣制備合成氣（主要成分是一氧化碳和氫氣，即CO和H2），然后由合成氣轉(zhuǎn)化制得甲醇，最終通過(guò)甲醇轉(zhuǎn)化路線（包括甲醇制乙烯、丙烯的MTO工藝和甲醇制丙烯的MTP工藝）生產(chǎn)烯烴產(chǎn)品。該技術(shù)涉及兩大步驟，即合成氣經(jīng)銅基催化劑合成甲醇，甲醇經(jīng)分子篩催化劑轉(zhuǎn)化為烯烴。如能減少反應(yīng)步驟，將合成氣直接高選擇性合成烯烴，將體現(xiàn)出流程更短、能耗更低的優(yōu)勢(shì)。
    該項(xiàng)目相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，合成氣經(jīng)費(fèi)托反應(yīng)路線直接制烯烴，是指CO和H2在催化劑作用下，通過(guò)費(fèi)托（FT）反應(yīng)路線合成烯烴（FTO）的過(guò)程。上海高等研究院低碳轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)造性地研發(fā)了一種全新的催化劑，發(fā)現(xiàn)在溫和的反應(yīng)條件下（250℃和1-5標(biāo)準(zhǔn)大氣壓），該催化劑可實(shí)現(xiàn)高選擇性合成氣直接制備烯烴，甲烷選擇性可低至5%，低碳烯烴選擇性可達(dá)60%，總烯烴選擇性高達(dá)80%以上，烯/烷比可高達(dá)30以上，產(chǎn)物C2-C15選擇性占90%以上。
    目前，中科院上海高等研究院已與山西潞安集團(tuán)等企業(yè)達(dá)成協(xié)議，擬在催化劑放大制備、反應(yīng)器設(shè)計(jì)及工藝過(guò)程開發(fā)等方面共同合作，力爭(zhēng)盡快實(shí)現(xiàn)工業(yè)示范和產(chǎn)業(yè)化，促進(jìn)我國(guó)煤化工的發(fā)展。據(jù)悉，上海大學(xué)、華東師范大學(xué)、中科院物理所和中科院化學(xué)所也參加了部分研究工作。
  　2016年3月，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理所包信和院士和潘秀蓮研究員領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)在《科學(xué)》雜志上發(fā)表文章，報(bào)告了一種新的雙功能催化劑，以極高的選擇性和效率在一步反應(yīng)中實(shí)現(xiàn)了合成氣至低碳烯烴的直接轉(zhuǎn)換。
    在這篇文章中，該研究團(tuán)隊(duì)采用在工業(yè)上很有吸引力的反應(yīng)條件：溫度400℃、壓力2.5MPa、氫氣/一氧化碳比例1.5、催化劑壽命超過(guò)100小時(shí)。這種雙功能催化劑名為OX-ZEO（Oxide-Zeolite），由金屬氧化物（ZnCrOx）和多孔SAPO沸石（MSAPO）組成。一氧化碳和氫氣在金屬氧化物表面上被活化，形成含有CH2的化合物，并隨后形成烯酮化合物（CH2CO）。后者又從氣相中擴(kuò)散出來(lái)進(jìn)入沸石被轉(zhuǎn)化為低碳烯烴。該過(guò)程的低碳烴類產(chǎn)物（C2～C4）的選擇性達(dá)到94%，其中低碳烯烴（乙烯、丙烯和丁烯）的選擇性大于80%。
    2016年4月，國(guó)資委網(wǎng)站消息，中國(guó)建筑工程總公司所屬中建安裝與浙江大學(xué)合作完成的合成氣一步法制備低碳烯烴的核殼復(fù)合催化劑研發(fā)技術(shù)通過(guò)鑒定。該技術(shù)成果獲得國(guó)家發(fā)明專利授權(quán)2項(xiàng)，獲SCI收錄論文3篇，整體技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
    核殼復(fù)合催化劑技術(shù)成果通過(guò)項(xiàng)目設(shè)計(jì)、制備并表征了該催化劑，實(shí)現(xiàn)了合成氣向低碳烴一步催化轉(zhuǎn)化。相比于兩步催化法，在工藝流程優(yōu)化、節(jié)能降耗和烯烴選擇性等方面帶來(lái)較大創(chuàng)新，為合成氣直接制備低碳烴的工業(yè)應(yīng)用研究提供了依據(jù)，具有良好的應(yīng)用前景。