中国科学家实现煤转化领域里程碑式重大突破

中国经济网北京3月4日讯（记者佘惠敏、郭静原）从中国科学院获悉：中科院大连化物所包信和院士和潘秀莲研究员领导的团队在煤气化直接制烯烃研究中获得重大突破，颠覆了90多年来煤化工一直沿袭的费托路线，创造性地直接采用煤气化产生的合成气，在一种新型复合催化剂的作用下，高选择性地一步反应获得低碳烯烃，破解了传统煤化工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。这项成果被业界誉为“煤转化领域里程碑式的重大突破”。

据中国经济网了解，该研究成果于3月4日在美国《科学》（Science）杂志上发表，过程已申报中国发明专利和国际PCT专利。《科学》杂志同期刊发了以“令人惊奇的选择性”（Surprised by Selectivity）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。

1923年，由德国科学家Fischer（费舍尔）和Tropsch（托普希）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。尽管该过程并不完美，除产生大量的二氧化碳以外，还消耗大量的水，且产物选择性差，后续处理消耗大量的能量，然而国际能源和化工界却一直认为该过程不可替代。

如今，这一过程被中科院大连化物所的研究人员颠覆。在9年多煤气化直接制烯烃的研究过程中，包信和团队通过以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，摒弃了高耗能和高耗水的水煤气变换反应，从原理上开创了一条低耗水（结构上没有水循环）进行煤转化的新途径，有效降低水耗的1/3。

同时，团队创造性地将氧化物催化剂与分子筛复合，巧妙地实现了CO活化和中间体偶联等两种催化活性中心的有效分离，把传统费托技术上“漫无目的、无拘无束”生长的“自由基”控制在一个“笼子”（分子筛）里，通过限制其行为，使其最终变成目标产物——低碳烯烃。据介绍，新过程中低碳烃类产物的选择性高达94%，打破了传统费-托合成过程低碳烯烃的选择性最高为58%的极限。

此外，新过程还将带来更高的经济效益。据中国石化工程建设有限公司（SEI）初步评估，在现有的条件下，该过程的内部收益率（IRR）可达14%以上。

“科技要为‘能源革命’提供支撑。”包信和表示，经认真评估和协商，大连化物所已与国内重要化工企业和国外著名化学公司达成初步协议，着手在催化剂制备和工艺过程开发等方面共同合作，力争尽快实现工业示范和产业化，努力将这一原创性成果转变为真正的生产力。