近日,中科院大連化物所甲醇制烯烴國家工程實驗室劉中民院士、田鵬研究員團隊發表了題為“Recent Progress in Methanol-to-Olefins (MTO) Catalysts”的進展報告。
甲醇制烯烴(MTO)作為重要的C1化學反應,為煤和天然氣等非石油資源生產基礎化學品提供了一條高效途徑。MTO催化劑是該過程發展的關鍵要素之一,它直接決定了工藝流程、反應器形式、以及MTO技術盈利能力等。自2010年以來,劉中民領導的團隊相繼完成了甲醇制烯烴(DMTO)技術的百萬噸級工業化和產業化,推動了我國煤制烯烴戰略產業的發展。近年來,該團隊的研究工作側重于對甲醇制烯烴反應機理的深入理解、發展高性能新一代DMTO催化劑及新一代DMTO技術。該進展報告首先回顧了我所DMTO催化劑的研發歷程,提出了發展高性能MTO催化劑面臨的科學問題及挑戰;以理解的甲醇制烯烴反應機理為基礎,分析和總結了優化MTO催化劑,尤其是SAPO-34分子篩催化劑的可行途徑與最新研究進展。報告還介紹了具有高丙烯或高乙烯選擇性分子篩催化劑的研究進展。最后,報告總結和展望了MTO催化劑的發展前景與努力方向。
近年來,該研究團隊發展了多種SAPO分子篩催化劑的合成新方法。首次開展胺熱法合成SAPO分子篩,并發現多種合成SAPO-34的新型模板劑(J. Mater. Chem. A,2013);發展了Top-down法、雙模板法和重構法等策略合成納米晶粒和具有特殊形貌的多級孔SAPO分子篩(Chem. Commun.,2014;J. Mater. Chem. A,2015;Chem. Commun.,2016;Chem. Commun.,2017;Chem. Commun.,2018),顯著提升了分子篩的MTO催化性能(ACS catalysis,2015;ACS catalysis,2019)。基于以上工作基礎,研究團隊完成了新一代DMTO催化劑的研發,于2018年10月實現工業化生產,并成功應用于百萬噸級DMTO裝置,表現了明顯提升的低碳烯烴收率。
上述工作得到國家自然科學基金、中科院前沿科學重點研究項目等資助,并于近日發表于《先進材料》(Advanced Materials)上。同時,這也是獻禮我所七十周年所慶文章之一。