甲醇制烯烴失活催化劑再生研究中取得重大進展

2021-01-10 瀟湘晨報

科技日報瀋陽1月6日電（記者 郝曉明）甲醇制烯烴（MTO）是實現非石油資源轉化製取低碳烯烴的關鍵技術之一。記者從中國科學院大連化學物理研究所（以下簡稱大連化物所）獲悉，該所葉茂研究員、劉中民院士團隊在甲醇制烯烴失活催化劑再生研究中取得重大進展，研究團隊實現了高溫下將失活的SAPO-34分子篩催化劑中的積碳物種直接定向轉化為活性烴池物種，提出了通過催化劑再生來調控MTO低碳烯烴選擇性的全新技術路線。相關研究成果1月4日發表在《自然-通訊》上。

自2010年在世界上首次工業化以來，MTO已經成為我國乙烯、丙烯生產的重要方式之一。MTO反應採用分子篩催化劑，但反應過程中分子篩會因積碳而失活，因此需要對分子篩進行頻繁再生以維持系統連續穩定運行。

葉茂介紹，SAPO-34是MTO廣泛使用的分子篩催化劑。傳統的催化劑再生方式主要是通過空氣或氧氣燒除分子篩上的積碳，以恢復催化活性。這種方式不但排放二氧化碳（CO2），還限制了整個工藝碳原子利用率的進一步提高。

研究中，通過理論計算、光譜表徵，並與大連化物所分子探針與螢光成像研究組徐兆超研究員團隊合作進行超分辨結構照明成像，科研人員對分子篩積碳物種的定向轉化機理進行了詳細研究。研究團隊發現，MTO反應過程中SAPO-34分子篩中的中間產物之一萘基烴池物種不僅有利於乙烯生成，而且具有很強的高溫穩定性。這意味著將SAPO-34分子篩催化劑上的積碳定向轉化為萘基烴池物種不但能夠實現催化活性恢復，同時可大幅度提高再生後催化劑的低碳烯烴選擇性。

為此，研究團隊提出，在高溫下利用水蒸氣將失活催化劑上積碳定向轉化為活性萘基烴池物種的再生技術路線。「該方法另闢蹊徑，利用再生過程調控分子篩中間產物實現MTO過程低碳烯烴選擇性提高，突破了以往主要通過直接調控MTO反應過程提高目標產物收率的傳統思路。」葉茂說。

研究團隊還在循環流化床反應—再生中試裝置上驗證了該技術。連續穩定的運行結果表明，反應過程中乙烯和丙烯的選擇性可達到85%，同時再生過程產生的氣體中可循環利用的合成氣（一氧化碳和氫氣的混合氣）含量超過88%，CO2低於5%。葉茂表示，該技術實現了通過再生來調控MTO反應，進一步提升了過程的經濟性，降低了CO2的排放量，對MTO技術和產業的可持續發展具有重要影響。

【來源：摘自科技日報】

聲明：轉載此文是出於傳遞更多信息之目的。若有來源標註錯誤或侵犯了您的合法權益，請作者持權屬證明與本網聯繫，我們將及時更正、刪除，謝謝。 郵箱地址：newmedia@xxcb.cn

相關焦點

  • 大連化物所實現甲醇制烯烴失活催化劑積碳定向轉化
    近日，中國科學院大連化學物理研究所甲醇制烯烴國家工程實驗室研究員葉茂與中國工程院院士、大連化物所研究員劉中民團隊在甲醇制烯烴（MTO）失活催化劑再生研究中取得進展，實現了在高溫下將失活SAPO-34催化劑中的積碳物種直接定向轉化為活性烴池物種，提出了通過催化劑再生來調控MTO低碳烯烴選擇性的全新技術路線
  • 研究人員在甲醇制烯烴過程中再生失活的催化劑
    MTO工藝於2010年首次實現商業化，是一種在SAPO-34沸石催化劑上轉化甲醇的催化工藝，甲醇通常由煤、天然氣、生物質和二氧化碳製成。MTO工藝正在成為利用非石油資源生產輕烯烴（包括乙烯和丙烯）的主流方式之一。MTO的主要問題是由焦炭沉積導致的沸石催化劑的快速失活。
  • 科研人員實現甲醇制烯烴分子篩催化劑內反應與擴散過程成像
    近日，中國科學院大連化物所甲醇制烯烴國家工程實驗室研究員葉茂、中科院院士劉中民團隊和分子探針與螢光成像研究組研究員徐兆超團隊合作，採用多尺度反應-擴散模型與超分辨結構照明成像技術結合，實現甲醇制烯烴工業級別SAPO-34分子篩晶體內反應與擴散過程成像，可直觀獲取反應過程中客體分子、積碳物種以及酸性位點的時空分布與演化。
  • 新方法實現失活催化劑積碳直接定向轉化
    甲醇制烯烴(MTO)是實現非石油資源轉化製取低碳烯烴的關鍵技術之一。自2010年在世界上首次工業化以來，MTO已經成為我國乙烯、丙烯生產的重要方式之一。
  • 《自然》:中國合成氣直接制烯烴研究獲重大突破—新聞—科學網
    《自然》：中國合成氣直接制烯烴研究獲重大突破今天，相關研究成果發表於《自然》雜誌。 權威專家表示，基於我國缺油、少氣、富煤的資源特點，該技術具有很強的工業應用前景及很高的經濟效益，將有利於促進我國煤化工的發展。
  • 研究實現控制分子篩表面傳質阻力調控甲醇制烯烴反應
    近日，中國科學院大連化學物理研究所甲醇制烯烴國家工程實驗室研究員葉茂、副研究員李華，以及中國工程院院士劉中民團隊在分子篩表面傳質研究中取得進展，通過控制SAPO-34分子篩的表面阻力，實現對甲醇制烯烴（MTO）反應的催化壽命以及低碳烯烴選擇性的調控。分子篩因其擇形選擇性被應用於多相催化與氣體分離等領域。研究表明，分子篩晶體內部擴散阻力和表面阻力是客體分子傳質阻力的兩個重要來源。
  • 研究揭示沸石分子篩催化甲醇制烴類反應中催化劑的失活機制
    近日，中國科學院精密測量科學與技術創新研究院徐君和鄧風團隊在沸石分子篩催化甲醇制烴類（methanol-to-hydrocarbons，MTH）反應中催化劑失活機制的研究方面取得新進展。研究發現，反應過程中形成的環戊烯碳正離子可以和芳烴發生π相互作用，從而導致積碳物種萘的形成，最終導致催化劑的失活。
  • 甲醇制烯烴技術開闢「以煤代油」新途徑 - 經濟日報多媒體數字報刊
    項目背景：煤經甲醇制烯烴是我國發展現代煤化學工業、實現國家石油替代戰略的重要途徑。中科院大連化學物理研究所多年來不斷研發甲醇制烯烴技術，並積極推動其產業化，相關研究被列為國家重點科技攻關課題。甲醇制烯烴成為「以煤代油」，實現煤炭資源高效、就近、清潔、高附加值轉化的一條有效途徑。  甲醇製取低碳烯烴包括主產混合烯烴（MTO）技術和主產丙烯（MTP）技術，是煤基烯烴技術路線的關鍵所在。20多年來，隨著石油價格的多次波動，國際上僅有美國、德國的兩三家企業還在堅持研究，國內則以中國科學院大連化學物理研究所的甲醇制烯烴（DMTO）技術為代表，研發成果一直居於世界前列。
  • 上海高研院合成氣直接制烯烴研究獲重要突破
    中國科學院上海高等研究院和上海科技大學聯合科研團隊在合成氣直接制烯烴方面取得重大進展，《自然》（Nature）雜誌於10月6日發表了相關成果。其中，上海大學、華東師範大學、中科院物理研究所和化學研究所參與了部分工作。
  • 霍尼韋爾UOP技術成功應用於全球最大單車甲醇制烯烴裝置
    （下稱「江蘇斯爾邦」）採用霍尼韋爾UOP先進的甲醇制烯烴 (MTO)工藝並投建的生產裝置已成功通過為期十天的運行測試，確保順利上線。當全套裝置投入運營時，年產量可達83.3萬噸，是目前全球最大的單車甲醇制烯烴裝置。江蘇斯爾邦石化工廠坐落於江蘇省連雲港市，主要生產丙烯腈的原料丙烯，丙烯腈是製造服裝和面料，以及用於汽車零件、安全帽和其他硬質塑料製品的高性能聚合物的主要原料。
  • 大連化物所在分子篩表面傳質研究中取得進展
    近日，中國科學院大連化學物理研究所甲醇制烯烴國家工程實驗室研究員葉茂、副研究員李華，以及中國工程院院士劉中民團隊在分子篩表面傳質研究中取得進展，通過控制SAPO-34分子篩的表面阻力，實現對甲醇制烯烴（MTO）反應的催化壽命以及低碳烯烴選擇性的調控。
  • 大連化物所在分子篩表面傳質研究中取得進展
    近日，中國科學院大連化學物理研究所甲醇制烯烴國家工程實驗室研究員葉茂、副研究員李華，以及中國工程院院士劉中民團隊在分子篩表面傳質研究中取得進展，通過控制SAPO-34分子篩的表面阻力，實現對甲醇制烯烴（MTO）反應的催化壽命以及低碳烯烴選擇性的調控。
  • 甲烷氧化偶聯和非氧化偶聯制乙烯或將重創中國煤制烯烴
    就尋找新的原料來源而言，國內外有兩條路線，即天然氣中的甲烷和煤。我國煤資源十分豐富，價格也便宜，以煤製取甲醇，再經過甲醇裂解得到烯烴，也是一條很好的途徑，這是國內研究並且取得工業化成功的一項重大成果，已經對中國的乙烯工業產生重大的影響。
  • 陸安慧教授團隊:低碳烷烴氧化脫氫制烯烴非金屬催化體系研究進展
    炭基催化劑中的羰/醌基被認為是催化活性位; 催化劑表面的羧酸、酸酐、內酯等官能團易引起選擇性的下降, 通過雜原子(B、P、N)摻雜可調變催化劑表面的親電氧物種, 改善烯烴的選擇性.大連理工大學陸安慧教授課題組全面介紹了近年來非金屬催化低碳烷烴氧化脫氫所涉及的催化劑體系、反應機理等研究進展, 並展望了不同催化劑體系應用於烷烴氧化脫氫反應的未來發展.
  • 失活SCR脫硝催化劑處理技術進展
    北極星大氣網訊:摘要為控制燃煤鍋爐煙氣中氮氧化物的排放控制，選擇性催化還原(SCR)脫硝技術被大量推廣應用，該技術的核心在於SCR脫硝催化劑的性能。對於活性降低但滿足再生條件的SCR脫硝催化劑可以通過再生處理後進行循環利用。對由於不同原因失活的催化劑，可採用不同的或複合再生技術。
  • 第三代甲醇制烯烴技術通過鑑定
    鑑定專家一致認為：該成果創新性強，具有完全自主智慧財產權，成果處於國際領先水平，技術優勢明顯，建議加快新一代催化劑推廣應用，並早日建成第三代甲醇制烯烴工業示範裝置。　　甲醇制烯烴技術是一個包括高效流化床反應器、催化劑等在內的完整技術解決方案。
  • 我國學者在聚乙烯廢塑料降解研究方面取得重大進展
    近日，中國科學院上海有機化學研究所的黃正課題組和加州大學爾灣分校管治斌課題組合作，在聚乙烯廢塑料降解研究方面取得重大進展，相關成果於6月17日以「Efficient and selective degradation of polyethylenes into liquid fuels and waxes
  • 化學所烯烴催化不對稱滷環化研究取得新進展
    烯烴的滷化反應是合成化學中最重要的基元反應之一，為烯烴的功能化提供了非常簡便有效的途徑。烯烴的不對稱滷化反應則可在雙鍵上同時引入兩個手性中心，產物中的滷原子可以進一步發生多種轉化，如立體選擇性的取代反應等，方便快捷的構建豐富的合成中間體。
  • 新一代甲醇制低碳烯烴技術通過鑑定
    鑑定會現場6月26日，具有自主智慧財產權的新一代甲醇制烯烴（DMTO-II）技術在北京通過了由中國石油和化學工業聯合會組織的成果鑑定，得到了與會專家的高度評價。DMTO-II技術是由陝西煤業化工集團煤化工技術工程中心有限公司牽頭，在大連化物所中試成果基礎上，與中國石化集團洛陽石油化工工程公司共同開發，在陝西省華縣陝西煤化工技術工程中心有限公司甲醇制烯烴試驗基地進行了每天甲醇處理量50噸的工業性試驗。試驗裝置從2009年7月至2010年5月共進行了二個階段試驗，累計完成800多小時的運行試驗。