2月5日，從中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所傳出消息，該所葉茂研究員與劉中民院士團隊在甲醇制烯烴(MTO)失活催化劑再生研究中取得重大進展，突破現(xiàn)有甲醇制烯烴工藝碳原子利用率難以進一步提高、存在二氧化碳排放等限制，提出了通過催化劑再生來調(diào)控甲醇制烯烴低碳烯烴選擇性的全新技術(shù)路線。

葉茂介紹，甲醇制烯烴工藝正在成為利用非石油資源生產(chǎn)低碳烯烴的主流方式之一。SAPO-34是甲醇制烯烴反應(yīng)廣泛使用的分子篩催化劑，但在反應(yīng)過程中SAPO-34分子篩催化劑由于積碳容易快速失活。

為此，在工業(yè)過程中為保持連續(xù)操作，甲醇制烯烴工業(yè)裝置通常采用流化床反應(yīng)器—再生器系統(tǒng)，通過再生器中通入空氣或氧氣來燒掉催化劑上的積碳，以恢復(fù)催化活性。這就使得催化劑積碳物質(zhì)會轉(zhuǎn)化為二氧化碳，將相當一部分碳資源轉(zhuǎn)化為溫室氣體，限制了整個工藝碳原子利用率的進一步提高。

為解決上述問題，該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(zhuǎn)化為活性萘基烴池物種的再生技術(shù)路線。該方法另辟蹊徑，利用再生過程調(diào)控分子篩中間產(chǎn)物實現(xiàn)甲醇制烯烴過程低碳烯烴選擇性提高，突破了以往主要通過直接調(diào)控甲醇制烯烴反應(yīng)條件和流程來提高目標產(chǎn)物收率的傳統(tǒng)思路。

葉茂表示，研究團隊基于前期在甲醇制烯烴工藝方面的研究積累，對分子篩積碳物種的定向轉(zhuǎn)化機理進行了詳細研究。研究發(fā)現(xiàn)，甲醇制烯烴反應(yīng)過程中SAPO-34分子篩內(nèi)中間產(chǎn)物之一的萘類物種不僅有利于乙烯生成，而且具有很強的高溫穩(wěn)定性。這意味著將SAPO-34分子篩催化劑上的積碳定向轉(zhuǎn)化為萘類物種不但能夠?qū)崿F(xiàn)催化活性恢復(fù)，而且由于萘類物質(zhì)產(chǎn)生的協(xié)同效應(yīng)可以促進低碳烯烴生成，可大幅度提高再生后催化劑的甲醇制烯烴低碳烯烴選擇性。

研究團隊還在循環(huán)流化床反應(yīng)—再生中試裝置上驗證了該技術(shù)。連續(xù)穩(wěn)定的運行結(jié)果表明，反應(yīng)過程中乙烯和丙烯的選擇性可達到85%，同時再生過程產(chǎn)生的氣體中可循環(huán)利用的合成氣含量超過88%，二氧化碳低于5%。

該技術(shù)實現(xiàn)了通過再生來調(diào)控甲醇制烯烴反應(yīng)，進一步提升了過程的經(jīng)濟性，降低了二氧化碳的排放量，對甲醇制烯烴技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要影響。