煤化工一直因高水耗和高能耗飽受詬病，但今年兩會(huì)期間，一個(gè)好消息吸引了行業(yè)和媒體注意——國(guó)際煤化工領(lǐng)域90多年來(lái)一直沿襲、被視為不可替代的費(fèi)托(F-T)過(guò)程，如今被全國(guó)人大代表、中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員、中國(guó)科學(xué)院院士包信和領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì)顛覆——其摒棄了高水耗和高能耗的水煤氣變換制氫過(guò)程，創(chuàng)造性地直接采用煤氣化產(chǎn)生的合成氣，在一種新型復(fù)合催化劑的作用下，高選擇性地一步反應(yīng)獲得低碳烯烴。

這一成果顛覆了90多年來(lái)國(guó)際煤化工領(lǐng)域一直沿襲的費(fèi)托過(guò)程，被業(yè)界譽(yù)為“ 煤轉(zhuǎn)化領(lǐng)域里程碑式的重大突破”。該成果3月4日在美國(guó)《科學(xué)》雜志發(fā)表，過(guò)程已申報(bào)中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利和國(guó)際PCT專(zhuān)利?！犊茖W(xué)》雜志同期刊發(fā)了以“令人驚奇的選擇性”為題的專(zhuān)家評(píng)述文章，認(rèn)為該過(guò)程未來(lái)在工業(yè)上將具有巨大的競(jìng)爭(zhēng)力。

3月7日，在兩會(huì)召開(kāi)間歇，包信和向《中國(guó)能源報(bào)》記者詳述了這一最新研究成果，“對(duì)于 60%以上石油需要進(jìn)口、能源結(jié)構(gòu)以煤為主且水資源日益短缺的中國(guó)而言，在煤制烯烴領(lǐng)域取得這一突破的重要性不言而喻。”

1923年，德國(guó)科學(xué)家費(fèi)舍爾和托普希發(fā)明了煤經(jīng)合成氣生產(chǎn)高碳化學(xué)品和液體燃料的費(fèi)托過(guò)程。該過(guò)程并不完美，除產(chǎn)生大量的二氧化碳以外，還要消耗大量的水，且產(chǎn)物選擇性差，后續(xù)處理還要消耗很多能量。

中科院大連化物所的研究人員摒棄了高水耗和高能耗的水煤氣變換制氫過(guò)程，直接采用煤氣化產(chǎn)生的混合氣體(經(jīng)純化)，高選擇性地獲得低碳烯烴。當(dāng)一氧化碳單程轉(zhuǎn)化率為17%時(shí)，低碳烴類(lèi)產(chǎn)物的選擇性達(dá)到94%，其中低碳烯烴(乙烯、丙烯和丁烯)的選擇性大于80%。打破了傳統(tǒng)費(fèi)-托合成過(guò)程低碳烯烴的選擇性最高為58%的極限。

“新的過(guò)程通過(guò)以一氧化碳替代氫氣來(lái)消除反應(yīng)過(guò)程中生成的氧原子，在反應(yīng)不改變二氧化碳總排放的情況下，開(kāi)創(chuàng)了一條低耗水(結(jié)構(gòu)上沒(méi)有水循環(huán))進(jìn)行煤轉(zhuǎn)化的新途徑，成功地回答了李克強(qiáng)總理一直關(guān)心的‘能不能不用水或少用水進(jìn)行煤化工’的問(wèn)題。”包信和說(shuō)。

同時(shí)，這一新過(guò)程通過(guò)創(chuàng)造性飛將氧化物催化劑與分子篩復(fù)合，巧妙地實(shí)現(xiàn)一氧化碳活化和中間體偶聯(lián)等兩種催化活性中心的有效分離，把費(fèi)托過(guò)程中“漫無(wú)目的”生長(zhǎng)的自由基控制在一個(gè)“籠子”(分子篩)里，使其變成想要的目標(biāo)產(chǎn)物(低碳烯烴)，破解了傳統(tǒng)催化反應(yīng)中活性與選擇性此長(zhǎng)彼消的“蹺蹺板”難題，為高效催化劑和催化反應(yīng)過(guò)程的設(shè)計(jì)提供了指南。

包信和帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)耗時(shí)9年完成了這一研究成果。當(dāng)從事費(fèi)托過(guò)程制烯烴(FTTO)研究二十多年的德國(guó)BASF公司專(zhuān)家Schwab博士了解到這一成果后，沮喪地說(shuō)：“這個(gè)點(diǎn)子為什么不是我們先想到的?”包信和院士不無(wú)自豪地回答道：“你們想到的點(diǎn)子已經(jīng)很多了，也該輪到我們了”。

包信和表示，新發(fā)明的過(guò)程除節(jié)水和在工藝上降低二氧化碳排放外，還具有很高的經(jīng)濟(jì)效益。據(jù)中國(guó)石化工程建設(shè)有限公司初步評(píng)估，在現(xiàn)有的條件下，該過(guò)程的內(nèi)部收益率可達(dá)14%以上。

最讓包信和感到振奮的是，這項(xiàng)技術(shù)對(duì)國(guó)家能源安全和資源環(huán)境保護(hù)的巨大意義。

“烯烴是重要的化工原料，高端如航天飛機(jī)，日常如生活用品，所用的塑料都是從烯烴生產(chǎn)而來(lái)。國(guó)內(nèi)外大多采用石油生產(chǎn)烯烴，但對(duì)于 60%以上石油需要進(jìn)口、能源結(jié)構(gòu)以煤為主且水資源日益短缺的中國(guó)而言，在煤制烯烴領(lǐng)域取得這一突破的重要性不言而喻。”包信和說(shuō)。

去年8月，工信部公布了《煤制烯烴行業(yè)規(guī)范條件》征求意見(jiàn)稿，就煤制烯烴行業(yè)的工藝與裝備、資(能)源消耗、環(huán)境保護(hù)等方面予以規(guī)范。業(yè)內(nèi)專(zhuān)家指出，在目前中國(guó)60%以上的石油需要進(jìn)口的背景下，中國(guó)的煤化工一定要發(fā)展，而煤化工的技術(shù)創(chuàng)新也是必須要堅(jiān)持的。

在3月5日提交全國(guó)人大審查的第十三個(gè)五年規(guī)劃綱要草案中，煤炭清潔高效利用是“十三五”100個(gè)重大工程項(xiàng)目之一，包信和表示，“煤炭清潔高效利用對(duì)當(dāng)前以煤炭為主要能源結(jié)構(gòu)的中國(guó)尤為重要。可以確定的是，不管是核電，太陽(yáng)能還是風(fēng)能，都沒(méi)法從中獲得碳，而煤炭卻可以。今后應(yīng)該更加清潔和高效地去使用煤炭，不能再簡(jiǎn)單地把煤炭燒掉。未來(lái)中國(guó)從煤炭中獲取碳是非常重要的。”

“目前環(huán)境問(wèn)題已成舉國(guó)關(guān)注的大事，即使把煤炭清潔高效利用上升為基本國(guó)策，也不為過(guò)。”包信和進(jìn)一步表示，“我們要力爭(zhēng)盡快實(shí)現(xiàn)工業(yè)示范和產(chǎn)業(yè)化，努力將這一原創(chuàng)性成果轉(zhuǎn)變?yōu)檎嬲纳a(chǎn)力。”

據(jù)悉，世界多家化學(xué)公司都對(duì)該過(guò)程的進(jìn)一步應(yīng)用推廣非常感興趣。目前，大連化物所已與國(guó)內(nèi)重要化工企業(yè)和國(guó)外著名化學(xué)公司達(dá)成初步協(xié)議，著手在催化劑制備和工藝過(guò)程開(kāi)發(fā)等方面共展開(kāi)合作。