MTO失活催化劑再生新技術誕生

2月5日，從中國科學院大連化學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控甲醇制烯烴低碳烯烴選擇性的全新技術路線。

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

為此，在工業過程中為保持連續操作，甲醇制烯烴工業裝置通常采用流化床反應器—再生器系統，通過再生器中通入空氣或氧氣來燒掉催化劑上的積碳，以恢復催化活性。這就使得催化劑積碳物質會轉化為二氧化碳，將相當一部分碳資源轉化為溫室氣體，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化為活性萘基烴池物種的再生技術路線。該方法另辟蹊徑，利用再生過程調控分子篩中間產物實現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控甲醇制烯烴反應條件和流程來提高目標產物收率的傳統思路。

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化機理進行了詳細研究。研究發現，甲醇制烯烴反應過程中SAPO-34分子篩內中間產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類物種不但能夠實現催化活性恢復，而且由于萘類物質產生的協同效應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含量超過88%，二氧化碳低于5%。

該技術實現了通過再生來調控甲醇制烯烴反應，進一步提升了過程的經濟性，降低了二氧化碳的排放量，對甲醇制烯烴技術和產業的可持續發展具有重要影響。