近日, 中国科学院大连化学物理研究所甲醇制烯烃国家工程实验室刘中民, 朱文良团队在甲醇与一氧化碳耦合制取芳烃研究中取得新进展. 该研究以通讯形式发表在《德国应用化学》 (Angew. Chem. Int. Ed.) 上, 并被评为热点论文 (Hot Paper) .
芳烃 (苯, 甲苯, 二甲苯) 是重要的基础化工原料, 其产量和规模仅次于乙烯和丙烯. 目前, 芳烃的大规模工业生产是通过石脑油为原料的芳烃联合装置实现. 近年来, 我国聚酯工业高速发展, 芳烃消费量快速上升, 供应缺口逐年加大. 因此, 加快芳烃生产, 发展芳烃新技术对于我国聚酯业的健康发展至关重要. 由于我国石油资源短缺, 煤炭丰富, 能源及化学品的清洁高效供应已成为国家发展中亟须解决的问题. 发展煤经甲醇制芳烃等化学品技术, 对于降低原油对外依存度和保障国家能源安全意义重大, 且市场前景广阔. 甲醇制芳烃反应常选用具有择形性的ZSM-5分子筛作为催化剂. 因为氢转移反应存在, 生成芳烃的同时会伴随着烷烃生成, 芳烃选择性有待进一步提高.
在该工作中, 科研人员发现在无金属改性的纯H-ZSM-5分子筛上, 甲醇与一氧化碳能够发生耦合反应, 获得约80%芳烃选择性. 另外, 该工作还提出了一种全新的芳构化机理: 甲醇与一氧化碳在H-ZSM-5上发生羰化反应生成羰化物中间体, 然后与烯烃反应生成环戊烯酮类中间体, 经脱水得到芳烃. 通过13C核磁与同位素示踪等方法, 证明了一氧化碳的碳能进入到芳烃以及环戊烯酮类中间体中. 由于一氧化碳中的碳部分进入到芳烃中, 相对甲醇直接制芳烃, 其能提升芳烃的产量, 有利于提高工业化过程的经济性.
上述研究工作得到国家自然科学基金的支持.
