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劉中民, 朱文良團隊在甲醇與一氧化碳耦合製取芳烴研究中取得新進展. 該研究以通訊形式發表在《德國應用化學》 (Angew. Chem. Int. Ed.) 上, 並被評為熱點論文 (Hot Paper) .
芳烴 (苯, 甲苯, 二甲苯) 是重要的基礎化工原料, 其產量和規模僅次於乙烯和丙烯. 目前, 芳烴的大規模工業生產是通過石腦油為原料的芳烴聯合裝置實現. 近年來, 我國聚酯工業高速發展, 芳烴消費量快速上升, 供應缺口逐年加大. 因此, 加快芳烴生產, 發展芳烴新技術對於我國聚酯業的健康發展至關重要. 由於我國石油資源短缺, 煤炭豐富, 能源及化學品的清潔高效供應已成為國家發展中亟須解決的問題. 發展煤經甲醇制芳烴等化學品技術, 對於降低原油對外依存度和保障國家能源安全意義重大, 且市場前景廣闊. 甲醇制芳烴反應常選用具有擇形性的ZSM-5分子篩作為催化劑. 因為氫轉移反應存在, 生成芳烴的同時會伴隨著烷烴生成, 芳烴選擇性有待進一步提高.
在該工作中, 科研人員發現在無金屬改性的純H-ZSM-5分子篩上, 甲醇與一氧化碳能夠發生耦合反應, 獲得約80%芳烴選擇性. 另外, 該工作還提出了一種全新的芳構化機理: 甲醇與一氧化碳在H-ZSM-5上發生羰化反應生成羰化物中間體, 然後與烯烴反應生成環戊烯酮類中間體, 經脫水得到芳烴. 通過13C核磁與同位素示蹤等方法, 證明了一氧化碳的碳能進入到芳烴以及環戊烯酮類中間體中. 由於一氧化碳中的碳部分進入到芳烴中, 相對甲醇直接制芳烴, 其能提升芳烴的產量, 有利於提高工業化過程的經濟性.
上述研究工作得到國家自然科學基金的支援.
