甲醇轉化制丙烯(MTP)是煤經合成氣路線制取大宗化學品的重要途徑。目前中國已經建成的MTP生產裝置總產能為 1.46 Mta,但由于催化劑依靠進口,特別是國內工業催化劑性能不穩定、選擇性較差,導致設備開工不足、過程經濟性差。市場迫切需要具有自主知識產權、性能優良的國產催化劑技術。
中國科學院山西煤化所的樊衛斌團隊自2011年以來,在甲醇轉化反應機理研究、催化劑控制合成方面取得突破性進展,系統闡明了C—O鍵到C—C鍵的轉變機制,完善并關聯了甲醇轉化直接機理和“烴池”機理,揭示了“烴池”物種與催化劑孔道、酸位分布相互作用、進而影響產物分布的內在機制,為高選擇性、高穩定性甲醇制丙烯催化劑的研發提供了理論支持。
基于基礎研究成果的理論指導,該研究團隊的MTP催化劑于2014年取得了實驗室突破,小試單程壽命超過85天,2016年完成催化劑實驗室定型,2017年完成百公斤級催化劑制備放大。目前,所制備的催化劑已在神華寧煤公司2.4 kg 模試評價裝置上完成兩周期評價,單程壽命大于 1 000 h,甲醇轉化率仍高于99%,C3組分選擇性為 45%,C2組分選擇性為 9%~13%,C7+重烴選擇性低于3%,催化劑再生后性能穩定。目前正在進行第三周期評價,各項技術指標均優,為下一步工業側線運行及催化劑的工業應用奠定了基礎。