甲醇與一氧化碳耦合制取芳烴研究中取得新進(jìn)展

近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所甲醇制烯烴國家工程實(shí)驗(yàn)室劉中民、朱文良團(tuán)隊(duì)在甲醇與一氧化碳耦合制取芳烴研究中取得新進(jìn)展。該研究以通訊形式發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》(Angew. Chem. Int. Ed.)上，并被評為熱點(diǎn)論文(Hot Paper)。

芳烴(苯、甲苯、二甲苯)是重要的基礎(chǔ)化工原料，其產(chǎn)量和規(guī)模僅次于乙烯和丙烯。目前，芳烴的大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)是通過石腦油為原料的芳烴聯(lián)合裝置實(shí)現(xiàn)。近年來，我國聚酯工業(yè)高速發(fā)展，芳烴消費(fèi)量快速上升，供應(yīng)缺口逐年加大。因此，加快芳烴生產(chǎn)、發(fā)展芳烴新技術(shù)對于我國聚酯業(yè)的健康發(fā)展至關(guān)重要。由于我國石油資源短缺，煤炭豐富，能源及化學(xué)品的清潔高效供應(yīng)已成為國家發(fā)展中亟須解決的問題。發(fā)展煤經(jīng)甲醇制芳烴等化學(xué)品技術(shù)，對于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(yīng)常選用具有擇形性的ZSM-5分子篩作為催化劑。因?yàn)闅滢D(zhuǎn)移反應(yīng)存在，生成芳烴的同時(shí)會(huì)伴隨著烷烴生成，芳烴選擇性有待進(jìn)一步提高。

在該工作中，科研人員發(fā)現(xiàn)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(fā)生耦合反應(yīng)，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(gòu)化機(jī)理：甲醇與一氧化碳在H-ZSM-5上發(fā)生羰化反應(yīng)生成羰化物中間體，然后與烯烴反應(yīng)生成環(huán)戊烯酮類中間體，經(jīng)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(jìn)入到芳烴以及環(huán)戊烯酮類中間體中。由于一氧化碳中的碳部分進(jìn)入到芳烴中，相對甲醇直接制芳烴，其能提升芳烴的產(chǎn)量，有利于提高工業(yè)化過程的經(jīng)濟(jì)性。

上述研究工作得到國家自然科學(xué)基金的支持。