两会DISCOVERY煤化工一直因高水耗和高能耗饱受诟病，但两会期间，一个好消息吸引了人们的注意——国际煤化工领域90多年来一直沿袭、被视为不可替代的费托(F-T)过程，如今被全国人大代表、中国科学院大连化学物理研究所研究员、中国科学院院士包信和领导的科研团队颠覆——摒弃了高水耗和高能耗的水煤气变换制氢过程，创造性地直接采用煤气化产生的合成气，在一种新型复合催化剂的作用下，高选择性地一步反应获得低碳烯烃。
这一成果颠覆了90多年来国际煤化工领域一直沿袭的费托过程，被业界誉为“ 煤转化领域里程碑式的重大突破”。该成果3月4日在美国《科学》杂志发表，过程已申报中国发明专利和国际PCT专利。《科学》杂志同期刊发了以“令人惊奇的选择性”为题的专家评述文章，认为该过程未来在工业上将具有巨大的竞争力。
3月7日，在两会召开间隙，包信和向《中国能源报》记者详述了这一最新研究成果，“对于 60%以上石油需要进口、能源结构以煤为主且水资源日益短缺的中国而言，在煤制烯烃领域取得这一突破的重要性不言而喻。”
全国人大代表、中国科学院大连化学物理研究所研究员、中国科学院院士包信和接受《中国能源报》记者采访 成思思/摄
1923年，德国科学家费舍尔和托普希发明了煤经合成气生产高碳化学品和液体燃料的费托过程。该过程并不完美，除产生大量的二氧化碳以外，还要消耗大量的水，且产物选择性差，后续处理还要消耗很多能量。
如今，这一过程被中科院大连化物所的研究人员颠覆——他们摒弃了高水耗和高能耗的水煤气变换制氢过程，直接采用煤气化产生的混合气体(经纯化)，高选择性地获得低碳烯烃。当一氧化碳单程转化率为17%时，低碳烃类产物的选择性达到94%，其中低碳烯烃(乙烯、丙烯和丁烯)的选择性大于80%。打破了传统费-托合成过程低碳烯烃的选择性最高为58%的极限。
“新的过程通过以一氧化碳替代氢气来消除反应过程中生成的氧原子，在反应不改变二氧化碳总排放的情况下，开创了一条低耗水(结构上没有水循环)进行煤转化的新途径，成功地回答了李克强总理一直关心的“能不能不用水或少用水进行煤化工”的问题。”包信和告诉《中国能源报》记者。
同时，这一新过程通过创造性将氧化物催化剂与分子筛复合，巧妙地实现一氧化碳活化和中间体偶联等两种催化活性中心的有效分离，把费托过程中“漫无目的”生长的自由基控制在一个“笼子”(分子筛)里，使其变成想要的目标产物(低碳烯烃)，破解了传统催化反应中活性与选择性此长彼消的“跷跷板”难题，为高效催化剂和催化反应过程的设计提供了指南。
包信和带领的研究团队耗时9年完成了这一研究成果。当从事费托过程制烯烃(FTTO)研究二十多年的德国BASF公司专家Schwab博士了解到这一成果后，沮丧地说：“这个点子为什么不是我们先想到的?”包信和院士不无自豪地回答道：“你们想到的点子已经很多了，也该轮到我们了”。
最让包信和感到振奋的，是这项技术对国家能源安全和资源环境保护的巨大意义。
“烯烃是重要的化工原料，高端如航天飞机，日常如生活用品，所用的塑料都是从烯烃生产而来。国内外大都采用石油生产烯烃，但对于 60%以上石油需要进口、能源结构以煤为主且水资源日益短缺的中国而言，在煤制烯烃领域取得这一突破的重要性不言而喻。”包信和告诉《中国能源报》记者。
在3月5日提交全国人大审查的第十三个五年规划纲要草案中，煤炭清洁高效利用是“十三五”100个重大工程项目之一，包信和对《中国能源报》记者表示，“煤炭清洁高效利用对当前以煤炭为主要能源结构的中国尤为重要。可以确定的是，不管是核电，太阳能还是风能，我们都没法从中获得碳，而煤炭却可以。今后应该更加清洁和高效地去使用煤炭，不能再简单地把煤炭烧掉，而应该将其视作一种资源。未来中国从煤炭中获取碳这种化学品是非常重要的。”
“目前环境问题已经是令人头疼的一件大事了，即使把煤炭清洁高效利用上升为基本国策，也不为过。”采访最后，包信和这样告诉记者。
原标题：前沿丨再也不怕高耗水了！颠覆煤化工传统技术的包信和院士独家解读
