山西煤化所完成二氧化碳加氢制甲醇工业单管实验

王天泽

    山西煤化所在二氧化碳加氢制甲醇技术方面取得进展。由赵宁副研究员带领的研究团队与所内课题组密切配合，完成了二氧化碳加氢制甲醇工业单管实验，并实现了稳定运行，标志着该技术向工业化迈出了坚实一步。

　　甲醇是化学工业中最重要的基础原料之一，主要用于生产甲醛、二甲醚、醋酸等化工产品，也可用作生产烯烃（乙烯、丙烯），芳烃（苯、甲苯、二甲苯），汽油等化学品或燃料，从而部分缓解对于石油资源的依赖。此外，甲醇还是一种清洁能源，可以作为内燃机或燃料电池的燃料使用。将二氧化碳中的碳、氧资源进行利用，通过加氢过程合成甲醇，有助于实现碳资源的循环利用并减少对化石能源、资源的依赖，同时减轻环境负担。

　　由于二氧化碳难以活化，因此高效催化剂的研发是实现二氧化碳加氢制甲醇过程的研究重点。课题组通过多年的系统研究，对铜基催化剂的设计与制备、催化剂的构效关系、反应工艺、二氧化碳活化和加氢反应机理等方面均有了深入的认识。研究结果表明，CO2转化率与Cu的表面积相关，目的产物甲醇的选择性与催化剂表面的强碱位以及特殊价态铜物种（Cuα+）相关。研究结果发表在高水平学术期刊上（J. of Catal., 2013, 298: 51-60; Appl. Catal. A: General, 2013, 468: 442-452; J. of CO2 Utiliz., 2013, 2: 16-23; Catal. Sci. & Tech., 2012, 2 (7): 1447-1454; 2015,5,4365-4377; Catal. Today, 2012, 194 (1): 9-15; Catal. Comm., 2014,50,78-82; RSC Advances, 2014, 4, 48888-48896; J. of Power Sources 2014, 251, 113-121; Catalysis Letters, 2015,145,1177-1185; Appl. Catal. B:2016,191,8-17）。

　　在此基础上，课题组开发出了具有自主知识产权的铜基催化剂，授权国家发明专利2项(201310175806.X, 201410001618.X)，并实现了催化剂的制备放大。工业单管实验结果表明，催化剂的性能达到了国内先进水平。

　　该项目得到了山西省煤基重点科技攻关项目、国家自然科学基金和国家科技支撑计划的支持。

本文来源：中国科学院山西煤炭化学研究所

关于中国科学院山西煤炭化学研究所

主要从事能源环境、先进材料和绿色化工三大领域的应用基础和高技术研究与开发。


中国科学院山西煤炭化学研究所的前身是中国科学院煤炭研究室，于1954年在大连中国科学院石油研究所（即现在的中国科学院大连化学物理研究所）挂牌成立。1961年，煤炭研究室扩建为中国科学院煤炭化学研究所并开始向太原搬迁。1978年9月改名为中国科学院山西煤炭化学研究所并沿用至今。


建所以来，山西煤化所以满足国家能源战略安全、社会经济可持续发展以及国防安全的战略性重大科技需求为使命，以协调解决煤炭利用效率与生态环境问题和重点突破制约国家战略性新兴产业发展的材料瓶颈为目标，围绕煤炭清洁高效利用和新型炭材料制备与应用开展定向基础研究、关键核心技术和重大系统集成创新，逐渐由一个只有64人的实验室，发展壮大为从基础研究到工艺过程开发直至产业化的体系较为完备且在国内外相关领域具有重要影响力的现代化研究所。截至2015年底，山西煤化所共有在职职工559人。其中科技人员449人、科技支撑人员56人，包括中国科学院院士1人、研究员及正高级工程技术人员62人、副研究员及高级工程技术人员125人。 现有国家海外高层次人才引进计划（千人计划）入选者2人；中国科学院“百人计划”入选者13人；国家杰出青年科学基金获得者1人；百千万人才工程国家级人选2人；科技部创新人才推进计划2人；山西省学术技术带头人3人。

目前，山西煤化所拥有太原桃南园区、小店中试基地、扬州碳纤维工程技术中心3个研发区域（中心）；拥有包括煤转化国家重点实验室、煤炭间接液化国家工程实验室、碳纤维制备技术国家工程实验室以及山西煤化工技术国际研发中心在内的4个国家级研发单元；中科院（山西省）炭材料重点实验室、粉煤气化工程研究中心、XXX工程研究中心、山西省碳纤维及复合材料工程技术研究中心、山西省生物炼制工程技术研究中心等5个院、省级研发单元和应用催化与绿色化工实验室所级研发单元；煤转化国家重点实验室与壳牌合作设立了ICC-Shell煤化学联合实验室。所内有战略研究与工程咨询、化工过程设计、环境影响评价、所级公共技术服务以及文献网络中心等5大支撑系统。已取得ISO9001:2008质量管理体系认证证书、二级保密资格单位证书及武器装备科研生产许可证。


山西煤化所在各个历史时期为国家洁净能源与先进材料技术研发与产业化以及国家经济建设和科学技术发展做出了突出贡献，共计获得全国科学大会奖、国家发明奖、国家科技进步奖、中国科学院科技成果奖、发明奖、自然科学奖、杰出成就奖以及省部级成果奖180多项，国家授权专利570多项。