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近日，大連化物所甲醇制烯烴國家工程實驗室葉茂研究員、劉中民院士團隊在甲醇制烯烴（MTO）失活催化劑再生研究中取得重要進展，實現(xiàn)了在高溫下將失活SAPO-34催化劑中的積碳物種直接定向轉(zhuǎn)化為活性烴池物種，提出了通過催化劑再生來調(diào)控MTO低碳烯烴選擇性的全新技術(shù)路線。

甲醇制烯烴（MTO）是實現(xiàn)非石油資源轉(zhuǎn)化制取低碳烯烴的關(guān)鍵技術(shù)，自2010年在世界上首次工業(yè)化以來，已經(jīng)成為我國乙烯丙烯生產(chǎn)的重要方式之一。MTO反應(yīng)采用分子篩催化劑，反應(yīng)過程中催化劑因積碳而失活，工業(yè)過程中需要對催化劑進行頻繁再生以維持系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運行。傳統(tǒng)的催化劑再生方式主要是利用空氣或氧氣燒除催化劑積碳恢復(fù)催化劑活性，這種方式不但排放一定的CO₂，還限制了整個工藝碳原子利用率的進一步提高。

該團隊對催化劑積碳物種的定向轉(zhuǎn)化機理進行了詳細研究，通過理論計算、光譜表征，以及與分子探針與熒光成像研究組（1818組）徐兆超研究員團隊合作進行的超分辨結(jié)構(gòu)照明成像，發(fā)現(xiàn)SAPO-34分子篩中萘基烴池物種不僅有利于乙烯生成，而且具有很強的高溫穩(wěn)定性。為此，該團隊提出了采用水蒸氣在高溫下將失活催化劑上積碳定向轉(zhuǎn)化為活性萘基烴池物種的再生技術(shù)路線，使得在催化劑活性恢復(fù)的同時再生催化劑上的低碳烯烴選擇性也得到大幅度提高。該團隊在循環(huán)流化床反應(yīng)—再生中試裝置上驗證了該技術(shù)，連續(xù)穩(wěn)定運行結(jié)果表明，再生器氣相產(chǎn)物中可循環(huán)利用的合成氣成分（CO和H₂）超過88%，CO₂低于5%；反應(yīng)器中乙烯和丙烯選擇性可達到85%。該技術(shù)實現(xiàn)了通過再生來調(diào)控MTO反應(yīng)，進一步提升了過程的經(jīng)濟性，降低了CO₂排放，對MTO技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要影響。

相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然-通訊》（Nature Communications）上，得到國家自然科學(xué)基金“多相反應(yīng)過程中的介尺度機制及調(diào)控”重大研究計劃集成項目和大連化物所創(chuàng)新研究基金項目支持。