近日，NEDO與人工光合化學(xué)過(guò)程技術(shù)研究協(xié)會(huì) (ARPChem) 的成員三菱化學(xué)公司和東京工業(yè)大學(xué)一起，將使用由二氧化碳和氫氣合成的甲醇作為塑料等化學(xué)產(chǎn)品的原料。我們開(kāi)發(fā)了一種超耐用的沸石催化劑，該催化劑可以高產(chǎn)率和生產(chǎn)率地生產(chǎn)烯烴，并已在小型中試規(guī)模上成功展示了其性能。這一發(fā)展的結(jié)果朝著以二氧化碳為資源的烯烴生產(chǎn)工藝的商業(yè)化邁出了重要的一步。

NEDO 和人工光合化學(xué)工藝技術(shù)研究協(xié)會(huì)正在“以二氧化碳為原料的關(guān)鍵化學(xué)品制造工藝技術(shù)開(kāi)發(fā)（人工光合作用項(xiàng)目）”?中合作，以利用太陽(yáng)能從水中生產(chǎn)光催化劑能源 我們正致力于開(kāi)發(fā)以清潔氫和二氧化碳為原料制造核心化學(xué)品（C2-C4烯烴*3）的基礎(chǔ)技術(shù)。本項(xiàng)目由圖1所示的三個(gè)研究開(kāi)發(fā)課題構(gòu)成，作為有助于減少二氧化碳排放量的創(chuàng)新技術(shù)開(kāi)發(fā)之一，定位為應(yīng)在中長(zhǎng)期內(nèi)推動(dòng)的研究。在這個(gè)項(xiàng)目中，NEDO將與ARPChem的成員三菱化學(xué)公司和東京工業(yè)大學(xué)一起，使用具有特殊孔結(jié)構(gòu)的Zeolite作為基本骨架來(lái)合成二氧化碳和氫氣。成功開(kāi)發(fā)了一種超耐用的沸石催化劑，該催化劑以高收率和高生產(chǎn)率生產(chǎn)烯烴，用作塑料等化工產(chǎn)品的原料。本項(xiàng)目采用的 MTO 反應(yīng)工藝與普通烯烴制造工藝相比，在減少CO2排放方面具有優(yōu)勢(shì)。然而，該過(guò)程需要在高溫蒸汽環(huán)境中進(jìn)行反應(yīng)，這大大降低了工業(yè)化催化劑的活性，使提高生產(chǎn)率成為主要問(wèn)題。新開(kāi)發(fā)的催化劑具有高耐久性，即使在高溫蒸汽下也可防止催化劑活性下降。此外，該催化劑還可以應(yīng)用于使用天然氣等化石資源生產(chǎn)的甲醇的MTO反應(yīng)，有助于在廣泛的工藝領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)率提高。

另外，這次在三菱化學(xué)技術(shù)研究所（橫濱青葉區(qū)）安裝了小型固定床試驗(yàn)設(shè)備，驗(yàn)證了MTO反應(yīng)過(guò)程，成功實(shí)現(xiàn)了新的即使在高溫下也能防止催化劑活性下降的過(guò)程。此外，我們將繼續(xù)在該試點(diǎn)設(shè)施中獲取更大規(guī)模的放大數(shù)據(jù)。這一發(fā)展的成果在實(shí)現(xiàn)使用二氧化碳作為資源生產(chǎn)烯烴的商業(yè)工藝方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。

新開(kāi)發(fā)的催化劑具有高耐蒸汽性，脫鋁造成的永久劣化程度極小，因此即使在蒸汽分壓極高的極端惡劣條件下也能長(zhǎng)時(shí)間保持活性。在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的 500°C重復(fù)再生操作中，實(shí)現(xiàn)了1500小時(shí)的催化劑壽命，是已知催化劑的兩倍以上，即使在放大的小型中試規(guī)模上也證明了其高耐久性。該催化劑預(yù)計(jì)具有較長(zhǎng)的催化劑壽命，因?yàn)榧词乖谥貜?fù)再生和燃燒去除反應(yīng)過(guò)程中沉積的焦炭（碳）后，其性能也不會(huì)改變）。

作為該催化劑的基本骨架的天然沸石結(jié)構(gòu)具有多個(gè)可用作活性位點(diǎn)的Al位置。東京工業(yè)大學(xué)集團(tuán)的一項(xiàng)研究正在建立一種僅在對(duì)MTO催化劑更有利的特定位置引入Al的方法，并且已證實(shí)它具有延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間的效果。東京工業(yè)大學(xué)集團(tuán)也在論文和國(guó)際會(huì)議上發(fā)表了關(guān)于合成方法、結(jié)構(gòu)和催化活性之間相關(guān)性的報(bào)告。