煤化工一直因高水耗和高能耗飽受詬病，但今年兩會期間，一個好消息吸引了行業(yè)和媒體注意——國際煤化工領(lǐng)域90多年來一直沿襲、被視為不可替代的費托(F-T)過程，如今被全國人大代表、中國科學院大連化學物理研究所研究員、中國科學院院士包信和領(lǐng)導的科研團隊顛覆——其摒棄了高水耗和高能耗的水煤氣變換制氫過程，創(chuàng)造性地直接采用煤氣化產(chǎn)生的合成氣，在一種新型復合催化劑的作用下，高選擇性地一步反應獲得低碳烯烴。

這一成果顛覆了90多年來國際煤化工領(lǐng)域一直沿襲的費托過程，被業(yè)界譽為“ 煤轉(zhuǎn)化領(lǐng)域里程碑式的重大突破”。該成果3月4日在美國《科學》雜志發(fā)表，過程已申報中國發(fā)明專利和國際PCT專利。《科學》雜志同期刊發(fā)了以“令人驚奇的選擇性”為題的專家評述文章，認為該過程未來在工業(yè)上將具有巨大的競爭力。

3月7日，在兩會召開間歇，包信和向《中國能源報》記者詳述了這一最新研究成果，“對于 60%以上石油需要進口、能源結(jié)構(gòu)以煤為主且水資源日益短缺的中國而言，在煤制烯烴領(lǐng)域取得這一突破的重要性不言而喻。”

1923年，德國科學家費舍爾和托普希發(fā)明了煤經(jīng)合成氣生產(chǎn)高碳化學品和液體燃料的費托過程。該過程并不完美，除產(chǎn)生大量的二氧化碳以外，還要消耗大量的水，且產(chǎn)物選擇性差，后續(xù)處理還要消耗很多能量。

中科院大連化物所的研究人員摒棄了高水耗和高能耗的水煤氣變換制氫過程，直接采用煤氣化產(chǎn)生的混合氣體(經(jīng)純化)，高選擇性地獲得低碳烯烴。當一氧化碳單程轉(zhuǎn)化率為17%時，低碳烴類產(chǎn)物的選擇性達到94%，其中低碳烯烴(乙烯、丙烯和丁烯)的選擇性大于80%。打破了傳統(tǒng)費-托合成過程低碳烯烴的選擇性最高為58%的極限。

“新的過程通過以一氧化碳替代氫氣來消除反應過程中生成的氧原子，在反應不改變二氧化碳總排放的情況下，開創(chuàng)了一條低耗水(結(jié)構(gòu)上沒有水循環(huán))進行煤轉(zhuǎn)化的新途徑，成功地回答了李克強總理一直關(guān)心的‘能不能不用水或少用水進行煤化工’的問題。”包信和說。

同時，這一新過程通過創(chuàng)造性飛將氧化物催化劑與分子篩復合，巧妙地實現(xiàn)一氧化碳活化和中間體偶聯(lián)等兩種催化活性中心的有效分離，把費托過程中“漫無目的”生長的自由基控制在一個“籠子”(分子篩)里，使其變成想要的目標產(chǎn)物(低碳烯烴)，破解了傳統(tǒng)催化反應中活性與選擇性此長彼消的“蹺蹺板”難題，為高效催化劑和催化反應過程的設(shè)計提供了指南。

包信和帶領(lǐng)的研究團隊耗時9年完成了這一研究成果。當從事費托過程制烯烴(FTTO)研究二十多年的德國BASF公司專家Schwab博士了解到這一成果后，沮喪地說：“這個點子為什么不是我們先想到的?”包信和院士不無自豪地回答道：“你們想到的點子已經(jīng)很多了，也該輪到我們了”。

包信和表示，新發(fā)明的過程除節(jié)水和在工藝上降低二氧化碳排放外，還具有很高的經(jīng)濟效益。據(jù)中國石化工程建設(shè)有限公司初步評估，在現(xiàn)有的條件下，該過程的內(nèi)部收益率可達14%以上。

最讓包信和感到振奮的是，這項技術(shù)對國家能源安全和資源環(huán)境保護的巨大意義。

“烯烴是重要的化工原料，高端如航天飛機，日常如生活用品，所用的塑料都是從烯烴生產(chǎn)而來。國內(nèi)外大多采用石油生產(chǎn)烯烴，但對于 60%以上石油需要進口、能源結(jié)構(gòu)以煤為主且水資源日益短缺的中國而言，在煤制烯烴領(lǐng)域取得這一突破的重要性不言而喻。”包信和說。

去年8月，工信部公布了《煤制烯烴行業(yè)規(guī)范條件》征求意見稿，就煤制烯烴行業(yè)的工藝與裝備、資(能)源消耗、環(huán)境保護等方面予以規(guī)范。業(yè)內(nèi)專家指出，在目前中國60%以上的石油需要進口的背景下，中國的煤化工一定要發(fā)展，而煤化工的技術(shù)創(chuàng)新也是必須要堅持的。

在3月5日提交全國人大審查的第十三個五年規(guī)劃綱要草案中，煤炭清潔高效利用是“十三五”100個重大工程項目之一，包信和表示，“煤炭清潔高效利用對當前以煤炭為主要能源結(jié)構(gòu)的中國尤為重要?？梢源_定的是，不管是核電，太陽能還是風能，都沒法從中獲得碳，而煤炭卻可以。今后應該更加清潔和高效地去使用煤炭，不能再簡單地把煤炭燒掉。未來中國從煤炭中獲取碳是非常重要的。”

“目前環(huán)境問題已成舉國關(guān)注的大事，即使把煤炭清潔高效利用上升為基本國策，也不為過。”包信和進一步表示，“我們要力爭盡快實現(xiàn)工業(yè)示范和產(chǎn)業(yè)化，努力將這一原創(chuàng)性成果轉(zhuǎn)變?yōu)檎嬲纳a(chǎn)力。”

據(jù)悉，世界多家化學公司都對該過程的進一步應用推廣非常感興趣。目前，大連化物所已與國內(nèi)重要化工企業(yè)和國外著名化學公司達成初步協(xié)議，著手在催化劑制備和工藝過程開發(fā)等方面共展開合作。