○ 文／本刊記者 鄭 丹

SCM-14新結(jié)構(gòu)分子篩的成功創(chuàng)制標(biāo)志著我國(guó)石化技術(shù)關(guān)鍵核心材料自主創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)重大突破。

由中國(guó)石化上海石油化工研究院楊為民團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的全新結(jié)構(gòu)的分子篩材料SCM-14（SINOPEC Composite Material 14），正式獲得國(guó)際分子篩協(xié)會(huì)（IZA）授予的結(jié)構(gòu)代碼SOR。這意味著中國(guó)石化成為我國(guó)首個(gè)獲得分子篩結(jié)構(gòu)代碼的企業(yè)，實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)工業(yè)企業(yè)在新結(jié)構(gòu)分子篩合成領(lǐng)域零的突破。中國(guó)工程院院士戴厚良、馬永生等專家認(rèn)為，這對(duì)于推動(dòng)我國(guó)石油化工關(guān)鍵核心技術(shù)的自主創(chuàng)新具有重大意義。

圍繞SCM-14分子篩的開(kāi)發(fā)，本刊記者采訪了中國(guó)石化上海石油化工研究院院長(zhǎng)、綠色化工與工業(yè)催化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任楊為民教授。

原創(chuàng)性技術(shù)突破

中國(guó)石油石化：楊院長(zhǎng)，您好！SCM-14是我國(guó)石化企業(yè)開(kāi)發(fā)出的原創(chuàng)性、全新結(jié)構(gòu)分子篩。新體現(xiàn)在哪兒？

楊為民：作為一種全新結(jié)構(gòu)的分子篩，SCM-14分子篩的“新”主要體現(xiàn)在三個(gè)方面。結(jié)構(gòu)新：SCM-14分子篩具有獨(dú)特的12×8×8元環(huán)三維垂直交叉的孔道體系，與已報(bào)道并經(jīng)認(rèn)證的其余238種分子篩結(jié)構(gòu)都不相同，國(guó)際分子篩協(xié)會(huì)授予結(jié)構(gòu)代碼SOR。合成方法新：SCM-14分子篩通過(guò)高效的高通量分子篩合成方法制得，與傳統(tǒng)合成方法相比，高通量分子篩合成方法大大縮短了新結(jié)構(gòu)分子篩的開(kāi)發(fā)周期。應(yīng)用新：由于獨(dú)特的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和骨架元素組成，SCM-14分子篩將有可能在某些方面具有獨(dú)特的性能，顯示出與現(xiàn)有分子篩不一樣的應(yīng)用。

新結(jié)構(gòu)分子篩SCM-14的成功創(chuàng)制標(biāo)志著中國(guó)石化成為我國(guó)首個(gè)獲得分子篩結(jié)構(gòu)代碼的企業(yè)，實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)企業(yè)在新結(jié)構(gòu)分子篩合成領(lǐng)域零的突破，具有里程碑意義。

中國(guó)石油石化：在您看來(lái)，與國(guó)際石油化工巨頭研發(fā)的分子篩材料相比，SCM-14具有哪些獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)？

楊為民：ExxonMobil、Chevron等公司一直重視分子篩材料的研發(fā)，已獲得了多個(gè)分子篩結(jié)構(gòu)代碼，有些分子篩已實(shí)現(xiàn)了工業(yè)應(yīng)用。相對(duì)而言，國(guó)內(nèi)在這方面起步較晚。我們開(kāi)發(fā)出的SCM-14分子篩具有600℃焙燒結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為12×8×8元環(huán)三維垂直交叉的孔道體系和骨架組成元素為Si、Ge等特點(diǎn)。這將賦予SCM-14分子篩在催化、吸附等領(lǐng)域獨(dú)特的性能與應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

基礎(chǔ)研究+開(kāi)放合作

中國(guó)石油石化：SCM-14改變了我國(guó)工業(yè)界沒(méi)有原創(chuàng)性新結(jié)構(gòu)分子篩的歷史。上海院在哪些方面持續(xù)科研攻關(guān)，最終取得了技術(shù)突破？

楊為民：在SCM-14之前，我國(guó)工業(yè)界還沒(méi)有開(kāi)發(fā)出原創(chuàng)性的新結(jié)構(gòu)分子篩材料并獲得結(jié)構(gòu)代碼。為了改變這一現(xiàn)狀，讓科技創(chuàng)新助力石化工業(yè)振興，服務(wù)國(guó)家重大需求，上海院面向世界科技前沿和石化主戰(zhàn)場(chǎng)，布局前瞻性基礎(chǔ)性研究。我?guī)ьI(lǐng)王振東博士、羅翼博士研究生等科研骨干自2013年起，開(kāi)展了新結(jié)構(gòu)分子篩合成的探索研究，利用先進(jìn)的高通量分子篩合成與表征系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了分子篩材料的高效合成與篩選。我們歷經(jīng)5年共計(jì)2000余次試驗(yàn)，先后合成出21個(gè)以中國(guó)石化命名的SCM系列分子篩。其中，SCM-14是一種全新結(jié)構(gòu)的分子篩，具有獨(dú)特的12×8×8元環(huán)三維孔道體系，且熱穩(wěn)定性優(yōu)異，在催化與吸附等方面具有潛在的應(yīng)用前景。

●供圖/中國(guó)石化上海石化院

應(yīng)用前景值得期待

中國(guó)石油石化：新結(jié)構(gòu)分子篩材料應(yīng)用前景如何？

楊為民：評(píng)估新結(jié)構(gòu)分子篩材料的應(yīng)用前景應(yīng)主要從性能、成本及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展態(tài)勢(shì)來(lái)考慮。性能是關(guān)鍵，只有性能優(yōu)異，新結(jié)構(gòu)分子篩才有應(yīng)用的可能。其次，生產(chǎn)成本也很重要，只有生產(chǎn)成本比現(xiàn)有分子篩有優(yōu)勢(shì)，新結(jié)構(gòu)分子篩才會(huì)有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。要想新結(jié)構(gòu)分子篩得到應(yīng)用，光有性能、生產(chǎn)成本優(yōu)勢(shì)還不夠，還得具備相關(guān)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的“東風(fēng)”和有利于產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大環(huán)境。

中國(guó)石油石化：SCM-14具有怎樣的應(yīng)用前景？

楊為民：結(jié)構(gòu)決定性能。SCM-14分子篩具有12×8×8元環(huán)三維垂直交叉孔道體系，有望在催化、吸附分離等領(lǐng)域得到應(yīng)用。SCM-14分子篩的骨架元素為Si、Ge，酸強(qiáng)度較弱，有望用于弱酸催化的反應(yīng)；基于Ge的元素特性，SCM-14可能在吸附等領(lǐng)域也有潛在應(yīng)用；采用Al、Ti同晶取代Ge后，該分子篩還可用于中強(qiáng)酸催化的反應(yīng)，如甲苯歧化，或選擇氧化反應(yīng)，如苯酚羥化。所謂“天生我材必有用”，SCM-14分子篩的應(yīng)用前景值得期待。

引領(lǐng)石化技術(shù)革命

中國(guó)石油石化：在您看來(lái)，新結(jié)構(gòu)分子篩材料對(duì)我國(guó)石化技術(shù)和石化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要性體現(xiàn)在哪些方面？

楊為民：從石化技術(shù)的發(fā)展歷程看，新結(jié)構(gòu)分子篩的創(chuàng)制及工業(yè)應(yīng)用往往會(huì)帶來(lái)石化技術(shù)的跨越式發(fā)展。如Mobile公司創(chuàng)制的ZSM-5分子篩，已廣泛應(yīng)用于煉油化工過(guò)程，極大促進(jìn)了相關(guān)技術(shù)與工藝的發(fā)展：用于催化裂化領(lǐng)域，降低汽油中的烯烴含量、提高汽油的辛烷值及氣體中的烯烴含量；用于化工領(lǐng)域，高效地實(shí)現(xiàn)甲苯歧化、二甲苯異構(gòu)化、氣相烷基化制乙苯及環(huán)己烯水合制環(huán)己醇等工業(yè)過(guò)程，替代濃硫酸作催化劑，實(shí)現(xiàn)“三無(wú)”（無(wú)設(shè)備腐蝕、無(wú)環(huán)境污染、無(wú)硫酸銨副產(chǎn)）的環(huán)己酮肟Beckmann重排制ε-己內(nèi)酰胺過(guò)程。

新結(jié)構(gòu)分子篩材料SCM-14的開(kāi)發(fā)對(duì)我國(guó)石化技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展同樣具有重要意義。首先，標(biāo)志著我國(guó)石化企業(yè)也邁入了創(chuàng)制新結(jié)構(gòu)分子篩材料的階段，成為國(guó)際上發(fā)現(xiàn)新結(jié)構(gòu)分子篩俱樂(lè)部的成員；其次，圍繞SCM-14分子篩，我國(guó)石化企業(yè)有望發(fā)展出若干項(xiàng)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的成套石化技術(shù)；再次，新結(jié)構(gòu)分子篩材料SCM-14的開(kāi)發(fā)將顯示出良好的示范效應(yīng)，鼓勵(lì)我國(guó)石化企業(yè)加大原始創(chuàng)新的力度，促進(jìn)我國(guó)石化行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)和高質(zhì)量發(fā)展。

中國(guó)石油石化：在SCM-14獲得結(jié)構(gòu)代碼后，為加快從發(fā)現(xiàn)到工業(yè)應(yīng)用的步伐，還需要做哪些工作？

楊為民：新結(jié)構(gòu)分子篩從實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)到工業(yè)應(yīng)用，通常需要很長(zhǎng)的時(shí)間、做大量的工作，這個(gè)前提是該分子篩材料在某些化工過(guò)程中表現(xiàn)出優(yōu)于現(xiàn)有分子篩材料的性能。目前，SCM-14分子篩只是取得了結(jié)構(gòu)代碼，只能算是邁出了萬(wàn)里長(zhǎng)征第一步。后期，我們將圍繞該材料開(kāi)展大量的研究工作，深入表征其結(jié)構(gòu)和物化性質(zhì)。在此基礎(chǔ)上針對(duì)該材料的潛在應(yīng)用方向與領(lǐng)域開(kāi)展性能評(píng)價(jià)工作。綜合考慮其性能與成本，若其比現(xiàn)有分子篩更具競(jìng)爭(zhēng)力與優(yōu)勢(shì)，我們將開(kāi)展合成與性能評(píng)價(jià)兩方面的中試研究，獲取更多的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。這些工作充分做好后，最后開(kāi)展工業(yè)應(yīng)用試點(diǎn)與推廣，形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的原創(chuàng)性石油化工新技術(shù)