新结构分子筛SCM-14大突破—上海石油化工研究院院长、绿色化工与工业催化国家重点实验室主任杨为民

○ 文／本刊记者 郑 丹

SCM-14新结构分子筛的成功创制标志着我国石化技术关键核心材料自主创新实现重大突破。

由中国石化上海石油化工研究院杨为民团队开发的全新结构的分子筛材料SCM-14（SINOPEC Composite Material 14），正式获得国际分子筛协会（IZA）授予的结构代码SOR。这意味着中国石化成为我国首个获得分子筛结构代码的企业，实现了国内工业企业在新结构分子筛合成领域零的突破。中国工程院院士戴厚良、马永生等专家认为，这对于推动我国石油化工关键核心技术的自主创新具有重大意义。

围绕SCM-14分子筛的开发，本刊记者采访了中国石化上海石油化工研究院院长、绿色化工与工业催化国家重点实验室主任杨为民教授。

原创性技术突破

中国石油石化：杨院长，您好！SCM-14是我国石化企业开发出的原创性、全新结构分子筛。新体现在哪儿？

杨为民：作为一种全新结构的分子筛，SCM-14分子筛的“新”主要体现在三个方面。结构新：SCM-14分子筛具有独特的12×8×8元环三维垂直交叉的孔道体系，与已报道并经认证的其余238种分子筛结构都不相同，国际分子筛协会授予结构代码SOR。合成方法新：SCM-14分子筛通过高效的高通量分子筛合成方法制得，与传统合成方法相比，高通量分子筛合成方法大大缩短了新结构分子筛的开发周期。应用新：由于独特的拓扑结构和骨架元素组成，SCM-14分子筛将有可能在某些方面具有独特的性能，显示出与现有分子筛不一样的应用。

新结构分子筛SCM-14的成功创制标志着中国石化成为我国首个获得分子筛结构代码的企业，实现了国内企业在新结构分子筛合成领域零的突破，具有里程碑意义。

中国石油石化：在您看来，与国际石油化工巨头研发的分子筛材料相比，SCM-14具有哪些独特的优势？

杨为民：ExxonMobil、Chevron等公司一直重视分子筛材料的研发，已获得了多个分子筛结构代码，有些分子筛已实现了工业应用。相对而言，国内在这方面起步较晚。我们开发出的SCM-14分子筛具有600℃焙烧结构稳定、拓扑结构为12×8×8元环三维垂直交叉的孔道体系和骨架组成元素为Si、Ge等特点。这将赋予SCM-14分子筛在催化、吸附等领域独特的性能与应用优势。

基础研究+开放合作

中国石油石化：SCM-14改变了我国工业界没有原创性新结构分子筛的历史。上海院在哪些方面持续科研攻关，最终取得了技术突破？

杨为民：在SCM-14之前，我国工业界还没有开发出原创性的新结构分子筛材料并获得结构代码。为了改变这一现状，让科技创新助力石化工业振兴，服务国家重大需求，上海院面向世界科技前沿和石化主战场，布局前瞻性基础性研究。我带领王振东博士、罗翼博士研究生等科研骨干自2013年起，开展了新结构分子筛合成的探索研究，利用先进的高通量分子筛合成与表征系统，实现了分子筛材料的高效合成与筛选。我们历经5年共计2000余次试验，先后合成出21个以中国石化命名的SCM系列分子筛。其中，SCM-14是一种全新结构的分子筛，具有独特的12×8×8元环三维孔道体系，且热稳定性优异，在催化与吸附等方面具有潜在的应用前景。

●供图/中国石化上海石化院

应用前景值得期待

中国石油石化：新结构分子筛材料应用前景如何？

杨为民：评估新结构分子筛材料的应用前景应主要从性能、成本及相关产业的发展态势来考虑。性能是关键，只有性能优异，新结构分子筛才有应用的可能。其次，生产成本也很重要，只有生产成本比现有分子筛有优势，新结构分子筛才会有市场竞争力。要想新结构分子筛得到应用，光有性能、生产成本优势还不够，还得具备相关应用产业蓬勃发展的“东风”和有利于产业发展的大环境。

中国石油石化：SCM-14具有怎样的应用前景？

杨为民：结构决定性能。SCM-14分子筛具有12×8×8元环三维垂直交叉孔道体系，有望在催化、吸附分离等领域得到应用。SCM-14分子筛的骨架元素为Si、Ge，酸强度较弱，有望用于弱酸催化的反应；基于Ge的元素特性，SCM-14可能在吸附等领域也有潜在应用；采用Al、Ti同晶取代Ge后，该分子筛还可用于中强酸催化的反应，如甲苯歧化，或选择氧化反应，如苯酚羟化。所谓“天生我材必有用”，SCM-14分子筛的应用前景值得期待。

引领石化技术革命

中国石油石化：在您看来，新结构分子筛材料对我国石化技术和石化产业发展的重要性体现在哪些方面？

杨为民：从石化技术的发展历程看，新结构分子筛的创制及工业应用往往会带来石化技术的跨越式发展。如Mobile公司创制的ZSM-5分子筛，已广泛应用于炼油化工过程，极大促进了相关技术与工艺的发展：用于催化裂化领域，降低汽油中的烯烃含量、提高汽油的辛烷值及气体中的烯烃含量；用于化工领域，高效地实现甲苯歧化、二甲苯异构化、气相烷基化制乙苯及环己烯水合制环己醇等工业过程，替代浓硫酸作催化剂，实现“三无”（无设备腐蚀、无环境污染、无硫酸铵副产）的环己酮肟Beckmann重排制ε-己内酰胺过程。

新结构分子筛材料SCM-14的开发对我国石化技术和产业发展同样具有重要意义。首先，标志着我国石化企业也迈入了创制新结构分子筛材料的阶段，成为国际上发现新结构分子筛俱乐部的成员；其次，围绕SCM-14分子筛，我国石化企业有望发展出若干项具有自主知识产权的成套石化技术；再次，新结构分子筛材料SCM-14的开发将显示出良好的示范效应，鼓励我国石化企业加大原始创新的力度，促进我国石化行业的转型升级和高质量发展。

中国石油石化：在SCM-14获得结构代码后，为加快从发现到工业应用的步伐，还需要做哪些工作？

杨为民：新结构分子筛从实验室发现到工业应用，通常需要很长的时间、做大量的工作，这个前提是该分子筛材料在某些化工过程中表现出优于现有分子筛材料的性能。目前，SCM-14分子筛只是取得了结构代码，只能算是迈出了万里长征第一步。后期，我们将围绕该材料开展大量的研究工作，深入表征其结构和物化性质。在此基础上针对该材料的潜在应用方向与领域开展性能评价工作。综合考虑其性能与成本，若其比现有分子筛更具竞争力与优势，我们将开展合成与性能评价两方面的中试研究，获取更多的试验数据。这些工作充分做好后，最后开展工业应用试点与推广，形成具有自主知识产权的原创性石油化工新技术