从“跟跑”到“并跑”：合成气制低碳烯烃的中外技术竞速

本刊记者 综合报道

在全球能源转型与“双碳”目标的双重驱动下，合成气制低碳烯烃（STO）技术已成为各国抢占煤化工与碳一化工（C1 Chemistry）高地的核心战场。曾几何时，这一领域的话语权牢牢掌握在西方手中；而今，随着中国在催化剂设计与工艺耦合上的多点开花，中技术格局已发生深刻逆转。

本网梳理近五年来的技术演进脉络发现，目前的竞争格局呈现出“中国领跑前沿探索，欧美深耕传统路线，中东侧重资源禀赋适配”的差异化特征。

🇨🇳 中国军团：多点突破，构建技术护城河

得益于“富煤、贫油、少气”的资源禀赋，中国科研力量在合成气转化领域投入巨大，目前已形成多条技术路线齐头并进的态势，部分指标甚至刷新了国际公开报道的最高水平。

1. 温和费托：打破“高温高压”铁律

传统费托合成（FTO）制烯烃往往需要300℃以上、大于2兆帕的严苛条件。2026年4月，中科院大连化物所孙剑、葛庆杰团队在《自然》发表成果，通过在钠-钴-锰催化体系中引入特定羟基助剂，首次在250至260摄氏度、0.1兆帕的温和条件下，实现了80%的一氧化碳转化率、60%的低碳烯烃选择性。这一突破从源头上改善了反应路径，大幅降低了能耗门槛。

2. OX-ZEO双功能催化：突破ASF分布限制

由大连化物所包信和团队于2016年首创的OX-ZEO（氧化物-分子筛）路线，通过分离CO活化与C-C偶联步骤，成功突破了传统费托合成中产物受Anderson-Schulz-Flory（ASF）分布限制的理论瓶颈。目前，该路线低碳烯烃选择性已达80%以上，甲烷选择性低至2%，并于2019年完成了千吨级工业试验（与延长石油合作）。

3. 产业化中试：从实验室走向反应器

中国石化上海石油化工研究院牵头开发的STO耦合催化新工艺，已在扬子石化建成百吨级中试装置。其一期中试CO转化率超50%、C2-C4烯烃选择性超80%；二期新一代催化剂的时空收率更是刷新了国际公开报道的最高水平，并完成20万吨/年大型反应器设计及60万吨/年工业化方案。

此外，国家能源集团低碳院开发的纯相碳化铁催化剂、北京大学的无助剂光催化技术等，均在选择性或碳排放指标上展现出独特优势。

🌍 国际阵营：稳健前行，聚焦低碳与能效

相比之下，欧美国家在合成气制烯烃领域的研发节奏相对放缓，更多聚焦于对传统工艺的低碳化改良及对新兴路线的探索。

1. 传统工艺的存量优化

目前国际上成熟的间接法工艺仍以德国Lurgi公司的MTP和美国UOP公司的MTO为主。虽然中国DMTO技术在甲醇转化率、烯烃甲醇单耗等指标上已与UOP相当，但在烯烃选择性、碳产率及单位催化剂处理量上，美方技术仍保有微弱优势。

2. 新兴路线的早期探索

在一步法直接制烯烃领域，国际上的早期尝试曾因产物混杂（油料、石蜡、烯烃混杂）而长期停滞。目前，欧美国家正将更多研发资源投向光伏风电配套的电解新工艺及生物基路线，大规模合成气直接制烯烃的工业化示范项目相对稀缺。

3. 学术前沿的“原子经济性”比拼

在基础科学层面，国际竞争依然激烈。例如，清华大学团队近期在《Science》发表的研究成果，通过耦合水煤气变换（WGS）与STO反应，在低H₂/CO比条件下实现了75%的烯烃选择性和高达88.4%的氢原子经济性（HAE），其环境因子（cE-factor）较传统MTO路线大幅降低46%。这表明，即便在催化剂基础机理上，中国团队已具备与国际顶尖高校正面交锋的实力。

📊 技术代差与商业化鸿沟

尽管中国在部分前沿指标上实现反超，但从全产业链成熟度来看，双方仍存在结构性差异。

数据来源：综合各科研机构公开报道整理

关键结论：

中国目前在实验室级别的催化剂选择性和温和反应条件探索上已处于国际领先地位，但在工程化放大（如反应器设计、热量管理）和催化剂长周期稳定性（需达数千小时）方面，仍面临“死亡之谷”的挑战。欧美国家虽然在前沿探索上略显保守，但其庞大的存量MTO装置和深厚的工程化经验，依然是短期内难以撼动的优势。

🔮 未来展望：谁能率先穿越“死亡之谷”？

合成气直接制烯烃要真正实现大规模商业化，必须解决催化剂时空收率低和分离过程能耗高这两大核心痛点。据专家测算，对于一套30万吨/年的装置，若采用目前公开的Zn-CrOx+MSAPO体系，催化剂用量将超过1500吨，而同等规模的MTO装置仅需不到150吨。

这意味着，中国技术要想全面替代传统工艺，催化剂活性至少还需提升10倍。谁能率先攻克这一工程化难题，谁就能在未来的全球煤化工版图中占据主导地位。