乙炔（C2H2）和一氧化碳（CO）是制備各種化學品的重要平臺化合物。電石（碳化鈣，CaC2）法煤制乙炔工藝提供了將包括煤炭在內的各種固體碳（C）直接轉化為乙炔和一氧化碳的方法，是乙炔化工的龍頭工藝。然而，電石合成溫度高（2000℃~2300℃）、廢氣廢渣排放大，是典型的能源密集和高碳排放、高污染的大化工過程，限制了電石工業和下游乙炔化工的發展。設計和開發綠色的煤制乙炔新工藝對推動乙炔化工的可持續發展具有重要的現實意義。?
近日，中國科學院上海高等研究院研究員趙虹和姜標團隊，采用BaC2替代CaC2作為煤制乙炔的關鍵中間體，通過碳酸鋇（BaCO3）-碳化鋇（BaC2）-氫氧化鋇（Ba(OH)2）-碳酸鋇（BaCO3）的循環，實現低能耗、低排放的C2H2和CO聯產新工藝。該工藝有望從源頭解決電石法煤制乙炔工藝存在的問題，實現煤制乙炔綠色低碳工藝流程再造。相關研究成果以Reengineering of the carbon-to-acetylene process featuring negative carbon emission為題，發表在《綠色化學》（Green Chemistry）上。
該工作設計并實現了基于鋇循環的乙炔和一氧化碳聯產的新工藝。該工藝可在1450-1550℃的較溫和條件下將煤炭、生物質炭等各種碳源物質轉化為C2H2并聯產高純度CO。BaC2合成動力學研究表明，與CaC2合成相比，固相合成BaC2反應溫度低、反應速度快，且無CO2生成和排放。在此基礎上，該工作進行了實驗室規模的鋇的回收過程。結果表明，BaC2與水發氣放出乙炔后的副產物Ba(OH)2易回收并吸收CO2轉化為BaCO3，可直接用于BaC2的再生產。這實現了鋇資源的循環利用，減少了固廢排放。
同時，與以制CO和H2的合成氣為目的的碳氣化工藝相比，該技術可以更加便捷、高效、綠色地將各種固體碳、水、二氧化碳轉化為更加高級的C2H2和CO，為煤炭、生物質炭等各種固體碳資源轉化為有用化學品提供了新的技術路線。該技術在煤化工和生物質高效利用中具有良好的應用前景。
研究工作得到潔凈能源創新研究院-榆林學院聯合基金和國家自然科學基金的支持。
