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廢塑料重油“聯(lián)姻”制低碳烯烴——記山東省科學技術進步二等獎催化裂解制低碳烯烴關鍵催化材料的創(chuàng)制與應用

文章來源：中化新網更新時間：2025-08-08 13:34:39

近日，由中國石油大學(華東)、山東京博石油化工有限公司、青島惠城環(huán)保科技集團股份有限公司、翰逸神飛新材料有限公司聯(lián)合完成的“催化裂解制低碳烯烴關鍵催化材料的創(chuàng)制與應用”項目獲得2024年度山東省科學技術進步獎二等獎。

　　該項目針對傳統(tǒng)石化行業(yè)低碳烯烴收率低、甲烷和焦炭收率高的瓶頸，以及重油資源利用效率低、廢塑料處理難的問題，開發(fā)出一套創(chuàng)新性的耦合催化裂解技術，實現了重油與廢塑料的協(xié)同轉化高效制備乙烯、丙烯等低碳烯烴，為化工原料生產開辟了新路徑。

　　在石油化工領域，乙烯、丙烯等低碳烯烴是重要的基礎原料，但其傳統(tǒng)制備方式面臨原料依賴度高、生產工藝復雜等問題。與此同時，隨著塑料制品廣泛使用，廢塑料的處理成為全球環(huán)境治理難題。我國每年產生大量廢塑料，傳統(tǒng)填埋、焚燒等處理方式不僅浪費資源，還帶來環(huán)境污染風險。

　　在此背景下，項目團隊從2018年起，圍繞重油與廢塑料的資源化利用展開攻關，通過跨學科協(xié)作，將石油化工與材料回收領域的技術進行融合，通過三大創(chuàng)新，開發(fā)出一種高效、環(huán)保的低碳烯烴制備技術。

　　一是開發(fā)雙功能復合催化劑提升裂解效率。團隊通過創(chuàng)新合成方法，制備出具有獨特孔道結構與酸性位點分布的雙功能復合催化劑。該催化劑基于傳質強化的多級孔ZSM-5合成新方法，耦合金屬改性制備出“脫氫—裂解”雙功能催化材料，能夠有效降低重油與廢塑料的裂解反應活化能，促進分子在催化劑表面的吸附、活化與轉化。實驗結果表明，該催化劑使低碳烯烴收率提升0.8~1.5個百分點，甲烷和焦炭收率降低0.5個百分點，顯著優(yōu)于傳統(tǒng)催化劑。

　　二是優(yōu)化耦合裂解工藝實現協(xié)同轉化。項目團隊設計了一套先進的耦合裂解工藝流程，精準調控反應溫度、壓力、停留時間等參數，實現了重油與廢塑料在同一反應體系中的協(xié)同轉化。通過巧妙調整兩種原料的配比，不僅解決了廢塑料單獨裂解時產物分布不均的問題，還利用重油裂解過程中的放熱為廢塑料裂解提供能量，降低了整體能耗。經測算，該工藝相較于傳統(tǒng)工藝節(jié)能15%以上，大幅提升了資源利用效率。

　　三是建立產物分離與精制系統(tǒng)保障產品質量。為了從復雜的裂解產物中高效分離出高純度的低碳烯烴，團隊研發(fā)了一套集成精餾、吸附、膜分離等技術的產物分離與精制系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠有效去除產物中的雜質，使乙烯、丙烯的純度分別達到99.9%和99.5%以上，滿足了高端化工產品生產的嚴苛要求。同時，系統(tǒng)對副產物進行綜合利用，進一步提高了資源利用率與經濟效益。

　　截至目前，該項目已獲授權美國發(fā)明專利1項，中國發(fā)明專利20項，發(fā)表論文87篇。在應用層面，該項目已在山東京博石油化工有限公司實現工業(yè)化應用，建成的示范裝置年處理重油5萬噸、廢塑料1萬噸，每年新增產值2億元以上，新增利潤5000余萬元。

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