“一帶一路”戰(zhàn)略提出后，我國石油化工行業(yè)在取得顯著發(fā)展成果的基礎(chǔ)之上，逐漸走向世界，面向國際合作。中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究院發(fā)布的《2018年國內(nèi)外油氣行業(yè)發(fā)展報告》數(shù)據(jù)顯示，2018年中國的煉油能力達8.3億噸，預(yù)計將在2019年繼續(xù)凈增3200萬噸。
????隨著煉油行業(yè)的不斷發(fā)展，能源問題也逐步彰顯。近年來，國家對于推進綠色發(fā)展愈發(fā)重視，而《工業(yè)和信息化部關(guān)于印發(fā)石化和化學(xué)工業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2016-2020)》中明確要求推動石化和化學(xué)工業(yè)由大變強，注重科技創(chuàng)新能力與節(jié)能減排。因此，改善石油化工行業(yè)的能源和環(huán)境問題是十分重要的。
????石油煉制除常減壓、焦化等少數(shù)幾個過程外，80%以上的過程為催化反應(yīng)過程，催化劑技術(shù)成為實現(xiàn)原油高效轉(zhuǎn)化和清潔利用的關(guān)鍵核心技術(shù)，是煉油技術(shù)進步最活躍的領(lǐng)域之一。據(jù)《中石油集團行業(yè)發(fā)展報告》得知2020年我國石油催化劑需求量預(yù)計達到20萬噸，但是我國的煉油產(chǎn)業(yè)綠色化技術(shù)仍處于起步階段。當(dāng)前工業(yè)應(yīng)用催化裂化催化劑行業(yè)存在著以下不足：(1)制備工藝污染嚴重。目前催化劑的制備工藝排放了大量的廢液，造成了嚴重的環(huán)境污染，不利于催化裂化行業(yè)的“綠色化”發(fā)展;(2)催化劑材料的品質(zhì)較低。目前使用的催化劑材料催化效率低、壽命短以及穩(wěn)定性差，不利于催化裂化行業(yè)的“高效化”發(fā)展;(3)國外技術(shù)封鎖，當(dāng)前的催化劑嚴重依賴進口。
圖片來源：pexels網(wǎng)
????基于以上背景，立足國家環(huán)保導(dǎo)向，力求解決實際問題，來自武漢理工大學(xué)的張凈銘、劉一航、張孜翰、雷坤皓、吳思佳、高成鳳、鄒進成7位本科生組成的節(jié)能減排小組在材料科學(xué)與工程學(xué)院的蘇寶連院士與陳麗華教授的指導(dǎo)下采用醇鋁水解一步液滴法和干凝膠結(jié)晶制備技術(shù)分別制備出了一系列高效穩(wěn)定的等級孔γ–Al2O3和等級孔分子篩催化材料，與現(xiàn)有的工藝及產(chǎn)品相比，其制備過程具有無廢氣廢液排放，綠色無污染，制備工藝簡單，重復(fù)性高，更利于推廣的特點，產(chǎn)品具有高比表面積、高穩(wěn)定性和高催化效率，可根據(jù)成本與性能需求定向設(shè)計的優(yōu)點。
獲獎證書
????團隊基于對當(dāng)前高品質(zhì)氧化鋁的工業(yè)制備存在的問題綜合分析，采用一步液滴法制備γ-Al2O3，這一過程是由水解過程和縮合過程相互協(xié)同的過程，項目組通過調(diào)整水解過程和縮合過程的匹配度，調(diào)節(jié)產(chǎn)物孔道屬性，從而制備出性能更為優(yōu)異的石油催化材料。整個制備過程中，濾液可再次作為有機溶劑循環(huán)利用，故其制備過程無三廢“廢氣、廢液、廢渣”產(chǎn)生，雜質(zhì)引入量少，整體循環(huán)利用簡單，基本實現(xiàn)制備簡單化，綠色化。
?? 分子篩是一種具有均勻且有序微孔孔道的材料，因其獨特的孔道屬性，被廣泛應(yīng)用于有機催化領(lǐng)域，但在工業(yè)應(yīng)用中常被賦予催化劑擇形催化性能，但其微孔孔道較小，使得大分子難以傳輸擴散，對有大分子參與或生成的反應(yīng)，容易導(dǎo)致積炭現(xiàn)象的產(chǎn)生，限制了催化劑的壽命，且傳統(tǒng)水熱合成法制備分子篩，結(jié)晶后體系中剩余大量的堿性廢液，會對環(huán)境造成污染。因此團隊成員采用干凝膠結(jié)晶技術(shù)制備ZSM-5分子篩，利用水蒸氣輔助結(jié)晶，全程無三廢“廢氣、廢液、廢渣”產(chǎn)生，制備過程綠色化。
????除此之外，該制備技術(shù)應(yīng)用前景廣闊，受益于其可根據(jù)成本與性能需求定向設(shè)計材料的優(yōu)點，可擴展到不同類型的分子篩材料進行應(yīng)用。改變實驗參數(shù)可對γ-Al2O3和ZSM-5分子篩產(chǎn)品的比表面積和硅鋁比進行調(diào)控，最終制成一整套不同屬性的產(chǎn)品。不同的比表面積和硅鋁比的催化材料可以應(yīng)用到不同的催化過程，進而適應(yīng)其在實際石油加工過程中不同催化反應(yīng)對催化劑比表面積的不同需求，推廣前景良好。
????據(jù)中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究院發(fā)布的《2018年國內(nèi)外油氣行業(yè)發(fā)展報告》中的數(shù)據(jù)計算得，若傳統(tǒng)催化劑有25%被替換為項目組的催化材料，每年石油產(chǎn)量將增加700萬噸，同時每年將額外增加131.1億元的經(jīng)濟效益，這將為國內(nèi)的石油化工產(chǎn)業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益。
項目成員合照
????以上是該團隊的階段性成果，據(jù)悉，該團隊在校選拔賽中榮獲一等獎，將代表武漢理工大學(xué)參加第十二屆全國大學(xué)生節(jié)能減排社會實踐與科技競賽國賽環(huán)節(jié)。
