废塑料重油“联姻”制低碳烯烃——记山东省科学技术进步二等奖催化裂解制低碳烯烃关键催化材料的创制与应用

　　近日，由中国石油大学(华东)、山东京博石油化工有限公司、青岛惠城环保科技集团股份有限公司、翰逸神飞新材料有限公司联合完成的“催化裂解制低碳烯烃关键催化材料的创制与应用”项目获得2024年度山东省科学技术进步奖二等奖。

　　该项目针对传统石化行业低碳烯烃收率低、甲烷和焦炭收率高的瓶颈，以及重油资源利用效率低、废塑料处理难的问题，开发出一套创新性的耦合催化裂解技术，实现了重油与废塑料的协同转化高效制备乙烯、丙烯等低碳烯烃，为化工原料生产开辟了新路径。

　　在石油化工领域，乙烯、丙烯等低碳烯烃是重要的基础原料，但其传统制备方式面临原料依赖度高、生产工艺复杂等问题。与此同时，随着塑料制品广泛使用，废塑料的处理成为全球环境治理难题。我国每年产生大量废塑料，传统填埋、焚烧等处理方式不仅浪费资源，还带来环境污染风险。

　　在此背景下，项目团队从2018年起，围绕重油与废塑料的资源化利用展开攻关，通过跨学科协作，将石油化工与材料回收领域的技术进行融合，通过三大创新，开发出一种高效、环保的低碳烯烃制备技术。

　　一是开发双功能复合催化剂提升裂解效率。团队通过创新合成方法，制备出具有独特孔道结构与酸性位点分布的双功能复合催化剂。该催化剂基于传质强化的多级孔ZSM-5合成新方法，耦合金属改性制备出“脱氢—裂解”双功能催化材料，能够有效降低重油与废塑料的裂解反应活化能，促进分子在催化剂表面的吸附、活化与转化。实验结果表明，该催化剂使低碳烯烃收率提升0.8~1.5个百分点，甲烷和焦炭收率降低0.5个百分点，显著优于传统催化剂。

　　二是优化耦合裂解工艺实现协同转化。项目团队设计了一套先进的耦合裂解工艺流程，精准调控反应温度、压力、停留时间等参数，实现了重油与废塑料在同一反应体系中的协同转化。通过巧妙调整两种原料的配比，不仅解决了废塑料单独裂解时产物分布不均的问题，还利用重油裂解过程中的放热为废塑料裂解提供能量，降低了整体能耗。经测算，该工艺相较于传统工艺节能15%以上，大幅提升了资源利用效率。

　　三是建立产物分离与精制系统保障产品质量。为了从复杂的裂解产物中高效分离出高纯度的低碳烯烃，团队研发了一套集成精馏、吸附、膜分离等技术的产物分离与精制系统。该系统能够有效去除产物中的杂质，使乙烯、丙烯的纯度分别达到99.9%和99.5%以上，满足了高端化工产品生产的严苛要求。同时，系统对副产物进行综合利用，进一步提高了资源利用率与经济效益。

　　截至目前，该项目已获授权美国发明专利1项，中国发明专利20项，发表论文87篇。在应用层面，该项目已在山东京博石油化工有限公司实现工业化应用，建成的示范装置年处理重油5万吨、废塑料1万吨，每年新增产值2亿元以上，新增利润5000余万元。