“一帶一路”戰(zhàn)略提出后，我國(guó)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(guó)際合作。中國(guó)石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院發(fā)布的《2018年國(guó)內(nèi)外油氣行業(yè)發(fā)展報(bào)告》數(shù)據(jù)顯示，2018年中國(guó)的煉油能力達(dá)8.3億噸，預(yù)計(jì)將在2019年繼續(xù)凈增3200萬(wàn)噸。
????隨著煉油行業(yè)的不斷發(fā)展，能源問(wèn)題也逐步彰顯。近年來(lái)，國(guó)家對(duì)于推進(jìn)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(dòng)石化和化學(xué)工業(yè)由大變強(qiáng)，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(wèn)題是十分重要的。
????石油煉制除常減壓、焦化等少數(shù)幾個(gè)過(guò)程外，80%以上的過(guò)程為催化反應(yīng)過(guò)程，催化劑技術(shù)成為實(shí)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(jìn)步最活躍的領(lǐng)域之一。據(jù)《中石油集團(tuán)行業(yè)發(fā)展報(bào)告》得知2020年我國(guó)石油催化劑需求量預(yù)計(jì)達(dá)到20萬(wàn)噸，但是我國(guó)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(yán)重。目前催化劑的制備工藝排放了大量的廢液，造成了嚴(yán)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(guó)外技術(shù)封鎖，當(dāng)前的催化劑嚴(yán)重依賴進(jìn)口。
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????基于以上背景，立足國(guó)家環(huán)保導(dǎo)向，力求解決實(shí)際問(wèn)題，來(lái)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(jìn)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(jí)孔γ–Al2O3和等級(jí)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(guò)程具有無(wú)廢氣廢液排放，綠色無(wú)污染，制備工藝簡(jiǎn)單，重復(fù)性高，更利于推廣的特點(diǎn)，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(jì)的優(yōu)點(diǎn)。
獲獎(jiǎng)證書(shū)
????團(tuán)隊(duì)基于對(duì)當(dāng)前高品質(zhì)氧化鋁的工業(yè)制備存在的問(wèn)題綜合分析，采用一步液滴法制備γ-Al2O3，這一過(guò)程是由水解過(guò)程和縮合過(guò)程相互協(xié)同的過(guò)程，項(xiàng)目組通過(guò)調(diào)整水解過(guò)程和縮合過(guò)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(gè)制備過(guò)程中，濾液可再次作為有機(jī)溶劑循環(huán)利用，故其制備過(guò)程無(wú)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(jiǎn)單，基本實(shí)現(xiàn)制備簡(jiǎn)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(dú)特的孔道屬性，被廣泛應(yīng)用于有機(jī)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(kuò)散，對(duì)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(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。因此團(tuán)隊(duì)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(wú)三廢“廢氣、廢液、廢渣”產(chǎn)生，制備過(guò)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(jì)材料的優(yōu)點(diǎn)，可擴(kuò)展到不同類型的分子篩材料進(jìn)行應(yīng)用。改變實(shí)驗(yàn)參數(shù)可對(duì)γ-Al2O3和ZSM-5分子篩產(chǎn)品的比表面積和硅鋁比進(jìn)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(guò)程，進(jìn)而適應(yīng)其在實(shí)際石油加工過(guò)程中不同催化反應(yīng)對(duì)催化劑比表面積的不同需求，推廣前景良好。
????據(jù)中國(guó)石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院發(fā)布的《2018年國(guó)內(nèi)外油氣行業(yè)發(fā)展報(bào)告》中的數(shù)據(jù)計(jì)算得，若傳統(tǒng)催化劑有25%被替換為項(xiàng)目組的催化材料，每年石油產(chǎn)量將增加700萬(wàn)噸，同時(shí)每年將額外增加131.1億元的經(jīng)濟(jì)效益，這將為國(guó)內(nèi)的石油化工產(chǎn)業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
項(xiàng)目成員合照
????以上是該團(tuán)隊(duì)的階段性成果，據(jù)悉，該團(tuán)隊(duì)在校選拔賽中榮獲一等獎(jiǎng)，將代表武漢理工大學(xué)參加第十二屆全國(guó)大學(xué)生節(jié)能減排社會(huì)實(shí)踐與科技競(jìng)賽國(guó)賽環(huán)節(jié)。
