“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)展成果的基礎之上，逐漸走向世界，面向國際合作。中國石油集團經濟技術研究院發(fā)布的《2018年國內外油氣行業(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)和信息化部關于印發(fā)石化和化學工業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2016-2020)》中明確要求推動石化和化學工業(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過程，催化劑技術成為實現(xiàn)原油高效轉化和清潔利用的關鍵核心技術，是煉油技術進步最活躍的領域之一。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計達到20萬噸，但是我國的煉油產業(yè)綠色化技術仍處于起步階段。當前工業(yè)應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)國外技術封鎖，當前的催化劑嚴重依賴進口。

　　圖片來源：pexels網

　　????基于以上背景，立足國家環(huán)保導向，力求解決實際問題，來自武漢理工大學的張凈銘、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與工程學院的蘇寶連院士與陳麗華教授的指導下采用醇鋁水解一步液滴法和干凝膠結晶制備技術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，重復性高，更利于推廣的特點，產品具有高比表面積、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計的優(yōu)點。

　　獲獎證書

　　????團隊基于對當前高品質氧化鋁的工業(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，項目組通過調整水解過程和縮合過程的匹配度，調節(jié)產物孔道屬性，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”產生，雜質引入量少，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，被廣泛應用于有機催化領域，但在工業(yè)應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，容易導致積炭現(xiàn)象的產生，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晶技術制備ZSM-5分子篩，利用水蒸氣輔助結晶，全程無三廢“廢氣、廢液、廢渣”產生，制備過程綠色化。

　　????除此之外，該制備技術應用前景廣闊，受益于其可根據(jù)成本與性能需求定向設計材料的優(yōu)點，可擴展到不同類型的分子篩材料進行應用。改變實驗參數(shù)可對γ-Al2O3和ZSM-5分子篩產品的比表面積和硅鋁比進行調控，最終制成一整套不同屬性的產品。不同的比表面積和硅鋁比的催化材料可以應用到不同的催化過程，進而適應其在實際石油加工過程中不同催化反應對催化劑比表面積的不同需求，推廣前景良好。

　　????據(jù)中國石油集團經濟技術研究院發(fā)布的《2018年國內外油氣行業(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，每年石油產量將增加700萬噸，同時每年將額外增加131.1億元的經濟效益，這將為國內的石油化工產業(yè)帶來巨大的經濟效益。

　　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參加第十二屆全國大學生節(jié)能減排社會實踐與科技競賽國賽環(huán)節(jié)。