點石成金：從腐朽煤矸石到神奇催化劑的綠色轉身
新型低生焦重油裂化（Min-Coke）催化劑是中石化石油化工科學研究院有限公司（簡稱：石科院）最新研發的梯級孔重油裂化催化劑，該催化劑可以同時解決煤矸石處理、降低催化裂化技術焦炭產率兩項難題，在增加汽油收率的同時降低焦炭產率8%以上。
“雙碳”挑戰與綠色轉型
綠色低碳轉型之際，石油煉制“五朵金花”之一的催化裂化（FCC）技術面臨提高重油轉化深度和降低生焦的巨大挑戰。近年來石科院開發的系列重油裂化催化劑為解決FCC原料重質化、提高輕質產品收率、實現清潔油品生產等方面作出突出貢獻，但面對未來超低FCC焦炭產率的高難度挑戰，常規重油裂化催化劑仍力有不逮。
挑戰即是機遇，需求催生動力。催化裂化催化劑研發團隊在催化新材料、新基質開發應用方面步穩蹄疾開展創新技術攻關，其中固廢煤矸石直接法制備梯級孔催化劑技術是突破性技術的典型代表。該技術在解決煤矸石處理難題的同時，更創制了性能優異的高附加值新催化劑，為催化裂化過程提質增效，可謂“一箭雙雕”。目前梯級孔催化劑已成功應用于多套催化裂化裝置，裝置運行平穩，梯級孔催化劑重油裂化能力顯著提升，汽油收率增加的同時焦炭產率降低超8%，助力煉廠降碳的同時實現重劣質石油資源高效利用，切實提高裝置噸油加工效益。
煤矸石為何物？
煤矸石即煤炭層中的脈石，是采煤洗煤過程中產生的固體廢物，國內堆存超10億噸，占用大量耕地，污染大氣、土壤、水體，誘發滑坡等地質災害。利用煤矸石發展高科技含量、高附加值的產品和技術一直是煤矸石利用的難點。
閔恩澤院士的啟示
催化裂化技術的發展離不開中國煉油催化劑之父——閔恩澤院士，在我國煉油技術發展受到嚴重威脅的危急關頭，閔院士挺身而出，潛心研究生產出高質量小球硅鋁催化劑、微球硅鋁裂化催化劑等，奠定了我國煉油催化劑發展的基礎。閔院士一生深耕石油化工催化，始終堅持走綠色化學之路。2001年，年近八旬的閔院士對學生們提出了一個意義深遠的問題——“如何實現FCC催化劑生產過程綠色原子經濟性？”
閔恩澤院士的問題在石科院催化劑研發團隊心中深深扎根。歷經二十余載，無數苦苦思索蘊育，無數勤勞汗水澆灌，催化裂化催化劑研發團隊依托石科院技術產業聯盟大平臺，另辟蹊徑，開發了固廢煤矸石直接法制備梯級孔技術，讓又黑又硬的固廢煤矸石成為粒粒精品的梯級孔重油裂化催化劑。
為突破實驗室走向工業放大的關鍵瓶頸，項目團隊以“不破樓蘭終不還”的決心，夜以繼日地進行科研攻關，從認識碳燃燒活化硅鋁的科學本質、找準硅鋁鍵合的關鍵癥結，到反復驗證、探尋解決強度和結晶度矛盾的解鎖鑰匙，終于打通了梯級孔催化劑規模化工業生產流程，填補了中國石化相關技術的空白。
為了紀念閔恩澤院士生前對催化裂化催化劑技術的創新指引，研發團隊將他的姓氏融入催化劑名稱，取名為“Min-Coke”，紀念閔恩澤院士誕辰100周年。
炙熱的結晶
該技術通過系統梳理催化劑的“硅鋁足跡”，充分利用固廢煤矸石的特性，通過特定的合成條件促進煤矸石中的硅鋁物種綠色高效轉晶為分子篩組元，從而實現了煤矸石中硅鋁的直接利用。由于獨特的生產過程，梯級孔催化劑具有比表面積大、中大孔比例高的突出優勢，有利于原料和產物的擴散，裂化活性中心充分暴露在微球外表面和孔道內表面，催化劑活性中心可接近性好，從而增加重油裂化活性，提高汽油收率的同時降低焦炭產率。
中國石化催化劑齊魯分公司梯級孔催化劑（Min-Coke）生產車間
這場“點石成晶”的旅程展示了新時代催化裂化催化劑研發團隊的勇氣和智慧，為固廢煤矸石的綠色化利用探索出了一條新路，切實實現催化裂化催化劑生產過程的原子經濟性，持續推動我國催化裂化催化劑技術百尺竿頭更進一步。未來石科院將傳承和發揚科學家精神，孜孜不倦地追求創新，為科技進步和社會發展做出更大的貢獻。（供稿：宋燁 王若瑜 周繼紅 宋海濤 圖片：催化劑齊魯分公司）
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