重油最大化制取低碳烯烃是一个世界性难题，如今这一难题有了破解之道。中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院等单位通过革新催化剂研发设计模式和方法，制备出用于重油制低碳烯烃的专用催化剂，完成了重油最大量制低碳烯烃催化剂的工业开发与应用，在实现重油“掘金”梦的同时，谱写了一曲后发赶超的乐章，并因此获得了2011年度国家科学技术进步二等奖。

  　乙烯、丙烯作为低碳烯烃的代表，是国民经济中重要的有机化工原料，也是衡量一个国家化学工业水平的重要标准。低碳烯烃一般采用轻油蒸汽裂解的常规方法制取。近年来美国环球油品公司（UOP）、埃克森美孚公司（ExxonMobil）、格雷斯公司（Grace Davison）等国际著名石化公司尝试利用价格低廉的重油生产高附加值乙烯、丙烯，但一直无法突破丙烯收率仅8%～11%的瓶颈。该项目则提出了全新的催化剂设计理念，大大缩短了开发周期，提高了催化剂开发效率，填补了重油制低碳烯烃催化剂开发的空白，满足了化工市场紧缺原料的需求，具有显著的经济效益。其两种专用催化剂分别于2004年、2006年研发成功后，先后在中国石化安庆分公司及荆门分公司、沈阳化工集团、中国蓝星大庆分公司、泰国国家炼油化工一体化公司、沙特阿美等重油催化裂解工业装置上得到应用。

　　全球著名的裂解工艺专利商美国绍尔集团对这项成果给予了高度的评价：“中国石化在催化裂解催化剂研发领域提出了新的设计理念，据此开发出具有世界领先水平的重油裂解制低碳烯烃专用催化剂，并已在世界最大规模的重油制低碳烯烃装置——沙特拉比格炼厂450万吨/年催化裂解装置上应用，丙烯产率超过设计值，并创世界最高丙烯产率，比最接近的竞争对手多产丙烯130%。”

　　据该项目第一完成单位石油化工科学研究院相关负责人介绍，重油之所以重，主要因为它的碳数极高，达到40～50，其反应体系极为复杂。然而，低碳烯烃的碳数只有2～4，要实现从极高碳数的重油原料向极低碳数的低碳烯烃产品长过程转化，催化剂开发必须实现重油加工、轻油裂解这两大复杂反应体系的集成，同时要打破依靠经验筛选开发催化剂的传统模式。

　　提高收率首先要找到症结所在，然后才能对症下药。石科院的科技人员从催化剂开发的源头抓起，对影响催化剂性能的所有因素全面考量，根据作用的不同将其分为两类，找到丙烯产率与两类因素的关系，创建了使用这两类因素调控重油生产丙烯、乙烯的物理模型，为催化剂开发提供了严谨的数据支撑，弥补了依靠经验来筛选催化剂的不足。在科学的物理模型基础上，科研人员创新开发出催化剂物性变量因子的精细调控技术，设计出用重油最大化生产低碳烯烃的概念催化剂，大大降低了实验工作量和成本，使研发催化剂的进程由传统模式的3～5个月缩短为1～2个月。

　　开发出优异的概念催化剂只是项目的初步成果。催化剂从概念到工业应用，还要攻克分子筛研制、制备技术优化等难关。据介绍，科研人员通过催化剂物理模型发现，重油直接生成低碳烯烃十分困难，但先生成碳数5～8的烯烃作为低碳烯烃的“中间原料”，即可大幅提高低碳烯烃的收率。不过这些仅仅依靠传统催化剂所选用的FAU和MFI结构的分子筛无法实现的。于是，科研人员首次在重油催化裂解催化剂中引入β分子筛，先增加低碳烯烃的“中间原料”，随后再使用MFI分子筛并改善其活性和选择性，最终掌握了重油制低碳烯烃催化剂的分子筛生产技术。

 　　用合适的分子筛生产出达标的催化剂，还需要改善制备技术。科研人员通过研究催化剂成胶动力学和酸性调控技术，实现了催化剂各影响因子的精细调控，完成了催化剂反应性能的优化。此外，首次引入了固化温度较低的热敏骨架组元，显著提升了催化剂成形效果，成功突破了概念催化剂向工业催化剂转化的技术瓶颈，最终制备出高效的重油专用催化剂。