废塑料热解油里哪种杂质最伤催化剂？

含氮化合物2-甲基吡啶对催化剂性能损害最严重。研究对比13种杂质发现，部分含氮化合物显著降低性能，而含硫、氯、氧化合物影响相对较小，具体氮化合物类型比氮元素总量更关键。

韩国化学研究院计划何时实现中试示范？

计划于2030年前后实现中试示范。该院基于2024年研发的循环流床催化裂解技术，正推进催化剂与工艺参数优化及放大研究，该技术无需额外加氢处理即可转化废塑料热解油为轻质烯烃。

经过脱除积碳的再生处理后，性能可恢复至初始水平。研究发现即便催化剂因多次循环使用活性下降，再生处理仍有效，且提升反应温度能在一定程度上缓解含氮杂质导致的性能损失。

[韩国经济=具本赫记者] 韩国研究团队利用人工智能（AI）技术，阐明了废塑料热解油中特定杂质降低催化剂性能的作用机制。这一发现有望加速将废塑料转化为高附加值石化原料的回收技术商业化进程。

韩国化学研究院9日表示，该院金道京博士团队与韩国技术教育大学金泰永教授团队联合开展研究，揭示了废塑料热解油中杂质对催化剂性能的影响及其作用原理。

废塑料热解油是通过高温分解废弃塑料获得的油品，被视为可替代传统石油或石脑油的潜在原料。利用催化剂对该油品进行裂解，可生产乙烯、丙烯等轻质烯烃，这些物质是塑料及各类化学产品的基础原料。

然而，废塑料中残留的各类添加剂和杂质构成了主要障碍。这些物质会干扰催化剂的化学反应，从而降低生产效率。此外，由于不同种类废塑料所含杂质的成分各异，这也一直是实现稳定大规模生产的瓶颈。

研究团队在真实的废塑料热解油中分别添加了13种含氮、硫、氯、氧的杂质，随后使用沸石催化剂，对比分析了轻质烯烃产量的变化。

结果显示，含硫、氯、氧的化合物对催化剂性能的影响相对较小。相比之下，部分含氮化合物则显著降低了催化剂的性能。

具体而言，含氮化合物“2-甲基吡啶”对催化剂性能造成了严重损害，而“苯甲腈”的影响则相对有限。这表明，相较于杂质中氮元素的总量，其中具体包含何种类型的氮化合物更为关键。

研究团队还借助基于人工智能的计算化学技术“机器学习势（MLP）”，进一步揭示了上述现象背后的原因。

研究发现，沸石催化剂内部存在用于分解烃类的活性位点。部分含氮杂质会优先占据这些位点，从而阻碍烃类的分解反应。此外，杂质分子的尺寸以及催化剂内部的空间结构，也对反应效率产生了影响。

氮系杂质浓度越高，催化剂的活性衰减越显著；不过，提升反应温度能在一定程度上缓解这种性能损失。即便催化剂因多次循环使用而活性下降，经过脱除积碳的再生处理后，其性能仍可恢复至初始水平。

这项研究的价值在于，为在废塑料热解油进入下游工艺前，通过解析杂质种类与含量来预判催化剂失活风险，提供了坚实的科学依据。

韩国化学研究院（KRICT）此前于2024年研发出一项循环流床催化裂解技术，该技术无需额外的加氢处理，即可将废塑料热解油转化为轻质烯烃。基于这一成果，该院正推进催化剂与工艺参数的优化及放大研究，计划于2030年前后实现中试示范。

韩国化学研究院院长申锡民表示：“在原料投入工艺前分析其杂质组成，有助于评估催化剂失活风险，并据此制定匹配原料特性的杂质管控与操作策略，我们期待这一方法能在实际生产中发挥作用。”

该研究成果已作为封面论文，发表于国际催化领域权威期刊《ACS Catalysis》2024年4月刊。