为甲醇生产企业创效超4000亿——记2023年度国家专利密集型产品甲醇合成催化剂

  近日,国家知识产权局公布《2023年度专利密集型产品名单》,南化研究院研发的“甲醇合成催化剂”产品被认定为国家专利密集型产品。这是国家知识产权局首批认定的专利密集型产品。

  甲醇是重要的能源载体和化工原料。近年来,随着现代煤化工迅速发展,甲醇制烯烃、芳烃等技术不断成熟和应用领域持续拓展,甲醇的需求也随之大幅增加。德国鲁奇公司首先提出了“大甲醇”概念,从而引发国际上新一轮甲醇技术的竞争,而作为甲醇生产核心要素的甲醇合成催化剂技术是竞争的焦点。在C307-M型大甲醇合成催化剂开发成功以前,国内在大甲醇催化剂技术方面一直处于引进和模仿阶段,引进了卡萨利、托普索和鲁奇大甲醇工艺装置30多套,使用的催化剂均为进口催化剂。进口催化剂价格昂贵,使得甲醇企业生产成本大幅增加。

  为了尽快实现大甲醇催化剂的国产化,我国尝试使用传统C307等成熟甲醇合成催化剂对进口催化剂进行了替代研究,但传统甲醇合成催化剂在大型甲醇装置使用中存在活性不高、催化剂寿命短、抗毒性和耐热性较差等问题。因此,进一步加强我国在高性能大甲醇催化剂方面的研究与应用,开发出具有高活性、高选择性、长寿命和超低铁含量的优良国产大甲醇合成催化剂具有重要意义。

  基于此,南化研究院积极致力于甲醇合成技术领域的基础理论创新、前瞻性课题探索,开发了具有自主知识产权的C307-M型大甲醇催化剂及其生产工艺。

  “C307-M型甲醇合成催化剂的成功研制,填补了国内大甲醇催化剂的空白,打破了国外催化剂对大型甲醇装置生产的垄断,促进了我国甲醇工业技术水平的提升。”南化公司化工工艺专家陈海波研究员表示。

  南化研究院创新发明了适用于大型甲醇装置使用的催化剂配方,显著提高了催化剂在高负荷生产条件下的稳定性;首创了大甲醇催化剂用新型载体材料,大幅提高了催化剂在高时空产率下的力学稳定性;首次开发了高活性、大活性比表面积、超低杂质含量甲醇催化剂制备工艺,产品中关键杂质铁的含量能够降到50ppm,处于世界领先水平。基于此,他们建设了甲醇催化剂先进制备技术和生产工艺平台,开发了具有自主知识产权的自动化生产工艺;开展了甲醇催化剂本征动力学和宏观动力学的研究,建立了相应的动力学方程,为国产大型甲醇装置反应器的设计和优化提供了技术依据;首次明确提出铜锌系甲醇合成催化剂中,氧化锌助催化剂对氢气的异解作用和促进甲醇合成的机理,丰富了甲醇合成催化剂作用机理的认识。

  该催化剂申请85件中国发明专利,已获22项发明专利授权、4件实用新型专利授权;获得1件美国专利授权。

  “C307-M型甲醇合成催化剂具有强度好、还原过程稳定、活性高、消耗低、选择性高、适应性强、操作弹性大、稳定性好等优点,国内市场占有率约38%。”陈海波表示,目前,C307-M型催化剂已在国内外100多套甲醇生产装置上使用,为甲醇生产企业创造了4000多亿元的效益,海外销售催化剂出口创汇近亿元。下一步,南化研究院将加大推广力度,进一步拓展C307-M型甲醇合成催化剂在国内外大型甲醇装置上的应用。


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