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。