从技术攻坚到产业赋能——中触媒新材料股份有限公司铁钼法甲醇制甲醛催化剂研发应用纪实

　　触媒，是催化剂的别称，指能够改变化学反应速率而自身不参与消耗的物质。在全球化工产业中，超90%的化学反应需要催化剂参与，催化剂市场规模与市场需求逐年上升。但部分催化剂生产企业因技术工艺水平不足，长期从事低端催化剂生产工作，产品附加值较低。当前，我国石化产业正处于产业变革的关键节点，亟须加快催化剂等产业的升级转型和技术自主化步伐。

　　在中国，有这样一家以触媒命名的企业——中触媒新材料股份有限公司(以下简称中触媒)。该公司多年深耕催化剂的研发与应用，在铁钼法甲醇制甲醛催化剂这一长期被国际化工企业技术垄断的领域，突破了催化剂一致性、稳定性和装填等核心技术瓶颈，实现了国产化替代技术研发与应用，目前已完成产品全生命周期运行。

　　从技术攻坚到产业赋能，中触媒成功研发出甲醛铁钼催化剂，彰显了该公司克服重重困难推动催化剂产业化的创新精神，为化工行业转型升级提供了重要范本。

中触媒全景图

　　铁钼催化剂进入“国产时代”

　　甲醛作为基础化工原料，是胶合板、家具、纺织品等领域的核心中间体，亦在消毒防腐行业占据重要地位。甲醇氧化制甲醛工艺通常以甲醇为原材料，通入空气，经原料汽化、催化氧化、产品吸收和浓缩精制等流程制得成品。

　　我国作为全球最大的甲醛生产与消费国，年需求量随城市化进程持续攀升，但关键生产技术长期受制于人——铁钼法甲醇制甲醛工艺的核心催化剂长期主要依赖进口，成为产业链的阿喀琉斯之踵。

　　铁钼催化剂由铁、钼氧化物及助剂组成，在320℃至380℃的反应条件下，甲醇转化率可达95%至99%，且能直接生产高浓度甲醛，综合性能显著优于银法工艺。然而，其核心催化剂技术长期被国际公司垄断，国内企业面临三重困境。其一，供应链端具有风险。国际局势波动导致进口催化剂供应不稳，交货周期长且价格高昂。其二，核心技术壁垒。铁钼催化剂的工艺参数控制精度与催化工程化生产技术难度高，国产的替代产品活性、寿命难以匹敌。其三，环保压力较大。铁钼法工艺电耗高、副产物控制难度大，制约企业的绿色转型升级。

中触媒铁钼催化剂的过滤装置

　　进入“十四五”时期，在国家政策的驱动下，中触媒等国内企业加速突围。

　　其中，中触媒是一家专做催化剂的企业，成立于2008年，现有员工800余人，主要从事特种分子筛及催化新材料产品的研发、生产、销售及化工成套工艺包技术服务等，为客户提供一站式化工全产业链技术整体解决方案。

　　中触媒多年专注于催化剂的研发与应用，已具备分子筛基催化剂、贵金属催化剂、金属加氢、脱氢(镍、铜)催化剂、金属氧化(铁钼)等多品种催化剂的自主研发及量产能力，凭借10余年的技术积累，在甲醛铁钼催化剂研发领域形成技术优势，为国产替代注入强心剂。

　　中触媒铁钼催化剂的成型装置

　　自主研发攻难关

　　走入位于大连金普新区松木岛的中触媒园区，“中国创造，触发世界”的标语映入眼帘。

　　与大部分企业负责人不同，中触媒董事长李进的办公室就设置在研发实验楼里。“我是学技术出身，我的办公室放在实验楼里，方便我到各实验室与团队成员沟通研发情况。”李进笑道。

　　“我们团队有一个一致的信念：‘创新是灵魂’。”中触媒副董事长李永宾说。该公司组建了一支由多位专家带队和十几位博士组成的研发技术团队，具有十几年积累的实践经验和自主研发能力，专门解决分子筛催化剂和金属催化剂等核心技术“卡脖子”、关键领域“补短板”的问题。“这是中触媒布局铁钼法甲醇制甲醛催化剂项目的底气。”他说。

　　虽然国内企业苦于进口铁钼催化剂价格高、出货不稳定久矣，但真正意义上的国产化替代研发困难重重，很多企业因技术水平不足、资金不够等问题望而却步。

　　2015年，正在从分子筛催化剂向金属催化剂战略布局转型的中触媒发现了这一市场机会，经详细的市场调研与可行性分析，铁钼法甲醇制甲醛催化剂项目正式立项。李进指着立项材料说：“国产化替代催化剂的研发面临多项核心技术难点，我们通过创新手段逐一突破。”

　　甲醛铁钼催化剂的制作工艺步骤包括合成、压滤、干燥、成型、焙烧5个环节。自主研发铁钼催化剂的核心技术难点主要集中在平衡催化剂的活性与寿命、催化剂稳定性控制、金属价态精准调控及催化剂一致性4个方面。

中触媒厂区全景

　　团队经调研发现，铁钼催化剂需在320℃至380℃高温反应条件下，将甲醇转化率稳定在95%至99%的高位水平，同时确保使用寿命达到10个月以上。如何让催化剂的活性与寿命保持更久?

　　“这对催化剂的抗烧结能力和稳定性提出了极高要求。”中触媒副总裁柳海涛博士介绍道，首先将铁钼氧化物溶液按一定比例混合，经多步骤加工处理，形成包覆型的铁钼催化剂。该包覆型结构不仅能保护内部金属催化剂，防止其团聚和流失，同时还能对反应物分子在催化剂活性位点上的吸附模式产生积极影响，优化催化反应过程，提高甲醛的转化率和催化剂的使用寿命。

　　在催化剂制备过程中，团队也加入了适当配比的助剂，有效分散金属铁钼催化剂颗粒，防止其团聚和沉淀，提高活性金属有效利用率。此外，温度和压力的微小变化会显著影响催化剂的性能。为了更精准地调控氧化反应的温度与压力，团队创新采用合成温度控制阀、压力PLC系统控制等自动化技术，减少催化剂合成过程中的人为误差。

　　合成工艺中的氨水挥发问题曾长期困扰研发进程。作为制取铁钼催化剂关键原料之一的氨水，在高温合成过程中极易挥发，不仅造成工作环境安全隐患，更直接导致原料配比波动，影响催化剂性能的稳定性。

　　项目中试研发负责人王庆吉介绍，为此，研发团队重构了整套合成体系：建立密闭反应环境、采用耐腐蚀进料泵与储罐，降低合成系统的泄漏率；引入压力精确控制技术，有效隔绝外界干扰；同时加装氨气回收装置，使挥发量实时监测精度达到±2%以内。这些改进使铁钼催化剂合成流程中的氨含量稳定性大幅提升，为后续工艺奠定了坚实基础。

　　活性、选择性和稳定性是评价催化剂反应性能的3个关键指标，一点“小”变化，将会给催化剂性能带来“大”不同。用柳海涛博士的话来说，“研发催化剂是个‘精细活’”。经测试，中触媒研发的铁钼催化剂各项性能指标均可对标国外产品。

　　产业化应用已见成效

　　“检验实验室做出来的催化剂好不好用，就需要把它放在生产装置上、放在生产线上。”在中触媒园区，李进强调。

　　从实验室到工业生产的跨越同样充满挑战。国内甲醇氧化制备甲醛的催化剂装置较多，国内企业向国际企业购买铁钼催化剂时，往往需要配套购买催化剂工艺包，通过合适的工艺条件，如操作温度、操作压力、空速等，将催化剂应用到工业装置上。

　　中触媒生产的国产化替代催化剂如何适配到现有装置上，并达到甚至超出进口催化剂的性能?如何将这一催化剂体系的物理参数和化学性能实现高效关联?

　　技术突破的背后，是产学研深度融合的创新生态。中触媒与中国科学院大连化学物理研究所、行业代表性企业用户等合作研发，共同商讨解决方案，研发团队与生产团队紧密配合，并设定了“本工艺段出现的问题不带入下一工艺段”的生产研发原则。

　　催化剂的密度与强度偏差直接影响装填效果，进而决定反应效率。中触媒自主研发高精度成型设备并尝试多种助剂配比，通过改进模具结构与压力控制系统，将催化剂密度误差大幅压缩。

　　针对催化剂装填，产品经理张恩锋介绍，由于初期设计制造装填机加工误差较高，无法满足实际装填精度要求，研发团队更新设计了新一代甲醛催化剂装填机，将装填系统误差大幅减少，严格控制在±5%以内，并创新性地将反应器内列管合理分布成若干个几何区域，使反应器边缘列管能用装填机装填。这不仅提高了装填效率和机器利用率，也在提升反应器整体装填均一性的同时大幅缩短了装填时间。这些“细节”创新使国产催化剂很好地适配现有生产装置，打破了进口产品必须配套专用设备的桎梏。

　　国产化替代带来的产业变化已显现实效。中触媒的铁钼法甲醇制甲醛催化剂项目于2021年实现中试放大生产，于2023年4月实现工业连续化生产，并建设了铁钼催化剂专用生产线。

　　铁钼催化剂的生产成本较进口产品有所降低，节省了下游甲醛相关企业的综合运营成本，催化剂性能也表现优异。附加供货周期短、技术服务快捷等优势，在从“替代”到“超越”的转变中，中触媒有望重塑国内外甲醛产业的竞争格局。

中触媒铁钼催化剂的合成装置

　　首份商业合同来自万华化学。万华化学是国内化工企业的领军者，也曾长期面临甲醛装置进口催化剂成本高、交货周期长的问题。中触媒的国产化替代催化剂被其选中测试。

　　“实践证明，我们的铁钼催化剂没有让万华化学失望。”柳海涛博士说。在万华化学烟台产业园内，该催化剂在116%负荷下实现了稳定运行，甲醇双线进料量达14820千克/小时，且在为期1年的全周期运行结束后，甲醛产能、产品质量、能耗等所有考核均达标，效果不亚于进口催化剂。经成本测算，中触媒的铁钼催化剂降低了万华化学甲醛装置的运营成本，万华化学也因此同中触媒签订了新的复购合同。

　　万华化学相关负责人对此给予了高度评价：“中触媒的催化剂性能满足万华甲醛装置的生产需求，不仅实现了甲醛装置核心催化剂的供应安全，也让我们看到催化剂核心技术国产化的信心与速度。”

　　此后，中触媒铁钼催化剂成为国产化替代催化剂的代表，商业订单纷至沓来。

　　山东圣泉新材料股份有限公司隶属济南圣泉集团股份有限公司，是一家专注于合成树脂及复合材料研发、生产、销售的高新技术企业。在高端树脂合成过程中，对上游原料指标要求极为严格，甲醛作为主要的上游原料，其产品指标直接影响酚醛树脂的性能。经生产测试，中触媒铁钼催化剂产出的甲醛，在浓度、甲酸含量以及其他杂质等方面，均能满足圣泉生产高端酚醛树脂的需求，为其产品质量提升提供了有力保障。

　　甲醛是炔醛工艺路线生产1,4-丁二醇(BDO)的原料之一。近年来，BDO行业陷入市场低谷期，价格持续下跌。2024年9月中旬，BDO市场价格降至7100元/吨，刷新了自2007年以来的历史最低点。新疆国泰新华化工有限责任公司提前预判了市场形势，于2024年5月开始进行深入调研，7月确定选用中触媒的铁钼催化剂，并在2025年8月开车运行，生产出质量和产率达标的甲醛，用于保证BDO生产线正常运行。通过使用该催化剂，应用企业不仅在特殊市场时期实现了催化剂的供应保障，也降低了生产成本，在市场竞争中提升了自身竞争力。

　　在国内积累产品名气后，中触媒也在积极布局国际市场。目前，中触媒已经与意大利Messina大学、宝洁、雪佛龙、科莱恩、索尔维等国际知名高校及企业建立了稳定的合作关系，与巴斯夫等跨国企业实现了上下游产业联动。其销售网络已遍布德国、美国、印度、南非、日本、韩国、瑞士、法国、瑞典等国家。

　　“我们的愿景是成为全球甲醛催化剂的领军者。”谈及未来规划，李进表示，中触媒已经制定了明确的铁钼催化剂技术迭代目标，将通过工艺细节优化及催化剂性能升级等技术手段，进一步提升催化剂特征产能，降低甲醇单耗和副产物的含量。同时，中触媒将积极开发金属钼资源的循环利用，开发低碳生产工艺，以顺应全球绿色发展潮流。

中触媒铁钼催化剂装填现场

　　国产化替代的行业启示

　　中国科学院山西煤化所李学宽研究员表示，中触媒国产化铁钼法甲醇制甲醛催化剂的成功研发与应用，具有多方面的重要意义。

　　在国家安全层面，该国产化替代催化剂降低了我国对进口技术的依赖，增强了供应链的韧性，有效防范了国际市场波动带来的风险；在行业升级方面，这一成功案例推动了国内甲醛工艺向高效、绿色方向转型，促进了整个行业的技术进步；在国际竞争领域，该催化剂作为高技术壁垒产品，可参与全球市场分工，提升了我国化工产业在国际市场的话语权。

　　李学宽认为，中触媒的国产化替代催化剂突围战，为我国化工行业转型升级提供了三重启示。

　　其一，技术自主绝非闭门造车。该催化剂的国产化研发具有调控催化剂活性、稳定性、一致性等多个技术难点，且在从科研成果转化到产业化应用过程中涉及自主研发装填机等设备。中触媒研发团队与中国科学院大连化学物理研究所、大连理工大学等高校与科研院所紧密合作，将基础研究与实际生产需求相结合，共同实现了“科学理论+技术工艺”双突破。

　　其二，国产替代需多维竞争力支撑。中触媒不仅实现了国产替代催化剂与进口催化剂的性能对标，更以成本控制、服务快速响应、定制化能力等综合优势打破国际势力垄断。这不仅大幅降低了催化剂的生产成本，也从需求对接、工艺调试到问题解决等方面提升了服务效率与质量。

　　其三，技术细节决定国际话语权。当前全球贸易体系所受的关税风波不可忽视，低价值产品更难获得海外客户的认可。国外化工企业在高端技术研发、应用领域已经经过上百年的积累和优化，才能做到精益求精。我国化工行业在高速发展的40多年间，虽然从根本上解决了“有”和“无”的问题，但在技术和工艺细节层面仍需加强，需要时间验证与积累。未来全球化工产业的博弈，本质是技术细节处理能力的较量。中触媒成功研发国产化替代催化剂，为我国化工产业的转型升级之路提振了信心。

　　正如李进所言：“我们打破的不仅是技术垄断，更是一种思维定式。”从助推东北老工业基地焕发新发展动能，到参与全球高性能催化剂竞技，这场国产化替代催化剂的征程，正在为世界化工产业高质量发展注入源源不断的动力，而它的核心要义，始终是创新者的勇气与远见。

　　(图片由企业提供)