全球超过80%的化工生产过程都涉及催化，催化技术贡献了全球超20%的经济产出，是现代文明的“无声建筑师”。在近日召开的第二届中国石化催化剂客户大会上，与会专家深入探讨了催化剂领域从基础研究突破、新型材料创制到产业应用落地的全链条创新实践，旨在为该领域的持续发展提供创新思路。

  基础研究：从经验试错走向精准设计

  提升催化性能，关键在于解决活性中心重构、中间体动态演变、微观尺度扩散动力学等关键基础问题。中国科学院院士谢在库表示，结合先进的原位、工况表征技术与计算方法，对于实现催化剂的理性设计具有重要意义。

  这一判断在聚烯烃领域的基础研究中同样得到印证。聚烯烃催化技术与高性能材料全国重点实验室主任曹育才强调，在催化剂反应过程中，微观动力学、粒子行为和多反应器组合在很大程度上直接影响了分子量大小、共聚单体分布以及凝聚态结构等。他带领团队开发了“不依赖无机载体”的多孔有机载体茂金属催化剂，并引入可扩展可解释的机器学习模型，通过寻找影响催化剂性能的关键结构描述符，为催化剂设计提供理论支撑。

  技术进步：材料创新与方法创新双管齐下

  “材料创新和方法创新是推动催化技术进步的两个主要抓手。”中国石化集团公司高级专家、中石化(上海)石油化工研究院有限公司副总工程师刘红星举例说明，如研究全新结构分子筛SCM-14、SCM-15、SCM-25等原创拓扑结构，突破大分子转化瓶颈；通过多级孔结构设计、微纳尺寸控制，强化扩散性能；开发单原子催化剂，实现活性组分原子级分散，提升原子利用率；以及利用超重力场强化多相传质，引入微波辅助实现选择性加热与反应提速等。

  据刘红星介绍，针对二氧化碳(CO2)制高纯电子级碳酸乙烯酯(EC)的难题，他们创制了碳纳米增强的有机/无机复合多相催化剂，使树脂基体与无机纳米材料之间形成了sp3杂化的化学键，解决了传统均相催化反应条件苛刻、催化剂分离难等痛点。在异丙苯过氧化氢(CHP)法制环氧丙烷技术中，团队开发了可调节亲疏水性的Ti/HMS超疏水性介孔环氧化催化剂，以及促进双活性中心高效协同的Pd/Al2O3氢解催化剂，保障了工艺的安全环保和原子经济性。

  中国石化催化剂有限公司董事长、党委书记焦阳表示，催化剂公司深耕催化剂制备技术研发与产品创新，构建起完整的催化剂技术转化链条，覆盖炼油、聚烯烃、基本有机原料、煤化工、新材料等领域，形成生产—销售—服务—循环利用一体化的完整产业体系；同时积极推进催化剂制备绿色化，推广低碳生产工艺，开展废催化剂循环综合利用，实现资源高效回收利用。目前在大连基地布局的3000吨/年失活催化剂再生项目已经机械竣工，在天津建设的1200吨/年含银废催化剂综合利用项目明年年初将建成投产。

  在发展聚烯烃成套工艺和高端聚烯烃材料方面，曹育才带领的聚烯烃催化技术与高性能材料全国重点实验室团队，依托自主创新的催化剂与工艺紧密结合的特色优势，成功开发了超高分子量聚乙烯生产技术、溶液法聚烯烃弹性体成套技术，还联合中国石化、浙江大学等单位共同开发了气液法聚乙烯生产技术等。此外，团队基于溯源定构理论框架，采用催化与过程共驱的可控链态构筑策略，推动特高黏指润滑油基础油、茂金属聚环烯烃、乙烯高选择性四聚法1-辛烯实现工业化制造。

  产业应用：从实验室走向产业化装置

  科技成果的最终归宿是产业应用。多种催化剂制备工艺和成套技术从实验室走向生产线，并已经取得产业化成效。

  据中国石化催化剂有限公司副总经理薛军介绍，为实现催化剂产品的智能制造和绿色制造，催化剂公司在2024年建成天津新材料生产基地。该基地全部采用中国石化自主专利技术，环氧乙烷/乙二醇(EO/EG)催化剂、聚烯烃催化剂、球形载体聚烯烃弹性体催化剂和茂金属聚烯烃催化剂生产装置已经全部建成并一次开车成功。为实现高端重油加氢催化剂的技术国产化突破与规模化供应，国内首套3000吨/年微球型沸腾床催化剂生产装置于2025年建成投产。此外，上海有机催化剂生产基地建设项目将于2026年年底竣工。

  刘红星表示，他们创制了高性能稀乙烯制乙苯工业催化剂，直接催化转化炼厂大量的稀乙烯副产资源，已在中国石油、中国石化、中国海油等18家企业应用，累计转化低品位乙烯1700万吨；开发了生物乙醇脱水制乙烯新型晶面调控氧化铝催化剂，乙醇转化率和乙烯选择性均超过99%，已中标2×15万吨/年大型乙醇制乙烯装置；解决了CHP法制环氧丙烷催化剂寿命短、生产成本高等问题，提高催化材料的水热稳定性，成套技术应用于天津石化、镇海炼化、浙江石化等企业的多套装置。此外，稀乙烯歧化制丙烯技术、催化柴油制芳烃与裂解料技术、多相催化精馏制碳酸二甲酯技术也正在进行中试验证。

  催化剂创新还要向高附加值领域延伸。中国石化北京化工研究院常务副院长郭子芳介绍，适用于乙烷催化脱氢的高性能固体氧化物电解槽(SOEC)阳极催化剂及中温电催化乙烷制乙烯技术，在750°C条件下电催化乙烷制乙烯的单程转化率达到60%、选择性达到90%以上，解决了部分炼厂和煤化工企业乙烷资源难以高值化利用的问题；用于制备超纯聚丙烯的超高活性HA系列催化剂，推动制品成功应用于特高压换流站、薄膜电容器、锂离子电池等领域，助力大规模储能行业快速发展。

        来源：中国化工报