◎文／謝小芳

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劉中民：讓“煤代油”制烯烴技術(shù)結(jié)出碩果

◎文／謝小芳

2010年8月，劉中民（前右二）在神華包頭項(xiàng)目開(kāi)工現(xiàn)場(chǎng)

【人物檔案】

劉中民，1964年生于河南，理學(xué)博士、研究員、博士生導(dǎo)師?，F(xiàn)任中科院大連化學(xué)物理研究所副所長(zhǎng)，甲醇制烯烴國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室主任，國(guó)家能源低碳催化與工程研發(fā)中心主任。他作為甲醇制取低碳烯烴（DMTO）技術(shù)總負(fù)責(zé)人，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)完成世界首次甲醇制取低碳烯烴工業(yè)性試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)在國(guó)際上率先擁有設(shè)計(jì)和建設(shè)百萬(wàn)噸級(jí)工業(yè)裝置的技術(shù)能力。主持研制成功多項(xiàng)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，完成“863”“973”等多項(xiàng)國(guó)家科技任務(wù)，榮獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)等省部級(jí)以上科技獎(jiǎng)勵(lì)10余項(xiàng)。

提到烯烴，普通人可能不知道其為何物，但說(shuō)起礦泉水瓶、汽車輪胎、電線電纜等制品，人們一定不會(huì)陌生。是的，烯烴就是這么廣泛地應(yīng)用于我們的生活中，不可或缺。傳統(tǒng)的烯烴生產(chǎn)技術(shù)強(qiáng)烈地依賴于石油資源，而我國(guó)石油資源匱乏，煤炭?jī)?chǔ)量相對(duì)豐富。中科院大連化物所劉中民團(tuán)隊(duì)和他的前輩們經(jīng)過(guò)30多年的努力，終于使煤炭經(jīng)甲醇制低碳烯烴技術(shù)在中國(guó)落地生根，開(kāi)花結(jié)果。2015年12 月7日，因?yàn)樵趹?yīng)用催化領(lǐng)域，尤其是甲醇制烯烴技術(shù)方面取得的杰出成就，劉中民成功當(dāng)選中國(guó)工程院院士。

窮得只剩下精神也要做超前研究

一組數(shù)字或許能夠說(shuō)明甲醇制烯烴技術(shù)對(duì)中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展所起的巨大作用：自這項(xiàng)技術(shù)在內(nèi)蒙古包頭成功投產(chǎn)以來(lái)，已先后在國(guó)內(nèi)建成或開(kāi)工建設(shè)了20套大型工業(yè)裝置，實(shí)現(xiàn)新增就業(yè)約1.7萬(wàn)人；預(yù)計(jì)將為國(guó)家新增產(chǎn)值1500億元，可拉動(dòng)上下游投資約2500億元。而隱藏在這組數(shù)字背后的事實(shí)更具戰(zhàn)略意義：我國(guó)已從單純依靠石油制烯烴的石化工業(yè)的單一模式，邁入包括煤炭經(jīng)甲醇制烯烴的煤化、石化并舉的工業(yè)生產(chǎn)模式。這項(xiàng)成果對(duì)我國(guó)實(shí)施石油替代戰(zhàn)略、走經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展道路和能源安全都具有重大意義。

煤炭經(jīng)甲醇制烯烴的研究，歷經(jīng)30多年才成功實(shí)現(xiàn)技術(shù)轉(zhuǎn)化。其艱辛、困苦是常人難以想象的。

20世紀(jì)80年代，大連化物所的研究人員了解到國(guó)際上有人在石油危機(jī)后研究煤制烯烴，他們認(rèn)為未來(lái)的中國(guó)早晚也會(huì)碰到相同的問(wèn)題，就開(kāi)始研究煤代油的技術(shù)環(huán)節(jié)，這完全屬于一種超前研究。

劉中民就是在這一時(shí)期考上了中科院大連化物所的研究生，并跟隨他的導(dǎo)師邁入煤炭經(jīng)甲醇制烯烴研究領(lǐng)域。那時(shí)，由于中國(guó)石油的消耗量和進(jìn)口量有限，石油危機(jī)對(duì)中國(guó)經(jīng)濟(jì)的影響并不嚴(yán)重。在有些人看來(lái)，煤制烯烴的研究并不重要，他們不能理解大連化物所這批研究人員的“怪異”舉動(dòng)。

搞科研，需要有深邃的、遠(yuǎn)大的戰(zhàn)略眼光，更需要有“坐冷板凳”的精神。雖然缺少資金，但大連化物所的科研人員始終沒(méi)有中斷對(duì)煤制烯烴的研究。大連化物所集中力量協(xié)力攻關(guān)，成立了甲醇制取低碳烯烴研究組。

1991年，正值新一代甲醇制烯烴催化劑項(xiàng)目起步期，面對(duì)研發(fā)條件差、人力不足、研發(fā)資金短缺的重重困難，剛剛博士畢業(yè)不久的劉中民勇敢地接下了這個(gè)艱巨的任務(wù)。大背景依然不利，與石油制烯烴相比，煤炭制烯烴的工藝成本太高，因此，企業(yè)對(duì)煤炭替代石油生產(chǎn)烯烴項(xiàng)目的積極性不高。劉中民團(tuán)隊(duì)將甲醇制烯烴技術(shù)申請(qǐng)國(guó)家“九五”攻關(guān)項(xiàng)目時(shí)，也被否掉了。他的團(tuán)隊(duì)等著他找到項(xiàng)目資金維持“生計(jì)”，煤炭取代石油的技術(shù)等待著他來(lái)繼續(xù)發(fā)揚(yáng)光大，導(dǎo)師和前輩們的事業(yè)不能斷送在他的手里……

美國(guó)一家公司在了解情況后，希望與大連化物所團(tuán)隊(duì)合作，共同開(kāi)發(fā)甲醇制烯烴技術(shù)。這在今天看來(lái)似乎是一件應(yīng)當(dāng)鼓勵(lì)的、再平常不過(guò)的事了，但在當(dāng)時(shí)，對(duì)于這樣的項(xiàng)目與外國(guó)公司合作，沒(méi)有人敢批準(zhǔn)。

國(guó)際上的路行不通，劉中民就在全國(guó)范圍內(nèi)到處尋找資金。“那時(shí)我天南海北四處尋找實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)，盼望與企業(yè)聯(lián)合開(kāi)發(fā)，只求合作，不求回報(bào)?！钡?，沒(méi)有一家企業(yè)看得上這項(xiàng)在未來(lái)可能領(lǐng)導(dǎo)全球的技術(shù)，這位懷揣“絕技”的中科院研究員也陷入困境。劉中民笑談，當(dāng)時(shí)“窮得只剩下精神”。

1998年8月，時(shí)任中科院院長(zhǎng)路甬祥到大連化物所視察。借座談之機(jī)，劉中民將準(zhǔn)備好的報(bào)告遞到了路院長(zhǎng)手里，希望中科院能夠繼續(xù)支持這項(xiàng)技術(shù)的研究。劉中民本沒(méi)抱太大希望，但不久，中科院批準(zhǔn)資助劉中民團(tuán)隊(duì)100萬(wàn)元經(jīng)費(fèi)，用于進(jìn)一步研究。

這是真正的雪中送炭?？恐@筆“救命錢”，劉中民團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步研究了甲醇制烯烴過(guò)程的反應(yīng)機(jī)理，并在基礎(chǔ)研究成果的指導(dǎo)下不斷完善技術(shù)工藝條件，為課題組未來(lái)“出山”奠定了良好的基礎(chǔ)。

工業(yè)化試驗(yàn)取得巨大成功

建設(shè)并運(yùn)行一套甲醇制烯烴的工業(yè)化試驗(yàn)裝置，少則五六千萬(wàn)元，多則上億元。讓這項(xiàng)科技成果實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，就像是一場(chǎng)馬拉松比賽，考驗(yàn)著劉中民的意志力和耐力。2004年，陜西省向大連化物所拋來(lái)了“橄欖枝”。

陜西省礦產(chǎn)資源豐富。多年來(lái)，該省領(lǐng)導(dǎo)一直想利用先進(jìn)的煤化工技術(shù)，通過(guò)發(fā)展新型煤化工產(chǎn)業(yè)，實(shí)現(xiàn)煤的就近轉(zhuǎn)化、高效轉(zhuǎn)化，以期將全省的資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)、產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)。在得知大連化物所已經(jīng)開(kāi)發(fā)出具有世界領(lǐng)先水平的甲醇制烯烴的實(shí)驗(yàn)室中試技術(shù)并正在尋找風(fēng)險(xiǎn)投資人和合作伙伴的消息后，陜西省決定與大連化物所合作開(kāi)展工業(yè)化試驗(yàn)。

2004年8月2日，總投資8610萬(wàn)元、年處理甲醇能力1.67萬(wàn)噸的大連化物所甲醇制烯烴技術(shù)（簡(jiǎn)稱DMTO）工業(yè)化試驗(yàn)裝置，在陜西省華縣開(kāi)工建設(shè)。劉中民率團(tuán)隊(duì)在華縣化工廠安營(yíng)扎寨，開(kāi)始了至關(guān)重要的大型試驗(yàn)。

甲醇制烯烴，技術(shù)上已沒(méi)有問(wèn)題，工藝上也基本走通了，但試驗(yàn)過(guò)程中，劉中民還是深恐某個(gè)裝置或環(huán)節(jié)發(fā)生事故，比如因壓力或高溫問(wèn)題產(chǎn)生爆炸，或因管道泄漏等非技術(shù)問(wèn)題導(dǎo)致失敗。他知道，一旦發(fā)生爆炸，沒(méi)人會(huì)認(rèn)為是試驗(yàn)的某個(gè)環(huán)節(jié)出了問(wèn)題，而會(huì)說(shuō)是甲醇制取烯烴技術(shù)不過(guò)關(guān)，由他導(dǎo)師開(kāi)創(chuàng)的甲醇制取烯烴的事業(yè)就會(huì)葬送，他的團(tuán)隊(duì)將沒(méi)有未來(lái)。那段日子，劉中民每天晚上都睡不踏實(shí)。華縣化工廠附近有個(gè)采石場(chǎng)，經(jīng)常放炮，有時(shí)候半夜聽(tīng)到“哐”的一聲，劉中民就會(huì)從床上彈起來(lái)，他是真怕裝置出事啊！

艱難困苦，玉汝于成。2006年5月，DMTO工業(yè)化試驗(yàn)宣告成功，每天可以轉(zhuǎn)化甲醇75噸，而國(guó)外類似裝置一天轉(zhuǎn)化還不到1噸。對(duì)于這個(gè)全球首套萬(wàn)噸級(jí)DMTO工業(yè)化試驗(yàn)裝置，中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會(huì)組織的科技成果鑒定專家們認(rèn)為：該工業(yè)化試驗(yàn)裝置運(yùn)行穩(wěn)定，安全可靠，技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)，是目前世界上唯一的萬(wàn)噸級(jí)甲醇制低碳烯烴的工業(yè)化試驗(yàn)裝置，裝置規(guī)模和技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了世界領(lǐng)先水平。

第三代技術(shù)正在升級(jí)

陜西華縣DMTO項(xiàng)目的成功，引起了國(guó)家發(fā)改委的關(guān)注。2006年12月，神華集團(tuán)投資的包頭煤制烯烴項(xiàng)目獲得國(guó)家發(fā)改委核準(zhǔn)，裝置規(guī)模為每年180萬(wàn)噸甲醇生產(chǎn)60萬(wàn)噸烯烴，他們放棄了最初選定的國(guó)外未經(jīng)工業(yè)性試驗(yàn)驗(yàn)證的甲醇制烯烴技術(shù)，而是選用了我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的DMTO技術(shù)。

煤制烯烴60萬(wàn)噸/年，投資150多億元。一個(gè)新的戰(zhàn)場(chǎng)開(kāi)辟出來(lái)了。劉中民又帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)轉(zhuǎn)戰(zhàn)包頭，投入到世界首套DMTO工業(yè)示范裝置的建設(shè)中。

2010年8月8日，神華包頭DMTO工業(yè)裝置投料試車一次成功，這是世界上首套大型甲醇制烯烴工業(yè)裝置的成功。此刻，劉中民團(tuán)隊(duì)的研究人員激動(dòng)得相擁而泣。多年的艱辛、巨大的壓力、成功的喜悅，化成了激動(dòng)的淚水。劉中民向大連化物所所長(zhǎng)張濤發(fā)去短信，正在所里主持大會(huì)的張濤馬上暫停會(huì)議，把這一好消息分享給大家。與會(huì)人員全體起立，用最熱烈的掌聲對(duì)這項(xiàng)成果表示了祝賀。

隨著神華包頭項(xiàng)目正式進(jìn)入商業(yè)化運(yùn)營(yíng)，我國(guó)率先實(shí)現(xiàn)了甲醇制烯烴的核心技術(shù)及工業(yè)應(yīng)用“零”的突破。猶如一場(chǎng)春雨，DMTO技術(shù)推動(dòng)了我國(guó)煤化工產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展。目前，DMTO系列技術(shù)已經(jīng)累計(jì)實(shí)現(xiàn)技術(shù)許可20套工業(yè)化裝置，對(duì)應(yīng)烯烴產(chǎn)能1126萬(wàn)噸/年，預(yù)計(jì)拉動(dòng)投資2500億元。目前，已經(jīng)投產(chǎn)了8套工業(yè)裝置，烯烴產(chǎn)能合計(jì)達(dá)460萬(wàn)噸/年，新增產(chǎn)值約500億元/年，利稅超過(guò)100億元。基于以上杰出的成績(jī)，2014年，甲醇制取低碳烯烴（DMTO）技術(shù)喜獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)，習(xí)近平總書(shū)記親自為劉中民頒獎(jiǎng)，這是對(duì)甲醇制烯烴（DMTO）技術(shù)的最高褒獎(jiǎng)。DMTO項(xiàng)目還形成了一系列具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專利技術(shù)，目前已授權(quán)的發(fā)明專利有63件，其中國(guó)內(nèi)34件，國(guó)外29件。有11件核心專利分別進(jìn)入到10個(gè)國(guó)家和地區(qū)。

百尺竿頭，更進(jìn)一步。如今，劉中民團(tuán)隊(duì)正積極研究DMTO第三代技術(shù)，擬使DMTO單套裝置處理能力從現(xiàn)有的180萬(wàn)噸/年的水平提高到300萬(wàn)噸/年以上，并且單程甲醇轉(zhuǎn)化率和烯烴選擇性不低于第二代技術(shù)。

選對(duì)方向，堅(jiān)持不懈，劉中民憑借他的智慧、恒心和毅力完成了一項(xiàng)又一項(xiàng)的產(chǎn)業(yè)化科技成果，但這只是一個(gè)起點(diǎn)，未來(lái)還有更多的挑戰(zhàn)和機(jī)遇在等待著他。