倪海龍

俗話說：家有一老，如有一寶。93歲的陳俊武院士便是中石化洛陽工程有限公司（以下簡稱“洛陽工程公司”）的“鎮(zhèn)院之寶”。老人家一輩子篤定科技報國的信念，在去年剛剛被中宣部評選為“時代楷?！?。盡管現(xiàn)在只是擔(dān)任洛陽工程公司技術(shù)委員會的名譽主任，但是93歲高齡的他依然堅持每周至少3天來到單位打卡上班。作為中國催化裂化工程技術(shù)的奠基人，回想起這幾十年來的攻關(guān)經(jīng)歷，陳俊武不無感慨地表示：“30多歲參與了催化裂化的設(shè)計開發(fā)，70多歲又遇到了DMTO。這輩子沒白過！”

被陳俊武極為看重的“DMTO”，即甲醇制烯烴技術(shù)。烯烴是很多化工產(chǎn)品的原料，小到家具、服裝，大到汽車、航天都離不開它。以前烯烴只能從石油中獲取，20世紀(jì)70年代，世界爆發(fā)了兩次石油危機。石油價格的大幅攀升，促使包括美國、日本在內(nèi)的發(fā)達國家都考慮以煤炭取代石油和石化產(chǎn)品，并相繼啟動了以煤代油的科技攻關(guān)計劃。

從長遠看，石油替代技術(shù)對于中國有非常重要的戰(zhàn)略意義。這種戰(zhàn)略意義不會因為油價的短時波動而改變。對我們國家來說，DMTO技術(shù)提供的是不依賴石油生產(chǎn)化工產(chǎn)品的路線，作為石油替代的一種手段是十分重要的，可以說將為國家創(chuàng)造一個不依賴石油的戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)。

洛陽工程公司的科研人員們都清楚，未來大國間的競爭是科技的博弈！當(dāng)前，我國化工產(chǎn)業(yè)還處于大而不強的階段，要想成長為化工強國，必須要從自主創(chuàng)新上破局！“一切為了國家需要！”這一句話重如千斤。也是為了這一句話，洛陽工程公司的幾代科研人員薪火相傳，付出青春與汗水，數(shù)十年埋頭苦干，同兄弟單位聯(lián)手為我國的石化科技事業(yè)譜寫出濃墨重彩的一幅畫卷。

突破世界級難題

烯烴中的乙烯和丙烯是基本有機化工原料，生產(chǎn)技術(shù)強烈依賴石油資源。這讓中國石油進口數(shù)量大幅增加，進口比例一度接近60%，這是國際公認(rèn)的能源安全紅線，一旦超過60%就會被外國掣肘。以煤或天然氣為原料，經(jīng)由甲醇生產(chǎn)乙烯、丙烯的大型化工過程，是新型煤化工技術(shù)的重大突破。利用我國相對優(yōu)勢的煤資源部分替代石油資源，既符合我國貧油、少氣、富煤的資源稟賦特點，也成為我國實現(xiàn)能源多元化，保障能源戰(zhàn)略安全的重要舉措。

煤制烯烴技術(shù)是連接煤化工與石油化工，實施石油替代戰(zhàn)略、保障能源安全的重要戰(zhàn)略方向。但是，放眼國際，這也是一個世界級難題。其中，甲醇制烯烴是煤制烯烴的關(guān)鍵核心技術(shù)，更是世界范圍內(nèi)具有挑戰(zhàn)性的尖端課題。

中國科學(xué)院大連化物所從20世紀(jì)80年代開始，圍繞甲醇制烯烴催化劑和工藝技術(shù)進行了長達30多年的創(chuàng)新研發(fā)工作。1997年，時任洛陽工程公司技術(shù)委員會主任的陳俊武，在辦公室里接待了這批來自大連、尋求DMTO工程技術(shù)開發(fā)合作的客人。由于DMTO工藝專用催化劑反應(yīng)后快速失活，想要推進甲醇制烯烴的工業(yè)化，就必須借鑒催化裂化幾十年的工業(yè)經(jīng)驗，使用流態(tài)化工程技術(shù)。而在國內(nèi)，這方面首屈一指的權(quán)威單位正是中石化洛陽工程有限公司。雙方隨即一拍即合，形成了共同合作機制，至今合作長達20余年之久，可以說，洛陽工程公司和大連化物所的“握手”已成為企業(yè)和科研院所強強聯(lián)合的典范。

但是，當(dāng)時建設(shè)并運行一套甲醇制烯烴的工業(yè)化試驗裝置，需要少則五六千萬元，多則上億元的資金，這一度成為橫亙在面前的一座“大山”。面對這種巨額投入，陜西省政府雪中送炭，向合作方拋來了“橄欖枝”。

陜西省礦產(chǎn)資源豐富。多年來，該省領(lǐng)導(dǎo)一直想利用先進的煤化工技術(shù)，通過發(fā)展新型煤化工產(chǎn)業(yè)，實現(xiàn)煤的深度轉(zhuǎn)化、高效轉(zhuǎn)化，以期將全省的資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)濟發(fā)展優(yōu)勢、產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢。在得知大連化物所已經(jīng)開發(fā)出具有世界領(lǐng)先水平的甲醇制烯烴的實驗室中試技術(shù)，并正在尋找風(fēng)險投資人和合作伙伴的消息后，陜西省專門成立了新興煤化工科技發(fā)展有限公司，與大連化物所、洛陽工程公司合作，開發(fā)甲醇制烯烴工程化技術(shù)。

2004年8月2日，洛陽工程公司和大連化物所、新興煤化工公司經(jīng)過幾輪磋商，正式簽訂了具有歷史意義的《甲醇制取低碳烯烴工業(yè)性試驗協(xié)議》。根據(jù)協(xié)議，三方各盡其職，精誠合作，利用大連化物所的DMTO中試技術(shù)成果、洛陽工程公司在工程設(shè)計領(lǐng)域的流態(tài)化催化反應(yīng)工程技術(shù)經(jīng)驗，在陜西省華縣建設(shè)一套年加工1.67萬噸甲醇的工業(yè)化試驗裝置。

“一項大的工程猶如人體結(jié)構(gòu)一樣精密。我們擅長的事情是將實驗成果做成真正的工業(yè)裝置?！比珖こ炭辈煸O(shè)計大師、洛陽工程公司首席專家劉昱如是說。但是，DMTO技術(shù)從實驗室走向工業(yè)化并不像人們想象的那樣簡單。從試驗室到工業(yè)試驗裝置，洛陽工程公司充分發(fā)揮自身在工程放大方面的優(yōu)勢，完成了實驗室數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)放大。研究數(shù)據(jù)提供的往往只是一個范圍，不能直接應(yīng)用于工程設(shè)計。劉昱介紹道：“試驗性工業(yè)裝置實際做的不是一個工業(yè)設(shè)計，而是一個范圍設(shè)計，通過該裝置進行條件試驗，摸索反應(yīng)壓力、反應(yīng)溫度、循環(huán)量等關(guān)鍵參數(shù)的具體值?！惫I(yè)性試驗裝置在運行過程中遇到的問題除了關(guān)鍵數(shù)據(jù)的不確定外，最大的問題在于裝置規(guī)模小，從而衍生出一系列問題，如循環(huán)量小導(dǎo)致滑閥制作困難、旋風(fēng)分離器小等。

經(jīng)過反復(fù)的攻堅克難，洛陽工程公司成功地實現(xiàn)了DMTO技術(shù)反應(yīng)器和再生器系統(tǒng)的工程化，確定并優(yōu)化了甲醇制烯烴技術(shù)的工藝流程，解決了催化劑跑損、再生燒焦控制等問題，開發(fā)出適合甲醇制烯烴的工業(yè)性試驗裝置，通過工業(yè)性試驗，確定了與甲醇制烯烴反應(yīng)及專用催化劑特性相適應(yīng)的流態(tài)化形式，解決了淺床層流化床反應(yīng)器溫度分布均勻性問題，發(fā)明了獨特的DMTO開、停工方法，獲得了開發(fā)大型DMTO工業(yè)裝置設(shè)計工藝包的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為DMTO技術(shù)的工業(yè)化奠定了扎實的基礎(chǔ)。

2006年5月，DMTO工業(yè)化試驗宣告成功，每天可以轉(zhuǎn)化甲醇75噸，而國外類似裝置一天轉(zhuǎn)化還不到1噸。同年8月，DMTO工業(yè)性試驗項目通過國家技術(shù)鑒定，對于這個全球首套萬噸級DMTO工業(yè)化試驗裝置，中國石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會的專家們評價該技術(shù)是自主知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新技術(shù)，“裝置運行穩(wěn)定、安全可靠，技術(shù)指標(biāo)先進，是目前世界上唯一的萬噸級甲醇制低碳烯烴的工業(yè)化試驗裝置，裝置規(guī)模和技術(shù)指標(biāo)均達到了世界領(lǐng)先水平?！?/p>

萬里長征走出了第一步！陜西華縣DMTO項目的成功是工業(yè)化試驗裝置的成功，它也引起了國家發(fā)改委的關(guān)注。

幾乎與此同時，國外某MTO專利商正在神華集團公司包頭煤制烯烴項目前期技術(shù)方案選擇中展開了自身MTO實驗室技術(shù)成果的推銷，并進入了工藝包引進的階段，已在相當(dāng)程度上贏得了不少技術(shù)專家的認(rèn)可，但同時，高昂的技術(shù)轉(zhuǎn)讓費也像一塊巨石壓在國人的胸口上。

大國重器，只有把核心技術(shù)掌握在自己手中，才能真正掌握競爭和發(fā)展的主動權(quán)，才能從根本上保障國家經(jīng)濟安全、國防安全和其他安全。在時任國家能源局局長張國寶的撮合下，三方聯(lián)合體技術(shù)專家和市場營銷人員組成的團隊一次又一次奔赴神華集團，主動介紹DMTO技術(shù)工業(yè)試驗成果、工藝包開發(fā)與設(shè)計情況。經(jīng)過多輪談判，2007年9月17日，洛陽工程公司、大連化物所、陜西新興能源科技有限公司三方代表與神華集團在北京簽訂了60萬噸/年甲醇制低碳烯烴技術(shù)許可、工藝包設(shè)計和技術(shù)服務(wù)合同。這是世界首套煤制烯烴技術(shù)許可合同，標(biāo)志著DMTO技術(shù)從前期的萬噸級工業(yè)性試驗，向日后的百萬噸級工業(yè)化生產(chǎn)邁出關(guān)鍵一步。

“當(dāng)時，神華項目只有DMTO這一段采用的是國產(chǎn)技術(shù)，而且是首次工業(yè)化的技術(shù)，其他所有裝置都是國外引進的?！眲㈥沤榻B說，這一背景讓整個團隊備受關(guān)注，當(dāng)然，其中更多的是質(zhì)疑的目光。神華項目從前端的煤氣化、凈化，到后端的聚乙烯、聚丙烯，都是國外成熟的技術(shù)。如果把整個項目比喻成一個啞鈴，那么DMTO就是中間的把兒。假如把兒斷了，150多億的投資該怎么辦？當(dāng)時很多人并不看好DMTO首次工業(yè)化嘗試，這讓團隊背負著極大的壓力。

古人云“志不求易者成，事不避難者進”，越是難啃的骨頭，越是展現(xiàn)擔(dān)當(dāng)和作為的時刻。在幾無大型工業(yè)化設(shè)計經(jīng)驗可資借鑒的情況下，結(jié)合反應(yīng)和工藝特征的要求，通過創(chuàng)新研發(fā)，設(shè)計大型反應(yīng)器和再生器系統(tǒng)、配套高效分離系統(tǒng)，以及反應(yīng)-再生-分離一體化的頂層系統(tǒng)集成，才能真正實現(xiàn)甲醇制烯烴技術(shù)大型工業(yè)化，達到工業(yè)化裝置的可靠性、先進性和經(jīng)濟性要求，實現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用目標(biāo)。

洛陽工程公司DMTO團隊在陳俊武院士的親自指導(dǎo)下，反復(fù)論證，成功地開發(fā)出適合DMTO反應(yīng)特點的反應(yīng)和再生工程技術(shù)，設(shè)計了百萬噸級大型流化床反應(yīng)器和再生器，首次實現(xiàn)了放熱反應(yīng)流化床反應(yīng)溫度的精準(zhǔn)控制，開發(fā)出反應(yīng)氣后處理技術(shù)、反應(yīng)生成水預(yù)處理技術(shù)等工程技術(shù)。設(shè)計了大型工業(yè)淺床層流化床反應(yīng)器、預(yù)分離三旋、大型立式換熱器等大型化設(shè)備。2008年6月4日，洛陽工程公司承擔(dān)的神華包頭DMTO項目開始樁基施工，2010年5月15日中交，8月8日投料成功。在不到2年的時間里，成功完成了DMTO技術(shù)的首次工業(yè)化應(yīng)用，創(chuàng)造了大型設(shè)備長周期訂貨、設(shè)備現(xiàn)場制造等新的項目運作方式，形成了獨特的開工方法，打造了世界領(lǐng)先的DMTO工業(yè)技術(shù)，被客戶稱贊為“樹立了MTO工程開發(fā)的標(biāo)桿”。

隨著神華包頭項目正式進入商業(yè)化運營，我國率先實現(xiàn)了甲醇制烯烴的核心技術(shù)及工業(yè)應(yīng)用“零”的突破。憑借這一壯舉，在2014年度國家科學(xué)技術(shù)獎勵大會上，中石化洛陽工程有限公司與中科院大連化物所、新興能源科技有限公司聯(lián)合研發(fā)的甲醇制取低碳烯烴（DMTO）技術(shù)，摘得國家技術(shù)發(fā)明獎（通用類）唯一的一等獎。

創(chuàng)新永不止步

神華包頭百萬噸級工業(yè)生產(chǎn)的投產(chǎn)成功，猶如一場春雨，催動著DMTO技術(shù)工業(yè)推廣應(yīng)用的腳步，引領(lǐng)我國煤制化學(xué)品和清潔燃料行業(yè)步入發(fā)展的快車道。

截至2019年年底，DMTO技術(shù)已累計實現(xiàn)技術(shù)實施許可26套，建成投產(chǎn)的大型生產(chǎn)裝置達14套，烯烴（乙烯+丙烯）產(chǎn)能為791萬噸/年，市場占有率達61.9%。據(jù)不完全統(tǒng)計，近三年來，DMTO技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化推廣應(yīng)用就為成果研發(fā)單位新增收入34.02億元、成果應(yīng)用單位新增收入523.84億元，不僅成功地開辟了一條以煤為原料生產(chǎn)乙烯丙烯基礎(chǔ)有機化工產(chǎn)品的新途徑，改變了傳統(tǒng)以石油天然氣為原料生產(chǎn)烯烴的行業(yè)格局，促進了世界乙烯丙烯原料的多元化，而且?guī)恿嗣褐葡N產(chǎn)業(yè)、外購甲醇發(fā)展精細化學(xué)品行業(yè)、聚氯乙烯產(chǎn)業(yè)、焦化深加工等行業(yè)的發(fā)展。

與此同時，以陳俊武、劉昱為核心的洛陽工程公司攻關(guān)團隊清醒地認(rèn)識到，DMTO技術(shù)想要保持領(lǐng)先地位，就必須不斷進步，開發(fā)更有競爭力的新一代DMTO技術(shù)。2014年，他們和大連化物所聯(lián)合研發(fā)推出的DMTO二代技術(shù)在陜西蒲城煤制烯烴項目中實現(xiàn)了一次開車成功。

與第一代技術(shù)相比，DMTO-Ⅱ技術(shù)加了一個C4+回?zé)捬b置，丙烯收率可提高7-8個百分點，烯烴收率選擇性提高了10%，每噸烯烴甲醇消耗可降低逾10%，能耗低，生產(chǎn)成本大幅降低，在總投入基本一定的情況下，進一步提高了經(jīng)濟效益。同時，由于效率的提高，資源消耗和排放也相對減少了，保持了該技術(shù)的國際領(lǐng)先水平。

他們在不斷超越自我的同時，也在為新技術(shù)的工程化增加著難度系數(shù)。在DMTO項目建設(shè)中，每個業(yè)主幾乎都有個性化的需求。例如，青海鹽湖項目，地處高原，空氣稀薄，地基遇淡水即沉，電氣設(shè)備遇鹽霧易腐，給施工帶來不小考驗；山東神達項目，地下都是堅硬的石山，鋪設(shè)管線必須一炮一炮地把地崩開；延長靖邊項目，煤油共煉，是煤化工與傳統(tǒng)煉油化工的結(jié)合，需要在設(shè)計上單獨考慮?！皹I(yè)主給我們反饋，我們在認(rèn)真研究后就會在下一套裝置上改進、優(yōu)化，不斷完善?！眲㈥耪f。

多年來，針對裝置大型化和長周期運行遇到的各種問題，他們一直在尋求著最完美的解決方案。不僅完成了再生催化劑降溫、反應(yīng)氣體快速導(dǎo)出和碳四副產(chǎn)品再裂解等新技術(shù)研發(fā)，而且完成了提高烯烴收率和裝置長周期運行的配套技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用，為我國甲醇制烯烴工業(yè)的技術(shù)升級和產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了有力支撐。

為實現(xiàn)與D M T O工程化技術(shù)的高效耦合，他們創(chuàng)新開發(fā)出了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的“前脫乙烷-脫甲烷塔+吸收塔”DMTO烯烴分離工藝技術(shù)；將DMTO反再分離進行一體化工程開發(fā)和設(shè)計，形成了從甲醇進料到生產(chǎn)出合格聚合級乙烯和丙烯產(chǎn)品的全流程技術(shù)。

2014年12月5日，國內(nèi)首套采用完全自主知識產(chǎn)權(quán)的100萬噸/年DMTO裝置，在山東聯(lián)泓新材料有限公司生產(chǎn)出合格產(chǎn)品。不僅標(biāo)志著DMTO與烯烴分離一體化成套工程技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用獲得成功，而且打破了國外在MTO烯烴分離技術(shù)上的壟斷，在世界范圍內(nèi)率先實現(xiàn)了百萬級甲醇制烯烴一體化工業(yè)裝置建設(shè)中自主知識產(chǎn)權(quán)技術(shù)的全覆蓋。

截至2019年年底，高效耦合的DMTO烯烴分離技術(shù)一體化技術(shù)已在江蘇、青海等地甲醇制烯烴項目建設(shè)中實現(xiàn)工業(yè)推廣應(yīng)用。一體化設(shè)計具有方案比選、自動控制、關(guān)鍵設(shè)備提升、經(jīng)濟評估、項目管理等多方面的優(yōu)勢。到目前為止，項目團隊累計獲國家授權(quán)專利21項。

如今，他們與大連化物所的同伴們一邊著手開發(fā)更加先進的DMTO成套技術(shù)開發(fā)，一邊加強與伊朗、俄羅斯、沙特等國家的技術(shù)交流與合作，打造“一帶一路”建設(shè)中的國家技術(shù)新名片。

一流團隊創(chuàng)造一流成果

一個成功團隊的發(fā)展史，必然是一群志同道合者的奮斗史。像DMTO這樣的大項目，自然需要“多兵種大兵團”的作戰(zhàn)，在這個團隊中，成員之間既相互聯(lián)系又相對獨立，不斷溝通，不斷磨合，最終匯集成一個緊密合作的集體。

“大連化物所是原始創(chuàng)新的發(fā)起者，我們圍繞DMTO工藝技術(shù)工程化、大型化和工業(yè)化做了大量的開發(fā)工作，既有協(xié)同創(chuàng)新和集成創(chuàng)新，又參與了其中的原始創(chuàng)新，起到了橋梁和紐帶作用?！比虆⑴c了DMTO項目攻關(guān)的洛陽工程公司黨委書記王國良這樣評價雙方的合作。

作為工程公司，就是要善于利用技術(shù)創(chuàng)新創(chuàng)造市場、引領(lǐng)市場、占領(lǐng)市場、贏得市場，在以新技術(shù)占領(lǐng)市場制高點的歷程中發(fā)揮好橋梁與紐帶作用。23年來，在技術(shù)開發(fā)和工程設(shè)計中，工作人員遭遇了很多意想不到的困難和壓力。成功的背后是大家日復(fù)一日、年復(fù)一年辛勤的付出，忠誠堅守、奉獻擔(dān)當(dāng)、超越自我的精神，在他們身上得到了全面體現(xiàn)。

團隊在華縣化工廠安營扎寨，開始至關(guān)重要的大型試驗的那700多個日日夜夜里，每一名參與的成員都感受至深。在這些人中，有白發(fā)蒼蒼的老科學(xué)家，也有風(fēng)華正茂的年輕人，他們恐怕都已記不清自己度過了多少個不眠之夜和寒暑日子。

“其實，DMTO技術(shù)上已經(jīng)沒有什么問題，工藝上也基本走通了。當(dāng)時主要擔(dān)心的不是技術(shù)問題，而是安全、環(huán)保等能把你‘一票否決的因素。”劉昱坦言，工業(yè)性試驗過程中，最讓人擔(dān)心的是人員安全、生產(chǎn)安全和環(huán)保安全。幾個單位的100多人聚集在現(xiàn)場，36米高的大型裝置，面對全新的裝置、全新的設(shè)備、全新的流程，哪一個環(huán)節(jié)出了問題，以后恐怕就再沒機會做了。

看似尋常最奇崛，成如容易卻艱辛。20余年風(fēng)雨如磐，回想當(dāng)年項目啟動時，已是古稀之年的陳俊武院士如今已年過耄耋，但仍堅守在研究一線，時刻關(guān)注著DMTO技術(shù)的發(fā)展，而當(dāng)初那些風(fēng)華正茂的年輕骨干們，如今也已霜染發(fā)梢。一路走來，成功與失敗的起伏交錯讓他們愿意把眼光放得更遠，心胸放得更寬，讓時間見證著自己努力的進展。

當(dāng)前，正處于全球范圍內(nèi)的大變革、大發(fā)展時期，科技創(chuàng)新工作同樣面臨一系列新的機遇與挑戰(zhàn)。民之所望，士之所擔(dān)。以己之長，擇世所需。陳俊武院士曾經(jīng)說過：“只要國家需要，就是我的選擇！”科研之路沒有盡頭，有了新的高度，就會有新的目標(biāo)。盡管千難萬險，盡管風(fēng)雨兼程，但是洛陽工程公司的每一位同仁都是這樣一個個心無旁騖的趕路人，抬頭盯著目標(biāo)，低頭腳踏實地，向前的腳步一刻不曾停留。