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咬定“煤制烯烴”不放松

時間:2014-11-24 來源:

30多年來,中科院大連化物所四代科研人員始終堅持一個大方向

前不久,中科院大連化學物理研究所(以下簡稱“大連化物所”)副所長劉中民榮獲第七屆周光召基金科技獎。

他獲獎的理由是:完成世界首次甲醇制烯烴工業性試驗。

甲醇制烯烴又稱煤制烯烴,是以煤代替石油,先用煤制甲醇,然后用甲醇制取基礎化工原料——烯烴。劉中民課題組自主開發的煤制烯烴技術,英文縮寫為DMTO

20108月,神華集團采用DMTO技術在包頭建設的180萬噸煤基甲醇制取60萬噸烯烴裝置,投料試車一次成功,成為世界首套甲醇制烯烴工業示范裝置。

如今,DMTO技術工業裝置實施技術許可合同已簽了20套,烯烴總規模1126萬噸/年。

這說明,煤炭的清潔高效利用并非可望不可即。

然而,DMTO技術研發及產業化的路程漫長而艱辛。正如劉中民所說:“為實現DMTO的技術突破和產業化,大連化物所的四代人干了30多年。我這個‘60后’屬于第三代,頭發都干白了。”

上世紀70年代,國際上就開始了煤代油的研究,但堅持到最后的只有兩家

事情得從上世紀70年代說起。當時,全世界發生了兩次石油危機,油價大幅攀升。受此影響,包括美、日在內的多個發達國家相繼啟動了煤代油攻關計劃。

到了80年代初,“甲醇制烯烴催化劑研制”被列為中科院重大課題,由大連化物所的陳國權和梁娟兩位研究員牽頭攻關。考上大連化物所研究生的劉中民,開始了與DMTO的“親密接觸”。

經過無數次失敗,大連化物所研制出固定床催化劑,并于1985年完成了實驗室小試。1995年,在蔡廣宇研究員帶領下,大連化物所采用國際首創的“合成氣經由二甲醚制取低碳烯烴新工藝方法”,完成了年制60噸烯烴的中試,創造了又一個“世界第一”。

也就是在這個時候,受全球石油價格下跌、新探明儲量增加的影響,加上煤制烯烴技術難度特別大,國際上堅持下來的只有兩家:美國的“美孚石油”和“聯合油品”公司。

國外技術在進步,你不進步就落后了。在最困難的時候,一定要挺住

19952月,劉中民接過DMTO的接力棒后,中試完成的喜悅很快煙消云散。每桶石油的最低價格不到10美元,用煤制烯烴無賬可算。當他們申請國家“九五攻關”項目時,被否掉了。

國家不積極,國際合作也走不通。大連化物所完成中試后,美國一家跨國公司就找上門來要求合作。但在當時,這樣的合作沒人敢批。

國際合作不允許、國家計劃不支持,煤制烯烴到了最困難的時期。于是,劉中民開始往全國跑,尋找合作研發企業:北京、甘肅、陜西、四川……幾乎跑遍了所有可能有一線希望的地方,但一家也沒談成。

“這一階段真是最艱險、最困難的。”劉中民說,除了尋找合作單位搞工業示范,他們還得繼續完善現有技術,因為國外還有公司在做。“人家的技術在進步,你不進步就落后了。一旦落后,就永無出頭之日。”

有心人天不負。“救命稻草”在1998年降臨。這年8月,時任中科院院長的路甬祥到大連化物所考察,他們趕緊打了一個報告給路院長。中科院后來下發了一個文件,給予100萬元的資助經費。

憑借這100萬元救命錢,劉中民他們兩條腿走路:一方面繼續尋找合作伙伴,同時在原有技術基礎上進行再創新,繼續完善工藝。

在經費異常緊張的情況下,劉中民帶領團隊持續攻關,并取得了重大突破:把1995年中試時用的“合成氣經由二甲醚制取烯烴工藝”改為“合成氣經由甲醇制取烯烴工藝”。雖然兩者的原理相同,但甲醇制烯烴的工藝更成熟,能做的規模也更大。

“回過頭去想,那段日子真是難過!”劉中民不勝唏噓。

“為什么能堅持下來?”

“因為我們一直覺得煤制烯烴這個大方向沒有錯,而且從技術上看,我們一直是最好的。”劉中民說,“另外,我是從老同志手里把這個事情接過來的,我不能把它做沒了。所以,一定要挺住、堅持住。”

2004年做大型試驗的時候,我都快神經質了。哪個環節出了問題,就再沒機會做了。”

劉中民的春天在2004年到來。這一年,國際油價回升,加上此前美國聯合油品公司在北京開了一個聲勢浩大的發布會,宣布完成甲醇制烯烴中試,國內的熱情又被點燃。

當時,陜西省打算在榆林上煤制烯烴項目。在就此召開的專家研討會上,有人建議用國外技術,但上億美元的技術轉讓費實在讓人心疼。這時,一位老專家推薦了大連化物所的技術。陜西省政府派員考察后,很快與劉中民簽了合作合同。

在正式建廠之前,要先做一個1天處理甲醇50噸的大型試驗。“這是全世界第一個這么大規模的大型試驗,甲醇轉化的裝置高30多米,從設備來說相當于一個小工廠。”劉中民說,“這個做下來之后,我們就具備了從頭到尾編制百萬噸級裝置工藝包的能力。”

陜西省對此高度重視,專門成立了陜西新興煤化工科技公司(即后來的新興能源科技有限公司),劃撥了8300萬元試驗經費。20045月,劉中民帶領課題組成員開到西安附近的華縣化工廠安營扎寨,開始了至關重要的大型試驗。

從實驗室到工廠,從樣品到產品,其技術難度可想而知。但劉中民最擔心的還不是技術,而是人員安全、生產安全和環保安全。“從一個單位的十幾個人到幾個單位的100多號人,從兩米高的實驗室儀器到36米的大型裝置……哪一個環節出了問題,以后就再沒機會做了。”

“當時我都有些神經質了。”劉中民說,“每天晚上都睡不踏實,過一會兒就爬起來看看裝置上面的火炬,如果火炬亮著就沒事,不亮就出事兒了。化工廠附近有采石場,經常放炮,有時候半夜聽到‘哐’的一聲,我就從床上彈起來——還以為我們裝置出事兒了!”

700多個日夜的提心吊膽,終于迎來了激動人心的時刻。20065月,試驗宣告成功,每天可以轉化甲醇75噸——國外的1天還不到1噸。

2007年開始,劉中民帶領隊伍轉戰包頭,迎接更為關鍵的大考

華縣的大型試驗引起了國家發改委的關注,聽取了劉中民的匯報,神華集團也改變了主意:包頭煤制烯烴項目改用國內技術。

200612月,神華投資150多億元的包頭煤制烯烴項目獲得國家發改委核準項目。

劉中民迎來了更為關鍵的大考:包頭項目要是失敗了,不僅意味著DMTO被判死刑,也會影響國家現代煤化工產業的發展。

2007年開始,劉中民帶領隊伍轉戰包頭,投入到世界首套甲醇制烯烴工業示范裝置建設的服務中。經過相關各方的精誠協作、日夜奮戰,包頭項目于201088日試車成功。

當時,千里之外的大連化物所正在舉行全所研究員參加的發展戰略研討會。所長張濤收到劉中民發來的短信后,大聲說:“會議暫停,我先告訴大家一個好消息!”大家聽說后,都站起來集體鼓掌。

DMTO大規模產業化的同時,大連化物所又研發出新一代甲醇制烯烴技術(DMTOII)并完成工業性試驗,使中國的DMTO技術在國際上持續領先。“DMTOII每噸烯烴甲醇消耗降低10%以上,熱量利用更合理,大幅度降低了烯烴生產的原料成本。”劉中民說,“該技術的誕生,進一步提高了技術經濟競爭力和資源利用率,對發揮我國煤炭資源優勢、緩解我國石油資源緊張局面、發展煤制烯烴新型煤化工產業意義重大。”

趙永新 黃文硯

 

創新感言

煤一定要用,不用的話解決不了國家長期發展對能源的需求,經濟社會的發展會受制于人。

煤炭清潔高效利用要注重對新技術的開發。目前煤化工發展還是受制于技術,落后的技術再多都沒有用。新技術不是一朝一夕就能研發出來的,需要超前部署、長期攻關。

技術開發不能閉門造車,需要加強產學研合作。就目前而言,還應加大對科研院所和高校的扶持力度,因為他們的技術研發動力更大、能力更強。

技術研發需要一群技術的突破,而不是一花獨放。單一的技術路線容易導致重復投資,造成潛在風險。

煤化工和石油化工的關系,不應該對立,應互為補充、協調發展。

劉中民

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