甲醇制低碳烯烴獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)

    乙烯、丙烯等低碳烯烴是重要的基本有機(jī)化工原料，是現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的基石，其傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)強(qiáng)烈地依賴于石油資源。隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，石油及石化產(chǎn)品的需求迅速增長(zhǎng)，石油資源的匱乏使得供需矛盾日漸突出，嚴(yán)重制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展。而我國(guó)煤炭資源則相對(duì)豐富，發(fā)展以煤為原料制取石油類產(chǎn)品的煤化工技術(shù)，實(shí)施石油替代戰(zhàn)略，是關(guān)系到我國(guó)經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)展和能源安全的重大課題。

　　在2014年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)上，“甲醇制取低碳烯烴”項(xiàng)目摘取了本年度國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。其項(xiàng)目完成人中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所(以下簡(jiǎn)稱大連化物所)劉中民團(tuán)隊(duì)通過(guò)攻克與催化劑和工藝技術(shù)相關(guān)的一系列科學(xué)難題，取得技術(shù)突破，掌握了煤制烯烴的關(guān)鍵核心技術(shù)甲醇制烯烴，從而在我國(guó)“缺油少氣富煤”的大背景下，為連接煤化工與石油化工、實(shí)施石油替代攻略、保障能源安全提供重要技術(shù)途徑，指明戰(zhàn)略發(fā)展方向。

　　他們，窮的只剩下精神

　　從上世紀(jì)80年代開始，大連化物所開始部署甲醇制烯烴的研究工作，圍繞反應(yīng)原理、催化劑、反應(yīng)工藝進(jìn)行創(chuàng)新研發(fā)工作。2004年，大連化物所、新興能源科技有限公司和中石化洛陽(yáng)工程有限公司合作，進(jìn)行甲醇制取低碳烯烴成套工業(yè)技術(shù)開發(fā)(工藝名稱：DMTO)，建成了世界第一套萬(wàn)噸級(jí)(日處理甲醇50噸)甲醇制烯烴工業(yè)性試驗(yàn)裝置，并于2006年成功完成工業(yè)性試驗(yàn)，裝置規(guī)模和技術(shù)指標(biāo)均處于國(guó)際領(lǐng)先水平;2008年，DMTO專用催化劑實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn);2010年，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)利用DMTO技術(shù)建設(shè)完成了世界首套甲醇制烯烴工業(yè)化裝置，于當(dāng)年8月成功開車并穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。2011年1月起正式進(jìn)入商業(yè)化運(yùn)營(yíng)階段，標(biāo)志著我國(guó)率先實(shí)現(xiàn)了甲醇制烯烴核心技術(shù)及工業(yè)應(yīng)用“零”的突破。

　　三十年漫長(zhǎng)而艱辛的研發(fā)歷程，融入了大連物化所三代科研人的對(duì)科技創(chuàng)新的執(zhí)著追求與孜孜不倦。

　　項(xiàng)目主要負(fù)責(zé)人、大連化物所副所長(zhǎng)劉中民研究員回憶，他第一次接觸這個(gè)項(xiàng)目時(shí)，還是剛進(jìn)入化物所的研究生，“后來(lái)老師將項(xiàng)目交給我”，劉中民經(jīng)歷了項(xiàng)目研發(fā)與試驗(yàn)推廣道路上的曲折跌宕。提到艱辛過(guò)程中遇到的困難，劉中民笑著說(shuō)：“困難沒有最大，只有最多。”項(xiàng)目起步時(shí)，科研條件非常艱苦，人力資源嚴(yán)重不足，“化物所內(nèi)研發(fā)條件不及現(xiàn)在的20%分之一”。1995年，國(guó)際油價(jià)出現(xiàn)大幅度下跌，作為替代品的煤制烯烴市場(chǎng)推廣進(jìn)而受到很大影響，技術(shù)攻關(guān)方面也進(jìn)入瓶頸期。

　　“在埋頭技術(shù)研發(fā)的同時(shí)，我還要還帶著策劃案四處尋訪投資。”提及那段日子，劉中民笑著回憶，“我精神壓力很大，但是并非來(lái)自技術(shù)因素，如何利用好的概念設(shè)計(jì)說(shuō)服投資者放大實(shí)驗(yàn)，實(shí)際生產(chǎn)萬(wàn)噸裝置，對(duì)于一直奮戰(zhàn)在科研一線的實(shí)戰(zhàn)研究員著實(shí)是個(gè)挑戰(zhàn)。”

　　面對(duì)諸多困難，劉中民和他的團(tuán)隊(duì)始終抱定信念，牢牢把握煤制烯烴的發(fā)展方向，夜以繼日的堅(jiān)持在技術(shù)研發(fā)、戰(zhàn)略創(chuàng)新的一線，連續(xù)的開拓性研究使得物化所等技術(shù)研發(fā)單位突破難關(guān)，成功研制甲醇制烯烴硫化反應(yīng)專用催化劑，在世界上首次實(shí)現(xiàn)了SAPO-34分子篩工業(yè)放大合成和甲醇制烯烴催化劑工業(yè)生產(chǎn)。 對(duì)于支撐團(tuán)隊(duì)一路走下來(lái)的原因，劉中民研究員說(shuō)到，“我們窮的只剩下精神”。

　　“國(guó)家隊(duì)”的戰(zhàn)略前瞻性

　　想要開發(fā)成功這樣世界領(lǐng)先的創(chuàng)新技術(shù)，絕非朝夕間可以實(shí)現(xiàn)的， DMTO項(xiàng)目作為產(chǎn)、學(xué)、研三方合作成功的經(jīng)典范例在根本上得益于長(zhǎng)期堅(jiān)持以滿足國(guó)家重大戰(zhàn)略需求為目標(biāo)、明確定位、充分解放思想、加強(qiáng)戰(zhàn)略合作、走一條創(chuàng)新的研發(fā)合作模式道路。

　　2004年，國(guó)際油價(jià)回升，甲醇制烯烴的發(fā)展迎來(lái)難得的新機(jī)遇，陜西省計(jì)劃建設(shè)煤制烯烴項(xiàng)目，省政府為此成立了新興能源科技有限公司，提供了充分的資金保障，與大連物化所聯(lián)合進(jìn)行工業(yè)成套技術(shù)開發(fā)，同時(shí)，大連化物所結(jié)合甲醇制烯烴的技術(shù)特點(diǎn)，強(qiáng)力推薦設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)最為豐富的中石化洛陽(yáng)工程有限公司作為工藝設(shè)計(jì)方。三方優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，為最終取得DMTO技術(shù)的成果奠定了基礎(chǔ)

　　大連化物所所長(zhǎng)、中科院院士張濤認(rèn)為，這支具備“大體量的研究所、相當(dāng)?shù)募夹g(shù)、過(guò)硬的科研團(tuán)隊(duì)”的“國(guó)家隊(duì)”所具備的戰(zhàn)略前瞻性眼光，是DMTO項(xiàng)目成功的關(guān)鍵要素。即使在面對(duì)困難時(shí)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)仍然堅(jiān)定前期的戰(zhàn)略部署與充分準(zhǔn)備，抱以持久的恒心與毅力，在關(guān)鍵時(shí)刻發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。其中，大連物化所一直以能源戰(zhàn)略研究為主導(dǎo)，大力發(fā)展以MTO為龍頭的煤代油技術(shù)，并著重發(fā)展與國(guó)防相關(guān)的能源轉(zhuǎn)化技術(shù)、儲(chǔ)能技術(shù)以及相關(guān)基礎(chǔ)研究，在石化領(lǐng)域發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁，并在國(guó)內(nèi)長(zhǎng)期居于領(lǐng)先地位。

　　戰(zhàn)略性的前瞻性使得DMTO項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)做好系列規(guī)劃布局，得到國(guó)家各級(jí)政府和科研領(lǐng)導(dǎo)部門政策和經(jīng)費(fèi)上的認(rèn)可與支持;同時(shí)其技術(shù)轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化與社會(huì)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化緊密結(jié)合，促進(jìn)烯烴工業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化并保證原料多元化發(fā)展，為保障國(guó)家能源安全，優(yōu)化國(guó)內(nèi)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)煤代油戰(zhàn)略的進(jìn)一步實(shí)施發(fā)揮了重大的作用。

　　巨大的經(jīng)濟(jì)效益 從科研中來(lái)到社會(huì)中去

　　作為第一代DMTO技術(shù)投入生產(chǎn)的神華包頭是我國(guó)煤制烯烴國(guó)家示范項(xiàng)目，裝置規(guī)模為每年180萬(wàn)噸甲醇生產(chǎn)60萬(wàn)噸烯烴(最終產(chǎn)品為乙二醇和聚丙烯)。2011年，其正式開始商業(yè)化運(yùn)營(yíng)，大連化物所同時(shí)也在孵化第二代技術(shù)，現(xiàn)在，第二代技術(shù)已經(jīng)投廠，即將開工運(yùn)行。DMTO技術(shù)累計(jì)實(shí)現(xiàn)技術(shù)實(shí)施許可20套大型工業(yè)裝置，合計(jì)烯烴總產(chǎn)能1126萬(wàn)噸/年，這些裝置的建設(shè)預(yù)計(jì)可拉動(dòng)上下游投資約2500億元，新增產(chǎn)值1200億元，實(shí)現(xiàn)新增就業(yè)約17000人。截止目前，DMTO技術(shù)獲得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，已開工裝置總產(chǎn)值約500億元，利稅超過(guò)100億元。

　　2014年，DMTO工業(yè)裝置進(jìn)入開工的高潮期，全年已有5套工業(yè)裝置相繼投產(chǎn)運(yùn)行，分別是延長(zhǎng)靖邊、中煤榆林、華夏寶豐、山東神達(dá)，以及蒲城能化(第二代技術(shù))等工業(yè)裝置，新增烯烴產(chǎn)能280萬(wàn)噸/年，新增經(jīng)濟(jì)效益超過(guò)60億元。已投產(chǎn)的7套DMTO裝置的烯烴總產(chǎn)能已經(jīng)達(dá)到400萬(wàn)噸烯烴/年，帶動(dòng)了我國(guó)甲醇戰(zhàn)略型新興產(chǎn)業(yè)的快速形成。其中，2013年在我國(guó)沿海寧波禾元投產(chǎn)運(yùn)行的工業(yè)裝置還成為首次海外購(gòu)置甲醇原料的特色試點(diǎn)。這對(duì)于缺乏煤炭資源、但是烯烴需求旺盛的沿海發(fā)達(dá)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的借鑒意義。DMTO技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)石油化工和煤化工產(chǎn)業(yè)布局具有深刻的影響。運(yùn)用其進(jìn)行海外天然氣(頁(yè)巖氣)制烯烴是開拓海外市場(chǎng)，擴(kuò)大DMTO技術(shù)商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的重要戰(zhàn)略。目前為止，潛在海外客戶已達(dá)到20余家。

　　在DMTO技術(shù)拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的同時(shí)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)依舊耕耘于科技前沿，持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展，授權(quán)發(fā)明專利達(dá)共63項(xiàng)，國(guó)內(nèi)34項(xiàng)。

　　時(shí)下綠色能源發(fā)展備受關(guān)注，劉中民研究團(tuán)隊(duì)表示，DMTO技術(shù)產(chǎn)生的污染符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)在控制范圍內(nèi)已降至最小。劉中民研究員認(rèn)為，不僅僅是中國(guó)面臨著缺油富煤的資源國(guó)情，全世界范圍內(nèi)也是如此，煤制烯烴相對(duì)成本低，污染小，利潤(rùn)巨大。長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，煤代油制烯烴將會(huì)成為趨勢(shì)。

　　科學(xué)是一種研究境界，其終極目標(biāo)必將是惠及人民和社會(huì)發(fā)展。DMTO技術(shù)的工業(yè)發(fā)展及商業(yè)成功運(yùn)作無(wú)疑證明了這一點(diǎn)。大連化物所項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)具有前瞻性的戰(zhàn)略眼光及堅(jiān)持不懈的科研精神，從科研中來(lái)，到社會(huì)中去。