劉中民：讓“煤代油”制烯烴技術結出碩果

謝小芳

【人物檔案】

劉中民，1964年生于河南，理學博士、研究員、博士生導師?，F任中科院大連化學物理研究所副所長，甲醇制烯烴國家工程實驗室主任，國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）技術總負責人，帶領團隊完成世界首次甲醇制取低碳烯烴工業(yè)性試驗，實現了我國在國際上率先擁有設計和建設百萬噸級工業(yè)裝置的技術能力。主持研制成功多項具有自主知識產權的新技術并實現產業(yè)化，完成“863”“973”等多項國家科技任務，榮獲國家技術發(fā)明一等獎等省部級以上科技獎勵10余項。

提到烯烴，普通人可能不知道其為何物，但說起礦泉水瓶、汽車輪胎、電線電纜等制品，人們一定不會陌生。是的，烯烴就是這么廣泛地應用于我們的生活中，不可或缺。傳統(tǒng)的烯烴生產技術強烈地依賴于石油資源，而我國石油資源匱乏，煤炭儲量相對豐富。中科院大連化物所劉中民團隊和他的前輩們經過30多年的努力，終于使煤炭經甲醇制低碳烯烴技術在中國落地生根，開花結果。2015年12月7日，因為在應用催化領域，尤其是甲醇制烯烴技術方面取得的杰出成就，劉中民成功當選中國工程院院士。

窮得只剩下精神也要做超前研究

一組數字或許能夠說明甲醇制烯烴技術對中國經濟發(fā)展所起的巨大作用：自這項技術在內蒙古包頭成功投產以來，已先后在國內建成或開工建設了20套大型工業(yè)裝置，實現新增就業(yè)約1.7萬人；預計將為國家新增產值1500億元，可拉動上下游投資約2500億元。而隱藏在這組數字背后的事實更具戰(zhàn)略意義：我國已從單純依靠石油制烯烴的石化工業(yè)的單一模式，邁入包括煤炭經甲醇制烯烴的煤化、石化并舉的工業(yè)生產模式。這項成果對我國實施石油替代戰(zhàn)略、走經濟可持續(xù)發(fā)展道路和能源安全都具有重大意義。

煤炭經甲醇制烯烴的研究，歷經30多年才成功實現技術轉化。其艱辛、困苦是常人難以想象的。

20世紀80年代，大連化物所的研究人員了解到國際上有人在石油危機后研究煤制烯烴，他們認為未來的中國早晚也會碰到相同的問題，就開始研究煤代油的技術環(huán)節(jié)，這完全屬于一種超前研究。

劉中民就是在這一時期考上了中科院大連化物所的研究生，并跟隨他的導師邁入煤炭經甲醇制烯烴研究領域。那時，由于中國石油的消耗量和進口量有限，石油危機對中國經濟的影響并不嚴重。在有些人看來，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。

搞科研，需要有深邃的、遠大的戰(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有中斷對煤制烯烴的研究。大連化物所集中力量協(xié)力攻關，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目起步期，面對研發(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艱巨的任務。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)對煤炭替代石油生產烯烴項目的積極性不高。劉中民團隊將甲醇制烯烴技術申請國家“九五”攻關項目時，也被否掉了。他的團隊等著他找到項目資金維持“生計”，煤炭取代石油的技術等待著他來繼續(xù)發(fā)揚光大，導師和前輩們的事業(yè)不能斷送在他的手里……

美國一家公司在了解情況后，希望與大連化物所團隊合作，共同開發(fā)甲醇制烯烴技術。這在今天看來似乎是一件應當鼓勵的、再平常不過的事了，但在當時，對于這樣的項目與外國公司合作，沒有人敢批準。

國際上的路行不通，劉中民就在全國范圍內到處尋找資金?！澳菚r我天南海北四處尋找實驗經費，盼望與企業(yè)聯(lián)合開發(fā)，只求合作，不求回報。”但是，沒有一家企業(yè)看得上這項在未來可能領導全球的技術，這位懷揣“絕技”的中科院研究員也陷入困境。劉中民笑談，當時“窮得只剩下精神”。

1998年8月，時任中科院院長路甬祥到大連化物所視察。借座談之機，劉中民將準備好的報告遞到了路院長手里，希望中科院能夠繼續(xù)支持這項技術的研究。劉中民本沒抱太大希望，但不久，中科院批準資助劉中民團隊100萬元經費，用于進一步研究。

這是真正的雪中送炭?？恐@筆“救命錢”，劉中民團隊進一步研究了甲醇制烯烴過程的反應機理，并在基礎研究成果的指導下不斷完善技術工藝條件，為課題組未來“出山”奠定了良好的基礎。

工業(yè)化試驗取得巨大成功

建設并運行一套甲醇制烯烴的工業(yè)化試驗裝置，少則五六千萬元，多則上億元。讓這項科技成果實現產業(yè)化，就像是一場馬拉松比賽，考驗著劉中民的意志力和耐力。2004年，陜西省向大連化物所拋來了“橄欖枝”。

陜西省礦產資源豐富。多年來，該省領導一直想利用先進的煤化工技術，通過發(fā)展新型煤化工產業(yè)，實現煤的就近轉化、高效轉化，以期將全省的資源優(yōu)勢轉變?yōu)榻洕鷥?yōu)勢、產業(yè)優(yōu)勢。在得知大連化物所已經開發(fā)出具有世界領先水平的甲醇制烯烴的實驗室中試技術并正在尋找風險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展工業(yè)化試驗。

2004年8月2日，總投資8610萬元、年處理甲醇能力1.67萬噸的大連化物所甲醇制烯烴技術（簡稱DMTO）工業(yè)化試驗裝置，在陜西省華縣開工建設。劉中民率團隊在華縣化工廠安營扎寨，開始了至關重要的大型試驗。

甲醇制烯烴，技術上已沒有問題，工藝上也基本走通了，但試驗過程中，劉中民還是深恐某個裝置或環(huán)節(jié)發(fā)生事故，比如因壓力或高溫問題產生爆炸，或因管道泄漏等非技術問題導致失敗。他知道，一旦發(fā)生爆炸，沒人會認為是試驗的某個環(huán)節(jié)出了問題，而會說是甲醇制取烯烴技術不過關，由他導師開創(chuàng)的甲醇制取烯烴的事業(yè)就會葬送，他的團隊將沒有未來。那段日子，劉中民每天晚上都睡不踏實。華縣化工廠附近有個采石場，經常放炮，有時候半夜聽到“哐”的一聲，劉中民就會從床上彈起來，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)化試驗宣告成功，每天可以轉化甲醇75噸，而國外類似裝置一天轉化還不到1噸。對于這個全球首套萬噸級DMTO工業(yè)化試驗裝置，中國石油和化學工業(yè)協(xié)會組織的科技成果鑒定專家們認為：該工業(yè)化試驗裝置運行穩(wěn)定，安全可靠，技術指標先進，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)模和技術指標達到了世界領先水平。

第三代技術正在升級

陜西華縣DMTO項目的成功，引起了國家發(fā)改委的關注。2006年12月，神華集團投資的包頭煤制烯烴項目獲得國家發(fā)改委核準，裝置規(guī)模為每年180萬噸甲醇生產60萬噸烯烴，他們放棄了最初選定的國外未經工業(yè)性試驗驗證的甲醇制烯烴技術，而是選用了我國自主知識產權的DMTO技術。

煤制烯烴60萬噸/年，投資150多億元。一個新的戰(zhàn)場開辟出來了。劉中民又帶領團隊轉戰(zhàn)包頭，投入到世界首套DMTO工業(yè)示范裝置的建設中。

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，劉中民團隊的研究人員激動得相擁而泣。多年的艱辛、巨大的壓力、成功的喜悅，化成了激動的淚水。劉中民向大連化物所所長張濤發(fā)去短信，正在所里主持大會的張濤馬上暫停會議，把這一好消息分享給大家。與會人員全體起立，用最熱烈的掌聲對這項成果表示了祝賀。

隨著神華包頭項目正式進入商業(yè)化運營，我國率先實現了甲醇制烯烴的核心技術及工業(yè)應用“零”的突破。猶如一場春雨，DMTO技術推動了我國煤化工產業(yè)的迅速發(fā)展。目前，DMTO系列技術已經累計實現技術許可20套工業(yè)化裝置，對應烯烴產能1126萬噸/年，預計拉動投資2500億元。目前，已經投產了8套工業(yè)裝置，烯烴產能合計達460萬噸/年，新增產值約500億元/年，利稅超過100億元。基于以上杰出的成績，2014年，甲醇制取低碳烯烴（DMTO）技術喜獲國家技術發(fā)明一等獎，習近平總書記親自為劉中民頒獎，這是對甲醇制烯烴（DMTO）技術的最高褒獎。DMTO項目還形成了一系列具有我國自主知識產權的專利技術，目前已授權的發(fā)明專利有63件，其中國內34件，國外29件。有11件核心專利分別進入到10個國家和地區(qū)。

百尺竿頭，更進一步。如今，劉中民團隊正積極研究DMTO第三代技術，擬使DMTO單套裝置處理能力從現有的180萬噸/年的水平提高到300萬噸/年以上，并且單程甲醇轉化率和烯烴選擇性不低于第二代技術。

選對方向，堅持不懈，劉中民憑借他的智慧、恒心和毅力完成了一項又一項的產業(yè)化科技成果，但這只是一個起點，未來還有更多的挑戰(zhàn)和機遇在等待著他。