煤代油制烯烴技術(shù)這樣邁向產(chǎn)業(yè)化

　　“新一代甲醇制取低碳烯烴DMTO-Ⅱ工業(yè)化技術(shù)”在北京首簽工業(yè)化示范項目許可。陜西煤業(yè)化工集團(tuán)、中石化洛陽石化工程公司和中科院大連化學(xué)物理所技術(shù)許可方，與陜西蒲城清潔能源化工有限公司被許可方正式簽約。陜西蒲城清潔能源化工有限公司重任在肩，煤制甲醇年產(chǎn)180萬噸、甲醇制烯烴年產(chǎn)67萬噸及配套項目將進(jìn)入實施。

　　這是DMTO-Ⅱ工業(yè)化技術(shù)在全球的首份許可合同，它標(biāo)志著具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)、世界領(lǐng)先的新一代甲醇制烯烴技術(shù)，在走向工業(yè)化道路上又邁出了關(guān)鍵一步。

　　2011年1月1日，在內(nèi)蒙古包頭市，神華60萬噸煤制烯烴工業(yè)示范工程，也正式開始了其商業(yè)化的運營。

　　由中科院大連化物所等單位研發(fā)，我國擁有自主產(chǎn)權(quán)的DMTO以及DMTO-Ⅱ技術(shù)，走過其多年光榮而又艱辛的歷程，引起了人們的普遍關(guān)注和興趣。“煤代油制烯烴技術(shù)邁向產(chǎn)業(yè)化”的重大科技成果經(jīng)過兩院院士的投票，2011年1月19日，也入選了2010年中國十大科技進(jìn)展新聞。

　　科技創(chuàng)新的腳步從未停歇

　　“DMTO要在國際競爭中最終取勝，就像是一場全面考驗?zāi)土Φ鸟R拉松?！敝锌圃捍筮B化物所副所長、研究員劉中民曾對本報記者感慨地說：“從上個世紀(jì)80年代初開始，大連化物所看到國際的發(fā)展趨勢，以及我國未來能源發(fā)展的需求，就成立了甲醇制取低碳烯烴研究組，幾代科研人員創(chuàng)新的腳步從來未敢停歇?！?/p>

　　誠如斯言，我國的甲醇制取低碳烯烴邁向產(chǎn)業(yè)化，成為世界在該領(lǐng)域的翹楚，至今已經(jīng)歷了整整30個年頭。

　　20世紀(jì)中期，全球的兩次石油危機(jī)，促使企業(yè)家攜手科學(xué)家，尋求開拓非石油資源的新途徑，這種形勢極大地推動了煤化工和天然氣化工的發(fā)展。甲醇制取低碳烯烴過程MTO，就是從煤或天然氣出發(fā)制取化工產(chǎn)品的一次新嘗試。

　　中國科學(xué)院高層領(lǐng)導(dǎo)審時度勢，1981年在太原召開了一碳化學(xué)工作會議，明確提出由大連化物所承擔(dān)甲醇制取低碳烯烴的研究工作，并將其列為中國科學(xué)院的重點課題。據(jù)曾任大連化物所的副所長李文釗對本報記者回憶，在時任研究室主任林勵吾的領(lǐng)導(dǎo)和支持下，組成了以陳國權(quán)和梁娟為正副組長的甲醇制取低碳烯烴的研究組，經(jīng)過幾年努力，在國內(nèi)首先合成了ZSM-5型沸石分子篩，并對其合成規(guī)律、反應(yīng)性能調(diào)變、改性及表征等進(jìn)行了系統(tǒng)的研究工作，為我國實現(xiàn)“以煤代油”的戰(zhàn)略目標(biāo)邁出了可喜的第一步。

　　“七五”期間，原國家計委科技司和中國科學(xué)院決定，在大連化物所建立甲醇制取低碳烯烴中試基地，在時任副所長李文釗的主持下，成立了以王公慰為組長、蔡光宇和應(yīng)慕良為副組長的中試攻關(guān)小組。到1989年底，先后完成了3噸/年規(guī)模沸石放大合成及4~5噸/年規(guī)模的裂解催化劑放大設(shè)備，以及日處理量1噸甲醇規(guī)模的MTO固定床反應(yīng)系統(tǒng)和全部外圍設(shè)備等，并在此基礎(chǔ)上于1991年4月完成了中試運轉(zhuǎn)。

　　進(jìn)入20世紀(jì)90年代，新一代學(xué)術(shù)帶頭人劉中民帶領(lǐng)研究組，對甲醇制取低碳烯烴開展更加深入的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究，豐富了對MTO過程的認(rèn)知，并在此基礎(chǔ)上，形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的一整套專利和技術(shù)。1995年，大連化物所完成了流化床MTO過程的中試運轉(zhuǎn)，其發(fā)展的適合兩段反應(yīng)的催化劑及流化反應(yīng)工藝，專家認(rèn)為達(dá)到了國際先進(jìn)水平。1996年，這一成果獲得了中科院的科技進(jìn)步獎特等獎，以及原國家計委、國家科委與財政部聯(lián)合頒發(fā)的“八五”重大科技成果獎。

　　“那年我們申請的是中科院的一等獎，卻頒發(fā)給了我們特等獎，這在以往的科技評獎中是不多見的，可見評委們對我們成果的高度認(rèn)可。我負(fù)責(zé)的是制烯烴催化劑的研制，在獲獎?wù)咧信琶诙??！眲⒅忻裼芍缘貙Α犊茖W(xué)時報》記者說，“非常感謝大連化物所給我提供的廣闊舞臺，我當(dāng)時還很年輕，27歲擔(dān)任研究組副組長，成為研究組長只有31歲，獲獎時也只有32歲?！?/p>

　　劉中民1990年在大連化物所博士畢業(yè)后留所工作，從1991年開始就成為二甲醚制烯烴催化劑課題負(fù)責(zé)人，本來也有多次出國進(jìn)修和工作的機(jī)會，但是劉中民想：自己正在做的是國家的攻關(guān)課題，如果能把這件事情做好，應(yīng)該比出國更為踏實、更有奔頭。

　　“1995年的夏天，我還在上海的青浦做試驗，有一位同事打電話告訴我，所里已經(jīng)決定讓我當(dāng)研究組的組長了。時任研究所所長的楊柏齡很有改革的魄力和創(chuàng)新的眼光，是他說服研究所一批58歲的老同志卸下組長的職務(wù)，為我們一批年輕人提供了早點挑擔(dān)子、施展科研才華和抱負(fù)的機(jī)會?！眲⒅忻翊蜷_回憶的閘門。

　　有效地集成社會的各種創(chuàng)新要素，才能提高我國科技成果轉(zhuǎn)化與規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的能力。中科院在實施國家知識創(chuàng)新工程中，逐步形成了科技創(chuàng)新鏈的認(rèn)識。中科院大連化物所在完成“八五”攻關(guān)任務(wù)后，向有關(guān)產(chǎn)業(yè)部門通報了MTO的中試結(jié)果，并進(jìn)行了技術(shù)交流。一些長期從事催化裂化工藝和裝置設(shè)計的專家認(rèn)為，雖然中科院大連化物所進(jìn)行MTO工藝所用的分子篩的研究開發(fā)工作，當(dāng)時已注冊了國內(nèi)外24項專利技術(shù)，其試驗結(jié)果主要技術(shù)指標(biāo)略優(yōu)于外國同行，但將中試技術(shù)直接放大用于建設(shè)工業(yè)規(guī)模的裝置存在很大風(fēng)險，提出了進(jìn)行中間級的工業(yè)性試驗的必要性。由此，大連化物所加緊與有關(guān)企業(yè)聯(lián)系，著手準(zhǔn)備進(jìn)行工業(yè)性試驗。

　　“一項科技成果實現(xiàn)工業(yè)化，往往要經(jīng)過一個漫長的過程，而核心技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展也必須是持續(xù)不斷的行為。”中科院大連化物所基于這一科學(xué)發(fā)展觀的認(rèn)識，在加強(qiáng)MTO技術(shù)推廣的同時，又積極探索和發(fā)展新一代催化劑，并申請了多項發(fā)明專利，從根本上保持MTO技術(shù)的持續(xù)領(lǐng)先，這一具有自主知識產(chǎn)權(quán)的甲醇或二甲醚轉(zhuǎn)化制取低碳烯烴技術(shù)，被他們命名為DMTO技術(shù)。

　　“從MTO到DMTO，一是從化學(xué)原理上，甲醇變成二甲醚用的是同一個催化劑，我們的工藝設(shè)計已經(jīng)有了創(chuàng)新，DMTO同時含有甲醇和二甲醚兩個技術(shù)。二是出于商業(yè)行為和知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)的考慮，我們希望有自己的特色，所以起了個工藝代號，加上的這個‘D’，本身是二甲醚的英文字頭的縮寫，我們稱之為二甲醚或者甲醇制烯烴；‘D’也隱含著‘大連’的意思?！眲⒅忻竦莱銎渲械木売?。

　　陜西把工業(yè)性試驗“搶”到手

　　2004年4月28日，時任陜西省省長的賈治邦、常務(wù)副省長陳德銘，省政府相關(guān)委辦廳局、省屬大型國企和地市縣領(lǐng)導(dǎo)齊聚，在陜西省北端的府谷縣城共商科技興陜大計。會上，陜西省政府經(jīng)濟(jì)顧問李毓強(qiáng)教授鄭重向省政府推薦：“中科院大連化物所的MTO試驗項目處于世界科技前沿，項目仍處于實驗室階段，需要進(jìn)行工業(yè)性試驗，預(yù)計試驗經(jīng)費要六七千萬元。如果陜西幫助他們完成工業(yè)試驗，即可建大型的工業(yè)生產(chǎn)裝置。陜北這么多優(yōu)質(zhì)煤要轉(zhuǎn)化，提高附加值，目前最好的出路就要靠MTO。”

　　專家介紹說，MTO工藝的主要產(chǎn)品是乙烯和丙烯，它是以煤作為原料，替代以石油或天然氣為原料生產(chǎn)乙烯、丙烯等化工產(chǎn)品的關(guān)鍵技術(shù)，是實現(xiàn)我國“以煤代油”戰(zhàn)略的重要途徑。按照目前采用MTO路線生產(chǎn)低碳烯烴取得的試驗成果，以及甲醇生產(chǎn)裝置大型化的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢來分析，MTO生產(chǎn)低碳烯烴與現(xiàn)在的石油路線相比，具有非常明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。

　　過去，國外某公司也號稱擁有MTO技術(shù)，但沒有經(jīng)過工業(yè)性的試驗，技術(shù)使用費要價卻高達(dá)數(shù)億元。認(rèn)真聽取了政府經(jīng)濟(jì)顧問的意見后，陜西省政府的領(lǐng)導(dǎo)當(dāng)機(jī)立斷，決定由陜西國有企業(yè)出資，和大連化物所一起完成工業(yè)性試驗，然后在陜西建大型工業(yè)化裝置。試驗的投資風(fēng)險由陜西方面承擔(dān)。

　　任務(wù)落實到陜西省投資集團(tuán)公司。該公司副總經(jīng)理袁知中與李毓強(qiáng)教授聯(lián)系后，2004年五一長假的第一天，袁知中在西安與李毓強(qiáng)教授經(jīng)過商談，通過我國石化專家王賢清和門存貴，與中科院大連化物所的MTO首席科學(xué)家劉中民聯(lián)系。

　　5月18日，袁知中和幾位專家飛抵大連，當(dāng)晚即與劉中民等開始了洽談。很快，一份《合作意向書》送到省長賈治邦的辦公桌上。但賈治邦卻對陜西省發(fā)改委的領(lǐng)導(dǎo)發(fā)話：“《意向書》沒有約束力。讓袁知中明天再去。一定要把合同簽下來?！?/p>

　　第二次談判開始，袁知中開口就說:“我們知道MTO技術(shù)是大化所幾代科學(xué)家20多年不懈的科研結(jié)晶，不僅經(jīng)濟(jì)價值巨大，而且對國家戰(zhàn)略安全具有重大意義。技術(shù)入門費要350萬元并不多。我們給360萬元怎么樣？”大化所在場的4位談判人員全愣了。劉中民滿臉漲紅，說：“我們要得少，你們卻給得多，世上沒這個道理！這絕對不行！”袁知中說：“要不再加20萬元？380萬元！”劉中民說：“360萬元夠了，夠了！”袁知中說：“這條就不討論了。360萬元，合同一簽立即付一半。開始執(zhí)行合同，再付一半?！?/p>

　　后來大家成了朋友，劉中民向袁知中透露了個中“秘密”：“當(dāng)時找我們合作的企業(yè)很多。我們已經(jīng)和一家大企業(yè)談到合同具體條文。你們打著省政府旗號，又有王賢清、門存貴二位老專家的引見，我們不能不接待。誰知你們高明，比我們的報價還多給了10萬元。這充分顯示出對我們的認(rèn)可，充分顯示出你們的誠意和大氣?！?/p>

　　在陜西省委省政府的高度重視下，MTO這項具有挑戰(zhàn)意義的重大試驗裝置項目，從最初的談判到全面啟動，僅僅用了3個多月的時間。領(lǐng)導(dǎo)決策的高屋建瓴，實施單位的快速應(yīng)對，把屬于世界煤化工前沿的科研項目“搶”到了陜西。

　　與社會創(chuàng)新價值鏈銜接中求發(fā)展

　　為DMTO項目的建設(shè)與運營，陜西省投資集團(tuán)抽調(diào)了精兵強(qiáng)將，聯(lián)合陜西煤業(yè)集團(tuán)公司、正大煤化公司，共同成立了陜西新興煤化工科技發(fā)展有限責(zé)任公司。

　　2004年8月2日，由大連化物所、陜西新興煤化工公司、洛陽石化工程公司三方合作，共同開發(fā)DMTO工業(yè)化成套技術(shù)正式啟動。在大連化物所DMTO技術(shù)中試研究成果的基礎(chǔ)上，利用洛陽石化工程公司國內(nèi)一流的工程技術(shù)經(jīng)驗，建設(shè)一套年加工1.67萬噸甲醇的工業(yè)化試驗裝置；全部投資和試驗裝置的建設(shè)運行管理工作，由陜西新興煤化工公司負(fù)責(zé)。

　　中科院要面向國家戰(zhàn)略需求干成大事，就必須注重整合社會資源，加強(qiáng)與社會創(chuàng)新單元的密切聯(lián)系。劉中民介紹說：“我們在工業(yè)化的試驗之初，及時請洛陽石化工程公司進(jìn)來參與工程設(shè)計，就是希望能與工程設(shè)計的人有良好的交流，形成今后工業(yè)化的無縫對接。在與工程設(shè)計公司的合作中將相關(guān)的技術(shù)打包，才能將原有停留在實驗室和中試階段的技術(shù)，變成一個讓企業(yè)容易接受、相對比較完整的成套科技成果。中科院要在講基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性、前瞻性的前提下，在通過與社會創(chuàng)新價值鏈銜接中求得發(fā)展?！?/p>

　　中科院搞工程化和產(chǎn)業(yè)化的項目，一定要有自己的準(zhǔn)確的戰(zhàn)略定位，千萬不能靠單槍匹馬去包打天下；若是一味地大包大攬，就形不成協(xié)同單位智慧和力量的疊加，腦袋和手腳產(chǎn)生的作用就都會平均化，作不出自己特色的科研創(chuàng)新。李文釗在接受本報記者采訪時如此評點：我們與洛陽石化工程公司的合作由來已久，迄今為止已有60年的歷史，我們搞DMTO之所以能夠少走彎路，其中一位交往深厚的重要朋友，也是洛陽石化工程公司。一個好漢多人幫扶才能夠成大事，DMTO產(chǎn)業(yè)化獲得成功的一個重要因素，就在于選擇到了戰(zhàn)略合作同心同德的好伙伴。

　　“把DMTO這一技術(shù)成果從實驗室搬到了建設(shè)基地，實際上是風(fēng)險投資，是一次把科技成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的果敢嘗試，我們?yōu)樾屡d公司的膽識感到欽佩。”大連化物所科技處的同志由衷地說。

　　此前，國際上還沒有同類項目建設(shè)、試驗運行的先例可供參考和借鑒，DMTO試驗裝置的要求之高不言而喻。為確保任務(wù)順利完成，新興公司董事會聽取專家意見，綜合分析各種條件后認(rèn)為，在關(guān)中地區(qū)更適合進(jìn)行試驗，果斷決議，將原定在榆林的試驗場地改到華縣。此舉得到了合作各方的認(rèn)可。

　　“華縣離中心城市西安近，氣候環(huán)境好，交通方便，設(shè)備采購、專家往來都方便，依托陜西化肥廠的公用過程和場地，還可以節(jié)省投資，而榆林到11月份就無法施工，冬季停工5個月，而且其中試驗用的小管子萬一哪個地方凍裂，都很難發(fā)現(xiàn)。召開專家驗證會時，大家一致同意決定建在離中心城市近的地方?！痹屡d公司董事長袁知中介紹說。

　　試驗場地從榆林遷到華縣，省政府顧問李毓強(qiáng)也給陳德銘省長寫了封信，提出既然是科學(xué)試驗就要尊重科學(xué)。陳德銘省長欣然表態(tài)：尊重企業(yè)的決策，尊重科學(xué)家的意見，政府不作干預(yù)。

　　投資8610萬元的試驗項目建設(shè)啟動了。合作三方經(jīng)過嚴(yán)格論證，編制了《DMTO工業(yè)化試驗裝置建設(shè)統(tǒng)籌控制計劃》，確定了建設(shè)進(jìn)度關(guān)鍵控制點。值得欣慰的是，建設(shè)這個世界級的DMTO工業(yè)化試驗裝置，所有設(shè)備、材料全部都是國產(chǎn)的，今后大型化的工業(yè)生產(chǎn)裝置也可以全部實現(xiàn)國產(chǎn)化。

　　裝置試車正值三九嚴(yán)寒天氣，大化所的劉中民、呂志輝、王公慰等一批研究人員，以及洛陽設(shè)計公司的工程人員從大連和洛陽來到試驗現(xiàn)場，加上袁知中、閔小建率領(lǐng)的新興公司的全班人馬，和從陜西化肥廠抽調(diào)的技術(shù)骨干，原本冷清的當(dāng)?shù)鼗蕪S招待所一下子熱鬧非凡起來，有些工程設(shè)計人員在這里一住就是8個多月?！罢写?00多個床位，平時沒什么人住，我們?nèi)チ舜参痪筒惶珘蛴?。而?jīng)過我們半年多輪流培訓(xùn)的操作工，在這里也成了稀缺人力資源。”

　　劉中民從招待所住處的后窗，就能看到直線距離約500米處的試驗現(xiàn)場，正常情況就能看到裝置的那個火炬，他每天晚上都要從窗戶往外看，“我們的裝置建在山腳，山里有開礦的，經(jīng)常要放炮開山，不知道什么時候響一聲，我就心驚肉跳，不知道是他們開炮還是我們的裝置出了事情，半夜里經(jīng)常要趕緊從被窩里爬起來，看我們的火炬亮不亮。”

　　裝置還要注意不要產(chǎn)生環(huán)保問題，因為它畢竟只是一個工業(yè)性試驗，反應(yīng)還不穩(wěn)定，反應(yīng)效率低了，有些污染物質(zhì)就會跑到水里去，在設(shè)計方案中，雖然考慮到要依托工廠原有的水處理裝置進(jìn)行處理，但投料試車期間有段時間裝置的出水不太正常，就要直接用大罐車將水接起來，再拉到化肥廠處理?！碍h(huán)境保護(hù)與當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的生活息息相關(guān)，非得高度重視不可。所幸的是我們從難從嚴(yán)要求自己，整個試驗期間從來沒出過一次事故?！?/p>

　　這是三方合作人員牢記的日子：2006年2月20日開始投料試車，安全打通全部試驗流程，實現(xiàn)了投料試車一次成功的目標(biāo)。

　　2006年6月17日至20日，國家發(fā)改委委托中國石油化工協(xié)會組織的專家組，對DMTO開發(fā)項目進(jìn)行了現(xiàn)場考核。專家組認(rèn)為：該工業(yè)化試驗裝置是具有自主知識產(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(jìn)，是目前世界上唯一的萬噸級甲醇制取低碳烯烴的工業(yè)化試驗裝置，裝置規(guī)模和技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到了世界領(lǐng)先水平。而通過在陜西華縣的這一工業(yè)性試驗，開發(fā)我國自主知識產(chǎn)權(quán)的DMTO工業(yè)化成套技術(shù)，為建設(shè)以煤為原料生產(chǎn)低碳烯烴的工業(yè)化裝置奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。

　　百萬噸級DMTO插上五星紅旗

　　經(jīng)國家發(fā)改委2006年12月核準(zhǔn)，世界首套煤制烯烴工廠、國家現(xiàn)代煤化工示范工程，終于開花在內(nèi)蒙古包頭市的神華集團(tuán)。該項目于2007年3月開工，總投資為165億元，年消耗原料煤345萬噸，燃料煤128萬噸。

　　2007年9月17日，大連化物所、新興能源科技有限公司、中石化洛陽石化工程公司這三位前期合作的親密伙伴的代表，在北京與中國神華集團(tuán)代表的手握在一起，簽訂了180萬噸的DMTO技術(shù)許可合同年產(chǎn)烯烴60萬噸，這標(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。

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