“應(yīng)用研究,其關(guān)鍵價值在于實驗室成果向現(xiàn)實生產(chǎn)力的轉(zhuǎn)化。我們要立足于國情,做對國計民生有用的,對改變國家命運有用的項目,這就是所謂的使命感。” 中國工程院院士、中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所所長劉中民指出。
他說:“我們完成了煤制烯烴工業(yè)化最后一棒,我自己感覺稍微安心一點的就是這件事情最終從實驗室走向了工廠,并創(chuàng)造了極大的價值,前幾代人的努力,沒有在我這一代停下來。”
作為我國甲醇制烯烴(DMTO)、煤基乙醇(DMTE)技術(shù)的總負(fù)責(zé)人,劉中民院士帶領(lǐng)中科院大化所科研人員,在煤炭經(jīng)甲醇制烯烴以及煤基乙醇技術(shù)上取得多項創(chuàng)新成果并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,對保障我國能源安全和糧食安全、煤炭清潔化利用以及緩解大氣污染等具有重要的戰(zhàn)略意義。
大連化物所的煤制烯烴項目最開始并不被看好。當(dāng)時,每桶原油的價格在10美元左右,與石油制烯烴相比,煤制烯烴的工藝成本太高,國家和企業(yè)對煤炭替代石油生產(chǎn)烯烴項目的積極性也不高。煤制烯烴,只是作為國家的戰(zhàn)略儲備項目存在于實驗室中。20世紀(jì)70年代的兩次石油危機,把油價一下子抬上去了,煤制烯烴開始受到重視。
“為完成項目,不會的必須去學(xué)?茖W(xué)家都希望只做科學(xué),但在現(xiàn)實的情況下,如果科學(xué)家想為社會服務(wù),就得把自己的身段兒放一放,把自己的觀念轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)。” 劉中民開始在全國范圍內(nèi)主動尋找資金、合作伙伴! 1998年,時任中科院院長的路甬祥院士決定,由院里資助劉中民團(tuán)隊100萬元經(jīng)費,用于甲醇制烯烴的進(jìn)一步研究。這100萬元資金幫助劉中民團(tuán)隊對甲醇制烯烴的技術(shù)環(huán)節(jié)進(jìn)一步完善,將技術(shù)工藝做了更細(xì)致的研究。
2004年,陜西省向大連化物所拋出了橄欖枝,總投資8610萬元,年處理甲醇能力1.67萬噸的大連化物所DMTO工業(yè)性試驗裝置,在陜西省華縣開工建設(shè)。2006年,DMTO工業(yè)性試驗宣告成功。同年,國家發(fā)改委核準(zhǔn)中國神華集團(tuán)在包頭投資建設(shè)DMTO項目。劉中民又帶領(lǐng)隊伍轉(zhuǎn)戰(zhàn)包頭,投入到世界首套DMTO工業(yè)示范裝置的建設(shè)中。經(jīng)過兩年多時間,世界首次甲醇制烯烴工業(yè)化宣告成功。2010年,DMTO裝置在包頭投料試車一次成功。
核心技術(shù)及工業(yè)應(yīng)用“零”的突破,催生了我國煤化工產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展。目前,DMTO系列技術(shù)已累計實施技術(shù)許可24套,烯烴總產(chǎn)能為1388萬噸/年。已投產(chǎn)的13套工業(yè)裝置,乙烯和丙烯產(chǎn)能716萬噸/年,年產(chǎn)值超過750億元。煤制烯烴產(chǎn)業(yè)的異軍突起,有效緩解了我國石油緊張的局面。
按照“轉(zhuǎn)化一代、開發(fā)一代、前瞻一代”的策略,如今劉中民正在帶領(lǐng)團(tuán)隊積極研究DMTO第三代技術(shù),以持續(xù)鞏固我國在現(xiàn)代煤化工領(lǐng)域煤制烯烴技術(shù)的領(lǐng)先地位。
除了煤制烯烴,劉中民的眼光還放在了煤制乙醇上。“我們13億人的糧食是必須得到保證的,而傳統(tǒng)乙醇要用糧食生產(chǎn)。如果從化石資源能便宜地做出來,那糧食的安全從某種程度上,就能得到保障,還不跟人爭地,效率還是比較高的,經(jīng)濟上也合算。”劉中民堅信,煤制乙醇這個項目的經(jīng)濟性、戰(zhàn)略意義,各個方面都不亞于煤制烯烴。
劉中民團(tuán)隊采用了一條獨特的,以煤基合成氣為原料,經(jīng)甲醇、二甲醚羰基化、加氫合成乙醇的工藝路線,采用非貴金屬催化劑,直接生產(chǎn)無水乙醇的環(huán)境友好型新技術(shù)路線。通過大量的創(chuàng)新性研究和攻關(guān),他們成功開發(fā)出了具有高活性和高穩(wěn)定性的分子篩羰基化催化劑,為其進(jìn)一步工業(yè)化奠定了堅實基礎(chǔ)。
2012年,劉中民帶領(lǐng)團(tuán)隊與延長集團(tuán)開始聯(lián)合開展合成氣制乙醇整套工藝技術(shù)項目研發(fā)工作。2014年啟動了10萬噸/年合成氣制乙醇工業(yè)示范項目。2017年1月,陜西延長石油集團(tuán)10萬噸/年合成氣制乙醇工業(yè)示范項目打通全流程,生產(chǎn)出合格的無水乙醇,主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。
2017年12月,采用該技術(shù)的50萬噸/年合成氣制乙醇(DMTE)裝置技術(shù)許可合同在陜西簽訂,目前已開工建設(shè)。2018年11月,新疆天業(yè)集團(tuán)有限公司120萬噸/年煤制乙醇項目一期——60萬噸/年煤制乙醇專利技術(shù)實施許可合同完成簽署。我國煤制乙醇技術(shù)正式開啟百萬噸級工業(yè)化時代,并為煤基乙醇的下游產(chǎn)品開發(fā)提供了工業(yè)支撐。
在新形勢下,劉中民認(rèn)為,化工與能源聯(lián)系密切,我國的能源問題已經(jīng)上升到“革命”的高度。“構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系”,要在保護(hù)環(huán)境和發(fā)展生態(tài)文明的大前提下,統(tǒng)籌考慮多種能源資源,優(yōu)勢互補、多能融合,面臨前所未有的挑戰(zhàn)與機遇,技術(shù)創(chuàng)新必將起到至關(guān)重要的作用。
中科院近期啟動了清潔能源戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項,劉中民作為專項負(fù)責(zé)人,正在積極組織項目,通過一系列變革性關(guān)鍵技術(shù)突破與示范,促進(jìn)化石能源、可再生能源、核能的融合發(fā)展。