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劉中民院士:實現世界首次甲醇制烯烴技術產業化

來源:科學網   劉萬生 賀莎莎   2015-12-10
導讀:堅持不懈,實現世界首次甲醇制烯烴技術產業化——記中國工程院新科院士劉中民

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12月8日,獲悉中科院大連化物所劉中民研究員,因其在應用催化領域,尤其是甲醇制烯烴技術方面取得的杰出成就,被評為2015年中國工程院院士喜訊。

烯烴,聽起來似乎有些陌生的名字,但說起輪胎,礦泉水瓶,各種塑料制品,薄膜,管材,電線電纜,您還會覺得陌生嗎?是的,烯烴就是這么廣泛的應用于我們的生活中,不可或缺,而傳統的烯烴生產技術強烈地依賴于石油資源,我國石油資源匱乏,煤炭儲量相對豐富,石油對外依存度超過50%,每年加工五億噸原油,也只能滿足一半的烯烴需求。煤炭作為石油的替代品生產大宗化工原料烯烴產品的技術逐漸被科學家和產業界所關注,可是用煤炭制備烯烴的關鍵核心技術——甲醇制烯烴,卻一直沒有被突破。為了實現甲醇制烯烴的技術突破和產業化,中國科學院大連化學物理研究所(以下簡稱大連化物所)的四代科研人員經過近30年的努力,最終取得了令世人矚目的成績。

1991年,在新一代甲醇制烯烴催化劑項目起步期,面對研發條件差、人力不足、研發資金短缺的重重困難下,剛剛博士畢業不久的劉中民還是勇敢的接下了這個艱巨的任務。1995年,他與團隊完成“合成氣經由二甲醚制取烯烴工藝”技術年產60噸烯烴的中試試驗。但始料未及的是,國際油價大幅下跌,煤制烯烴技術沒有經濟賬可算,他們的技術方案甚至成了部分被訪企業的“笑話”。企業沒有人愿意投入,國家層面也沒有得到支持,團隊遇到了前所未有的困難,劉中民笑談“窮的只剩下精神”。1998年,時任中科院院長的路甬祥到大連化物所視察,劉中民將一份沉甸甸的報告交到了院長手中,路院長對甲醇制烯烴項目特別關心,中科院特批了100萬元科研經費支持,這簡直就是雪中送炭!靠著這筆“救命錢”,劉中民團隊進一步深入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。

2004年,隨著國際油價回暖,劉中民團隊不斷改進完善的甲醇制取烯烴技術迎來了新的生機。2004年4月28日,時任陜西省省長的賈治邦、常務副省長陳德銘等領導共商科技興陜大計。會上,陜西省政府經濟顧問李毓強教授鄭重向省政府推薦:“中科院大連化物所的甲醇制烯烴項目處于世界科技前沿,項目仍處于實驗室階段,需要進行工業性試驗。”“如果陜西幫助他們完成工業試驗,即可建大型的工業生產裝置。陜北這么多優質煤要轉化,提高附加值,目前最好的出路就要靠甲醇制烯烴。”陜西省對此項目高度重視,專門成立了陜西新興煤化工科技公司(現新興能源科技有限公司),與大連化物所和中石化洛陽工程有限公司三方合作,共同進行世界首次萬噸級甲醇制烯烴工業性試驗。

那段日子劉中民研究員永遠難忘,每天晚上都睡不踏實,有點風吹草動都會讓他驚醒,生怕出現安全問題,700多個日夜操勞,終于在2006年5月得到回報,世界首次萬噸級甲醇制烯烴(工藝名:DMTO)工業化試驗宣告成功!甲醇轉化率可達到75噸/天,而當時國外類似的裝置達不到1噸/天。隨后,此技術通過了中國石油和化學工業聯合會組織的專家鑒定,鑒定意見認為該技術“裝置規模和技術指標處于世界領先水平”。

2006年12月,神華集團投資的包頭煤制烯烴項目獲得國家發改委核準,裝置規模為每年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。2010年8月8日,神華包頭DMTO工業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裝置的成功!標志著我國率先實現了甲醇制烯烴的核心技術及工業應用零的突破。

劉中民充分認識到煤制烯烴是具有戰略意義的長期項目,他帶領團隊繼續甲醇制烯烴第二代技術(DMTO-II)的研發。2010年5月與合作企業完成工業性試驗,烯烴產率比一代技術提高10%以上,熱量利用更加合理,大幅度降低了烯烴生產的原料成本,該技術被評為2010年中國十大科技進展。蒲城清潔能源化工有限公司采用DMTO-II技術建設成67萬噸/年煤制烯烴項目,于2015年2月全流程打通。

DMTO系列技術已經累計實現技術許可20套工業化裝置,技術許可合同額近20億,對應烯烴產能1126萬噸/年,預計拉動投資2500億元,全部投產后新增產值約1500億元,實現新增就業約17000人。目前,已經投產了8套工業裝置,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。

基于以上杰出成績,2014年,甲醇制取低碳烯烴(DMTO)技術喜獲國家技術發明一等獎,習近平總書記親自為獲獎代表劉中民頒獎,這是對甲醇制烯烴(DMTO)技術的最高褒獎。

劉中民研究員還開發了其他多項催化新技術,并實現工業化應用。他負責開發的液相中壓丙烯直接水合制異丙醇技術,丙烯單程轉化率比氣相法提高十倍以上,應用于山東東營海科新源化工有限公司的3萬噸/年裝置,2005年11月投產。浙江新化化工股份有限公司的5萬噸/年裝置也采用此技術,于2012年12月投產;丁烯與醋酸制醋酸仲丁酯技術采用專用催化劑和多段進料新工藝,用于南京百潤化工有限公司5萬噸/年裝置,于2011年1月投產;甲醇制二甲醚技術應用于河北中捷石化集團公司10萬噸/年裝置及潮州市華新能源有限公司20萬噸/年裝置,分別于2007年5月和2013年3月投產;甲苯甲醇制對二甲苯(PX)聯產低碳烯烴技術,2012年10月進行成果鑒定,鑒定結果“達到國際領先水平“,目前正用于中海油惠州PX擴能改造;二甲醚制乙醇技術正在延長石油公司建設10萬噸/年示范裝置。

劉中民培養畢業博士研究生36名,碩士研究生4名,發表了研究論文262篇,出版學術專著一部,申請國內發明專利234件,國外發明專利109件,PCT39件;授權發明專利國內115件,國外34件。獲國家技術發明一等獎1項(排名第一)、省部級科技特等獎1項、一等獎1項、二等獎及大連市一等獎4項、石化聯合會特等獎2項,獲何梁何利基金科學與技術獎、中國科學院杰出成就獎、中國專利金獎、周光召應用科學獎、首屆中國催化青年獎等獎勵。被評為CCTV 2013年度科技創新人物。多次在國內外學術會議做大會邀請報告。

選對方向,認準路線,堅持不懈,劉中民研究員憑借他的智慧、恒心和毅力完成了一項又一項的產業化科技成果,但這只是一個起點,未來還有更多的挑戰和機遇在等待著他!

參考資料

[1] 科學網,劉中民院士:實現世界首次甲醇制烯烴技術產業化

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