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发表于 2018/12/4 3:41:26

     11月24日,由中国化工报社主办的中国石油和化学工业改革开放40周年纪念活动在山西太原举行。本次活动带领大家回顾了改革开放40年石油和化工行业激情澎湃的光辉岁月,让大家感受到了40年大发展给我们国家石油和化工行业带来的巨变。活动还为中国石油和化学工业改革开放40周年行业突出贡献人物颁发了纪念牌,刘中民院士被选为中国石油和化学工业改革开放40周年行业科技创新突出贡献人物。

    作为我国甲醇制烯烃(DMTO)、煤基乙醇(DMTE)技术的总负责人,中国工程院院士、大连化物所所长刘中民带领中国科学院大连化学物理研究所科研人员经过多年的努力,终于在煤炭经甲醇制烯烃以及煤基乙醇技术上取得多项创新成果并实现产业化,为保障我国能源安全和粮食安全、煤炭清洁化利用以及缓解大气污染等具有重要的战略意义。

甲醇制烯烃

率先实现“煤代油”工业化

上世纪80年代,尚在读研究生的刘中民就跟随导师迈入了煤炭经甲醇制烯烃研究领域。上世纪90年代中期,刘中民成为甲醇制烯烃技术研究的学术带头人。

当时,每桶原油的价格在10美元左右,与石油制烯烃相比,煤炭制烯烃的工艺成本太高,国家和企业对煤炭替代石油生产烯烃项目的积极性也不高。刘中民在全国范围内主动寻找资金,他说:“那时我天南海北四处寻找实验经费,盼望与企业的联合开发,只求合作,不求回报。”但是,当时几乎没有企业对这项技术感兴趣。

转机出现在1998年,时任中科院院长的路甬祥院士到大连化物所考察。借路甬祥与科研人员座谈之机,刘中民将准备好的报告,递到了路甬祥手里,希望中科院能够继续支持这项技术的研究。报告递交上去了,已经视“被拒绝”为家常便饭的刘中民本没抱太大希望。但不久,中科院来了通知,由院里资助刘中民团队100万元经费,用于甲醇制烯烃的进一步研究。这100万元资金帮助刘中民团队对甲醇制烯烃的技术环节进一步完善,将生产工艺做了更细致的研究。

但是,甲醇制烯烃这项技术如果要实现工业化应用,需要进行万吨级工业性试验,以取得设计工业化装置的基础数据。建设并运行一套甲醇制烯烃的工业性试验装置,需要少则五六千万元,多则上亿元的资金投入,这是摆在刘中民面前的一大难题。2004年,陕西省向大连化物所抛来了“橄榄枝”,他们希望凭借其丰富的矿产资源,利用大连化物所开发的具有世界领先水平的甲醇制烯烃中试技术,合作开展工业性试验。

2004年,总投资8610万元,年处理甲醇能力1.67万吨的大连化物所DMTO工业性试验装置,在陕西省华县开工建设。刘中民带领团队在华县化工厂安营扎寨,开始了至关重要的大型试验。作为技术总负责人,刘中民最担心的是人员安全、生产安全和环保安全。他感慨到:“几个单位的100多人, 36米高的大型装置,哪一个环节出了严重问题,以后就再没机会做了。”

在装置建设和试运行的700多个日日夜夜里,刘中民几乎每天晚上都睡不踏实,每过一会儿就爬起来看看装置上面的火炬是否还亮着,如果火炬燃烧,说明装置运行正常。那时,华县化工厂附近有个采石场,经常放炮,有时候半夜听到“哐”的一声,刘中民都会从床上弹起来。

在整个工业试验期间,刘中民团队先后有20多人在华县试验现场奋战了8个多月,其中十几人长期坚守在那里,每天都到现场和操作人员、技术人员一起观察试验运行情况,发现并及时解决相关问题。

2006年,DMTO工业性试验宣告成功。石化联合会组织了科技成果鉴定,鉴定专家们认为:该工业试验装置是世界上第一套万吨级甲醇制烯烃的工业化试验装置,装置规模和技术指标处于世界领先水平。

陕西华县DMTO工业性试验的成功,引起了国家发改委的高度关注。2006年,国家发改委核准中国神华集团在包头投资建设DMTO项目。刘中民又带领队伍转战包头,投入到世界首套DMTO工业示范装置的建设中。

2010年,DMTO装置在包头投料试车一次成功。这次开工非常顺利,DMTO装置运行平稳,甲醇单程转化率100%,乙烯+丙烯选择性大于80%,反应结果超过了预期指标。

随着神华包头项目正式进入商业化运营,我国率先实现了DMTO的核心技术及工业应用“零”的突破,催生了我国煤化工产业的迅速发展。目前,在DMTO系列技术的推广方面,已累计实现技术实施许可24套大型工业装置,烯烃总产能为1388万吨/年。这些装置的建设预计可拉动上下游投资约3000亿元,新增直接产值1500亿元,实现新增就业约2万人。已投产13套工业装置,烯烃产能716万吨/年。年产值超过750亿元。

初战告捷的刘中民团队并没有停歇。按照“转化一代、开发一代、前瞻一代”的策略,如今刘中民正在带领团队积极研究DMTO第三代技术,以持续巩固我国在现代煤化工领域煤制烯烃技术的领先地位,促进我国石油替代战略的实施和烯烃原料多元化发展。煤制乙醇

开创国际”煤代粮“先河

乙醇是世界公认的优良汽油添加剂,对节能减排意义重大。国家能源优化利用、节能降耗和保障粮食安全的需要,让刘中民再次瞄准煤制乙醇这一极富挑战且应用前景广阔的技术。

基于我国以煤炭为主的能源结构,开发煤制燃料乙醇成套技术是最佳的乙醇生产路线。但是煤经合成气直接制乙醇一直是一项世界性的挑战,面临着诸如金属催化剂效率较低及工艺设备腐蚀等不可回避的问题,一直难以实现大型工业化。为应对这一难题,刘中民采用了一条独特的,以煤基合成气为原料,经甲醇、二甲醚羰基化、加氢合成乙醇的工艺路线,采用非贵金属催化剂,直接生产无水乙醇的环境友好型新技术路线。他带领团队通过大量的创新性研究和攻关,成功开发出具有高活性和高稳定性的分子筛羰基化催化剂,为其进一步工业化奠定了坚实基础。

2012年,刘中民带领团队与延长集团开始联合开展“合成气制乙醇整套工艺技术”项目研发工作。2014年启动了“10万吨/年合成气制乙醇工业示范”项目。2017年3月,采用大连化物所和陕西延长石油集团共同研发的、具有我国自主知识产权技术的煤基乙醇工业化项目——陕西延长石油集团10万吨/年合成气制乙醇工业示范项目打通全流程,生产出合格的无水乙醇,主要技术指标达到国际领先水平。

对于此项工作,中科院院长白春礼院士评价:“煤基乙醇工业化示范项目成功投产,在世界范围内首开先河,占据了技术制高点,奠定了我国煤制乙醇技术及工业化的国际领先地位。这一新技术的应用,将有效弥补石油资源不足,缓解我国燃料乙醇对粮食的依赖,为我国的能源安全和粮食安全提供有力保障,对我国供给侧结构性改革以及发展新兴战略产业具有重大战略意义。”

2017年12月,采用该技术的“50万吨/年合成气制乙醇(DMTE)装置技术许可合同”在陕西省人民政府签订,近日该项目已开工建设。

今年11月,“新疆天业集团有限公司120 万吨/年煤制乙醇项目一期——60 万吨/年煤制乙醇专利技术实施许可合同”在中科院大连化物所完成了签署。这标志着我国煤制乙醇技术正式开启百万吨级工业化时代,并为煤基乙醇的下游产品开发提供了工业支撑。

专注催化

多项创新技术落地生花

刘中民的脚步并不仅仅限于甲醇制烯烃、甲醇制乙醇技术。他认为“应用研究,其关键价值在于实验室成果向现实生产力的转化。”

基于这一认识,刘中民投入大量时间和精力开发催化新技术,积极推进技术的工业应用。他领导开发的液相中压丙烯直接水合制异丙醇技术,实现了丙烯单程转化率比气相法提高十倍以上,该技术应用于2005年投产的山东东营海科新源化工有限公司的3万吨/年装置上,以及2012年投产的浙江新化化工股份有限公司的5万吨/年装置上。目前该技术已经实现了成套技术的出口,将在印度建设年产10万吨异丙醇的工业装置。刘中民团队还开发了丁烯与醋酸制醋酸仲丁酯技术采用专用催化剂和多段进料新工艺,用于2011年投产的南京百润化工有限公司5万吨/年装置。此外,其团队开发的甲醇制二甲醚技术成果应用于河北中捷石化集团公司10万吨/年装置及潮州市华新能源有限公司20万吨/年装置。

在工业催化和现代煤化工科研领域耕耘多年,刘中民先后获得国家技术发明一等奖等十余项省部级以上科技奖励,个人和团队也赢得多项荣誉。如今,刘中民正带领团队续写新的精彩。现任中国科学院大连化学物理研究所所长、中国科学院青岛生物能源与过程研究所所长、甲醇制烯烃国家工程实验室主任、国家能源低碳催化与工程研发中心主任。刘中民长期从事能源化工领域应用催化研究与技术开发,作为技术总负责人完成了多项重大创新成果并实现产业化。截至2018年6月,发表研究论文300余篇,出版学术专著1部,授权国内发明专利199件,国外152件。