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环保研究中心

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让创新成果从实验室走向工厂

[2020-04-19]

  “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。我们要立足于国情,做对国计民生有用的,对改变国家命运有用的项目,这就是所谓的使命感。” 中国工程院院士、中国科学院大连化学物理研究所所长刘中民指出。 

  他说:“我们完成了煤制烯烃工业化最后一棒,我自己感觉稍微安心一点的就是这件事情最终从实验室走向了工厂,并创造了极大的价值,前几代人的努力,没有在我这一代停下来。” 

  作为我国甲醇制烯烃(DMTO)、煤基乙醇(DMTE)技术的总负责人,刘中民院士带领中科院大化所科研人员,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,对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。 

  大连化物所的煤制烯烃项目最开始并不被看好。当时,每桶原油的价格在10美元左右,与石油制烯烃相比,煤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。煤制烯烃,只是作为国家的战略储备项目存在于实验室中。20世纪70年代的两次石油危机,把油价一下子抬上去了,煤制烯烃开始受到重视。 

  “为完成项目,不会的必须去学。科学家都希望只做科学,但在现实的情况下,如果科学家想为社会服务,就得把自己的身段儿放一放,把自己的观念转一转。” 刘中民开始在全国范围内主动寻找资金、合作伙伴。 

  1998年,时任中科院院长的路甬祥院士决定,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,将技术工艺做了更细致的研究。 

  2004年,陕西省向大连化物所抛出了橄榄枝,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。2006年,DMTO工业性试验宣告成功。同年,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。经过两年多时间,世界首次甲醇制烯烃工业化宣告成功。2010年,DMTO装置在包头投料试车一次成功。 

  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,DMTO系列技术已累计实施技术许可24套,烯烃总产能为1388万吨/年。已投产的13套工业装置,乙烯和丙烯产能716万吨/年,年产值超过750亿元。煤制烯烃产业的异军突起,有效缓解了我国石油紧张的局面。 

  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。 

  除了煤制烯烃,刘中民的眼光还放在了煤制乙醇上。“我们13亿人的粮食是必须得到保证的,而传统乙醇要用粮食生产。如果从化石资源能便宜地做出来,那粮食的安全从某种程度上,就能得到保障,还不跟人争地,效率还是比较高的,经济上也合算。”刘中民坚信,煤制乙醇这个项目的经济性、战略意义,各个方面都不亚于煤制烯烃。 

  刘中民团队采用了一条独特的,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。通过大量的创新性研究和攻关,他们成功开发出了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1月,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。 

  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签订,目前已开工建设。2018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完成签署。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。 

  在新形势下,刘中民认为,化工与能源联系密切,我国的能源问题已经上升到“革命”的高度。“构建清洁低碳、安全高效的能源体系”,要在保护环境和发展生态文明的大前提下,统筹考虑多种能源资源,优势互补、多能融合,面临前所未有的挑战与机遇,技术创新必将起到至关重要的作用。 

  中科院近期启动了清洁能源战略性先导科技专项,刘中民作为专项负责人,正在积极组织项目,通过一系列变革性关键技术突破与示范,促进化石能源、可再生能源、核能的融合发展。


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