煤代油制烯烴技術這樣邁向產業化

　　“新一代甲醇制取低碳烯烴DMTO-Ⅱ工業化技術”在北京首簽工業化示范項目許可。陜西煤業化工集團、中石化洛陽石化工程公司和中科院大連化學物理所技術許可方，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180萬噸、甲醇制烯烴年產67萬噸及配套項目將進入實施。

　　這是DMTO-Ⅱ工業化技術在全球的首份許可合同，它標志著具有我國自主知識產權、世界領先的新一代甲醇制烯烴技術，在走向工業化道路上又邁出了關鍵一步。

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

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

　　科技創新的腳步從未停歇

　　“DMTO要在國際競爭中最終取勝，就像是一場全面考驗耐力的馬拉松。”中科院大連化物所副所長、研究員劉中民曾對本報記者感慨地說：“從上個世紀80年代初開始，大連化物所看到國際的發展趨勢，以及我國未來能源發展的需求，就成立了甲醇制取低碳烯烴研究組，幾代科研人員創新的腳步從來未敢停歇。”

　　誠如斯言，我國的甲醇制取低碳烯烴邁向產業化，成為世界在該領域的翹楚，至今已經歷了整整30個年頭。

　　20世紀中期，全球的兩次石油危機，促使企業家攜手科學家，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展。甲醇制取低碳烯烴過程MTO，就是從煤或天然氣出發制取化工產品的一次新嘗試。

　　中國科學院高層領導審時度勢，1981年在太原召開了一碳化學工作會議，明確提出由大連化物所承擔甲醇制取低碳烯烴的研究工作，并將其列為中國科學院的重點課題。據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導和支持下，組成了以陳國權和梁娟為正副組長的甲醇制取低碳烯烴的研究組，經過幾年努力，在國內首先合成了ZSM-5型沸石分子篩，并對其合成規律、反應性能調變、改性及表征等進行了系統的研究工作，為我國實現“以煤代油”的戰略目標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、蔡光宇和應慕良為副組長的中試攻關小組。到1989年底，先后完成了3噸/年規模沸石放大合成及4~5噸/年規模的裂解催化劑放大設備，以及日處理量1噸甲醇規模的MTO固定床反應系統和全部外圍設備等，并在此基礎上于1991年4月完成了中試運轉。

　　進入20世紀90年代，新一代學術帶頭人劉中民帶領研究組，對甲醇制取低碳烯烴開展更加深入的基礎研究和應用研究，豐富了對MTO過程的認知，并在此基礎上，形成了具有自主知識產權的一整套專利和技術。1995年，大連化物所完成了流化床MTO過程的中試運轉，其發展的適合兩段反應的催化劑及流化反應工藝，專家認為達到了國際先進水平。1996年，這一成果獲得了中科院的科技進步獎特等獎，以及原國家計委、國家科委與財政部聯合頒發的“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可。我負責的是制烯烴催化劑的研制，在獲獎者中排名第二。”劉中民由衷地對《科學時報》記者說，“非常感謝大連化物所給我提供的廣闊舞臺，我當時還很年輕，27歲擔任研究組副組長，成為研究組長只有31歲，獲獎時也只有32歲。”

　　劉中民1990年在大連化物所博士畢業后留所工作，從1991年開始就成為二甲醚制烯烴催化劑課題負責人，本來也有多次出國進修和工作的機會，但是劉中民想：自己正在做的是國家的攻關課題，如果能把這件事情做好，應該比出國更為踏實、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，所里已經決定讓我當研究組的組長了。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，為我們一批年輕人提供了早點挑擔子、施展科研才華和抱負的機會。”劉中民打開回憶的閘門。

　　有效地集成社會的各種創新要素，才能提高我國科技成果轉化與規模產業化的能力。中科院在實施國家知識創新工程中，逐步形成了科技創新鏈的認識。中科院大連化物所在完成“八五”攻關任務后，向有關產業部門通報了MTO的中試結果，并進行了技術交流。一些長期從事催化裂化工藝和裝置設計的專家認為，雖然中科院大連化物所進行MTO工藝所用的分子篩的研究開發工作，當時已注冊了國內外24項專利技術，其試驗結果主要技術指標略優于外國同行，但將中試技術直接放大用于建設工業規模的裝置存在很大風險，提出了進行中間級的工業性試驗的必要性。由此，大連化物所加緊與有關企業聯系，著手準備進行工業性試驗。

　　“一項科技成果實現工業化，往往要經過一個漫長的過程，而核心技術的創新與發展也必須是持續不斷的行為。”中科院大連化物所基于這一科學發展觀的認識，在加強MTO技術推廣的同時，又積極探索和發展新一代催化劑，并申請了多項發明專利，從根本上保持MTO技術的持續領先，這一具有自主知識產權的甲醇或二甲醚轉化制取低碳烯烴技術，被他們命名為DMTO技術。

　　“從MTO到DMTO，一是從化學原理上，甲醇變成二甲醚用的是同一個催化劑，我們的工藝設計已經有了創新，DMTO同時含有甲醇和二甲醚兩個技術。二是出于商業行為和知識產權保護的考慮，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。”劉中民道出其中的緣由。

　　陜西把工業性試驗“搶”到手

　　2004年4月28日，時任陜西省省長的賈治邦、常務副省長陳德銘，省政府相關委辦廳局、省屬大型國企和地市縣領導齊聚，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，需要進行工業性試驗，預計試驗經費要六七千萬元。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MTO。”

　　專家介紹說，MTO工藝的主要產品是乙烯和丙烯，它是以煤作為原料，替代以石油或天然氣為原料生產乙烯、丙烯等化工產品的關鍵技術，是實現我國“以煤代油”戰略的重要途徑。按照目前采用MTO路線生產低碳烯烴取得的試驗成果，以及甲醇生產裝置大型化的發展現狀和趨勢來分析，MTO生產低碳烯烴與現在的石油路線相比，具有非常明顯的經濟優勢。

　　過去，國外某公司也號稱擁有MTO技術，但沒有經過工業性的試驗，技術使用費要價卻高達數億元。認真聽取了政府經濟顧問的意見后，陜西省政府的領導當機立斷，決定由陜西國有企業出資，和大連化物所一起完成工業性試驗，然后在陜西建大型工業化裝置。試驗的投資風險由陜西方面承擔。

　　任務落實到陜西省投資集團公司。該公司副總經理袁知中與李毓強教授聯系后，2004年五一長假的第一天，袁知中在西安與李毓強教授經過商談，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首席科學家劉中民聯系。

　　5月18日，袁知中和幾位專家飛抵大連，當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改委的領導發話：“《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。”

　　第二次談判開始，袁知中開口就說:“我們知道MTO技術是大化所幾代科學家20多年不懈的科研結晶，不僅經濟價值巨大，而且對國家戰略安全具有重大意義。技術入門費要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。開始執行合同，再付一半。”

　　后來大家成了朋友，劉中民向袁知中透露了個中“秘密”：“當時找我們合作的企業很多。我們已經和一家大企業談到合同具體條文。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可，充分顯示出你們的誠意和大氣。”

　　在陜西省委省政府的高度重視下，MTO這項具有挑戰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。領導決策的高屋建瓴，實施單位的快速應對，把屬于世界煤化工前沿的科研項目“搶”到了陜西。

　　與社會創新價值鏈銜接中求發展

　　為DMTO項目的建設與運營，陜西省投資集團抽調了精兵強將，聯合陜西煤業集團公司、正大煤化公司，共同成立了陜西新興煤化工科技發展有限責任公司。

　　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DMTO工業化成套技術正式啟動。在大連化物所DMTO技術中試研究成果的基礎上，利用洛陽石化工程公司國內一流的工程技術經驗，建設一套年加工1.67萬噸甲醇的工業化試驗裝置；全部投資和試驗裝置的建設運行管理工作，由陜西新興煤化工公司負責。

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

　　中科院搞工程化和產業化的項目，一定要有自己的準確的戰略定位，千萬不能靠單槍匹馬去包打天下；若是一味地大包大攬，就形不成協同單位智慧和力量的疊加，腦袋和手腳產生的作用就都會平均化，作不出自己特色的科研創新。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產業化獲得成功的一個重要因素，就在于選擇到了戰略合作同心同德的好伙伴。

　　“把DMTO這一技術成果從實驗室搬到了建設基地，實際上是風險投資，是一次把科技成果轉化為生產力的果敢嘗試，我們為新興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、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為，在關中地區更適合進行試驗，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可。

　　“華縣離中心城市西安近，氣候環境好，交通方便，設備采購、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，都很難發現。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。”原新興公司董事長袁知中介紹說。

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

　　投資8610萬元的試驗項目建設啟動了。合作三方經過嚴格論證，編制了《DMTO工業化試驗裝置建設統籌控制計劃》，確定了建設進度關鍵控制點。值得欣慰的是，建設這個世界級的DMTO工業化試驗裝置，所有設備、材料全部都是國產的，今后大型化的工業生產裝置也可以全部實現國產化。

　　裝置試車正值三九嚴寒天氣，大化所的劉中民、呂志輝、王公慰等一批研究人員，以及洛陽設計公司的工程人員從大連和洛陽來到試驗現場，加上袁知中、閔小建率領的新興公司的全班人馬，和從陜西化肥廠抽調的技術骨干，原本冷清的當地化肥廠招待所一下子熱鬧非凡起來，有些工程設計人員在這里一住就是8個多月。“招待所有100多個床位，平時沒什么人住，我們去了床位就不太夠用。而經過我們半年多輪流培訓的操作工，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生環保問題，因為它畢竟只是一個工業性試驗，反應還不穩定，反應效率低了，有些污染物質就會跑到水里去，在設計方案中，雖然考慮到要依托工廠原有的水處理裝置進行處理，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。“環境保護與當地農民的生活息息相關，非得高度重視不可。所幸的是我們從難從嚴要求自己，整個試驗期間從來沒出過一次事故。”

　　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，實現了投料試車一次成功的目標。

　　2006年6月17日至20日，國家發改委委托中國石油化工協會組織的專家組，對DMTO開發項目進行了現場考核。專家組認為：該工業化試驗裝置是具有自主知識產權的創新技術，裝置運行穩定、安全可靠，技術指標先進，是目前世界上唯一的萬噸級甲醇制取低碳烯烴的工業化試驗裝置，裝置規模和技術指標均達到了世界領先水平。而通過在陜西華縣的這一工業性試驗，開發我國自主知識產權的DMTO工業化成套技術，為建設以煤為原料生產低碳烯烴的工業化裝置奠定了堅實的技術基礎。

　　百萬噸級DMTO插上五星紅旗

　　經國家發改委2006年12月核準，世界首套煤制烯烴工廠、國家現代煤化工示范工程，終于開花在內蒙古包頭市的神華集團。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代表的手握在一起，簽訂了180萬噸的DMTO技術許可合同年產烯烴60萬噸，這標志著DMTO技術從前期的萬噸級工業性試驗，向日后的百萬噸級工業化生產邁出關鍵一步。

　　版權及免責聲明：凡本網所屬版權作品，轉載時須獲得授權并注明來源“中國產業經濟信息網”，違者本網將保留追究其相關法律責任的權力。凡轉載文章，不代表本網觀點和立場。版權事宜請聯系：010-65363056。

延伸閱讀