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刘中民:实现世界首次甲醇制烯烃技术产业化

发表时间:2017-02-24    来源:科学网

  坚持不懈,实现世界首次甲醇制烯烃技术产业化

  ——记中国工程院新科院士刘中民

  12月8日,获悉中科院大连化物所刘中民研究员,因其在应用催化领域,尤其是甲醇制烯烃技术方面取得的杰出成就,被评为2015年中国工程院院士喜讯。

  烯烃,听起来似乎有些陌生的名字,但说起轮胎,矿泉水瓶,各种塑料制品,薄膜,管材,电线电缆,您还会觉得陌生吗?是的,烯烃就是这么广泛的应用于我们的生活中,不可或缺,而传统的烯烃生产技术强烈地依赖于石油资源,我国石油资源匮乏,煤炭储量相对丰富,石油对外依存度超过50%,每年加工五亿吨原油,也只能满足一半的烯烃需求。煤炭作为石油的替代品生产大宗化工原料烯烃产品的技术逐渐被科学家和产业界所关注,可是用煤炭制备烯烃的关键核心技术——甲醇制烯烃,却一直没有被突破。为了实现甲醇制烯烃的技术突破和产业化,中国科学院大连化学物理研究所(以下简称大连化物所)的四代科研人员经过近30年的努力,最终取得了令世人瞩目的成绩。

  1991年,在新一代甲醇制烯烃催化剂项目起步期,面对研发条件差、人力不足、研发资金短缺的重重困难下,刚刚博士毕业不久的刘中民还是勇敢的接下了这个艰巨的任务。1995年,他与团队完成“合成气经由二甲醚制取烯烃工艺”技术年产60吨烯烃的中试试验。但始料未及的是,国际油价大幅下跌,煤制烯烃技术没有经济账可算,他们的技术方案甚至成了部分被访企业的“笑话”。企业没有人愿意投入,国家层面也没有得到支持,团队遇到了前所未有的困难,刘中民笑谈“穷的只剩下精神”。1998年,时任中科院院长的路甬祥到大连化物所视察,刘中民将一份沉甸甸的报告交到了院长手中,路院长对甲醇制烯烃项目特别关心,中科院特批了100万元科研经费支持,这简直就是雪中送炭!靠着这笔“救命钱”,刘中民团队进一步深入研究了甲醇制烯烃过程的反应机理,并在基础研究成果的指导下不断完善技术工艺条件。

  2004年,随着国际油价回暖,刘中民团队不断改进完善的甲醇制取烯烃技术迎来了新的生机。2004年4月28日,时任陕西省省长的贾治邦、常务副省长陈德铭等领导共商科技兴陕大计。会上,陕西省政府经济顾问李毓强教授郑重向省政府推荐:“中科院大连化物所的甲醇制烯烃项目处于世界科技前沿,项目仍处于实验室阶段,需要进行工业性试验。”“如果陕西帮助他们完成工业试验,即可建大型的工业生产装置。陕北这么多优质煤要转化,提高附加值,目前最好的出路就要靠甲醇制烯烃。”陕西省对此项目高度重视,专门成立了陕西新兴煤化工科技公司(现新兴能源科技有限公司),与大连化物所和中石化洛阳工程有限公司三方合作,共同进行世界首次万吨级甲醇制烯烃工业性试验。

  那段日子刘中民研究员永远难忘,每天晚上都睡不踏实,有点风吹草动都会让他惊醒,生怕出现安全问题,700多个日夜操劳,终于在2006年5月得到回报,世界首次万吨级甲醇制烯烃(工艺名:DMTO)工业化试验宣告成功!甲醇转化率可达到75吨/天,而当时国外类似的装置达不到1吨/天。随后,此技术通过了中国石油和化学工业联合会组织的专家鉴定,鉴定意见认为该技术“装置规模和技术指标处于世界领先水平”。

  2006年12月,神华集团投资的包头煤制烯烃项目获得国家发改委核准,装置规模为每年180万吨甲醇生产60万吨烯烃,他们放弃了最初选定的国外未经工业性试验验证的甲醇制烯烃技术,而是选用了我国自主知识产权的DMTO技术。2010年8月8日,神华包头DMTO工业装置投料试车一次成功,这是世界上首套大型甲醇制烯烃工业装置的成功!标志着我国率先实现了甲醇制烯烃的核心技术及工业应用零的突破。

  刘中民充分认识到煤制烯烃是具有战略意义的长期项目,他带领团队继续甲醇制烯烃第二代技术(DMTO-II)的研发。2010年5月与合作企业完成工业性试验,烯烃产率比一代技术提高10%以上,热量利用更加合理,大幅度降低了烯烃生产的原料成本,该技术被评为2010年中国十大科技进展。蒲城清洁能源化工有限公司采用DMTO-II技术建设成67万吨/年煤制烯烃项目,于2015年2月全流程打通。

  DMTO系列技术已经累计实现技术许可20套工业化装置,技术许可合同额近20亿,对应烯烃产能1126万吨/年,预计拉动投资2500亿元,全部投产后新增产值约1500亿元,实现新增就业约17000人。目前,已经投产了8套工业装置,烯烃产能合计达460万吨/年,新增产值约500亿元/年,利税超过100亿元。

  基于以上杰出成绩,2014年,甲醇制取低碳烯烃(DMTO)技术喜获国家技术发明一等奖,习近平总书记亲自为获奖代表刘中民颁奖,这是对甲醇制烯烃(DMTO)技术的最高褒奖。

  刘中民研究员还开发了其他多项催化新技术,并实现工业化应用。他负责开发的液相中压丙烯直接水合制异丙醇技术,丙烯单程转化率比气相法提高十倍以上,应用于山东东营海科新源化工有限公司的3万吨/年装置,2005年11月投产。浙江新化化工股份有限公司的5万吨/年装置也采用此技术,于2012年12月投产;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,用于南京百润化工有限公司5万吨/年装置,于2011年1月投产;甲醇制二甲醚技术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,分别于2007年5月和2013年3月投产;甲苯甲醇制对二甲苯(PX)联产低碳烯烃技术,2012年10月进行成果鉴定,鉴定结果“达到国际领先水平“,目前正用于中海油惠州PX扩能改造;二甲醚制乙醇技术正在延长石油公司建设10万吨/年示范装置。

  刘中民培养毕业博士研究生36名,硕士研究生4名,发表了研究论文262篇,出版学术专著一部,申请国内发明专利234件,国外发明专利109件,PCT39件;授权发明专利国内115件,国外34件。获国家技术发明一等奖1项(排名第一)、省部级科技特等奖1项、一等奖1项、二等奖及大连市一等奖4项、石化联合会特等奖2项,获何梁何利基金科学与技术奖、中国科学院杰出成就奖、中国专利金奖、周光召应用科学奖、首届中国催化青年奖等奖励。被评为CCTV 2013年度科技创新人物。多次在国内外学术会议做大会邀请报告。

  选对方向,认准路线,坚持不懈,刘中民研究员凭借他的智慧、恒心和毅力完成了一项又一项的产业化科技成果,但这只是一个起点,未来还有更多的挑战和机遇在等待着他!(刘万生 贺莎莎)

编辑:何恒昱    

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