煤代油制烯烃技术这样迈向产业化

　　“新一代甲醇制取低碳烯烃DMTO-Ⅱ工业化技术”在北京首签工业化示范项目许可。陕西煤业化工集团、中石化洛阳石化工程公司和中科院大连化学物理所技术许可方，与陕西蒲城清洁能源化工有限公司被许可方正式签约。陕西蒲城清洁能源化工有限公司重任在肩，煤制甲醇年产180万吨、甲醇制烯烃年产67万吨及配套项目将进入实施。

　　这是DMTO-Ⅱ工业化技术在全球的首份许可合同，它标志着具有我国自主知识产权、世界领先的新一代甲醇制烯烃技术，在走向工业化道路上又迈出了关键一步。

　　2011年1月1日，在内蒙古包头市，神华60万吨煤制烯烃工业示范工程，也正式开始了其商业化的运营。

　　由中科院大连化物所等单位研发，我国拥有自主产权的DMTO以及DMTO-Ⅱ技术，走过其多年光荣而又艰辛的历程，引起了人们的普遍关注和兴趣。“煤代油制烯烃技术迈向产业化”的重大科技成果经过两院院士的投票，2011年1月19日，也入选了2010年中国十大科技进展新闻。

　　科技创新的脚步从未停歇

　　“DMTO要在国际竞争中最终取胜，就像是一场全面考验耐力的马拉松。”中科院大连化物所副所长、研究员刘中民曾对本报记者感慨地说：“从上个世纪80年代初开始，大连化物所看到国际的发展趋势，以及我国未来能源发展的需求，就成立了甲醇制取低碳烯烃研究组，几代科研人员创新的脚步从来未敢停歇。”

　　诚如斯言，我国的甲醇制取低碳烯烃迈向产业化，成为世界在该领域的翘楚，至今已经历了整整30个年头。

　　20世纪中期，全球的两次石油危机，促使企业家携手科学家，寻求开拓非石油资源的新途径，这种形势极大地推动了煤化工和天然气化工的发展。甲醇制取低碳烯烃过程MTO，就是从煤或天然气出发制取化工产品的一次新尝试。

　　中国科学院高层领导审时度势，1981年在太原召开了一碳化学工作会议，明确提出由大连化物所承担甲醇制取低碳烯烃的研究工作，并将其列为中国科学院的重点课题。据曾任大连化物所的副所长李文钊对本报记者回忆，在时任研究室主任林励吾的领导和支持下，组成了以陈国权和梁娟为正副组长的甲醇制取低碳烯烃的研究组，经过几年努力，在国内首先合成了ZSM-5型沸石分子筛，并对其合成规律、反应性能调变、改性及表征等进行了系统的研究工作，为我国实现“以煤代油”的战略目标迈出了可喜的第一步。

　　“七五”期间，原国家计委科技司和中国科学院决定，在大连化物所建立甲醇制取低碳烯烃中试基地，在时任副所长李文钊的主持下，成立了以王公慰为组长、蔡光宇和应慕良为副组长的中试攻关小组。到1989年底，先后完成了3吨/年规模沸石放大合成及4~5吨/年规模的裂解催化剂放大设备，以及日处理量1吨甲醇规模的MTO固定床反应系统和全部外围设备等，并在此基础上于1991年4月完成了中试运转。

　　进入20世纪90年代，新一代学术带头人刘中民带领研究组，对甲醇制取低碳烯烃开展更加深入的基础研究和应用研究，丰富了对MTO过程的认知，并在此基础上，形成了具有自主知识产权的一整套专利和技术。1995年，大连化物所完成了流化床MTO过程的中试运转，其发展的适合两段反应的催化剂及流化反应工艺，专家认为达到了国际先进水平。1996年，这一成果获得了中科院的科技进步奖特等奖，以及原国家计委、国家科委与财政部联合颁发的“八五”重大科技成果奖。

　　“那年我们申请的是中科院的一等奖，却颁发给了我们特等奖，这在以往的科技评奖中是不多见的，可见评委们对我们成果的高度认可。我负责的是制烯烃催化剂的研制，在获奖者中排名第二。”刘中民由衷地对《科学时报》记者说，“非常感谢大连化物所给我提供的广阔舞台，我当时还很年轻，27岁担任研究组副组长，成为研究组长只有31岁，获奖时也只有32岁。”

　　刘中民1990年在大连化物所博士毕业后留所工作，从1991年开始就成为二甲醚制烯烃催化剂课题负责人，本来也有多次出国进修和工作的机会，但是刘中民想：自己正在做的是国家的攻关课题，如果能把这件事情做好，应该比出国更为踏实、更有奔头。

　　“1995年的夏天，我还在上海的青浦做试验，有一位同事打电话告诉我，所里已经决定让我当研究组的组长了。时任研究所所长的杨柏龄很有改革的魄力和创新的眼光，是他说服研究所一批58岁的老同志卸下组长的职务，为我们一批年轻人提供了早点挑担子、施展科研才华和抱负的机会。”刘中民打开回忆的闸门。

　　有效地集成社会的各种创新要素，才能提高我国科技成果转化与规模产业化的能力。中科院在实施国家知识创新工程中，逐步形成了科技创新链的认识。中科院大连化物所在完成“八五”攻关任务后，向有关产业部门通报了MTO的中试结果，并进行了技术交流。一些长期从事催化裂化工艺和装置设计的专家认为，虽然中科院大连化物所进行MTO工艺所用的分子筛的研究开发工作，当时已注册了国内外24项专利技术，其试验结果主要技术指标略优于外国同行，但将中试技术直接放大用于建设工业规模的装置存在很大风险，提出了进行中间级的工业性试验的必要性。由此，大连化物所加紧与有关企业联系，着手准备进行工业性试验。

　　“一项科技成果实现工业化，往往要经过一个漫长的过程，而核心技术的创新与发展也必须是持续不断的行为。”中科院大连化物所基于这一科学发展观的认识，在加强MTO技术推广的同时，又积极探索和发展新一代催化剂，并申请了多项发明专利，从根本上保持MTO技术的持续领先，这一具有自主知识产权的甲醇或二甲醚转化制取低碳烯烃技术，被他们命名为DMTO技术。

　　“从MTO到DMTO，一是从化学原理上，甲醇变成二甲醚用的是同一个催化剂，我们的工艺设计已经有了创新，DMTO同时含有甲醇和二甲醚两个技术。二是出于商业行为和知识产权保护的考虑，我们希望有自己的特色，所以起了个工艺代号，加上的这个‘D’，本身是二甲醚的英文字头的缩写，我们称之为二甲醚或者甲醇制烯烃；‘D’也隐含着‘大连’的意思。”刘中民道出其中的缘由。

　　陕西把工业性试验“抢”到手

　　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，省政府相关委办厅局、省属大型国企和地市县领导齐聚，在陕西省北端的府谷县城共商科技兴陕大计。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MTO试验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，预计试验经费要六七千万元。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MTO。”

　　专家介绍说，MTO工艺的主要产品是乙烯和丙烯，它是以煤作为原料，替代以石油或天然气为原料生产乙烯、丙烯等化工产品的关键技术，是实现我国“以煤代油”战略的重要途径。按照目前采用MTO路线生产低碳烯烃取得的试验成果，以及甲醇生产装置大型化的发展现状和趋势来分析，MTO生产低碳烯烃与现在的石油路线相比，具有非常明显的经济优势。

　　过去，国外某公司也号称拥有MTO技术，但没有经过工业性的试验，技术使用费要价却高达数亿元。认真听取了政府经济顾问的意见后，陕西省政府的领导当机立断，决定由陕西国有企业出资，和大连化物所一起完成工业性试验，然后在陕西建大型工业化装置。试验的投资风险由陕西方面承担。

　　任务落实到陕西省投资集团公司。该公司副总经理袁知中与李毓强教授联系后，2004年五一长假的第一天，袁知中在西安与李毓强教授经过商谈，通过我国石化专家王贤清和门存贵，与中科院大连化物所的MTO首席科学家刘中民联系。

　　5月18日，袁知中和几位专家飞抵大连，当晚即与刘中民等开始了洽谈。很快，一份《合作意向书》送到省长贾治邦的办公桌上。但贾治邦却对陕西省发改委的领导发话：“《意向书》没有约束力。让袁知中明天再去。一定要把合同签下来。”

　　第二次谈判开始，袁知中开口就说:“我们知道MTO技术是大化所几代科学家20多年不懈的科研结晶，不仅经济价值巨大，而且对国家战略安全具有重大意义。技术入门费要350万元并不多。我们给360万元怎么样？”大化所在场的4位谈判人员全愣了。刘中民满脸涨红，说：“我们要得少，你们却给得多，世上没这个道理！这绝对不行！”袁知中说：“要不再加20万元？380万元！”刘中民说：“360万元够了，够了！”袁知中说：“这条就不讨论了。360万元，合同一签立即付一半。开始执行合同，再付一半。”

　　后来大家成了朋友，刘中民向袁知中透露了个中“秘密”：“当时找我们合作的企业很多。我们已经和一家大企业谈到合同具体条文。你们打着省政府旗号，又有王贤清、门存贵二位老专家的引见，我们不能不接待。谁知你们高明，比我们的报价还多给了10万元。这充分显示出对我们的认可，充分显示出你们的诚意和大气。”

　　在陕西省委省政府的高度重视下，MTO这项具有挑战意义的重大试验装置项目，从最初的谈判到全面启动，仅仅用了3个多月的时间。领导决策的高屋建瓴，实施单位的快速应对，把属于世界煤化工前沿的科研项目“抢”到了陕西。

　　与社会创新价值链衔接中求发展

　　为DMTO项目的建设与运营，陕西省投资集团抽调了精兵强将，联合陕西煤业集团公司、正大煤化公司，共同成立了陕西新兴煤化工科技发展有限责任公司。

　　2004年8月2日，由大连化物所、陕西新兴煤化工公司、洛阳石化工程公司三方合作，共同开发DMTO工业化成套技术正式启动。在大连化物所DMTO技术中试研究成果的基础上，利用洛阳石化工程公司国内一流的工程技术经验，建设一套年加工1.67万吨甲醇的工业化试验装置；全部投资和试验装置的建设运行管理工作，由陕西新兴煤化工公司负责。

　　中科院要面向国家战略需求干成大事，就必须注重整合社会资源，加强与社会创新单元的密切联系。刘中民介绍说：“我们在工业化的试验之初，及时请洛阳石化工程公司进来参与工程设计，就是希望能与工程设计的人有良好的交流，形成今后工业化的无缝对接。在与工程设计公司的合作中将相关的技术打包，才能将原有停留在实验室和中试阶段的技术，变成一个让企业容易接受、相对比较完整的成套科技成果。中科院要在讲基础性、战略性、前瞻性的前提下，在通过与社会创新价值链衔接中求得发展。”

　　中科院搞工程化和产业化的项目，一定要有自己的准确的战略定位，千万不能靠单枪匹马去包打天下；若是一味地大包大揽，就形不成协同单位智慧和力量的叠加，脑袋和手脚产生的作用就都会平均化，作不出自己特色的科研创新。李文钊在接受本报记者采访时如此评点：我们与洛阳石化工程公司的合作由来已久，迄今为止已有60年的历史，我们搞DMTO之所以能够少走弯路，其中一位交往深厚的重要朋友，也是洛阳石化工程公司。一个好汉多人帮扶才能够成大事，DMTO产业化获得成功的一个重要因素，就在于选择到了战略合作同心同德的好伙伴。

　　“把DMTO这一技术成果从实验室搬到了建设基地，实际上是风险投资，是一次把科技成果转化为生产力的果敢尝试，我们为新兴公司的胆识感到钦佩。”大连化物所科技处的同志由衷地说。

　　此前，国际上还没有同类项目建设、试验运行的先例可供参考和借鉴，DMTO试验装置的要求之高不言而喻。为确保任务顺利完成，新兴公司董事会听取专家意见，综合分析各种条件后认为，在关中地区更适合进行试验，果断决议，将原定在榆林的试验场地改到华县。此举得到了合作各方的认可。

　　“华县离中心城市西安近，气候环境好，交通方便，设备采购、专家往来都方便，依托陕西化肥厂的公用过程和场地，还可以节省投资，而榆林到11月份就无法施工，冬季停工5个月，而且其中试验用的小管子万一哪个地方冻裂，都很难发现。召开专家验证会时，大家一致同意决定建在离中心城市近的地方。”原新兴公司董事长袁知中介绍说。

　　试验场地从榆林迁到华县，省政府顾问李毓强也给陈德铭省长写了封信，提出既然是科学试验就要尊重科学。陈德铭省长欣然表态：尊重企业的决策，尊重科学家的意见，政府不作干预。

　　投资8610万元的试验项目建设启动了。合作三方经过严格论证，编制了《DMTO工业化试验装置建设统筹控制计划》，确定了建设进度关键控制点。值得欣慰的是，建设这个世界级的DMTO工业化试验装置，所有设备、材料全部都是国产的，今后大型化的工业生产装置也可以全部实现国产化。

　　装置试车正值三九严寒天气，大化所的刘中民、吕志辉、王公慰等一批研究人员，以及洛阳设计公司的工程人员从大连和洛阳来到试验现场，加上袁知中、闵小建率领的新兴公司的全班人马，和从陕西化肥厂抽调的技术骨干，原本冷清的当地化肥厂招待所一下子热闹非凡起来，有些工程设计人员在这里一住就是8个多月。“招待所有100多个床位，平时没什么人住，我们去了床位就不太够用。而经过我们半年多轮流培训的操作工，在这里也成了稀缺人力资源。”

　　刘中民从招待所住处的后窗，就能看到直线距离约500米处的试验现场，正常情况就能看到装置的那个火炬，他每天晚上都要从窗户往外看，“我们的装置建在山脚，山里有开矿的，经常要放炮开山，不知道什么时候响一声，我就心惊肉跳，不知道是他们开炮还是我们的装置出了事情，半夜里经常要赶紧从被窝里爬起来，看我们的火炬亮不亮。”

　　装置还要注意不要产生环保问题，因为它毕竟只是一个工业性试验，反应还不稳定，反应效率低了，有些污染物质就会跑到水里去，在设计方案中，虽然考虑到要依托工厂原有的水处理装置进行处理，但投料试车期间有段时间装置的出水不太正常，就要直接用大罐车将水接起来，再拉到化肥厂处理。“环境保护与当地农民的生活息息相关，非得高度重视不可。所幸的是我们从难从严要求自己，整个试验期间从来没出过一次事故。”

　　这是三方合作人员牢记的日子：2006年2月20日开始投料试车，安全打通全部试验流程，实现了投料试车一次成功的目标。

　　2006年6月17日至20日，国家发改委委托中国石油化工协会组织的专家组，对DMTO开发项目进行了现场考核。专家组认为：该工业化试验装置是具有自主知识产权的创新技术，装置运行稳定、安全可靠，技术指标先进，是目前世界上唯一的万吨级甲醇制取低碳烯烃的工业化试验装置，装置规模和技术指标均达到了世界领先水平。而通过在陕西华县的这一工业性试验，开发我国自主知识产权的DMTO工业化成套技术，为建设以煤为原料生产低碳烯烃的工业化装置奠定了坚实的技术基础。

　　百万吨级DMTO插上五星红旗

　　经国家发改委2006年12月核准，世界首套煤制烯烃工厂、国家现代煤化工示范工程，终于开花在内蒙古包头市的神华集团。该项目于2007年3月开工，总投资为165亿元，年消耗原料煤345万吨，燃料煤128万吨。

　　2007年9月17日，大连化物所、新兴能源科技有限公司、中石化洛阳石化工程公司这三位前期合作的亲密伙伴的代表，在北京与中国神华集团代表的手握在一起，签订了180万吨的DMTO技术许可合同年产烯烃60万吨，这标志着DMTO技术从前期的万吨级工业性试验，向日后的百万吨级工业化生产迈出关键一步。

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