探索中前行 变革中发展
探索中前行 变革中发展
作者:刘中民    栏目:光辉的历程

    我1983年大学毕业后进入中国科学院大连化学物理研究所(以下简称化物所)攻读硕士、博士学位,之后留所工作至今,从单纯的科研逐步走上领导岗位。回顾自己的成长过程和研究所的发展,感慨良多。探索中前行,变革中发展,也许是我们这一代同龄人的共同感受。在此谨从个人角度,通过亲身经历的一些事或工作片段,分享自己的感悟与收获,感恩人生路上所有的遇见。

  从SDTO到DMTO

  1990年底,我博士毕业后正式成为化物所的职工,被分配到甲醇制烯烃(MTO)固定床中试项目实习。见证了从事这项工作的老师们的辛苦与努力,自己也对中试装置流程和操作有所熟悉,对日后的工作大有帮助。

  1991年是国家“八五”科技计划启动年,蔡光宇老师牵头申报成功的“合成气制低碳烯烃”是国家“八五”重点科技攻关项目。其中,一个课题是合成气直接制烯烃,另一个课题是合成气经由二甲醚制取低碳烯烃。我作为123组副组长,配合蔡老师攻关第二个课题,新工艺代号叫做SDTO。

  我承担的二甲醚制烯烃催化剂研制任务,首要工作就是确定研究的大方向。在与蔡老师讨论后,提出了不放弃ZSM-5催化剂、同时快速开展SAPO-34合成和性能研究的策略。其中比较难的是从实验室小试到中试等一系列与流化反应及流化催化剂相关的事情。

  化物所早期历史上曾开展过流化反应方面的研究工作,有一批很有建树的老师,如张存浩、沙国河、何国钟等先生,但他们早就转行到别的学科了。“八五”攻关开始时,全所没有人从事这方面的研究,开展二甲醚转化流化反应和工艺及催化剂方面的研究对我自己、对全所都是一项挑战。

  分子筛合成和催化剂研制的实验室工作还算顺利。为了准备中试所用催化剂,1993年夏天,蔡老师联系了抚顺石油三厂,利用该厂的分子筛工业合成装置进行SAPO-34分子筛合成放大。在实验室大量研究工作的基础上,我与何长青、常彦君三人,在工厂大概用了一个月的时间完成了3个配方的分子筛合成,从实验室2升合成釜直接放大到2立方釜,均取得了成功。据我所知,这应该是世界上首次SAPO-34分子筛的工业放大。

  很快,化物所完成合成气经由二甲醚制取低碳烯烃中试的消息不胫而走。SDTO项目获得了一致好评,不仅于1995年底顺利通过了验收,还获得了1996年度中国科学院科技进步奖特等奖和国家“八五”科技攻关重点成果奖。

  1995年10月份左右,在我们召开SDTO技术鉴定会之前,美国UOP公司在北京召开了甲醇制烯烃(MTO)技术发布会,宣布完成了0.5吨/天的中试试验,可直接建设工业化装置。我们深感合成气或甲醇制烯烃技术面临的将是一场激烈的国际竞争。

  中试完成后的第一时间,在林励吾老师的帮助联系下,王清遐老师与我一起拜访了洛阳石化工程公司的陈俊武院士。陈院士是中国著名的催化裂化专家,设计了包括中国第一套催化裂化装置在内的众多大型工业装置,在业界德高望重。多次与陈院士交流之后,我们终于明白从中试到工业化必须要做工业性试验。

  我预感到合成气制烯烃技术可能要从战略急需变成战略储备项目,技术推广及工业性试验恐怕是个持久战。于是,在不放弃技术推广的同时,我们又回头加强了基础研究和应用基础研究,补齐技术短板。之后,我们将技术推广的重点放在了甲醇制烯烃方面,并迅速与陕西省达成了合作协议,联合进行工业性试验。

  工业性试验项目总投资8610万元。试验分为4个主要阶段,惰性剂流化试验阶段、投料试车阶段、条件试验阶段和考核运行阶段,甲醇累计投料时间近1100小时。除了我们自己团队所有人之外,合作各方在工业性试验现场汇聚了上百人,大家怀着参加世界首套甲醇制烯烃工业化试验的自豪感和责任感,不畏艰难,日夜奋战。DMTO工业性试验从2004年8月2日启动,至2006年8月23号通过技术鉴定,历时两年取得圆满成功。

  本次工业性试验的技术不论是催化剂还是反应工艺均有别于国外同类技术,应该有一个可以注册的工艺代号。经多次讨论,最终将DMTO作为技术名称。专业层面的解释是,二甲醚或/甲醇制烯烃(dimethyl ether or/and methanol to olefin),其中D也隐含着两种原料(double)或大连(Dalian)的意思。

  从DMTO到煤制烯烃工厂

  DMTO的工业化是对技术的首次实践检验,是否成功关系到中国煤制烯烃新兴战略产业能否顺利健康发展,关系到化物所的科研声誉,也与我们团队的发展和前途密切相连。2008年,DMTO专用催化剂生产工厂投产。2010年8月8日,甲醇制烯烃工业装置正式投料,当天装置负荷很快达到90%,各项技术指标达到预期,投产顺利成功。

  在包头现场,我用短信向时任所长张涛报告喜讯,据说张所长临时中断正在举行的化物所战略研讨会,当场宣读,全场响起了热烈的掌声。在包头的庆祝会上,大家脸上写满了兴奋与幸福,不少同事的眼泪哗哗地流。我理解这眼泪背后的艰辛,当然也很欣慰,终于将技术的接力棒传到了中国煤制烯烃产业的起跑线上。

  DMTO技术因占有世界首次工业化的先机而得到顺利推广。截至目前,DMTO系列技术已经签订了24套装置的技术实施许可合同,烯烃产能达1386万吨/年,预计可拉动上下游投资超3000亿元,新增产值1500亿元,实现新增就业约20000人。现已投产13套工业装置,烯烃(乙烯+丙烯)设计产能达716万吨/年,每年新增产值超过750亿元。DMTO技术荣获2014年度国家技术发明奖一等奖,我深知这荣耀属于合作集体;2015年,我自己也被遴选为中国工程院院士,背后是我所在团队和化物所及众多对MTO事业的支持者。为了感谢所里的支持,我们团队将DMTO技术许可收入的一部分(5000万元)上交所里,在张涛所长的支持下,成立了一亿元的“煤代油”研究基金。该基金至今仍在发挥作用。

  科学与技术的进步没有止境,MTO事业仍在继续。长期的基础研究使我们对MTO反应的机理及反应体系的复杂性有了更深入、更全面的理解。为了使更多科技工作者了解实验室研究到工业化的过程,我们编著了《甲醇制烯烃》一书,尽可能地将我们的理解和经验做了公开。新一代DMTO催化剂于2018年正式投产,新一代的DMTO-III技术已经完成千吨级中试,我们具备了将其直接应用于设计建设工业化装置的能力。DMTO-III的技术经济性也将大幅度提升,达到单套装置年处理300万吨甲醇、生产115万吨乙烯和丙烯的产能,相信很快就有采用新技术的工厂建成。

  从组长到室主任

  1990年年底我博士毕业不久就被任命为副组长,1995年被任命为123组组长。刚做组长的两三年时间里,我和副组长孙承林配合默契,在蔡光宇、王公慰等老师的帮助下,主要解决的是“做什么”和缺经费的制约问题。

  特别值得提及的是,1998年部委调整的结果之一是中石油和中石化的业务重组,为化物所与其合作创造了新的机会。时任中石油副总裁张新志多次带队到所里考察,并选定八室作为主要合作对象。张新志老师第一次参观八室时的评价对我刺激很大,他说人都很优秀,就是设备太差,似乎担心我们承担不了大的任务。

  刚组建的八室确实没有什么能拿得出手的好设备,总共59台气相色谱仪,几乎全是早期上海分析仪器厂的手动103、102型,大约一半处于随用随修的状态。我与室里的几个组长商量,每组拿出50万元,又借机向时任所长邓麦村反映,从所里正式借了500万元。两次大动作,效果很明显,承担课题的能力和研究效率大大提高,时任中科院院长路甬祥考察所里时还特意安排到八室听取我们的工作汇报。他知道我们借钱买仪器、做研究的事情后,给予了很高的评价。

  这些事的另一效果是,中石油将八室作为自己的研究基地,每年发函两次要求上报课题。八室各研究组互相商量,近中远结合,配合中石油“轻变重”(合成气转化)和“重变轻”(重油裂解及综合利用)发展战略,承担了大量的科研任务。研究经费逐年大幅度增加,研究组组长们定期开会讨论工作,全室以组长联席会和公共分析平台为纽带,形成了互相交流的互助合作关系。大家士气高昂,呈现出了与知识创新工程相适应的新面貌。

  2003年换届后,我从室主任岗位退下,成为了所长助理,2007年升为副所长,再做室主任(兼职)已是2008年了。经历过工业性试验和工业化项目之后,我一直在思考采用什么样的方式才能发挥联合优势,既能在实验室快速突破,又能将实验室成果快速工业化。我向所里申请并得到批准以B类组群的方式建设新的12室,从基础研究、应用基础研究、过程放大到工程化进行研究组部署。每一个研究组既有相对独立的学术方向和发展空间,又能快速联合起来围绕重大项目联合攻关。经过十年的探索实践,我感觉还是比较成功的。

  在不太长的时间内,我们已经发展成为整建制的研究室。我们的团队,从基础研究到工业应用、从学术界到产业界,正在发挥越来越重要的作用。而科研要务实报国,正是我们所追求的价值目标和精神支撑。

  作者简介:

  刘中民,1964年9月生于河南周口市,中国工程院院士。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。

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