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中国工程院院士刘中民:矢志推进煤炭清洁化利用

刘中民长期从事应用催化研究,作为技术总负责人合作完成了多项创新成果并实现产业化。他带领团队自主研发的甲醇制取低碳烯烃(DMTO)成套工业技术,完成了世界首次DMTO技术工业性试验及首次工业化,解决了煤制烯烃的技术瓶颈,是连接煤化工和石油化工的桥梁;完成了世界首套10万吨/年煤基乙醇工业示范项目,引领了我国新兴煤制大宗化学品和清洁燃料产业的发展。

煤制烯烃:首次实现“煤代油”工业化

乙烯、丙烯等低碳烯烃,是塑料、聚酯、精细化学品等产品的基本有机化工原料。在传统技术中,烯烃生产严重依赖石油资源。而我国石油资源匮乏,煤炭储量相对丰富。因此,煤炭作为石油的替代品逐渐被科学家们所关注。但是用煤炭制备烯烃的关键核心技术——甲醇制烯烃技术,却一直没有被突破。煤经甲醇制烯烃,是以煤代替石油,先用煤制甲醇,然后用甲醇制取烯烃。刘中民团队自主研发的甲醇制烯烃技术,工艺技术代号为DMTO。这一关键技术的突破和产业化,凝结了中科院大连化物所四代科研人员近30年的努力,“60后”的刘中民是第三代。

2004年,陕西省打算在榆林上煤制烯烃项目。在老专家的推荐下,陕西省政府看中了大连化物所的技术,很快与刘中民签订合作合同,放弃了需要支付上亿美元技术转让费的国外技术。从实验室到工厂,从样品到产品,其中的压力可想而知。但刘中民最担心的不是技术,而是人员安全、生产安全和环保安全。他回忆起那700多个日夜的提心吊胆,“晚上经常睡不踏实,过一会儿就爬起来看看装置旁边的火炬,如果火炬亮着就没事,不亮就出事儿了。化工厂附近有采石场,经常放炮,有时候半夜听到巨大而沉闷的响声,我就从床上弹起来——还以为我们装置出事儿了!”2006年5月,世界首次甲醇制烯烃工业性试验宣告成功,每天可以转化甲醇75吨——国外1天的处理量还不到1吨。

陕西华县的大型试验引起了广泛的关注,神华集团决定包头煤制烯烃项目改用国内技术。历时近四年的日夜奋战,2010年8月,年产60万吨烯烃规模的神华包头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,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。“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。”刘中民说。目前,DMTO系列技术已实现技术实施许可2025万吨烯烃/年,已投产836万吨烯烃/年,开创并引领了我国煤制烯烃战略性新兴产业。2014年,“甲醇制取低碳烯烃技术”获得国家技术发明一等奖。

煤制乙醇:开创“不与人争粮”新局面

乙醇(俗称“酒精”),是世界公认的优良汽油添加剂,可以有效改善汽油品质,大幅减少车辆污染物排放。全球66%的乙醇被作为燃料乙醇添加到汽油中,为各国所接受和推广。煤制乙醇,是刘中民瞄准的又一个富有挑战且应用前景广阔的技术。基于我国以煤炭为主的能源结构,开发煤制燃料乙醇成套技术是最佳的乙醇生产路线。但是,煤经合成气直接制乙醇是一项世界性挑战,存在诸如金属催化剂效率较低、工艺设备腐蚀等问题,一直难以实现工业化。为此,刘中民团队提出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。“该路线核心为二甲醚在分子筛催化剂上的羰基化反应,采用非贵金属催化剂,可以直接生产无水乙醇,是一条独特的环境友好型新技术路线。”

2012年刘中民带领团队与延长石油联合开展“合成气制乙醇整套工艺技术”项目研发工作。2014年双方合作启动了“10万吨/年合成气制乙醇工业示范”项目,项目于2017年1月生产出合格无水乙醇。煤基乙醇工业化示范项目成功投产,在世界范围内首开先河。刘中民说,这个项目的成功使我国大范围推广乙醇汽油成为可能,尤其是在中西部煤炭资源丰富而粮食资源有限的地区。

2018年11月,延长石油全球首套50万吨/年煤基乙醇项目在榆林开工,“新疆天业年产120万吨合成气制乙醇项目一期——60万吨/年合成气制乙醇专利技术实施许可”在大连化物所完成签署。这标志着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。“煤制乙醇可以替代以粮食为原料制备乙醇,将开创‘不与人争粮’的新局面,是新型煤化工产业化技术应用的又一次重大突破。”刘中民表示。

处理好管理工作与科研工作的关系

1995年,刘中民加入民盟,2017年2月当选为民盟大连市委会主委,同年7月又当选为民盟辽宁省委会副主委,12月当选为民盟中央常委。目前担任中国科学院大连化物所和青岛能源所两个研究所的所长。虽然身兼多职,他努力处理好管理工作和科研工作的关系,积极履职尽责。

在盟务管理上,刘中民强调要聚焦思想政治建设、组织建设、履职能力建设、作风建设和制度建设,把握好政治方向,紧紧围绕中心开展各项工作。他注重发挥班子成员的积极性,强调提升五种能力,利用各自特长,分管其所擅长的领域,每个副主委所分管的专委会工作都能有声有色。作为参政议政课题负责人,他申报的《把大连打造成为中国洁净能源之都,引领东北经济全面振兴的对策研究》获得大连市专题调研成果二等奖。

身为全国政协委员,围绕本职工作、发挥专业优势,是刘中民议政建言的立足点。从大规模推广乙醇汽油、推进能源领域国家实验室建设,到打破各能源种类相互独立分割的局面、让央企在东北振兴中发挥更重要的作用,以及绿色低碳发展实现碳达峰、碳中和目标……刘中民提出了很多真知灼见。

是什么原因致使我国的原始性创新总体能力和水平还不够?刘中民认为,从现实的角度看,主要还是体制和机制问题。“我国在科技创新方面指挥棒和外部诱惑比较多。一些人发几篇追逐热点的文章,便获得奖励,进而获得比较高的收入,导致一些科技工作者不再愿意做真正意义上的创新性科研工作。”刘中民说,原始创新除了在基础研究取得突破,还要倡导做真正实用的、能直接用到工厂的技术。这需要科研机构与企业合理分工与通力合力。

文章来源:中国民主同盟公众号《民盟80年 • 杰出盟员丨刘中民——矢志推进煤炭清洁化利用》

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