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走進(jìn)中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所（以下簡稱大連化物所）的展館，首先映入眼簾的是一排醒目的大字——銳意創(chuàng)新、協(xié)力攻堅(jiān)、嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)、追求一流。

在中國科學(xué)院成立75周年之際，大連化物所亦邁入第75個(gè)春秋。對于“協(xié)力攻堅(jiān)”4個(gè)字，大連化物所的每個(gè)人都頗有感觸，它激勵(lì)著所內(nèi)一代代科技工作者，創(chuàng)造出多項(xiàng)具有劃時(shí)代意義的成果。甲醇制烯烴（DMTO）技術(shù)就是其中之一。

烯烴，聽起來陌生，但在日常生活中隨處可見，其廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。在化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域，生產(chǎn)烯烴的主流方法一直是以石油為原料。然而，我國富煤貧油少氣的基本國情，決定了烯烴生產(chǎn)必須另辟蹊徑。

為了攻克這一難題，大連化物所勇敢地站了出來，歷經(jīng)三代人，前后40年，在困境中堅(jiān)守，在逆境中奮進(jìn)，“協(xié)力攻堅(jiān)”，終于從實(shí)驗(yàn)室走向現(xiàn)代化工廠，實(shí)現(xiàn)了世界上煤制烯烴工業(yè)化“零”的突破，開創(chuàng)了我國煤制烯烴新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)并引領(lǐng)其快速發(fā)展。

從四處找人投資的“毛頭小子”到煤制烯烴技術(shù)帶頭人，大連化物所所長、中國工程院院士劉中民既是見證者，也是親歷者，此間每個(gè)細(xì)節(jié)他都記憶猶新。

“無論什么時(shí)候提起DMTO技術(shù)，我們團(tuán)隊(duì)都是自豪的。能夠參與其中，見證技術(shù)的發(fā)展，以及工業(yè)化和產(chǎn)業(yè)的興起，我們倍感榮幸?！眲⒅忻裾f。

科研團(tuán)隊(duì)在神華包頭項(xiàng)目開工現(xiàn)場。

1?“兩條腿走路”

上世紀(jì)70年代，世界舞臺(tái)風(fēng)云變幻。國際政治格局從昔日的兩極對峙，向多極化方向演變。全球經(jīng)濟(jì)體系也連續(xù)遭受兩次石油危機(jī)的沉重打擊。

被譽(yù)為“工業(yè)血液”的石油，價(jià)格一路扶搖直上，從每桶1.2美元攀升至近40美元，造成全球范圍內(nèi)的大通脹。

石油產(chǎn)品主要分兩類：一類是用作能源的油品，另一類是塑料等各種有機(jī)產(chǎn)品。作為塑料的一個(gè)重要類型，聚烯烴的主要單體成分是烯烴，其主要生產(chǎn)技術(shù)路線一直以來完全依靠石油化工。

這引發(fā)了許多國家對烯烴原料來源可持續(xù)性的擔(dān)憂，并開始逐步探索煤炭替代石油的可行性。許多科學(xué)家認(rèn)為，以煤炭或天然氣為原料合成甲醇，再用甲醇制取烯烴是行之有效的方法，并相繼啟動(dòng)了以煤代油的科技攻關(guān)計(jì)劃，希望在這場能源變革中搶占先機(jī)。

改革開放后，中國科學(xué)家也在積極探索，開始攻堅(jiān)相關(guān)科技難題。1981年，甲醇制取烯烴被列為中國科學(xué)院的重點(diǎn)課題，大連化物所承擔(dān)了這一重任。

煤制烯烴一般分“兩步走”，第一步是以煤為原料合成甲醇，第二步是通過甲醇制取烯烴。此時(shí)，第一步已經(jīng)有了相對成熟的工業(yè)技術(shù)，而甲醇制烯烴卻停留在探索階段，在世界范圍內(nèi)都極具挑戰(zhàn)。

為了保障國家能源安全，大連化物所下決心迎難而上，并迅速調(diào)動(dòng)以陳國權(quán)和梁娟兩位研究員為組長的兩個(gè)研究小組進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān)。

1983年，剛剛大學(xué)畢業(yè)的劉中民懷揣著對科學(xué)的憧憬，加入研究團(tuán)隊(duì)。他要做的，就是跟隨前輩的研究方向，繼續(xù)甲醇制烯烴反應(yīng)基礎(chǔ)研究。

將甲醇轉(zhuǎn)化為烯烴，首先需要解決的難題是研制適用的催化劑。初期研究主要集中在ZSM-5分子篩催化劑的研制和固定床工藝技術(shù)的開發(fā)上，大連化物所在上述小組的基礎(chǔ)上成立了更大的攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，于1993年完成了中試試驗(yàn)。

隨著研究的進(jìn)展，新催化劑探索取得了突破。采用小孔SAPO-34分子篩催化劑，有可能發(fā)展新一代更加高效的技術(shù)，并應(yīng)用于流化床工藝。1991年，在國家科技項(xiàng)目的支持下，大連化物所正式開展該技術(shù)的攻關(guān)。此時(shí)，劉中民剛博士畢業(yè)，在新組長蔡光宇研究員的帶領(lǐng)下，負(fù)責(zé)催化劑研制工作。

SAPO-34分子篩催化劑的研究隨即駛?cè)搿翱燔嚨馈薄Ｔ囼?yàn)證明，SAPO-34分子篩催化劑可大幅提高烯烴產(chǎn)率，更具穩(wěn)定性，在工業(yè)應(yīng)用前景方面相較于ZSM-5更好。高溫水蒸氣存在條件下SAPO-34分子篩的穩(wěn)定性是決定性因素。

團(tuán)隊(duì)在合成出純SAPO-34分子樣品后，想到可以使用X光衍射的方法，觀察其在脫附水過程中骨架結(jié)構(gòu)發(fā)生的變化。隨后他們驚奇地發(fā)現(xiàn)，SAPO-34的骨架結(jié)構(gòu)在脫附水后實(shí)現(xiàn)了“可逆化”——竟然復(fù)原了，這表明了該分子篩的穩(wěn)定性，證明其具有工業(yè)應(yīng)用的潛力。

1995年，團(tuán)隊(duì)采用自主首創(chuàng)的合成氣經(jīng)由二甲醚制烯烴新工藝方法，完成了百噸級中試試驗(yàn)。該成果獲得中國科學(xué)院科技進(jìn)步獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)以及國家“八五”重大科技成果獎(jiǎng)。

這一年，劉中民成為團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人。他對于成果的評價(jià)深有感觸：“那年我們申請的是中國科學(xué)院科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，卻給我們頒發(fā)了特等獎(jiǎng)，這在以往的科技評獎(jiǎng)中是不多見的，可見評委們對我們成果的高度認(rèn)可?！?/p>

2?降價(jià)的石油

正當(dāng)一切穩(wěn)步前進(jìn)時(shí)，國際形勢發(fā)生了翻天覆地的變化。

“1997年，國際上每桶原油價(jià)格降到了10美元左右。假如還是采用甲醇制烯烴生產(chǎn)工藝，相比之下成本太高?！眲⒅忻窕貞浀馈?/p>

找企業(yè)合作做工業(yè)性試驗(yàn)，是團(tuán)隊(duì)當(dāng)時(shí)最迫切的需求。但煤制烯烴面臨的局面，讓大多數(shù)企業(yè)對煤炭替代石油生產(chǎn)烯烴項(xiàng)目沒有積極性，團(tuán)隊(duì)申請的后續(xù)科技攻關(guān)項(xiàng)目又因相關(guān)機(jī)構(gòu)調(diào)整失去了申請渠道。

他們已經(jīng)記不清究竟去了多少個(gè)地方，聯(lián)系了多少家公司，四川、甘肅、黑龍江、上海……只要有希望就全國各地跑，盼望與企業(yè)聯(lián)合開發(fā)，只求合作，不求回報(bào)，但最終都毫無結(jié)果。

和一家大型國企的合作洽談，是最接近成功的一次。通過補(bǔ)充大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和可行性報(bào)告，雙方終于有了合作的眉目。但是由于企業(yè)管理人員的調(diào)整和對技術(shù)的不同認(rèn)知，項(xiàng)目最終夭折了。公司相關(guān)技術(shù)負(fù)責(zé)人得知消息后流著淚拍桌子，研究團(tuán)隊(duì)的每個(gè)人都深感惋惜。

科研資金的短缺，讓團(tuán)隊(duì)的發(fā)展陷入更大的困境。以煤代油的努力，應(yīng)該繼續(xù)嗎？

劉中民經(jīng)過深思熟慮，認(rèn)為合成氣制烯烴技術(shù)在當(dāng)時(shí)的定位已經(jīng)從“戰(zhàn)略急需”變成“戰(zhàn)略儲(chǔ)備”，技術(shù)推廣和工業(yè)性試驗(yàn)將是一場持久戰(zhàn)，但是無論面臨多大困難都絕對不能放棄?！斑@就像是一場考驗(yàn)?zāi)土Φ鸟R拉松?！?/p>

為了渡過經(jīng)費(fèi)捉襟見肘的難關(guān)，所里老專家們給劉中民出了個(gè)點(diǎn)子——向院里“借”點(diǎn)錢。

劉中民抓住中國科學(xué)院院領(lǐng)導(dǎo)到大連化物所考察的機(jī)會(huì)，當(dāng)面匯報(bào)了項(xiàng)目的進(jìn)展和困境，成功拿到100萬元的特別資助經(jīng)費(fèi)。1998年，正是靠著這100萬元，劉中民帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步研究了甲醇制烯烴過程的反應(yīng)機(jī)理，完善了催化劑放大和工藝技術(shù)，找到了進(jìn)一步放大試驗(yàn)的機(jī)會(huì)。

3?睡不安穩(wěn)的700多天

2004年，國際油價(jià)回升，甲醇制烯烴的發(fā)展再一次迎來機(jī)遇。

陜西省煤炭資源豐富，適合發(fā)展煤代油產(chǎn)業(yè)，也一直在積極尋求相關(guān)技術(shù)合作。當(dāng)?shù)刈铋_始想找一家國外公司，但這家公司擁有的相關(guān)技術(shù)還沒經(jīng)過工業(yè)性試驗(yàn)，提出的技術(shù)使用費(fèi)卻極高。陜西省政府領(lǐng)導(dǎo)了解到大連化物所這一技術(shù)路線達(dá)到世界領(lǐng)先水平，便當(dāng)機(jī)立斷決定由陜西國有企業(yè)出資，和大連化物所、洛陽石化工程公司共同完成工業(yè)性試驗(yàn)，推進(jìn)工業(yè)化進(jìn)程。

當(dāng)年8月，總投資8610萬元、年處理甲醇能力1.67萬噸的工業(yè)性試驗(yàn)裝置，在陜西省華縣（現(xiàn)渭南市華州區(qū)）開工建設(shè)。團(tuán)隊(duì)在化工廠“安營扎寨”，開始了至關(guān)重要的工業(yè)性試驗(yàn)。

“說實(shí)話，當(dāng)時(shí)心里很忐忑?！睂τ?0年前的場景，劉中民至今仍歷歷在目，他回憶道，“DMTO的工業(yè)化是對技術(shù)的首次實(shí)踐檢驗(yàn)，是否成功，關(guān)系到中國煤制烯烴新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)能否順利健康發(fā)展，關(guān)系到大連化物所的科研聲譽(yù)，這必然會(huì)產(chǎn)生廣泛的國際影響?！?/p>

建設(shè)地點(diǎn)選擇在化肥廠的一個(gè)角落里，鄰近污水處理池，試驗(yàn)裝置建得很好，但周邊基礎(chǔ)條件比較簡陋。宿舍窗戶外面的裝置上有一個(gè)火炬，如果持續(xù)燃燒就說明裝置運(yùn)行正常。劉中民總是睡一會(huì)兒就起床看看火炬亮不亮，確認(rèn)沒事才敢躺下接著睡，“火炬要是不亮，就說明出問題了，得趕緊解決。另外，附近經(jīng)常爆破開礦，放炮的聲音也令人提心吊膽”。

作為技術(shù)總負(fù)責(zé)人，劉中民最擔(dān)心的是安全問題?！?00多人，36米高的大型裝置，哪一個(gè)環(huán)節(jié)都不能出問題?！?/p>

團(tuán)隊(duì)里有細(xì)致的分工，有人負(fù)責(zé)分析、調(diào)試儀器，確保分析數(shù)據(jù)及時(shí)、準(zhǔn)確；有人負(fù)責(zé)工藝，每天要在幾十米高的裝置上爬幾個(gè)來回，檢查設(shè)備、管理流程。正值隆冬時(shí)節(jié)，加之裝置聳立在開闊地帶，負(fù)責(zé)工藝的同志攀上爬下，對凜冽的寒風(fēng)有了切身體會(huì)，但他們很快對反應(yīng)器、操作閥等成百上千個(gè)控制點(diǎn)形成了刻印式的記憶，對下一步的試驗(yàn)也更加充滿信心。

就這樣，經(jīng)過700多個(gè)日日夜夜的奮戰(zhàn)操勞，他們終于迎來了激動(dòng)人心的時(shí)刻。2006年5月，甲醇制烯烴工業(yè)性試驗(yàn)宣告成功，取得了設(shè)計(jì)建設(shè)大型裝置的可靠數(shù)據(jù)。

隨后，團(tuán)隊(duì)和神華集團(tuán)達(dá)成合作意向，在包頭建設(shè)一個(gè)百萬噸級的工業(yè)裝置，成為煤制烯烴工業(yè)化的首個(gè)“實(shí)踐者”。

2010年，神華包頭180萬噸/年甲醇制烯烴工業(yè)裝置投料試車一次成功，在世界上首次實(shí)現(xiàn)煤制烯烴工業(yè)化。

成功的消息立刻傳到了時(shí)任大連化物所所長張濤那里，他臨時(shí)中斷正在舉行的大連化物所戰(zhàn)略研討會(huì)，當(dāng)場宣讀這一喜訊，全場響起了熱烈的掌聲。

在隨后召開的慶祝會(huì)上，團(tuán)隊(duì)許多同志眼淚嘩嘩地流，從工業(yè)性試驗(yàn)現(xiàn)場轉(zhuǎn)戰(zhàn)工業(yè)化現(xiàn)場，歷經(jīng)6年的風(fēng)雨洗禮，背后的辛酸苦辣，每個(gè)人都深知其味……

2011年1月，大連化物所的DMTO技術(shù)正式進(jìn)入商業(yè)化運(yùn)營階段。由此，我國率先實(shí)現(xiàn)了甲醇制烯烴核心技術(shù)和工業(yè)應(yīng)用“零”的突破。

神華包頭180萬噸煤基甲醇制60萬噸烯烴項(xiàng)目。

4 “接力棒”還在傳遞

成功實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)后，團(tuán)隊(duì)并沒有就此止步。

“轉(zhuǎn)化一代，開發(fā)一代，前瞻一代?！边@是大連化物所對DMTO技術(shù)研究的戰(zhàn)略部署。劉中民形容，煤制烯烴技術(shù)研發(fā)就像一根接力棒，作為中間的傳遞者，自己有義務(wù)也有責(zé)任帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)繼續(xù)前行。

隨后，大連化物所進(jìn)一步開發(fā)出多產(chǎn)烯烴的DMTO第二代技術(shù)，順利完成工業(yè)性試驗(yàn)。該技術(shù)將甲醇制烯烴產(chǎn)物中重于碳四的組分回?zé)?，其烯烴收率比一代技術(shù)提高10%以上，大幅降低了烯烴生產(chǎn)的原料成本。

2015年，世界首套甲醇制烯烴第二代（DMTO-Ⅱ）工業(yè)示范裝置開車成功。這對我國發(fā)揮煤炭資源優(yōu)勢、緩解石油資源緊張局面、發(fā)展煤制烯烴新型煤化工產(chǎn)業(yè)具有重大意義。

這一年，大連化物所甲醇制取低碳烯烴技術(shù)榮獲國家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，劉中民走上人民大會(huì)堂的領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)，領(lǐng)取了這份沉甸甸的國家榮譽(yù)。

“這是國家對煤化工方向的認(rèn)可、對我們?nèi)〉眉夹g(shù)進(jìn)展的認(rèn)可，國家需要的事情，我們必須堅(jiān)持做下去。”劉中民難掩激動(dòng)。

2020年，DMTO第三代技術(shù)研發(fā)取得重大突破，由于采用了新一代催化劑，以及對反應(yīng)器和工藝過程的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，單套工業(yè)裝置處理甲醇數(shù)量翻倍，達(dá)到每年360萬噸。隨后，該成果在內(nèi)蒙古鄂爾多斯、寧夏寧東成功轉(zhuǎn)化，推動(dòng)煤炭資源由“燃料型”向“原料型”轉(zhuǎn)變、產(chǎn)品由“一般加工”向“高端制造”轉(zhuǎn)變，促進(jìn)了區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

回想起DMTO團(tuán)隊(duì)走過的歷程，劉中民感慨萬千。四十年彈指一揮間，漫長而艱辛的研發(fā)和應(yīng)用歷程，融入了大連化物所三代科技人員的不懈追求。

DMTO技術(shù)的成功，是大連化物所內(nèi)外聯(lián)合攻堅(jiān)的結(jié)果，體現(xiàn)了政產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的優(yōu)勢。伴隨DMTO的發(fā)展，大連化物所也在探索科研組織的新模式——成立了所內(nèi)第一個(gè)建制化的“組群”。組群這樣的“大團(tuán)隊(duì)”著重于承擔(dān)國家重大科技任務(wù)，目的是推動(dòng)基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究的“精誠合作”、“無縫銜接”與技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展，集中力量辦大事。這種全新的探索促進(jìn)了基礎(chǔ)研究成果向技術(shù)開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化階段的快速邁進(jìn)，也培養(yǎng)了一批著眼于“應(yīng)用”的基礎(chǔ)性研究人才和工程技術(shù)人才。

一批年輕的研究人員也加入了劉中民團(tuán)隊(duì)。他們認(rèn)為，團(tuán)隊(duì)最大的特點(diǎn)是發(fā)揮各自專長擰成一股繩。作為開發(fā)第三代DMTO技術(shù)的“年青一代”，他們始終堅(jiān)信技術(shù)只有持續(xù)進(jìn)步，才能引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展，而他們要做的，除了傳承，還有創(chuàng)新。

許多企業(yè)與大連化物所因DMTO“結(jié)緣”，陜西延長石油集團(tuán)就是其中之一。自合作以來，兩家單位聯(lián)合取得了一系列科技成果，建成了一批工業(yè)示范項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)了科研成果高效轉(zhuǎn)化。企業(yè)提需求—研究所研發(fā)技術(shù)—合作進(jìn)行成果轉(zhuǎn)化的產(chǎn)學(xué)研合作模式，真正實(shí)現(xiàn)了人、財(cái)、物等創(chuàng)新要素的集聚。

截至目前，大連化物所甲醇制烯烴系列技術(shù)已簽訂32套裝置的技術(shù)實(shí)施許可合同，烯烴產(chǎn)能達(dá)每年2160萬噸，占全國當(dāng)前烯烴產(chǎn)能的三分之一；已投產(chǎn)17套工業(yè)裝置，烯烴產(chǎn)能每年超過1000萬噸。

在劉中民看來，DMTO的發(fā)展前景遠(yuǎn)不止于此。他相信，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，國家對烯烴的需求會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大。團(tuán)隊(duì)年輕成員接過“接力棒”后，將會(huì)持續(xù)優(yōu)化技術(shù)路線，開展大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)煤炭資源清潔高效利用、緩解石油資源供應(yīng)緊張局面，推動(dòng)我國煤化工產(chǎn)業(yè)向高端化、多元化、低碳化發(fā)展，為我國能源化工產(chǎn)業(yè)升級及“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)貢獻(xiàn)更大力量。

世界首套萬噸級甲醇制烯烴技術(shù)工業(yè)性試驗(yàn)裝置。大連化物所供圖

（原載于《中國科學(xué)報(bào)》?2024-04-29?第4版?專題）