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走進中國科學院大連化學物理研究所（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、嚴謹治學、追求一流。

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

烯烴，聽起來陌生，但在日常生活中隨處可見，其廣泛應用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)等領域。在化學工業(yè)領域，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，在困境中堅守，在逆境中奮進，“協(xié)力攻堅”，終于從實驗室走向現(xiàn)代化工廠，實現(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，此間每個細節(jié)他都記憶猶新。

“無論什么時候提起DMTO技術，我們團隊都是自豪的。能夠參與其中，見證技術的發(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。

科研團隊在神華包頭項目開工現(xiàn)場。

1?“兩條腿走路”

上世紀70年代，世界舞臺風云變幻。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)濟體系也連續(xù)遭受兩次石油危機的沉重打擊。

被譽為“工業(yè)血液”的石油，價格一路扶搖直上，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產(chǎn)品。作為塑料的一個重要類型，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)性的擔憂，并開始逐步探索煤炭替代石油的可行性。許多科學家認為，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，并相繼啟動了以煤代油的科技攻關計劃，希望在這場能源變革中搶占先機。

改革開放后，中國科學家也在積極探索，開始攻堅相關科技難題。1981年，甲醇制取烯烴被列為中國科學院的重點課題，大連化物所承擔了這一重任。

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，第一步已經(jīng)有了相對成熟的工業(yè)技術，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)動以陳國權和梁娟兩位研究員為組長的兩個研究小組進行聯(lián)合攻關。

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

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的開發(fā)上，大連化物所在上述小組的基礎上成立了更大的攻關團隊，于1993年完成了中試試驗。

隨著研究的進展，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，并應用于流化床工藝。1991年，在國家科技項目的支持下，大連化物所正式開展該技術的攻關。此時，劉中民剛博士畢業(yè)，在新組長蔡光宇研究員的帶領下，負責催化劑研制工作。

SAPO-34分子篩催化劑的研究隨即駛入“快車道”。試驗證明，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。

團隊在合成出純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構發(fā)生的變化。隨后他們驚奇地發(fā)現(xiàn)，SAPO-34的骨架結構在脫附水后實現(xiàn)了“可逆化”——竟然復原了，這表明了該分子篩的穩(wěn)定性，證明其具有工業(yè)應用的潛力。

1995年，團隊采用自主首創(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。該成果獲得中國科學院科技進步獎特等獎以及國家“八五”重大科技成果獎。

這一年，劉中民成為團隊負責人。他對于成果的評價深有感觸：“那年我們申請的是中國科學院科技進步獎一等獎，卻給我們頒發(fā)了特等獎，這在以往的科技評獎中是不多見的，可見評委們對我們成果的高度認可。”

2?降價的石油

正當一切穩(wěn)步前進時，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?。

找企業(yè)合作做工業(yè)性試驗，是團隊當時最迫切的需求。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)烯烴項目沒有積極性，團隊申請的后續(xù)科技攻關項目又因相關機構調(diào)整失去了申請渠道。

他們已經(jīng)記不清究竟去了多少個地方，聯(lián)系了多少家公司，四川、甘肅、黑龍江、上?！灰邢Ｍ腿珖鞯嘏?，盼望與企業(yè)聯(lián)合開發(fā)，只求合作，不求回報，但最終都毫無結果。

和一家大型國企的合作洽談，是最接近成功的一次。通過補充大量實驗數(shù)據(jù)和可行性報告，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)整和對技術的不同認知，項目最終夭折了。公司相關技術負責人得知消息后流著淚拍桌子，研究團隊的每個人都深感惋惜。

科研資金的短缺，讓團隊的發(fā)展陷入更大的困境。以煤代油的努力，應該繼續(xù)嗎？

劉中民經(jīng)過深思熟慮，認為合成氣制烯烴技術在當時的定位已經(jīng)從“戰(zhàn)略急需”變成“戰(zhàn)略儲備”，技術推廣和工業(yè)性試驗將是一場持久戰(zhàn)，但是無論面臨多大困難都絕對不能放棄?！斑@就像是一場考驗耐力的馬拉松?！?/p>

為了渡過經(jīng)費捉襟見肘的難關，所里老專家們給劉中民出了個點子——向院里“借”點錢。

劉中民抓住中國科學院院領導到大連化物所考察的機會，當面匯報了項目的進展和困境，成功拿到100萬元的特別資助經(jīng)費。1998年，正是靠著這100萬元，劉中民帶領團隊進一步研究了甲醇制烯烴過程的反應機理，完善了催化劑放大和工藝技術，找到了進一步放大試驗的機會。

3?睡不安穩(wěn)的700多天

2004年，國際油價回升，甲醇制烯烴的發(fā)展再一次迎來機遇。

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技術合作。當?shù)刈铋_始想找一家國外公司，但這家公司擁有的相關技術還沒經(jīng)過工業(yè)性試驗，提出的技術使用費卻極高。陜西省政府領導了解到大連化物所這一技術路線達到世界領先水平，便當機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，推進工業(yè)化進程。

當年8月，總投資8610萬元、年處理甲醇能力1.67萬噸的工業(yè)性試驗裝置，在陜西省華縣（現(xiàn)渭南市華州區(qū)）開工建設。團隊在化工廠“安營扎寨”，開始了至關重要的工業(yè)性試驗。

“說實話，當時心里很忐忑?！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)化是對技術的首次實踐檢驗，是否成功，關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，關系到大連化物所的科研聲譽，這必然會產(chǎn)生廣泛的國際影響?！?/p>

建設地點選擇在化肥廠的一個角落里，鄰近污水處理池，試驗裝置建得很好，但周邊基礎條件比較簡陋。宿舍窗戶外面的裝置上有一個火炬，如果持續(xù)燃燒就說明裝置運行正常。劉中民總是睡一會兒就起床看看火炬亮不亮，確認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”。

作為技術總負責人，劉中民最擔心的是安全問題?！?00多人，36米高的大型裝置，哪一個環(huán)節(jié)都不能出問題?！?/p>

團隊里有細致的分工，有人負責分析、調(diào)試儀器，確保分析數(shù)據(jù)及時、準確；有人負責工藝，每天要在幾十米高的裝置上爬幾個來回，檢查設備、管理流程。正值隆冬時節(jié)，加之裝置聳立在開闊地帶，負責工藝的同志攀上爬下，對凜冽的寒風有了切身體會，但他們很快對反應器、操作閥等成百上千個控制點形成了刻印式的記憶，對下一步的試驗也更加充滿信心。

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

隨后，團隊和神華集團達成合作意向，在包頭建設一個百萬噸級的工業(yè)裝置，成為煤制烯烴工業(yè)化的首個“實踐者”。

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，在世界上首次實現(xiàn)煤制烯烴工業(yè)化。

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

在隨后召開的慶祝會上，團隊許多同志眼淚嘩嘩地流，從工業(yè)性試驗現(xiàn)場轉(zhuǎn)戰(zhàn)工業(yè)化現(xiàn)場，歷經(jīng)6年的風雨洗禮，背后的辛酸苦辣，每個人都深知其味……

2011年1月，大連化物所的DMTO技術正式進入商業(yè)化運營階段。由此，我國率先實現(xiàn)了甲醇制烯烴核心技術和工業(yè)應用“零”的突破。

神華包頭180萬噸煤基甲醇制60萬噸烯烴項目。

4 “接力棒”還在傳遞

成功實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)后，團隊并沒有就此止步。

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

隨后，大連化物所進一步開發(fā)出多產(chǎn)烯烴的DMTO第二代技術，順利完成工業(yè)性試驗。該技術將甲醇制烯烴產(chǎn)物中重于碳四的組分回煉，其烯烴收率比一代技術提高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榮獲國家技術發(fā)明獎一等獎，劉中民走上人民大會堂的領獎臺，領取了這份沉甸甸的國家榮譽。

“這是國家對煤化工方向的認可、對我們?nèi)〉眉夹g進展的認可，國家需要的事情，我們必須堅持做下去?！眲⒅忻耠y掩激動。

2020年，DMTO第三代技術研發(fā)取得重大突破，由于采用了新一代催化劑，以及對反應器和工藝過程的創(chuàng)新設計，單套工業(yè)裝置處理甲醇數(shù)量翻倍，達到每年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，促進了區(qū)域產(chǎn)業(yè)結構優(yōu)化。

回想起DMTO團隊走過的歷程，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技術的成功，是大連化物所內(nèi)外聯(lián)合攻堅的結果，體現(xiàn)了政產(chǎn)學研結合的優(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)第一個建制化的“組群”。組群這樣的“大團隊”著重于承擔國家重大科技任務，目的是推動基礎研究和應用研究的“精誠合作”、“無縫銜接”與技術的可持續(xù)發(fā)展，集中力量辦大事。這種全新的探索促進了基礎研究成果向技術開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化階段的快速邁進，也培養(yǎng)了一批著眼于“應用”的基礎性研究人才和工程技術人才。

一批年輕的研究人員也加入了劉中民團隊。他們認為，團隊最大的特點是發(fā)揮各自專長擰成一股繩。作為開發(fā)第三代DMTO技術的“年青一代”，他們始終堅信技術只有持續(xù)進步，才能引領行業(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“結緣”，陜西延長石油集團就是其中之一。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)示范項目，實現(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—合作進行成果轉(zhuǎn)化的產(chǎn)學研合作模式，真正實現(xiàn)了人、財、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已簽訂32套裝置的技術實施許可合同，烯烴產(chǎn)能達每年2160萬噸，占全國當前烯烴產(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)展前景遠不止于此。他相信，隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，國家對烯烴的需求會進一步擴大。團隊年輕成員接過“接力棒”后，將會持續(xù)優(yōu)化技術路線，開展大規(guī)模工業(yè)化應用，進一步實現(xiàn)煤炭資源清潔高效利用、緩解石油資源供應緊張局面，推動我國煤化工產(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”目標實現(xiàn)貢獻更大力量。

世界首套萬噸級甲醇制烯烴技術工業(yè)性試驗裝置。大連化物所供圖

（原載于《中國科學報》?2024-04-29?第4版?專題）