DMTO甲醇制烯烃背后的艰辛故事

本文摘要：DMTO技术是中科院沈阳化物所科研人员坚决30年创意、四代人奉献给的煤代油技术硕果。这一科技成果，对充分发挥我国煤炭资源优势、减轻我国石油资源紧绷局面、发展煤制烯烃新型煤化工产业意义根本性。 2015新年伊始，陕西蒲城步入“开门红”——世界首套甲醇制烯烃第二代（DMTO-Ⅱ）工业样板装置驾车顺利。这标志着我国具备自律知识产权的新一代甲醇制烯烃技术工业推广应用获得根本性阶段性成果，对充分发挥我国煤炭资源优势、减轻我国石油资源紧绷局面、发展煤制烯烃新型煤化工产业意义根本性。

DMTO技术是中科院沈阳化物所科研人员坚决30年创意、四代人奉献给的煤代油技术硕果。这一科技成果，对充分发挥我国煤炭资源优势、减轻我国石油资源紧绷局面、发展煤制烯烃新型煤化工产业意义根本性。　　2015新年伊始，陕西蒲城步入“开门红”——世界首套甲醇制烯烃第二代（DMTO-Ⅱ）工业样板装置驾车顺利。这标志着我国具备自律知识产权的新一代甲醇制烯烃技术工业推广应用获得根本性阶段性成果，对充分发挥我国煤炭资源优势、减轻我国石油资源紧绷局面、发展煤制烯烃新型煤化工产业意义根本性。

　　”与第一代技术比起，DMTO-Ⅱ技术的烯烃收率进一步提高，每吨烯烃甲醇消耗可减少逾10%，能耗较低，生产成本大幅度减少，该技术正处于国际*水平。”中国科学院沈阳化学物理研究所研究员刘中民说道。　　DMTO技术是沈阳化物所科研人员坚决30年创意、四代人奉献给的煤代油技术硕果。

2015年1月9日，技术带头人刘中民在人民大会堂从国家主席习近平手中接过国家技术发明奖一等奖证书，全场掌声雷动。　　回忆起1995年，转入DMTO课题组时刘中民正值而立之年。他曾多次踌躇满志地期望将DMTO技术搬离实验室南北产业化，让研究成果在神州大地上落地开花。

然而，不受冷遇的现实却让他与团队“穷得只只剩精神”。　　时光荏苒，二十载弹指一挥间。曾多次的“筚路蓝缕，以始山林”早就沦为记忆中的片段，一个又一个DMTO里程碑事件被人们铭记。“作为‘国家队’的一员，沈阳化物所就是要面向国家根本性战略市场需求，缓国家之所缓。

”沈阳化物所所长、中国科学院院士张涛如此评价道。　　想好了、非人类了，就要真抓实干，不想发展的机遇失之交臂。刘中民率领的DMTO团队正是如此实践中的。筚路蓝缕，冷板凳决意椅子去　　上世纪70年代，世界愈演愈烈了两次石油危机。

石油价格的大幅度上升，促成还包括美国、日本在内的发达国家考虑到以煤炭代替石油和石化产品，并陆续启动了以煤代油的科技攻关计划。　　当时，国家仍未改革开放，总体上受世界石油危机的影响并不大。转入80年代，踏上改革开放之路的中国科学家们振奋精神，开始找寻科技难题，尝试研制成功。

　　沈阳化物所的研究人员了解到国际上有人在石油危机后研究煤制烯烃，他们指出未来的中国早晚也不会遇到完全相同的问题，就开始研究煤代油的技术环节，这几乎归属于一种落后研究。而对这一落后研究，中科院和沈阳化物所领导也给与反对，在当时调集了以陈国权和梁娟为组组长的两个研究组牵头展开甲醇制烯烃技术研制成功。　　刘中民就是在这世纪末考取沈阳化物的研究生的，并跟随着他的导师踏入了煤炭经甲醇制烯烃研究领域的。　　乙烯、丙烯等低碳烯烃是生产塑料、含氧化合物、细致化学品等产品的基本有机化工原料，也是现代化学工业的基石。

在传统技术中，烯烃生产相当严重地倚赖石油资源。而科学家们想起的用煤炭替代石油生产烯烃的技术，主要是用煤炭或者天然气首先做成合成气，再行将合成气做成甲醇，然后用甲醇做成烯烃。

　　在这个技术链条中，只有甲醇→烯烃（乙烯丙烯）在国际上没构建工业生产，其他技术环节都有较为成熟期的生产工艺。中国人要想要走通煤制烯烃的技术路线，就必需攻克甲醇制烯烃这一技术链条上所缺陷的环节。“利用我国比较优势的煤资源部分替代石油资源，既合乎我国贫油、较少气、丰煤的资源禀赋特点，也沦为我国构建能源多元化，确保能源战略安全性的最重要措施。

”中国科学院原副院长杨柏龄说道。　　沈阳化物所的研究人员就先从实验室开始转行。

他们首先要解决问题的技术难题是催化剂，有了催化剂才能构建甲醇向烯烃的转化成。　　告终，研究；再行告终，再行研究。经过无数次的告终，陈国权和梁娟研究小组在国内首先制备了ZSM-5型沸石分子筛，并对其制备规律、反应性能调变、改性及密切相关等展开了系统的研究工作，为构建甲醇制烯烃的战略目标迈进了尚之信的第一步。

经过几年的希望，研究人员再一研制出了甲醇制烯烃的固定床催化剂，并于1985年已完成了实验室小试。　　煤制烯烃技术*终也引发了国家有关部门的推崇。

国家“七五”计划期间，原国家计委科技司和中国科学院要求，在沈阳化物所创建甲醇制低碳烯烃的中试基地。当时正式成立了以王公慰为组组长、蔡光宇和不应慕良为副组长的中试研制成功小组。

　　到1989年底，沈阳化物所甲醇制烯烃研制成功小组先后已完成了3吨/年规模沸石缩放制备及4—5吨/年规模的降解催化剂缩放设备，以及日处理量1吨甲醇规模的甲醇制烯烃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月已完成了中试车。　　1995年，在蔡光宇研究员的率领下，沈阳化物所使用国际首创的“合成气经由二甲醚制低碳烯烃新工艺方法”，已完成了流化床甲醇制烯烃过程的中试车，建构了新的世界第一。他们研制的合适两段反应的催化剂及流化反应工艺，被*们证实为超过了国际*。

1996年，这一成果取得了中科院的科技进步奖特等奖，以及原国家计委、国家科委与财政部牵头授予的“八五”根本性科技成果奖。步履维艰多年的固守　　上世纪90年代中期，刘中民沦为甲醇制烯烃技术研究的学术带头人。他的历史责任就是在小试、中试的基础上，之后改良并推展这项研究成果的工业样板及规模生产。

　　大背景仍然有利，因为每桶原油还在10美元左右。假如企业使用了甲醇制烯烃生产工艺，并且生产量了成品，他们显然就花钱将近钱。

与石油制烯烃比起，煤炭制烯烃的工艺成本太高！国家和企业对煤炭替代石油生产烯烃项目的积极性也不低，这让刘中民感到作为一个团队领军人物的艰难。　　更加意外的是，刘中民团队将甲醇制烯烃技术申请人国家“九五”攻关项目时，又被否掉了。

他的团队等着他寻找项目资金保持“生计”，煤炭代替石油的技术等候着他来之后发扬光大，导师和前辈们的事业无法落得在他的手里……　　美国一家公司在理解情况后期望与沈阳化物所团队合作，共同开发甲醇制烯烃技术。这在今天显然或许是一件应该希望的、再行平时不过的事了，但在当时，对于这样的项目与外国公司合作，没有人不敢批准后。

　　国际上的路必经，就重点在国内谋求突破。刘中民在全国范围内去找资金。

　　“那时我天南海北四处寻找实验经费，期盼与企业的联合开发，不求合作，不欲报酬。”但是，没一家企业好像上这项在未来有可能领导全球的技术，也没一位领导“真是真是”这位怀揣绝技的中科院的研究员。　　不得已，刘中民团队不能潜伏，等候时机。

　　峰回路转DMTO步入发展机遇　　1998年8月，中科院院长路甬祥到沈阳化物所巡视。借路院长与科研人员座谈之机，刘中民将准备好的报告，递到了路院长手里，期望中科院需要之后反对这项技术的研究。　　报告提交上去了，早已视“被拒绝接受”为家常便饭的刘中民本没有抱着过于大期望。

但旋即，中科院来了通报，由院里资助刘中民团队100万元经费，用作甲醇制烯烃的更进一步研究。　　有如雪中送炭。刘中民用这100万元资金，对甲醇制烯烃的技术环节更进一步完备，将生产工艺又做到了更加精细的研究。

　　刘中民率领团队持续研制成功，并获得了重大突破：　　他们把1995年中试时使用的“合成气经由二甲醚制烯烃工艺”改回“合成气经由甲醇制烯烃工艺”。　　虽然两者的原理相似，但甲醇生产工艺更为成熟期，需要制烯烃的规模也更大。这为课题组未来“复职”奠下了较好的基础。

　　英雄诸法英雄，三方合力实力大幅提高　　时至今日，刘中民仍然保有着一本泛黄的旧册子。　　“这是上个世纪90年代，中石化洛阳工程有限公司老大我们草拟的3000吨装置概念设计。拿着它，我四处寻找合作工厂。

”　　1996年，刘中民经中国科学院院士林励吾的引荐，寻找了洛阳工程公司的中国科学院院士陈俊武。　　“我们这个项目应当怎么不断扩大？可以辟一个50万吨的生产线吧？”刘中民信心满满，而他获得的回应毕竟：“*大能做到个10万吨的样板线吧。”　　“不会会是陈院士不过于理解情况，10万吨只是说道说道而已？”刘中民心里嘀咕，“后来我才明白，陈院士说道的是实情。　　”如果DMTO技术必要从实验室回头出来，制成一个百万吨的，那是必要缩放了数万倍的工程，风险过于大，沈阳化物所擅长于科学研发，而洛阳工程公司擅长于工业化设计，我们双方‘去找对人了’。

”刘中民说道　　“一项大的工程有如人体结构一样仪器。我们擅长于的事情是将实验成果制成确实的工业装置。”洛阳工程公司副总工程师刘昱说道。

之后，他们双方密切环绕甲醇制烯烃催化剂和工艺技术展开创意研发工作。　　2004年，国际油价开始回落，甲醇制烯烃的发展步入春天。此时，陕西省想上煤制烯烃项目，省政府为此正式成立了新兴能源科技有限公司，并为项目发展获取了8300万元的资金确保，与沈阳化物所牵头展开工业成套技术开发。再行再加循环流化床反应器设计经验*为非常丰富的陈俊武指导的刘昱团队为工艺设计方，自此，优势互补的三方团队再一合力。

　　计熟事定，荐无以军功。同年，沈阳化物所、新兴能源科技有限公司和洛阳工程公司合作，展开甲醇制备低碳烯烃成套工业技术开发，竣工了世界第一套万吨级（日处置甲醇50吨）甲醇制烯烃工业性试验装置，于2006年已完成了工业性试验，该装置规模和技术指标皆正处于国际*水平。　　中油集团咨询中心*委员会、国内知名石化*王贤清作为现场考核的*组组长亲眼了这段历史。

　　“考核结果证明，DMTO工艺科学合理，工程缩放可信，运营安全性、稳定，技术指标先进设备，经济效益明显；后经检验证实，该技术正处于国际*水平。”　　举重若轻，煤代油技术任重道远　　建设并运营一套甲醇制烯烃的工业化试验装置，较少则五六千万元，多则上亿元。

面临这种巨额投放，陕西省向沈阳化物所抛来了“橄榄枝”。　　陕西省矿产资源非常丰富。多年来，省领导仍然想要利用先进设备的煤化工技术，通过发展新型煤化工产业，构建煤的以备转化成、高效转化成，以期将全省的资源优势改变为经济优势、产业优势。　　在获知沈阳化物所早已研发出有具备世界*水平的甲醇制烯烃的实验室中试技术、并正在找寻风险投资人和合作伙伴的消息后，陕西省要求与沈阳化物所合作积极开展工业化试验。

随后，陕西省专门正式成立了新兴煤化工科技发展有限公司，与沈阳化物所、中石化洛阳石化工程公司合作，研发甲醇制烯烃工业化技术。　　2004年8月2日，总投资8610万元、年处置甲醇能力1.67万吨的沈阳化物所甲醇制烯烃技术（全称DMTO）工业化试验装置，在陕西省华县动工建设。刘中民团队在华县化工厂安营扎寨，开始了至关重要的大型试验。

　　甲醇制烯烃，技术上已没什么问题，工艺上也基本回头通了。作为技术总负责人，刘中民*担忧的是人员安全性、生产安全性和环保安全性。“几个单位的100多号人，36米低的大型装置，哪一个环节出有了问题，以后就再行没有机会做到了。”　　700多个日日夜夜，刘中民完全每天晚上都睡觉不做事，过一会儿就爬起来想到装置上面的火炬，如果火炬亮着就解释没有事发。

华县化工厂附近有个采石场，常常放炮，有时候半夜听见“哐”的一声，刘中民不会从床上弹起来，他真怕装置事发啊。　　在整个工业试验期间，刘中民团队先后有20多人在华县试验现场力战了8个多月，其中10几人长年固守在那里，每天都到现场和操作者人员、技术人员一起仔细观察试验运营情况，找到问题及时解决问题。　　2006年5月，DMTO工业化试验宣告顺利，每天可以转化成甲醇75吨，而国外类似于装置一天转化成还将近1吨。　　DMTO技术的研发顺利，标志着沈阳化物所等技术研发单位，突破了小孔磷酸硅铝分子筛制备技术，研制成功甲醇制烯烃流化反应专用催化剂；发明者了甲醇制烯烃密相循环流化床反应工艺，在世界首套万吨级工业性试验装置上检验了其先进性和可靠性；发明者了DMTO技术大型反应－再造系统及工艺调控方法，构成了成套技术，为建设百万吨级DMTO大型化工业样板装置获取了技术基础。

　　对于这个全球首套万吨级DMTO工业化试验装置，中国石油和化学工业协会的组织了科技成果鉴定。检验*们指出：该工业化试验装置是具备自律知识产权的创意技术，装置运营平稳、安全可靠，技术指标先进设备，是目前世界上*的万吨级甲醇制低碳烯烃的工业化试验装置，装置规模和技术指标超过了世界*水平。　　陕西华县DMTO项目的顺利是工业化试验装置的顺利，它引发了国家发改委的注目。

2006年12月，国家发改委核准中国神华集团投资150亿元在张家口建设DMTO项目。　　这里还有一个小故事。

当初，神华张家口项目在甄选技术方案时，*开始指定的是引入国外某公司的甲醇制烯烃技术。但在月投建时，神华又转变了原本的技术方案，替换成了使用沈阳化物所DMTO技术。　　2007年9月17日，沈阳化物所、陕西新兴能源科技有限公司、中石化洛阳石化工程公司三方代表与神华集团在北京签定了60万吨/年甲醇制低碳烯烃（DMTO）技术许可合约。这是世界首套煤制烯烃技术许可合约，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进关键一步。

　　投资150多亿元，这是刘中民团队以前连想都不敢想的天文数字。一个新的战场开辟出来了。刘中民又率领队伍进军张家口，投放到世界首套DMTO工业样板装置的建设中。　　煤制烯烃60万吨/年，投资150多亿。

这个极大的项目受到政府的高度重视。2009年，由工信部联合，科技部、财政部、国土资源部、环境保护部等15个部委（单位）牵头正式成立协商指导小组，确保了该项目的成功实行。

　　2010年8月8日，DMTO装置项目在张家口投料试车一次顺利。这次动工十分成功，DMTO装置运营稳定，甲醇单程转化率100.00%，乙烯＋丙烯选择性小于80%，反应结果多达了预期指标。　　当张家口装置投料试车一次顺利时，刘中民团队的研究人员兴奋得抱头流泪。多年的艰难，极大的压力，顺利的喜乐，汇集了兴奋的泪水。

　　片刻，刘中民向沈阳化物所所长张涛发来一条短信，告之试车顺利。而远在沈阳的张涛正在所里主持人全体研究员参与的发展战略研讨会。张涛让会议停止了一会儿，把这一好消息与大家共享。全体参会人员鼓掌，用*冷淡的掌声对这项成果回应了祝贺。

　　随着神华张家口项目月转入商业化运营，我国*构建了甲醇制烯烃的核心技术及工业应用于“零”的突破。　　有如一场春雨，DMTO技术促成了我国煤化工产业的很快发展。

目前，DMTO技术已构建技术实行许可1313万吨烯烃/年，已投产646万吨烯烃/年；已完成了世界首套10万吨/年煤基乙醇工业样板项目，*了我国新兴煤制大宗化学品和洗手燃料产业的发展。转化成一代，研发一代，前瞻一代　　早已初战告捷的刘中民团队并没间断。如今他们于是以大力研究DMTO第三代技术，白鱼使DMTO单套装置处置能力从现有的180万吨/年的水平提升到300万吨/年以上，并且单程甲醇转化率和烯烃选择性不高于第二代技术。目前催化剂研制工作、反应工艺的实验室中试缩放工作皆已完成。

　　“转化成一代，研发一代，前瞻一代。”这是沈阳化物所对DMTO研究的明确拒绝。

　　近年来，中科院的组织各研究所分别制订了“一三五规划”，即“一个定位，三个重大突破，五个重点培育方向”。　　沈阳化物所将一个定位奠定为：以能源研究为主导。

在三个重大突破中，DMTO等煤代油新技术被列入第一个突破。目标是：以DMTO技术为龙头，转化成一代，研发一代，前瞻一代；突破一批煤代油关键新技术，已完成煤制丙烯、乙醇、高碳醇以及天然气等一批工业性试验，推上产业化；可行性构成以甲醇制烯烃为龙头的煤代油新兴战略产业。

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