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煤炭清潔利用的“魔術師”——記中國工程院院士、中國科學院大連化學物理研究所所長劉中民

2023-08-13 07:52:17 來源：經濟日報

“我就是很多科技工作者中的一員而已，還是要踏踏實實地工作。”日前，中國工程院院士、中國科學院大連化學物理研究所所長劉中民，得知自己獲得2022年全國“最美科技工作者”稱號，謙虛地說道。

【資料圖】

40多年來，劉中民深耕能源化工領域應用催化研究與技術開發工作，他是把煤變成烯烴的“魔術師”，推動孵化上千億產值的煤化工產業；他成功開辟了“煤基乙醇”的新賽道，讓乙醇生產與糧食脫鉤。他先后獲得國家技術發明獎一等獎、國家科技進步獎一等獎、“八五”重大科技成果獎、中國科學院杰出科技成就獎等獎項。

挑戰世界性課題

烯烴講起來拗口，其實就是塑料的原料，離我們的生活并不遙遠。輪胎、牌匾、鞋子、衣服等，一切有塑料的地方，大都有烯烴的存在。烯烴是重要的基礎化工原料，在傳統技術中，主要從石油中提煉。

“我國石油資源短缺的狀況，決定了我們不能走完全依賴石油制烯烴的道路，‘以煤代油’關系到我國經濟長期穩定發展和能源安全，必須立足于自己的資源稟賦做出我們需要的產品。”劉中民說。

上世紀70年代，一些發達國家開始研發新的煤炭技術和設備，“以煤代油”進行烯烴的高效生產。中國科學院大連化物所也注意到了這項特殊的技術——煤制烯烴，并開始組建團隊進行深入研究。

1983年，年輕的劉中民進入中國科學院大連化物所，從此開啟了烯烴生產新技術的研究之路。

煤制烯烴要分兩步走，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。“當時煤合成甲醇已經有了成熟的工業技術，而甲醇制烯烴則是待攻克的關鍵核心技術，也是世界范圍內極具挑戰性的課題。”劉中民說。

1990年，劉中民被任命為中國科學院大連化物所甲醇制烯烴研究組副組長，帶領團隊開始科技攻關。經過6年奮戰，劉中民研究團隊取得了技術突破，完成了“合成氣經由二甲醚制取烯烴工藝”技術的中試試驗。該技術還獲得中國科學院科技進步獎特等獎。

如果單從技術角度看，這已經突破了該領域的世界性難題。作為一名科研人員，劉中民似乎可以松一口氣了，但他并未就此止步。“科學家當然希望只做科學，但科學要為社會服務，我們就得轉變觀念、轉變角色，直到能把技術落地，真正服務于國家、服務于社會。”劉中民說。

開展工業性試驗

通過與該領域專家多次交流后，劉中民明白，必須要找企業開展工業性試驗，才能把實驗室里的技術轉化成現實生產力。但是面對當時低迷的國際油價，企業對煤炭替代石油生產烯烴項目的積極性普遍不高。

為此，劉中民開始在全國主動尋找投資。他已經記不清究竟去過多少地方、聯系過多少公司。無數次碰壁后，直到陜西省政府看中這項技術后，劉中民親自帶領團隊在陜西省渭南市華州區一家化工廠安營扎寨，搭建起工業性試驗裝置，開啟了至關重要的萬噸級大型試驗。

工業性試驗的成功不是一蹴而就的。彼時，整個廠區只有甲醇制烯烴工業性試驗裝置孤獨地矗立著，工廠基礎設施簡陋，環境異常惡劣，空氣里處處彌散著氨、硫化氫的刺鼻味道，充斥著黑煙、飛塵和煤灰。就是在這樣艱苦的條件下，劉中民帶領團隊在廠區度過了700多個日日夜夜。這期間，他幾乎沒睡過一個踏實覺，每過一會兒就要爬起來看看裝置上面的火炬是否還亮著，如果火炬燃燒，說明裝置運行正常，他才敢躺下瞇一會。“火要不亮就得趕緊往那跑，說明出事了。”令劉中民憂心的是，如此大規模的試驗，環節眾多、復雜繁瑣，要是哪個環節出了問題，以后可能就沒有機會再進行試驗了。

在2006年，甲醇制烯烴（DMTO）工業性試驗宣告成功；2010年，神華包頭180萬噸/年甲醇制烯烴工業裝置投料試車一次成功，實現煤制烯烴工業化應用。

“那一刻，所有人都沸騰了，大家激動得流下眼淚，這代表著數十年的研究成果正式投入使用，我們做研究的目的就是為了最后得到應用。”劉中民至今記得試驗成功時的畫面。

截至目前，甲醇制烯烴系列技術已經簽訂了31套裝置的技術實施許可合同，烯烴產能達2025萬噸/年，約占全國當前產能的三分之一。已投產的16套工業裝置，烯烴產能超過930萬噸/年，新增產值超過930億元/年。如今，甲醇制烯烴技術已經發展到第三代，劉中民團隊還在不斷探索優化，以推動該技術持續升級換代，使我國始終保持在該領域的國際領先地位。

探索低碳化路徑

“國家要發展，能源消耗總量還會增加，能源保障和安全事關國計民生。要推進煤炭安全綠色開發利用，就必須走低碳化的路子，這對我們來說是巨大的挑戰。”劉中民說。

煤制烯烴大獲成功后，劉中民又把目光投向了煤制乙醇。傳統乙醇生產技術主要以糧食為原料進行發酵。但當前，我國燃料乙醇供應存在著千萬噸的缺口。如何既填補缺口，又不與人爭糧食？

“科研當報國，作為科技工作者，我做的工作是找到代替石油的生產方式，這不僅是產業發展的需要，更是國家戰略的長遠需求。”劉中民又一次帶領團隊埋頭苦干、深入鉆研。經過多年攻關，他和團隊開發了煤基二甲醚制乙醇技術，實現煤經二甲醚羰基化制乙醇技術工業化。截至目前，煤基乙醇技術已簽訂了11套技術許可合同，乙醇產能累計達到345萬噸/年，將有效滿足我國對燃料乙醇的巨大需求，開創乙醇多元化供應的新局面。

推動煤炭清潔綠色的開發利用，接下來的路該怎么走？劉中民早有深入思考。“那些顛覆性技術就看你敢不敢想，如果有目標就要敢于提出問題，從而付諸實踐。”劉中民告訴記者，煤炭清潔低碳高效開發利用的路徑非常豐富，煤制芳烴、煤制含氧化物等新技術正在快速突破中，有望成為戰略性新興產業。

近年來，實現碳達峰、碳中和目標是劉中民持續關注的重點課題。2019年，中國科學院大連化物所聯合中國科學院能源領域優勢力量，牽頭組建中國科學院潔凈能源創新研究院，劉中民任院長。隨后，中國科學院潔凈能源創新研究院高度關注陜西、山東、河南等典型化工產業富集地區，在這些區域統籌部署多能融合相關技術先行先試，積累經驗，促進技術迭代，以點帶面推動“雙碳”目標下我國能源新體系構建。

過去一年，劉中民還積極推進本單位與其他科研單位合作，希望基于中國科學院能源領域科技布局與進展，探討各能源領域碳減排技術路徑，以多能融合破除各類能源及各種行業間的技術壁壘、體制障礙，以區域示范形成低碳發展新格局。

“‘雙碳’目標的實現是一個循序漸進的過程。希望通過我們的努力，為國家能源安全和能源革命作出貢獻，助力綠色發展之路走得更遠更好。”劉中民說。（經濟日報記者郭靜原）

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