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中科院“甲醇制取低碳烯烃技术”工业化纪实

已有 2493 次阅读 2007-10-10 11:43 |个人分类:催化科技导读



中科院“甲醇制取低碳烯烃技术”工业化纪实


中国煤化工高扬创新之帆
    9 月17日,中科院大连化物所与神华集团在京举行了60万吨/年甲醇制取低碳烯烃(DMTO)技术许可合同签订仪式。这是继今年8月15日“陕西榆林20万 吨/年煤基烯烃工业化示范项目”技术许可合同签订后,大连化物所与企业签订的又一个DMTO工业生产技术许可合同。

    根据国家发改委的批复,神华集团在包头市的煤经甲醇制烯烃项目将投资120余亿元建设,这标志着在科学发展观的指引下,具有我国自主知识产权的DMTO技术在走向工业化的道路上又迈出了关键一步,对我国清洁煤化工产业的发展无疑具有里程碑式的意义。

    “我们创新的脚步从未停歇”

     “要在国际竞争中最终取胜,就像是一场全面考验耐力的马拉松。”中科院大连化物所副所长、研究员刘中民感慨地说:“从上个世纪80年代开始,大连化物所看 到国际的发展趋势和我国未来能源的需求,就成立了甲醇制取低碳烯烃课题组,为此,几代科研人员创新的脚步从来未敢停歇,才取得了这一系列阶段性的成果。”

     进入20世纪90年代,新一代学术带头人刘中民带领课题组,对甲醇制取低碳烯烃开展更加深入的基础研究和应用研究,丰富了对MTO过程的认知,并在此基础 上,形成了具有自主知识产权的一整套专利和技术。1995年,大连化物所完成了流化床MTO过程的中试运转,其发展的适合两段反应的催化剂及流化反应工艺 达到国际先进水平。1996年,这一成果获中科院科技进步奖特等奖和原国家计委、国家科委与财政部联合颁发的“八五”重大科技成果奖。

     “要有效地集成社会创新要素,竞争合作,才能提高我国科技成果转化与规模产业化的能力。”中科院在实施国家知识创新工程中逐步形成了这样的共识。中科院大 连化物所在完成“八五”攻关任务后,向有关产业部门通报了MTO的中试结果,并进行了技术交流。一些长期从事催化裂化工艺和装置设计的专家认为,虽然中科 院大连化物所进行MTO工艺所用的分子筛的研究开发工作已有20多年历史,注册了国内外24项专利技术,其试验结果主要技术指标略优于外国同行,但将中试 技术直接放大用于建设工业规模的装置存在很大风险,提出了进行中间级的工业性试验的必要性。由此,大连化物所加紧与有关企业联系,着手准备进行工业性试 验。

    “一项成果实现工业化往往要经过一个漫长的过程,而核心技术的创新与发展也必须是持续不断的行为。”中科院大连化物所基于这 一科学发展观的认识,在加强MTO技术推广的同时,又积极探索和发展新一代催化剂,并申请了专利,从根本上保持MTO技术的持续领先,并将这一具有自主知 识产权的甲醇(或二甲醚)转化制取低碳烯烃技术命名为DMTO技术。

    “从MTO到DMTO,一是从化学原理上,甲醇变成二甲醚用 的是同一个催化剂,我们的工艺设计已经有了创新,DMTO同时含有甲醇和二甲醚两个技术。二是出于商业行为和知识产权保护的考虑,我们希望有自己的特色, 所以起了个工艺代号,加上的这个‘D’,本身是二甲醚的英文字头的缩写,我们称之为二甲醚或者甲醇制烯烃;‘D’也隐含着‘大连’的意思。”刘中民道出其 中的缘由。

    陕西把工业性试验先行“抢”到手

    2004年4月28日, 时任陕西省省长的贾治邦、常务副省长陈德铭,省政府相关委办厅局、省属大型国企和地市县领导在陕西北端的县城府谷共商科技兴陕大计。会上,陕西省政府经济 顾问李毓强教授郑重向省政府推荐:“中科院大连化物所的MTO试验项目处于世界科技前沿,项目仍处于实验室阶段,需要进行工业性试验,预计试验经费要六七 千万元。如果陕西帮助他们完成工业试验,即可建大型的工业生产装置。陕北这么多优质煤要转化,提高附加值,目前最好的出路就要靠MTO。”

     专家介绍说,MTO工艺的主要产品是乙烯和丙烯,它是以煤作为原料,替代以石油(或天然气)为原料生产乙烯、丙烯等化工产品的关键技术,是实现我国“以煤 代油”战略的重要途径。按照目前采用MTO路线生产低碳烯烃取得的试验成果,以及甲醇生产装置大型化的发展现状和趋势来分析,MTO生产低碳烯烃与现在的 石油路线相比,具有非常明显的经济优势。

    过去,国外某公司也号称拥有MTO技术,但没有经过工业性试验,技术使用费要价却高达数 亿元。陕西省政府领导认真听取了政府顾问的意见后,当机立断,决定由陕西国有企业出资和大连化物所一起完成工业性试验,然后在陕西建大型工业化装置。试验 的投资风险由陕西方面承担。

    任务落实到陕西省投资集团公司,该公司副总经理袁知中与李毓强教授联系后,五一长假第一天,袁知中在西安与李毓强教授经过商谈,通过我国石化专家王贤清和门存贵,与中科院大化所的DMTO首席科学家刘中民联系。

    5月18日,袁知中和几位专家飞抵大连,当晚即与刘中民等开始了洽谈。很快,一份《合作意向书》送到省长贾治邦的办公桌上。但贾治邦却对陕西省发改委领导发话:“《意向书》没有约束力。让袁知中明天再去。一定要把合同签下来。”

     第二次谈判开始,袁知中开口就说:“我们知道MTO技术是大化所几代科学家20多年不懈的科研结晶,不仅经济价值巨大,而且对国家战略安全具有重大意义。 技术入门费要350万元并不多。我们给360万元怎么样?”大化所在场的4位谈判人员全愣了。刘中民满脸涨红,说:“我们要得少,你们却给得多,世上没这 个道理!这绝对不行!”袁知中说:“要不再加20万元?380万元!”刘中民说:“360万元够了,够了!”袁知中说:“这条就不讨论了。360万元,合 同一签立即付一半。开始执行合同,再付一半。”

    后来大家成了朋友,刘中民向袁知中透露了个中“秘密”:“当时找我们合作的企业很 多。我们已经和一家大企业谈到合同具体条文。你们打着省政府旗号,又有王贤清、门存贵二位老专家的引见,我们不能不接待。谁知你们高明,比我们的报价还多 给了10万元。这充分显示出对我们的认可,充分显示出你们的诚意和大气。”

    在陕西省委省政府的高度重视下,MTO这项具有挑战意义的重大试验装置项目从最初的谈判到全面启动,仅仅用了3个多月的时间。领导决策的高屋建瓴,实施单位的快速应对,终于把属于世界煤化工前沿的科研项目“抢”到了陕西。

    在与社会创新价值链衔接中求发展

     陕西省投资集团为DMTO项目的建设抽调了精兵强将,联合陕西煤业集团公司成立了陕西新兴煤化工科技发展有限责任公司,泰国正大煤化有限公司也毅然加入风 险投资行列,将2400多万等值外币几天内拨到新兴公司账上。全国政协委员、正大副总裁谢炳先生说:“我知道试验的风险很大,但我认为这个风险值得冒,因 为国家需要。什么是好项目?解决国家需要的,就是好项目。试验如果成功了,我还想到世界上天然气便宜的地方去生产甲醇,拉回中国搞MTO,帮助国家解决能 源问题。”

    2004年8月2日,由新兴公司、大化所、洛阳公司三方合作,共同开发DMTO工业化成套技术正式启动。在大化所 DMTO技术中试研究成果的基础上,利用洛阳公司国内一流的“流化催化裂化”工程技术经验,建设一套年加工1.67万吨甲醇的工业化试验装置,新兴公司负 责全部投资和试验装置的建设运行管理工作。

    中科院要面向国家战略需求干成大事,必须注重整合社会资源,加强与社会创新单元的密切 联系。刘中民介绍说:“我们及时请洛阳这样的工程设计公司进来,更希望能与工程设计的人有良好的交流,形成无缝对接。与工程设计公司合作将技术打包,才能 将技术变成企业容易接受的一个完整的成果。中科院要在讲基础性、战略性、前瞻性的前提下,在通过与社会创新价值链衔接中求发展。”

    通过项目的带动,大化所甲醇制取低碳烯烃课题组也得到了壮大。刘中民说:“我们组里有一批‘牛人’,而且有的性格非常怪,但是研究人员哪有没性格的?只要你积极参与了工程,你必然就会形成合作精神。”

     吕志辉曾在某产业部门的研究设计院当过研究室主任,收入是大化所的二倍多,来大化所读在职博士之前他对DMTO技术并不很了解,不过他有很好的化工底子, 看好了DMTO项目,后来就主动留在了大化所,几年摸打滚爬下来,他变成了全国知名的煤化工专家。“吕志辉是我们项目在华县的三方联系人和现场负责人,我 们所有的指令都是通过他的嘴说出来的,所以他的权威就奠定下来了。他现在的主要任务是对外技术推广。”刘中民介绍。

    不久前,吕志辉刚被大化所晋升为教授级高级工程师,“这就是中科院经常说的事业留人、感情留人吧!”吕志辉说。

    “把我们DMTO这一重大技术成果从实验室搬到了建设基地,实际上是风险投资,是一次把科技成果转化为生产力的果敢尝试,我们为新兴公司的胆识感到钦佩。”大连化物所科技处的同志由衷地说。

    几番会战成挚友 引得群英入潼关

     此前,国际上还没有同类项目建设、试验运行的先例可供参考和借鉴,DMTO试验装置的要求之高不言而喻。为确保任务顺利完成,新兴公司董事会听取专家意 见,综合分析各种条件后认为,在关中地区更适合进行试验,果断决议,将原定在榆林的试验场地改到华县。此举得到了陕西省发改委认可和省政府赞同。

     “华县离中心城市西安近,气候环境好,交通方便,设备采购、专家往来都方便,依托陕西化肥厂的公用过程和场地,还可以节省投资,而榆林到11月份就无法施 工,冬季停工5个月,而且其中试验用的小管子万一哪个地方冻裂,都很难发现。召开专家验证会时,大家一致同意定建在离中心城市近的地方。”原新兴公司董事 长袁知中介绍说。

    试验场地从榆林迁到华县,省政府顾问李毓强也给陈德铭省长写了封信,提出既然是科学试验就要尊重科学。陈德铭省长欣然表态:尊重企业的决策,尊重科学家的意见,政府不作干预。

     投资8610万元的试验项目建设启动了。合作三方经过严格论证,编制了《DMTO工业化试验装置建设统筹控制计划》,确定了建设进度关键控制点。值得欣慰 的是,建设这个世界级的DMTO工业化试验装置,所有设备、材料全部都是国产的。今后大型化工业生产装置也可以全部实现国产化。

     装置试车正值三九严寒天气,大化所的刘中民、吕志辉、王公慰等一批研究人员,以及洛阳设计公司的工程人员从大连和洛阳来到试验现场,加上袁知中、闵小建率 领的新兴公司的全班人马,和从陕西化肥厂抽调的技术骨干,原本冷清的当地化肥厂招待所一下子热闹非凡起来,有些工程设计人员在这里一住就是8个多月。“招 待所有100多个床位,平时没什么人住,我们去了床位就不太够用。而经过我们半年多轮流培训的操作工,在这里也成了稀缺人力资源。”

     刘中民从招待所住处的后窗就能看到直线距离约500米处的试验现场,正常情况就能看到装置的那个火炬,他每天晚上都要从窗户往外看,“我们的装置建在山 脚,山里有开矿的,经常要放炮开山,不知道什么时候响一声,我就心惊肉跳,不知道是他们开炮还是我们的装置出了事情,半夜里经常要赶紧从被窝里爬起来,看 我们的火炬亮不亮。”

    装置还要注意不要产生环保问题,因为它毕竟只是一个工业性试验,反应还不稳定,反应效率低了,有些污染物质 就会跑到水里去,在设计方案中虽然考虑到要依托的工厂原有的水处理装置进行处理,但投料试车期间有段时间装置的出水不太正常,就要直接用大罐车将水接起 来,再拉到化肥厂处理。“环境保护与当地农民的生活息息相关,非得高度重视不可。所幸的是我们从难从严要求自己,整个试验期间从来没出过一次事故。”

    这是三方合作人员牢记的日子:2006年2月20日开始投料试车,安全打通全部试验流程,实现了投料试车一次成功的目标。

    2006 年6月17日至20日,国家发改委委托中石化行协组织的专家组对DMTO开发项目进行了现场考核。专家组认为:该工业化试验装置是具有自主知识产权的创新 技术,装置运行稳定、安全可靠,技术指标先进,是目前世界上唯一的万吨级甲醇制取低碳烯烃的工业化试验装置,达到了世界领先水平。正如袁知中后来写成的一 首《七古·感事赠中民、志辉》:“几番会战成挚友,引得群英入潼关。两年三月竭心智,协调四方抱成团。”

    科技创新日趋迫,你追我赶不等闲!

    DMTO工业化试验装置在陕西建成并一次投料试车成功,引起了国内外同行的高度重视,也纷纷吸引了众多国内外知名企业的目光。

     业内人士都知道,国外某公司也在从事甲醇制烯烃技术的开发。根据该公司公布的中试数据,与大化所相差无几。国内一些大型国企、民营企业都曾与之联系,有购 买该公司技术的意向。但国家发改委认为,没有进行工业性试验的技术,一次放大上万倍,存在极大风险。华县的工业性试验,使我们一下跑到了外国竞争对手前 面。合作三方对试验进度的高度重视,也隐含和外国公司争时间、抢速度,为国家争光的集体意志。

    DMTO的工业性试验,从一开始就受到了各级政府和有关职能部门的高度重视。中国科学院、中国石化行协等领导先后多次来到现场视察,对项目的建设与试验顺利进行给予了极大的帮助和支持。从原省长贾治邦开始,陕西先后三任省长都对DMTO厚爱有加。

    2006 年5月17日,时任陕西省省长、现为国家发改委副主任的陈德铭参观了试验装置现场,在了解了试验运行的状况后,他说:“在新的历史时期,企业要以科学发展 观为统领,加强科技自主创新。要与科研单位建立战略性的合作伙伴关系。按工业化的要求加强科技攻关,加快科技创新步伐。试验项目的初步成功,充分显示了政 府主导,以企业为主体,产学研设计相结合的科技创新体制的优越性。”

    时隔一个月之后,新任陕西省代省长的袁纯清也来到试验现场,对耸立在关中大地上的DMTO工业化试验装置表示了极大关注和充分肯定。袁纯清高兴地说:“这项我国原创自主知识产权技术的及时开发成功,意义非常巨大。”

    全国人大常委会副委员长、中国科学院院长路甬祥认为:以科学发展观指导科技创新,同时,又以知识和技术创新支持科学发展,DMTO的实践是一个很好的案例。

    早在DMTO的试验阶段,就有数十家国内外知名企业与大化所进行联系与洽谈,对该项目的技术转让表现出浓厚的兴趣和积极的态度。神华集团、中煤集团、美国陶氏公司、沙特沙贝克公司等国内外多家大企业先后来了解试验进展情况,并积极要求进行技术转让。

    在今年国庆前夕,东南亚的一家著名公司专程来到西安和刘中民等人商谈,境外项目技术转让也进入了实质性的谈判阶段。DMTO工业化技术成果推广和转让已显现出广阔的市场前景。

     伴随DMTO工业化试验装置的成功,谁将在世界上第一个将DMTO推向工业化商业应用,成了业内人士关注的焦点。对此,试验领导小组组长袁知中诗曰:“功 成未敢畅饮酒,只因国际暂领先。科技创新日趋迫,你追我赶不等闲!”“用户上门天赐客,机不可失莫迟延,况夫国家急需要,顾此大局心方安。”

    在知识创新中落实科学发展观,在落实科学发展观中知识创新,我们有理由相信:随着DMTO工业化成套技术在包头和榆林等地的技术转让和推广,中国科学院必将更加高扬起我国煤化工的创新之帆。

相关报道:

我国“以煤代油”技术获突破
http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=8659
来自http://www.cas.cn/html/Dir/2007/10/10/15/25/94.htm


http://blog.sciencenet.cn/blog-3913-8673.html

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