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“煤代油”: 30年持續創新啟示錄

  • 發佈時間:2015-01-19 06:46:28  來源:經濟日報  作者:佚名  責任編輯:羅伯特

  “缺油、少氣、富煤”,是我國能源結構的特徵。隨著社會經濟的發展,石油及石化産品的需求迅速增長,2013年我國原油産量2.1億噸,消費量近5.14億噸,乙烯、丙烯産量3000萬噸,消費量5934萬噸,供求矛盾突出,對外依存高,嚴重制約著國家經濟和相關産業的發展。上世紀70年代石油危機後,我國下決心找到打破石油制約的新路徑。甲醇制取低碳烯烴技術(DMTO)的研發工作由此展開。回首這場持續30年的“馬拉松”式創新壯舉,其帶給我們的思考和啟示顯得更加珍貴。

  30年持續創新,最艱難的路段往往出現在油價下跌、石油緊缺看似緩解的市場樂觀時期,這讓研發團隊有些尷尬

  1月9日舉行的國家科學技術獎勵大會上,甲醇制取低碳烯烴技術(DMTO)獲得國家技術發明獎一等獎。而此時,國際石油價格剛探底50美元一桶。這項以“煤代油”為標誌的技術又一次面對這樣的質疑:“油價便宜了,這個技術用處還大嗎?”

  在30年的研發過程中,每當油價下跌,便質疑聲不斷。“好在我們的研發工作沒有因為市場的變化而中斷。對DMTO這樣關係到國家能源安全的重大技術,需要的是前瞻的眼光、長遠的佈局、持續的攻關。”DMTO技術總負責人、中科院大連化學物理研究所副所長劉中民對這一點非常篤定,“我國石油短缺的事實無法改變,我們終究要找到替代的辦法。”事實證明,即使油價下跌,DMTO依然具有優勢,顯示出技術的力量。

  乙烯、丙烯等低碳烯烴,是重要的有機化工原料,被視為現代化學工業的基石。看似生疏的字眼,在我們的生活中卻須臾不可或缺。以其為原料生産的下游産品,被廣泛應用在我們生活的各個方面。依靠傳統技術,烯烴都是由石油煉製。

  有沒有一種技術可以用我國資源相對豐富的煤炭替代石油制取烯烴呢?這一課題剛提上日程,就激發起科技界的攻堅熱情,中科院大連化學物理研究所責無旁貸地接受了這一世界難題的挑戰。

  30年的持續創新,是一場矢志不渝的馬拉松。在這漫長的長跑中,最艱難的路段往往出現在油價下跌、石油緊缺看似緩解的市場樂觀時期,這讓研發團隊有些尷尬。上世紀90年代中期,大連化物所在完成“合成氣經由二甲醚制取烯烴工藝”技術年産60噸烯烴的中試後,國際油價出現大幅下跌,每桶最低時到了10美元,研究工作轉入低潮。“企業一算賬,技術很好但不能掙錢,沒有人肯給我們投資。”劉中民向“娘家”中科院求助,院裏直接撥付了100萬元的專款,使研究得以延續。

  30年的持續創新,也是一場薪火相傳的接力賽。説起DMTO技術研發的前輩,劉中民總要從“老師的老師”説起。他這個當年的“小字輩”,29歲時就被選為甲醇制烯烴課題組組長,成為所裏最年輕的課題組組長,而接力棒到他手裏時,已經是第三代了。

  接力不僅是人才的傳承,還有技術的更疊。第一代甲醇制烯烴成功之後,他們就已經開始著手準備新一代技術,為保持技術的領先,現在已經儲備了第三代技術。“光盯一個技術可能有問題,要多方位地考慮問題。”劉中民説,“比如我們不僅做甲醇制烯烴,還要盯著合成氣制烯烴,從這一點上説,僅有一心一意是不夠的。”

  “最需要支援的時候找不到錢,成功後追著投錢”這是我國創新活動中遇到最多的“通病”

  對於工業領域的重大工程裝置,沒有“一招鮮”,有的是眾多技術的組合和一系列基礎研究的突破,DMTO需要解決的是與反應原理、催化劑、反應工藝相關的一系列科學和技術難題。而實驗室的成功只是邁出一小步,真正的考驗還在後面——中試、工業性實驗、萬噸級、10萬噸級、百萬噸級實驗裝置。每一次遞進都不是簡單的放大、增加,而是工藝的換代、流程的再造。

  截至目前,DMTO已開工裝置總産值達到了500億元,實現利稅100億元,已經簽訂了19套工業裝置的技術實施許可合同,打通了石油化工和煤化工的通道,一個新興的烯烴戰略産業正在快速形成。

  現在的大連化物所已經成為“技術明星”,受到追捧,不僅國內的項目,國外的用戶、合作意向也紛至遝來。

  “最需要支援的時候找不到錢,成功後追著投錢。”他們遇到的是我國創新活動中的通病。

  企業作為最重要的創新單元,如果在産業化的前端具有對市場的超前判斷,了解創新規律,積極參與到創新鏈之中,會大大提高創新的成功率。

  2004年,國際油價開始回升。陜西省作為煤炭大省計劃建設煤制烯烴項目,併為此成立了國有公司。在認真聽取了政府經濟顧問的意見後,陜西省當機立斷,決定由陜西國有企業出資,和大連化物所一起完成工業性試驗,在陜西建大型工業化裝置,試驗的投資風險由陜西方面承擔。

  産、學、研緊密地捆綁,為DMTO技術最終取得成功奠定了基礎。在大連化物所中試研究成果的基礎上,洛陽石化工程公司發揮其國內一流的工程技術優勢,一套年加工1.67萬噸甲醇的工業化試驗裝置在陜西建成。建設這個世界級的DMTO工業化試驗裝置,所有設備、材料全部國産。通過這一工業性試驗,開發出我國自主智慧財産權的DMTO工業化成套技術。

  搞工程化和産業化的項目,能否將各創新單元密切聯繫起來關係到最終成敗,而技術産業化的過程,就是創新鏈完善的過程。劉中民認為:“在與工程設計公司的合作中將相關的技術打包,這樣才能將原有停留在實驗室和中試階段的技術,變成一個讓企業容易接受的科技包,以這樣的方式再和企業對接成功率會高很多。”

  我國首個DMTO工業性試驗完成後,其在國際上那個最強勁的美國競爭對手的地位就被徹底取代了

  當人們問起DMTO的“D”有什麼特殊含義時,張濤院士自豪地解釋:“D是‘大連’的中文拼音首字母。”這項革命性的技術永久標注了“中國製造”的印記。

  創新者強,領先者勝。DMTO研發的這麼多年裏,一直有著強勁的對手,美國一家公司既有大規模工業化運轉和整合技術的優勢,也是國外唯一能對外進行DMTO技術實施許可的跨國公司,在2004年以前,它的技術研發水準基本與大連化物所同步,並一直在説服我國的石化用戶直接應用其技術,並進行數萬倍的工業放大,但大連化物所的首個DMTO工業性試驗完成後,其在國際上的地位就被徹底取代了。

  在劉中民的辦公室裏挂著一張神華包頭60萬噸/年煤制烯烴項目圖表,圖中各技術鏈條對應著掌握該技術國家的國旗,其中五星紅旗被醒目地標在甲醇制烯烴的位置上。這是煤制烯烴工業技術中的“關鍵一環”,也是讓劉中民最為驕傲的——完全擁有自主智慧財産權。

  2014年,是DMTO工業裝置開工的高潮期,全年已有延長靖邊、中煤榆林、寧夏寶豐、山東神達DMTO工業裝置,以及蒲城能化(第二代技術)等5套工業裝置相繼投産運作,新增烯烴産能280萬噸/年,新增經濟效益超過60億元。已投産的7套DMTO裝置的烯烴總産能已經達到400萬噸/年,帶動了我國甲醇制烯烴戰略型新興産業的快速形成。2015年,計劃有5套DMTO工業裝置建成投産。

  隨著北美頁巖氣的開發,天然氣價格走低,為DMTO技術在海外市場應用提供了發展機遇。“一方面,可在當地建設DMTO及烯烴下游聯合裝置;另一方面,美國正掀起甲醇生産的熱潮,中國是他們的主要目標市場,可以穩定為我們提供廉價甲醇原料,有利於我國沿海地區DMTO産業的發展。”有了成功的底氣,他們雄心勃勃,又頭腦清醒。

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