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大連化物所DMTO技術(shù)獲國家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng) 將加速我國現(xiàn)代煤化工綠色崛起
    記者 陶加 發(fā)布時(shí)間：2015-01-13  來源：中國化工報(bào)頭版

　　乙烯、丙烯等低碳烯烴是現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的重要基礎(chǔ)。傳統(tǒng)上我國一直用石腦油催化裂解制烯烴，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，中國乙烯、丙烯市場缺口逐年擴(kuò)大，市場前景非常廣闊。但隨著我國原油對(duì)外依存度不斷提高，限制了石油路線生產(chǎn)烯烴的發(fā)展，而甲醇制烯烴技術(shù)以中國相對(duì)富裕的煤炭資源作為原料，其優(yōu)勢更加明顯，因而進(jìn)入新世紀(jì)以來迅速崛起。在這一進(jìn)程中，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所自主開發(fā)的甲醇制取低碳烯烴（DMTO）成套工業(yè)技術(shù)顯得格外耀眼，大大加速了這一進(jìn)程。以其在科技創(chuàng)新上的巨大貢獻(xiàn)、在產(chǎn)業(yè)化上的巨大成功，DMTO技術(shù)榮獲2014年度國家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)。

　　甲醇是現(xiàn)代煤化工的重要產(chǎn)品和中間體，是聯(lián)系煤化工與石油化工的主要紐帶。天然氣或煤經(jīng)合成氣生產(chǎn)甲醇的技術(shù)日臻成熟，而甲醇制取烯烴（MTO）過程不但是關(guān)系到由煤制取石油類產(chǎn)品路線是否暢通的關(guān)鍵核心技術(shù)，也是影響世界石化工業(yè)發(fā)展的重要課題和難題。中科院大連化物所從20世紀(jì)80年代開始圍繞這一課題開展創(chuàng)新研發(fā)。2004年，大連化物所與陜西新興煤化工公司、中石化洛陽工程公司等合作，進(jìn)行DMTO工藝技術(shù)開發(fā)，建成了世界第一套萬噸級(jí)（日處理甲醇50噸）工業(yè)性試驗(yàn)裝置，于2006年完成了工業(yè)性試驗(yàn)。2010年，我國利用DMTO技術(shù)建成了世界首套甲醇制烯烴工業(yè)化裝置，這就是神華包頭煤制烯烴國家示范項(xiàng)目，裝置規(guī)模為每年180萬噸甲醇生產(chǎn)60萬噸烯烴。2010年8月8日，該裝置一次開車成功并穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，2011年1月起正式進(jìn)入商業(yè)化運(yùn)營階段。至此，我國在世界上率先實(shí)現(xiàn)了甲醇制烯烴核心技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用，走在了國際煤化工發(fā)展的最前沿。

　　抓住機(jī)遇 布局謀篇

　　專家分析指出，當(dāng)原油價(jià)格在80美元/桶左右的情況下，石腦油制烯烴的完全成本為8000元/噸；以神華生產(chǎn)煤制烯烴所用的煤炭價(jià)340元/噸計(jì)算，煤制烯烴的完全成本在7000元/噸；以進(jìn)口甲醇到岸平均價(jià)2000元/噸計(jì)算，用其制烯烴的完全成本為8000～8500元/噸。將煤制烯烴和甲醇制烯烴的產(chǎn)能加起來，未來10年國內(nèi)年產(chǎn)能將超1300萬噸，可以很大程度上填補(bǔ)石油制烯烴產(chǎn)能不足造成的市場缺口。

　　大連化物所創(chuàng)建于1949年，在60多年的發(fā)展中，大連化物所緊密結(jié)合國家重大需求，開展多方面的科學(xué)研究和技術(shù)開發(fā)，逐漸在催化化學(xué)、化學(xué)工程、化學(xué)激光和分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、以色譜為主的分析化學(xué)和生物技術(shù)等學(xué)科領(lǐng)域形成了自己的特色，取得了一系列重大成果，為科學(xué)技術(shù)發(fā)展和國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)做出了重要貢獻(xiàn)。一直以來，立足國家重大需求、以任務(wù)帶學(xué)科以及大團(tuán)隊(duì)作戰(zhàn)，是大連化物所60多年的一貫堅(jiān)持。

　　據(jù)大連化物所所長、中國科學(xué)院院士張濤介紹，作為國內(nèi)一流的研究院所之一，大連化物所在科學(xué)基礎(chǔ)研究與科技成果轉(zhuǎn)化兩方面均取得突出進(jìn)展。在基礎(chǔ)研究方面，分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、納米及單原子催化、生物分析、太陽能利用、節(jié)能減排等領(lǐng)域研究工作取得新的進(jìn)展。在應(yīng)用研究方面，甲醇制烯烴、全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)、燃料電池、汽油固定床超深度催化吸附脫硫組合技術(shù)、化學(xué)激光、航天催化等技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化取得重大進(jìn)展。

　　大連化物所開發(fā)的DMTO技術(shù)，讓以往受資源匱乏限制的烯烴產(chǎn)業(yè)迎來了發(fā)展的重大轉(zhuǎn)機(jī)。為加快推進(jìn)甲醇制烯烴技術(shù)工業(yè)化應(yīng)用，國家已將該技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展先后列入《國家能源科技“十二五”規(guī)劃》、《烯烴工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》、《石油和化學(xué)工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》，科學(xué)布局甲醇制烯烴產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。在政策強(qiáng)力推動(dòng)下，全國有20套DMTO工業(yè)裝置獲準(zhǔn)建設(shè)得以迅速鋪開。內(nèi)蒙古、青海、陜西、寧夏等西部煤炭生產(chǎn)區(qū)，以煤基甲醇作為原料生產(chǎn)烯烴，力推西部工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展；東南沿海經(jīng)濟(jì)相對(duì)發(fā)達(dá)地區(qū)，開創(chuàng)了以外購甲醇為原料、生產(chǎn)加工低碳烯烴新路線。至此，一條以煤或天然氣為原料，經(jīng)由甲醇制取低碳烯烴的非石油原料路線，正在中國迅速變成現(xiàn)實(shí)。

　　自2011年進(jìn)入商業(yè)化運(yùn)行，截至2014年12月底，神華包頭煤制烯烴裝置穩(wěn)定運(yùn)行1288天，生產(chǎn)聚合級(jí)乙烯、丙烯產(chǎn)品212萬噸，新增利潤達(dá)43.4億元。寧波禾元年產(chǎn)60萬噸烯烴DMTO裝置2013年1月底成功投產(chǎn)，運(yùn)行頭10個(gè)月，生產(chǎn)聚合級(jí)乙烯、丙烯產(chǎn)品49.13 萬噸，累計(jì)實(shí)現(xiàn)營業(yè)收入56.28 億元，凈利潤4.3 億元。經(jīng)測算，截至目前DMTO技術(shù)開發(fā)方創(chuàng)造的直接經(jīng)濟(jì)效益超過8億元。

　　技術(shù)創(chuàng)新 進(jìn)無止境

　　在2013年度國家科技獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)上，國家主席習(xí)近平將國家最高科技獎(jiǎng)授予了中國科學(xué)院院士張存浩。這位已在大連化物所工作60余年的老科學(xué)家，由于在化學(xué)激光和分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)等研究領(lǐng)域的杰出貢獻(xiàn)而獲此殊榮。在近7年間，大連化物所總共獲得省部級(jí)一等獎(jiǎng)及以上獎(jiǎng)項(xiàng)29項(xiàng)，其中包括15項(xiàng)國家級(jí)大獎(jiǎng)，這不能不說是個(gè)奇跡。奇跡產(chǎn)生的根源，在于大連化物所60余載堅(jiān)持科技創(chuàng)新，注重人才培養(yǎng)，倡導(dǎo)創(chuàng)新文化，充分激發(fā)出全所科研人員的創(chuàng)新熱情。

　　有兩組數(shù)據(jù)也許能說明大連化物所創(chuàng)新的水平。從論文情況來看，自1998年以來大連化物所共發(fā)表SCI論文逾9000篇。而近5年來，其高水平論文的發(fā)表數(shù)量（影響因子大于5）迅速增長，近170篇論文發(fā)表在《科學(xué)》、《自然》、德國《應(yīng)用化學(xué)》、《美國化學(xué)會(huì)志》等相關(guān)學(xué)科頂級(jí)刊物上。從專利情況來看，2007年以來大連化物所累計(jì)申請專利4100多件，獲得專利授權(quán)約1400件；其中申請國外專利360多件（含PCT申請），國外專利授權(quán)90多件。大連化物所的發(fā)明專利申請和授權(quán)量一直穩(wěn)居中科院研究所的前列。

　　大連化物所之所以高水平創(chuàng)新成果迭出，緣于有一支高水平的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，而更根本的原因在于大連化物所重視人才、培養(yǎng)人才、善用人才。目前，大連化物所在所的院士總數(shù)已達(dá)13人，一大批創(chuàng)新領(lǐng)軍人才不斷脫穎而出。

　　按照大連化物所制定的“一三五”戰(zhàn)略規(guī)劃，大連化物所明確了“一個(gè)定位”：以潔凈能源國家實(shí)驗(yàn)室為平臺(tái)，堅(jiān)持基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究并重，在化石資源優(yōu)化利用、化學(xué)能高效轉(zhuǎn)化、可再生能源等潔凈能源領(lǐng)域，持續(xù)提供重大創(chuàng)新性理論和技術(shù)成果，滿足國家戰(zhàn)略需求，發(fā)揮不可替代的作用，建設(shè)世界一流研究所。面向國家清潔能源發(fā)展戰(zhàn)略，大連化物所“三個(gè)重大突破”由此展開。突破之一是煤代油新技術(shù)，以DMTO技術(shù)為龍頭，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化一代、開發(fā)一代、前瞻一代。突破之二是能源相關(guān)基元及催化反應(yīng)中的重大科學(xué)問題，要求發(fā)展原創(chuàng)性的理論和方法，實(shí)現(xiàn)從分子、原子、量子態(tài)水平上理解催化表面化學(xué)反應(yīng)關(guān)鍵過程，促進(jìn)能源基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域重大突破。突破之三是全釩液流電池儲(chǔ)能技術(shù)，該技術(shù)對(duì)于實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能電池技術(shù)產(chǎn)業(yè)化、推進(jìn)可再生能源的普及應(yīng)用具有重大意義。此外，大連化物所設(shè)定了“五＋X個(gè)重點(diǎn)培育方向”，目前已確立了烴類清潔轉(zhuǎn)化及高值化利用關(guān)鍵技術(shù)等7個(gè)重點(diǎn)培育方向。

　　大連化物所DMTO技術(shù)的開發(fā)，堅(jiān)持在實(shí)踐中不斷優(yōu)化工藝，引領(lǐng)和支撐我國甲醇制取低碳烯烴技術(shù)始終走在世界前列。陜西蒲城清潔能源化工公司的世界首套DMTO-II工業(yè)示范裝置為年產(chǎn)180萬噸甲醇、最終年產(chǎn)70萬噸聚烯烴，是在DMTO技術(shù)基礎(chǔ)上開發(fā)而成的。該項(xiàng)目2013年5月10日開工，2014年11月20日實(shí)現(xiàn)裝置高標(biāo)準(zhǔn)中交，2014年12月底成功生產(chǎn)出聚合級(jí)丙烯和聚合級(jí)乙烯。與第一代DMTO技術(shù)相比，DMTO-II技術(shù)熱量利用更合理，烯烴收率更高，每噸烯烴甲醇消耗可降低逾10%，烯烴生產(chǎn)原料成本也大幅降低。

　　2014年，延長靖邊、中煤榆林、寧夏寶豐、山東神達(dá)，以及蒲城能化DMTO-II等5套工業(yè)裝置相繼投產(chǎn)運(yùn)行，新增烯烴年產(chǎn)能280萬噸，新增經(jīng)濟(jì)效益超過60億元。至此，國內(nèi)已投產(chǎn)的7套DMTO裝置的烯烴總年產(chǎn)能已經(jīng)達(dá)到400萬噸。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)批準(zhǔn)建設(shè)的20套DMTO裝置總年產(chǎn)能為1126萬噸，預(yù)計(jì)可拉動(dòng)上下游投資約2500億元，新增產(chǎn)值1200億元。

　　隨著多套DMTO工業(yè)裝置的順利投產(chǎn)和平穩(wěn)運(yùn)行，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新一代甲醇制烯烴技術(shù)工業(yè)推廣應(yīng)用取得重大階段性成果。經(jīng)國內(nèi)權(quán)威專家考證，其甲醇轉(zhuǎn)化率達(dá)100%，乙烯、丙烯選擇性大于80%，DMTO技術(shù)的成熟度和先進(jìn)性經(jīng)受住了實(shí)踐檢驗(yàn)。

　　多邊合作 互利共贏

　　大連化物所堅(jiān)持與陜西新興煤化工公司、中石化洛陽工程公司加深合作，建立產(chǎn)學(xué)研合作有效機(jī)制，形成利益共同體，優(yōu)化資源配置，打造責(zé)任價(jià)值鏈，在共同推進(jìn)甲醇制取低碳烯烴技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的宏偉事業(yè)中，互利共贏，攜手并進(jìn)。

　　DMTO從基礎(chǔ)研究到工業(yè)化技術(shù)開發(fā)再到應(yīng)用推廣，走的就是一條創(chuàng)新的合作之路。2004年，大連化物所與陜西省投資集團(tuán)、中石化洛陽工程公司簽訂了甲醇制取低碳烯烴項(xiàng)目合作開發(fā)合同。經(jīng)過一年同心協(xié)力的合作，三方在陜西華縣建成了世界上首套萬噸級(jí)DMTO工業(yè)性試驗(yàn)裝置。2006年8月，DMTO工業(yè)性試驗(yàn)技術(shù)成果通過了國家級(jí)鑒定。2013年5月10日，多方合作的陜西蒲城清潔能源化工公司世界首套DMTO-II工業(yè)示范裝置開工，項(xiàng)目開工至投產(chǎn)歷時(shí)僅19個(gè)月。后期，大連化物所還將與各合作伙伴集中優(yōu)勢科研力量，重點(diǎn)突破核心技術(shù)壁壘，持續(xù)創(chuàng)新，積極推進(jìn)甲醇制烯烴技術(shù)的不斷創(chuàng)新開發(fā)，持續(xù)保持中國在煤基烯烴技術(shù)領(lǐng)域的世界領(lǐng)先地位。

　　重視院地合作其實(shí)是大連化物所歷來的傳統(tǒng)?！耙怨歉善髽I(yè)為牽引的合作戰(zhàn)略，強(qiáng)化與重點(diǎn)區(qū)域的科技合作，同時(shí)增進(jìn)加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)交流和平臺(tái)建設(shè)，大連化物所在院地合作中取得顯著成果。”大連化物所副所長劉中民將院地合作的特點(diǎn)進(jìn)行了濃縮總結(jié)。

　　近年來，大連化物所不斷深化、拓展與中石油、神華集團(tuán)、中國海油、中煤集團(tuán)、延長石油、渤化集團(tuán)及新疆天業(yè)等大型骨干企業(yè)間多層次、全方位的科技交流與合作，形成了一批具有引領(lǐng)和示范作用的創(chuàng)新生長點(diǎn)，并著力推動(dòng)形成長效合作機(jī)制。該所還著重加強(qiáng)在環(huán)渤海、長三角、東南沿海、中西部地區(qū)及新疆等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)和資源富集地區(qū)的科技合作，所領(lǐng)導(dǎo)多次帶隊(duì)參加區(qū)域科技成果推介和政企回訪對(duì)接活動(dòng)。

　　經(jīng)過多年不懈努力，大連化物所院地合作獲多項(xiàng)榮譽(yù)，先后被評(píng)為國家技術(shù)轉(zhuǎn)移示范機(jī)構(gòu)、全國企事業(yè)單位知識(shí)產(chǎn)權(quán)示范單位，獲得首屆中國產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新獎(jiǎng)，并在十年內(nèi)九次獲得中科院院地合作先進(jìn)集體獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

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