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——訪大連化學(xué)物理研究所研究員 新興能源科技有限公司總經(jīng)理 呂志輝

中國(guó)化工報(bào)記者  王玲 劉方斌

       面對(duì)全球石油資源的日漸枯竭，以及當(dāng)前我國(guó)“富煤少油”的能源現(xiàn)狀，大力發(fā)展非石油烯烴工業(yè)，成為我國(guó)應(yīng)對(duì)能源危機(jī)、保證石油工業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)燕尾服的重要途徑。經(jīng)過(guò)多年的潛心攻關(guān)，中科院大連化物所在甲醇制取低碳烯烴（DMTO）技術(shù)方面取得一系列可喜的突破，并從2004年開(kāi)始，與新興能源科技有限公司、中石化洛陽(yáng)石油化工工程公司共同開(kāi)啟了科研成果產(chǎn)業(yè)化的道路。多年來(lái)，該技術(shù)在升級(jí)換代和工程化方面取得了哪些突出成就？技術(shù)研發(fā)過(guò)程中有著怎樣的艱辛歷程？為此，本報(bào)記者采訪了大連化學(xué)物理研究所研究員、新興能源科技有限公司總經(jīng)理呂志輝，他為我們講述了DMTO技術(shù)背后的故事。

潛心攻關(guān)摘取碩果

       記者：聽(tīng)說(shuō)當(dāng)初全球第一套甲醇制烯烴工業(yè)化項(xiàng)目——神華包頭項(xiàng)目在遴選技術(shù)方案時(shí)，開(kāi)始選定的是引進(jìn)美國(guó)環(huán)球油品公司的MTO技術(shù)。但在正式投建時(shí)，神華又毅然決然地改變了原先的技術(shù)方案，換成了大連化物所研發(fā)的DMTO技術(shù)，你們是如何在與世界頂級(jí)技術(shù)強(qiáng)手的同臺(tái)競(jìng)爭(zhēng)中勝出的？

       呂志輝：這是大連化物所長(zhǎng)期致力于非石油路線制烯烴的技術(shù)研發(fā)、長(zhǎng)期積累的技術(shù)實(shí)力的結(jié)果，所以我們能在與世界技術(shù)強(qiáng)手的競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出。非石油路線制烯烴技術(shù)的研發(fā)，起源于上世紀(jì)七十年代對(duì)石油危機(jī)的認(rèn)識(shí)。早在“六五”期間，中國(guó)科學(xué)院和國(guó)家有關(guān)部委立足于對(duì)國(guó)情的深刻認(rèn)識(shí)，就把非石油路線制取低碳烯烴列為重大項(xiàng)目，給予了重點(diǎn)支持。中科院大連化學(xué)物理研究所于上世紀(jì)八十年代初在國(guó)內(nèi)外率先開(kāi)展了煤或天然氣制取低碳烯烴的研究工作，主要圍繞其關(guān)鍵的中間反應(yīng)環(huán)節(jié)——甲醇制低碳烯烴（乙烯、丙烯）工藝進(jìn)行了連續(xù)攻關(guān)。
      低碳烯烴是構(gòu)建現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的基石，低碳烯烴的生產(chǎn)能力和技術(shù)水平是衡量一個(gè)國(guó)家石油化工產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度的重要標(biāo)志。我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，對(duì)低碳烯烴的需求量也日益增加。目前，烯烴生產(chǎn)主要依賴石油資源，其中石腦油占大部分，其他原料包括烷烴、加氫柴油、部分重質(zhì)油等等。以輕烴和石腦油為原料的水蒸汽裂解是制取低碳烯烴的主要途徑，產(chǎn)物以乙烯為主，副產(chǎn)丙烯。隨著石油資源的日益枯竭以及油價(jià)的不斷攀升，我國(guó)石油進(jìn)口依存度不斷提高，烯烴生產(chǎn)的成本也不斷增加。形勢(shì)迫使我們加快了DMTO技術(shù)的研發(fā)進(jìn)程，技術(shù)水平得以快速提高，我們技術(shù)的各項(xiàng)指標(biāo)很快趕上了國(guó)外先進(jìn)公司的指標(biāo)。如2006年專(zhuān)家對(duì)我們?nèi)f噸級(jí)工業(yè)性試驗(yàn)裝置的考核結(jié)果就顯示，甲醇轉(zhuǎn)化率達(dá)99.18%，乙丙烯加碳四的選擇性達(dá)89.15%，噸烯烴甲醇消耗2.96噸，這些主要指標(biāo)都達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)是以水平說(shuō)話的，所以我們能最終在神華包頭項(xiàng)目的技術(shù)遴選中勝出。

      記者：科研技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化，是現(xiàn)在國(guó)內(nèi)科研單位普遍遇到的一道難題，但你們?cè)贒MTO技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化方面取得了成功，你們是如何做到這一點(diǎn)的？

      呂志輝：工業(yè)性試驗(yàn)及工程化放大是實(shí)驗(yàn)室技術(shù)成果走向工業(yè)化的重要中間環(huán)節(jié)。通過(guò)工業(yè)性試驗(yàn)，驗(yàn)證和優(yōu)化催化劑規(guī)?；苽浼夹g(shù)和反應(yīng)工藝，建立實(shí)驗(yàn)室結(jié)果和放大結(jié)果之間的內(nèi)在聯(lián)系，掌握放大規(guī)律，獲取必要的基礎(chǔ)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為大型工業(yè)化裝置提供設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。但試驗(yàn)需要大量投資，而且投資的風(fēng)險(xiǎn)很大。為了盡快實(shí)現(xiàn)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化，我們走了一條創(chuàng)新之路。2004年，大連化物所決定與新興能源科技有限公司、中國(guó)石化集團(tuán)洛陽(yáng)石油化工工程公司三方合作，建設(shè)萬(wàn)噸級(jí)工業(yè)性試驗(yàn)裝置，甲醇處理量50-75噸/天，開(kāi)展甲醇制烯烴技術(shù)工業(yè)性試驗(yàn)，該工藝技術(shù)命名為DMTO。
      2005年12月，我們完成了工業(yè)性試驗(yàn)裝置建設(shè)；2006年6月，完成了包括投料試車(chē)、條件試驗(yàn)、考核運(yùn)行等歷時(shí)近1200小時(shí)的三個(gè)階段的工業(yè)化試驗(yàn)；2006年8月，該項(xiàng)目在北京通過(guò)中國(guó)石化協(xié)會(huì)組織的技術(shù)成果鑒定?，F(xiàn)場(chǎng)考核專(zhuān)家組認(rèn)為，該工業(yè)化試驗(yàn)成果是具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新技術(shù)，裝置運(yùn)行穩(wěn)定、安全可靠，技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)，處于國(guó)際領(lǐng)先水平，是當(dāng)時(shí)世界上唯一的萬(wàn)噸級(jí)甲醇制取低碳烯烴工業(yè)化試驗(yàn)裝置。2006年8月24日，在北京人民大會(huì)堂召開(kāi)的新聞發(fā)布會(huì)上正式宣布世界首套萬(wàn)噸級(jí)甲醇制烯烴工業(yè)化成套技術(shù)喜獲成功。
      DMTO工業(yè)性試驗(yàn)，利用大型的試驗(yàn)裝置，不僅驗(yàn)證了批量生產(chǎn)的催化劑的優(yōu)異性能，驗(yàn)證和優(yōu)化了甲醇制低碳烯烴工藝技術(shù)，為大型化工業(yè)裝置的設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)行奠定了技術(shù)基礎(chǔ)；同時(shí)也發(fā)現(xiàn)，工業(yè)性試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)室中試結(jié)果存在著一定的差異，驗(yàn)證了這樣一個(gè)原則，即甲醇制取低碳烯烴技術(shù)大型化的過(guò)程中，一定規(guī)模的工業(yè)性試驗(yàn)是必須的或不可缺少的。
      DMTO技術(shù)的研發(fā)和工業(yè)化過(guò)程得到了國(guó)家的高度重視。國(guó)家發(fā)改委將DMTO工業(yè)性試驗(yàn)列為國(guó)家重大產(chǎn)業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目專(zhuān)項(xiàng)([2005]1255號(hào))，并專(zhuān)門(mén)召開(kāi)DMTO產(chǎn)業(yè)化布局會(huì)議，及時(shí)核準(zhǔn)世界首套煤制烯烴項(xiàng)目，并列為國(guó)家示范工程。2010年，工信部牽頭，15個(gè)部委（單位）聯(lián)合成立協(xié)調(diào)指導(dǎo)小組，保障國(guó)家示范項(xiàng)目順利實(shí)施。
      在DMTO科技成果產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中，科研院所創(chuàng)新思維，與地方緊密結(jié)合，由企業(yè)牽頭、政府支持，各方力量共同協(xié)作攻關(guān)，其成功是創(chuàng)新的合作模式與多方力量共同努力的結(jié)果。

工程示范經(jīng)受考驗(yàn)

 
       記者：2010年8月8日，采用你們技術(shù)建成的神華百萬(wàn)噸級(jí)煤制烯烴示范項(xiàng)目成功投產(chǎn)，各項(xiàng)生產(chǎn)指標(biāo)達(dá)都到設(shè)計(jì)要求。這套裝置至今一直穩(wěn)定運(yùn)行，是不是可以說(shuō)你們的技術(shù)經(jīng)受住了工業(yè)化生產(chǎn)實(shí)踐的檢驗(yàn)，你們的DMTO技術(shù)不僅工藝水平上是世界先進(jìn)的，在工程上也是成熟的？

      呂志輝：是的。DMTO首套百萬(wàn)噸級(jí)工業(yè)化裝置是神華集團(tuán)內(nèi)蒙古包頭煤制烯烴項(xiàng)目的核心部分，該項(xiàng)目于2006年12月11日通過(guò)了國(guó)家發(fā)改委核準(zhǔn)，是國(guó)家示范工程。2009年12月26日，化工裝置（甲醇合成及上游）全部建成并中交，2010年1月16日，熱電裝置全部建成并投入使用，2010年2月6日，公用工程裝置全部建成并中交，2010年5月28日，甲醇制烯烴及下游聚烯烴裝置全部建成并中交。
      2010年6月至7月，神華包頭煤制烯烴裝置完成了各裝置的聯(lián)動(dòng)試車(chē)工作。2010年8月8日甲醇投料一次成功，甲醇轉(zhuǎn)化率達(dá)到99.9%以上，乙烯加丙烯選擇性達(dá)到80%以上，所生產(chǎn)的乙烯、丙烯等產(chǎn)品完全符合聚合級(jí)烯烴產(chǎn)品的規(guī)格要求，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，整個(gè)裝置運(yùn)行平穩(wěn)。連在現(xiàn)場(chǎng)觀看開(kāi)車(chē)的中石化洛陽(yáng)研究院專(zhuān)家陳俊武院士都說(shuō)：“裝置開(kāi)車(chē)之順利，出乎意料?！?br />      從2010年8月10日開(kāi)始，僅歷時(shí)14天，就打通煤制烯烴全流程，生產(chǎn)出合格聚丙烯產(chǎn)品。到2010年9月29日，投料試車(chē)期結(jié)束，累計(jì)生產(chǎn)3.6萬(wàn)噸聚烯烴產(chǎn)品。2011年3月23日到3月26日，進(jìn)行了72小時(shí)性能考核，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
 截至2011年上半年，神華包頭煤制烯烴項(xiàng)目累計(jì)生產(chǎn)甲醇89.15萬(wàn)噸、聚烯烴產(chǎn)品27.304萬(wàn)噸，累計(jì)實(shí)現(xiàn)銷(xiāo)售收入31億元，實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)8.75億元。
      神華包頭煤制烯烴項(xiàng)目投料試車(chē)的成功，標(biāo)志著我國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的DMTO甲醇制低碳烯烴技術(shù)成功實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化應(yīng)用，開(kāi)創(chuàng)了煤基能源化工產(chǎn)業(yè)新途徑，奠定了我國(guó)在世界煤制烯烴產(chǎn)業(yè)中的國(guó)際領(lǐng)先地位，對(duì)于我國(guó)石油化工原料替代、保障國(guó)家能源安全具有劃時(shí)代的重要意義。
 
       記者：在神華包頭百萬(wàn)噸煤制烯烴項(xiàng)目成功投產(chǎn)后，你們?cè)贒MTO技術(shù)的進(jìn)一步提高方面又做了哪些工作？

      呂志輝：為了保持DMTO技術(shù)的國(guó)際領(lǐng)先地位，甲醇制烯烴研究團(tuán)隊(duì)不斷對(duì)技術(shù)進(jìn)行升級(jí)改造。為了進(jìn)一步提高烯烴選擇性，針對(duì)DMTO生產(chǎn)過(guò)程仍有一些C4以上（C4+）的烯烴類(lèi)副產(chǎn)物，開(kāi)發(fā)了甲醇轉(zhuǎn)化與烴類(lèi)裂解結(jié)合的DMTO-II技術(shù)。DMTO-II大幅提高了乙烯和丙烯的產(chǎn)率，進(jìn)一步擴(kuò)大丙烯乙烯的可調(diào)范圍，同時(shí)大幅降低裝置的能耗，節(jié)省投資。通過(guò)DMTO-II技術(shù)的應(yīng)用，可以大幅度的減少每噸烯烴消耗的甲醇數(shù)量，預(yù)計(jì)可達(dá)到的甲醇單耗為2.6～2.7噸/噸烯烴。
      2009年7月，通過(guò)對(duì)該DMTO工業(yè)性試驗(yàn)裝置的改造，對(duì)DMTO-II技術(shù)進(jìn)行了工業(yè)性試驗(yàn)。2010年6月26日通過(guò)了中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)組織的專(zhuān)家鑒定。鑒定結(jié)果為，DMTO-Ⅱ技術(shù)的甲醇轉(zhuǎn)化率達(dá)到99.97 %，乙烯+丙烯的選擇性達(dá)85.68%，噸乙烯+丙烯消耗甲醇2.67噸；與第一代DMTO技術(shù)相比，DMTO-II每噸烯烴甲醇消耗降低超過(guò)10%；專(zhuān)用催化劑流化性能良好，磨損率低，處于國(guó)際領(lǐng)先水平。

技術(shù)推廣前景可期

       記者：您對(duì)中國(guó)發(fā)展非石油路線制烯烴產(chǎn)業(yè)有何建議？

       呂志輝：針對(duì)全球石油資源的有限性，非石油路線的化工產(chǎn)業(yè)可稱(chēng)為是“明日工業(yè)”。由于“富煤少油”的國(guó)情，中國(guó)發(fā)展非石油烯烴產(chǎn)業(yè)勢(shì)在必行。這不僅可以為化學(xué)工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展開(kāi)辟一條新路，也為即將到來(lái)的全球大規(guī)模石油替代工業(yè)的發(fā)展占得先機(jī)。
 以甲醇為原料生產(chǎn)烯烴，原則上只要原料質(zhì)量得到保障，其來(lái)源途徑可以是廣泛的，并不一定局限于煤炭資源。但在我國(guó)，煤經(jīng)甲醇制烯烴將是一條主要的應(yīng)用途徑之一。煉焦過(guò)程中副產(chǎn)的焦?fàn)t煤氣也可以生產(chǎn)甲醇再轉(zhuǎn)化為烯烴；進(jìn)口甲醇制烯烴是值得重視的發(fā)展方向。
      很多沿海中小企業(yè)尤其是民營(yíng)企業(yè)，生產(chǎn)精細(xì)化學(xué)品缺乏原料來(lái)源，對(duì)乙烯、丙烯的需求尤為旺盛。對(duì)于這些地區(qū)，通過(guò)進(jìn)口甲醇以DMTO方式來(lái)生產(chǎn)烯烴產(chǎn)品，可以有效解決烯烴原料的來(lái)源問(wèn)題。同時(shí)，還可以擺脫這些地區(qū)對(duì)煤、水等資源的依賴，市場(chǎng)決定廠址，將甲醇制烯烴裝置建在東南沿海等地區(qū)，也便于整合人才、資金，實(shí)現(xiàn)收益最大化。
      通過(guò)采取積極手段穩(wěn)定甲醇供應(yīng)，與國(guó)外大型甲醇生產(chǎn)商或供應(yīng)商建立長(zhǎng)期合作關(guān)系，確保穩(wěn)定的供應(yīng)量，同時(shí)建立相應(yīng)的甲醇儲(chǔ)備機(jī)制，穩(wěn)定價(jià)格，一方面可以解決烯烴生產(chǎn)原料的來(lái)源，另一方面節(jié)約了石油和煤炭資源，支持可持續(xù)發(fā)展。此外，與天然氣資源豐富的國(guó)家和地區(qū)開(kāi)展經(jīng)濟(jì)合作，通過(guò)共同建廠等方式解決甲醇原料問(wèn)題，都將為烯烴的生產(chǎn)提供可靠保障。
      結(jié)合國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)需求和行業(yè)情況，DMTO技術(shù)具有廣闊的市場(chǎng)前景，除了煤制烯烴生產(chǎn)聚烯烴產(chǎn)品，還可以通過(guò)DMTO技術(shù)生產(chǎn)的乙烯、丙烯發(fā)展下游精細(xì)化學(xué)品、對(duì)聚氯乙烯行業(yè)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)升級(jí)和對(duì)現(xiàn)有的乙烯廠進(jìn)行擴(kuò)能改造。

       記者：目前，除神華包頭煤制烯烴示范項(xiàng)目外，我國(guó)的DMTO技術(shù)還取得了哪些產(chǎn)業(yè)化成果？

       呂志輝：作為甲醇制烯烴（DMTO）技術(shù)專(zhuān)利商，新興能源科技有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)“新興公司”）已在國(guó)內(nèi)簽訂DMTO技術(shù)許可合同十余套，截止至2011年底，合同許可的烯烴總產(chǎn)能已達(dá)700多萬(wàn)噸/年。目前，美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、南非、日本、韓國(guó)等多個(gè)國(guó)家的相關(guān)企業(yè)，正在與新興公司積極洽談甲醇制烯烴（DMTO）技術(shù)許可事宜，低碳烯烴原料多元化發(fā)展的新途徑得到世界各國(guó)的普遍關(guān)注。
       由于全國(guó)甲醇產(chǎn)能?chē)?yán)重過(guò)剩，各地都希望通過(guò)發(fā)展甲醇制取低碳烯烴產(chǎn)業(yè)消耗過(guò)剩甲醇產(chǎn)能。如果國(guó)家明晰了甲醇制取低碳烯烴產(chǎn)業(yè)政策，我國(guó)甲醇制取低碳烯烴產(chǎn)業(yè)將獲得超常發(fā)展。預(yù)計(jì)，到“十二五”中后期，全國(guó)甲醇制取低碳烯烴規(guī)模將達(dá)800萬(wàn)～1000萬(wàn)噸，可以作為石油制烯烴的有益補(bǔ)充，為國(guó)家節(jié)約大量的石油資源。

（完）