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封面人物

“富煤少油”是我國的資源稟賦，煤化工生產(chǎn)過程技術(shù)水平高，工藝流程復雜，以煤炭為原料生產(chǎn)甲醇,再經(jīng)分離生產(chǎn)出聚合級乙烯和丙烯是世界級難題。而催化劑就像“神奇藥水”，可以把別稱“烏金”的煤炭點化成乙烯和丙烯。

深耕能源化工科研領域近四十個春秋的中國工程院院士、中國科學院大連化學物理研究所（下稱“大連化物所”）所長劉中民就是發(fā)明“神奇藥水”的“魔術(shù)師”。

回望來路，劉中民帶領科研團隊研發(fā)的煤經(jīng)甲醇制取低碳烯烴（DMTO）成套工業(yè)化技術(shù)，開辟了非石油資源生產(chǎn)低碳烯烴的新路線，實現(xiàn)了世界上煤制烯烴工業(yè)化零的突破；對實現(xiàn)煤炭資源清潔高效利用、緩解石油資源供應緊張局面、保障能源安全具有重大意義，為國家創(chuàng)造了數(shù)千億元規(guī)模的戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)。該項技術(shù)獲得2014年度國家技術(shù)發(fā)明獎一等獎。

展望未來，劉中民根據(jù)國家“雙碳”目標需要，繼續(xù)積極承擔起能源科研與推動區(qū)域能源轉(zhuǎn)型發(fā)展的重任。

投身烯烴技術(shù) 

書寫“煤代油”歷史

大連化物所位于渤海的星海灣上，潮落潮起，過去與現(xiàn)實在這里激蕩。80年代初，劉中民進入大連化物所讀研究生，并跟隨導師的步伐邁入了煤炭經(jīng)甲醇制烯烴的研究。

上世紀70年代，世界性的兩次石油危機使油價大幅攀升，石油價格一度推高到相當于現(xiàn)在的200美金，塑料等產(chǎn)品制造成本隨之攀升，包括美國在內(nèi)的發(fā)達國家考慮以煤炭取代石油和石化產(chǎn)品，并啟動了以煤經(jīng)甲醇制烯烴的科技攻關(guān)計劃。

彼時大連化物所注意到國際這一研究動態(tài)后，經(jīng)研判認為，我國石油資源短缺，原油依靠進口，從長遠看，石油替代技術(shù)的戰(zhàn)略意義重大。于是，大連化物所堅定了研究“煤代油”技術(shù)的選擇。

“當時我作為研究生，只是跟隨導師完成科研任務，后來了解得多了，逐漸明白，煤代油對我國戰(zhàn)略意義的重要性。”劉中民回憶，當時自己的心態(tài)很復雜?！耙环矫嫦Ｍ约簠⑴c研究的技術(shù)能被國家用上，另一方面也明白，一旦國家能用上這項技術(shù)，就說明石油可能不夠了?！?/p>

煤經(jīng)甲醇制烯烴，也就是先用煤制甲醇，然后用甲醇制取烯烴。但甲醇制烯烴技術(shù)，卻一直沒有被突破。這一世界性難題的突破和產(chǎn)業(yè)化，凝結(jié)了大連化物所四代科研人員近30年的長跑接力。劉中民所在團隊自主研發(fā)的甲醇制烯烴技術(shù)，工藝技術(shù)代號為DMTO。

1990年年底，博士畢業(yè)不久的劉中民就被任命為研究團隊的副組長，接過了接力棒，成為第三代主力。他博士畢業(yè)第二年，國家啟動了“八五”科技計劃，大連化物所研究員蔡光宇牽頭申報成功了“合成氣制低碳烯烴”項目，其中一個課題是“合成氣經(jīng)由二甲醚制取低碳烯烴”。年輕的劉中民有了牽頭參與國家“八五”重點科技攻關(guān)項目的機會。

1996年，劉中民牽頭負責的“合成氣經(jīng)由二甲醚制取低碳烯烴新工藝方法”獲中國科學院科技進步特等獎。

2015年1月9日，國家科學技術(shù)獎勵大會在北京人民大會堂舉行。大連化物所甲醇制取低碳烯烴（DMTO）技術(shù)榮獲國家技術(shù)發(fā)明一等獎。時任副所長的劉中民走上主席臺，從中共中央總書記、國家主席習近平手中接過國家技術(shù)發(fā)明一等獎榮譽。

“這是國家對煤化工方向認可、對我們?nèi)〉眉夹g(shù)進展的認可，這么好的技術(shù)，我們必須堅持做下去?！眲⒅忻裾Z調(diào)中難掩激動。

經(jīng)過多年的努力，劉中民帶領團隊在煤炭經(jīng)甲醇制烯烴技術(shù)上取得多項突破并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，對保障我國能源安全、煤炭清潔化利用等具有重要的戰(zhàn)略意義。

從實驗室走向產(chǎn)業(yè)化 

“世界首套”帶出戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)

科研的道路上，技術(shù)難關(guān)可以層層闖過，經(jīng)費卻成了劉中民“頭疼”的問題。

1997年，原油價格跌至10美元左右每桶，與石油制烯烴相比，煤炭制烯烴的工藝成本太高，國家和企業(yè)對“煤代油”生產(chǎn)烯烴項目的積極性也不高，劉中民的科研團隊隨之陷入了經(jīng)費困境。

他不得不四處尋找實驗經(jīng)費，柳暗花明之時出現(xiàn)在1998年。時任中科院院長的路甬祥院士到大連化物所考察，劉中民借機將準備好的報告遞到了路甬祥手里，表達希望跟中科院“借錢”研究該項技術(shù)。不久，劉中民團隊等來了中科院決定資助100萬元經(jīng)費通知。

“在90年代，萬元戶都不得了，100萬能干很多事??！”這一筆經(jīng)費讓劉中民團隊對甲醇制烯烴基礎研究做得更扎實，對技術(shù)關(guān)鍵環(huán)節(jié)進一步改進和提高。

“科研成果出來后，不能躺在抽屜里睡大覺。”劉中民強調(diào)。甲醇制烯烴技術(shù)要實現(xiàn)工業(yè)化應用，需要進行萬噸級工業(yè)性試驗。

走出實驗室，下一步該去哪里？

2004年，煤炭大省陜西拋來了“橄欖枝”，希望憑借豐富的煤炭資源，與大連化物所、中石化洛陽石化工程公司合作開展甲醇制烯烴工業(yè)性試驗。當年8月，年處理甲醇能力1.67萬噸的DMTO工業(yè)化試驗裝置在陜西省華縣開工。劉中民團隊在華縣化工廠安營扎寨，開始了700多天的大型試驗裝置建設。

“沒錢的時候總想干大事，真有大事干的時候，壓力還是很大的。華縣大型試驗裝置項目總投資超過8000萬元，之前并未負責過如此大體量項目”。劉中民向記者表示?！暗也⒉粨募夹g(shù)，在大連好用的催化劑，不信拉到陜西就不能用了。”從技術(shù)角度，劉中民很有底氣。

雖然對技術(shù)充滿信心，但DMTO技術(shù)從實驗室走向工業(yè)化，放進超過10層樓高的裝置中，并不是簡單“放大”就可以的。

劉中民最操心的是安全和環(huán)保問題。“大型工業(yè)化試驗裝置不像在實驗室里操作相對靈活。裝置越大，操作范圍越窄，受制約因素越多，必須精準操作。就像一輛精密的汽車一樣，少個螺絲可能就跑不了?！眲⒅忻衩刻於嫉浆F(xiàn)場和操作人員、技術(shù)人員一起觀察試驗運行情況，發(fā)現(xiàn)并及時解決問題，歷時8個多月。

2006年，DMTO工業(yè)性試驗宣告成功，日轉(zhuǎn)化甲醇75噸，而國外類似裝置一天轉(zhuǎn)化還不到1噸。業(yè)界鑒定，該工業(yè)試驗裝置為世界上第一套萬噸級甲醇制烯烴的工業(yè)化試驗裝置，規(guī)模和技術(shù)指標世界領先。

試驗成功，引起了國家發(fā)展改革委的高度關(guān)注。2006年，國家發(fā)展改革委核準中國神華集團獲得大連化物所技術(shù)許可、在內(nèi)蒙古包頭投資建設的DMTO項目。

2010年8月，劉中民（前排右二）在神華包頭項目開工現(xiàn)場。

當時，神華集團的項目從前端的煤氣化、凈化，到后端的聚乙烯、聚丙烯，用的都是國外成熟的技術(shù)。只有DMTO這一段采用的是國產(chǎn)技術(shù)，而且是首次工業(yè)化的技術(shù)。很多人并不看好DMTO首次工業(yè)化嘗試，一旦失敗，150多億的投資就將打水漂，劉中民團隊壓力極大。

“神華集團領導很有魄力，敢為人先，很感激他們對國產(chǎn)化技術(shù)的支持?！庇辛岁兾魇∪A縣大型試驗裝置建設的經(jīng)驗，劉中民帶隊轉(zhuǎn)戰(zhàn)包頭，投入到世界首套DMTO工業(yè)示范裝置的建設中。

2010年8月8日，該裝置一次開車成功并穩(wěn)定運轉(zhuǎn)；2011年1月起正式進入商業(yè)化運營階段。我國率先實現(xiàn)了甲醇制烯烴核心技術(shù)及工業(yè)應用“零”的突破。

“在包頭現(xiàn)場的慶祝會上，大家臉上寫滿了興奮與幸福，不少同事的眼淚嘩嘩地流，我理解這眼淚背后的艱辛。當然也很欣慰，終于將技術(shù)的接力棒傳到了中國煤制烯烴產(chǎn)業(yè)化的起跑線上?！眲⒅忻窕貞浀?。

神華包頭DMTO項目不只是產(chǎn)業(yè)大事，更具戰(zhàn)略意義：標志著我國已從單純依靠石油制烯烴的石化工業(yè)的單一模式，邁入包括有煤炭經(jīng)甲醇制烯烴的煤化、石化并舉的工業(yè)生產(chǎn)模式。這項成果對我國實施石油替代戰(zhàn)略、走經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展道路和能源安全都具有重大意義。

技術(shù)想要保持領先地位，就必須不斷進步。2014年，大連化物所研發(fā)推出的第二代DMTO技術(shù)，當年，DMTO有5套工業(yè)裝置成功開車運行，分別在陜西、寧夏、山東等化工大省投運；2020年，大連化物所對該技術(shù)進行持續(xù)創(chuàng)新，研制了新一代甲醇制烯烴催化劑，第三代甲醇制烯烴(DMTO-Ⅲ)技術(shù)在通過了科技成果鑒定，噸烯烴甲醇單耗較使用前的3噸左右有顯著降低，達到2.60—2.70噸，刷新行業(yè)紀錄，每年可為用戶企業(yè)增收上億元。

憑借開創(chuàng)并引領了煤制烯烴戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)、實現(xiàn)煤炭資源清潔高效利用的重大貢獻。2019年，劉中民在中國能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展年會上獲評“能源·功勛人物”殊榮。

煤化工迎來新熱潮

破除壁壘實現(xiàn)多能融合

“您最近在忙什么？”

面對記者極其簡單的問題，劉中民認真地回答：“最近一直研究煤化工和石油化工耦合的新技術(shù)，推動二者協(xié)調(diào)發(fā)展；作為所長，我在思考如何調(diào)整大連化物所的學科方向，將研究重點從化工轉(zhuǎn)向能源；作為牽頭負責人，我還在抓緊組織實施中科院A類戰(zhàn)略性先導科技專項‘變革性潔凈能源關(guān)鍵技術(shù)與示范’……”

劉中民介紹說，與生產(chǎn)生活息息相關(guān)的烯烴等化工品的絕對量和需求量都在大幅度增加。煤化工的根本目標是滿足社會發(fā)展基本需求。

“我們國家以煤為主的化石資源結(jié)構(gòu)，決定了煤炭、煤化工還要扮演重要的角色?！奈濉瘯r期是我國‘雙碳’目標實現(xiàn)的初期階段，首先應該用好化石資源，特別是煤炭資源，堅持煤炭清潔高效利用道路?！眲⒅忻裣蛴浾邚娬{(diào)。碳中和不是說不再有二氧化碳排放，而是排放與吸收達到一種平衡，我們不能從一個極端走到另外一個極端?！泵罕旧聿⒉皇俏廴?，特別是與可再生能源、綠氫、綠電結(jié)合，煤炭就不再是一個高碳產(chǎn)業(yè)，并且煤化工還將迎來新的熱潮。

工信部等六部門6月29日印發(fā)的《工業(yè)能效提升行動計劃》提出加快推進煤炭利用高效化、清潔化，有序推動煤炭減量替代，推進煤炭向清潔燃料、優(yōu)質(zhì)原料和高質(zhì)材料轉(zhuǎn)變。近半年來國家部委發(fā)布的《“十四五“節(jié)能減排綜合工作方案》《工業(yè)能效提升行動計劃》《黃河流域生態(tài)環(huán)境保護規(guī)劃》等多項文件均強調(diào)要抓好煤炭清潔高效利用。

煤炭支撐我國經(jīng)濟和社會發(fā)展，保障能源安全的壓艙石、穩(wěn)定器作用，但在劉中民看來，僅僅依靠煤化工行業(yè)自身的技術(shù)進步和效率提升實現(xiàn)低碳清潔發(fā)展仍然面臨一些挑戰(zhàn)。

對此，劉中民表示，實現(xiàn)碳中和目標，各個領域不僅要突破諸多關(guān)鍵技術(shù)門檻，還要破除各類能源之間的壁壘。跨領域、系統(tǒng)化布局不僅有巨大的創(chuàng)新空間，還會產(chǎn)生巨大的總體節(jié)能減排效果。多能融合的新型能源體系將提高能源儲備和保障能力，保障我國能源產(chǎn)業(yè)鏈、供應鏈的安全和穩(wěn)定。

作為全國政協(xié)委員，2021年，劉中民圍繞跨領域多能融合技術(shù)積極建言獻策，聯(lián)合其他委員提出的《關(guān)于跨領域建立碳中和重大科技專項的提案》獲評全國政協(xié)年度好提案。他在提案中建議，在國家層面設立跨領域綜合交叉的碳中和重大科技專項，發(fā)揮國家體制優(yōu)勢，超越領域限制，突破關(guān)鍵核心技術(shù)，加快形成全面支撐我國實現(xiàn)“雙碳”目標的技術(shù)體系，推動我國能源體系及工業(yè)結(jié)構(gòu)全面升級。

劉中民介紹，我國能源轉(zhuǎn)型與發(fā)展越來越重視科技創(chuàng)新的作用。今年4月印發(fā)的《“十四五”能源領域科技創(chuàng)新規(guī)劃》首次由國家能源局與科技部共同編制，“協(xié)同創(chuàng)新，形成合力”的原則最為突出。

從東北到全國

科技智慧服務地區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展

大連化物所位于遼寧半島，作為大連化物所的負責人，劉中民表示：“我工作的單位雖然是中國科學院的研究所，從事的工作與國家需要緊密結(jié)合，但也不可能脫離區(qū)域發(fā)展的實際。所以，大連化物所將助力東北全面振興作為義不容辭的責任，也從未停下服務東北地區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展的腳步?！?br/>

今年6月，全球最大的液流電池儲能電站——大連液流電池儲能調(diào)峰電站實現(xiàn)并網(wǎng)和電池充電，即將在今年8月份投入商業(yè)運行。該電站是國家能源局批復的首個100MW級大型電化學儲能國家示范項目，采用了大連化物所自主研發(fā)的全釩液流電池儲能技術(shù)，將對緩解大連市乃至遼寧省電網(wǎng)調(diào)峰壓力、提高大連南部地區(qū)供電可靠性、加快新能源發(fā)展發(fā)揮重要作用。

這是大連化物所科研成果產(chǎn)業(yè)化落地，并助力東北地區(qū)能源轉(zhuǎn)型、經(jīng)濟發(fā)展的一個縮影。

劉中民和團隊最近正在協(xié)助政府研究制定大連低碳化發(fā)展路徑分析的戰(zhàn)略咨詢報告，以及遼寧省能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、低碳化發(fā)展戰(zhàn)略研究?！按筮B化物所與省里、市里形成了非常好的對接機制，并經(jīng)常交流，我們會提出針對性的建議，同時盡量將適合的先進技術(shù)優(yōu)先用到遼寧、用到大連，希望對東北振興作出一些貢獻?！?/p>

不只東北，劉中民的目光更遼闊。

中科院是戰(zhàn)略科技力的“國家隊”，在中科院研究所工作的劉中民亦心系“國家事”、肩扛“國家責”。2019年，大連化物所聯(lián)合中科院內(nèi)部能源領域優(yōu)勢力量，牽頭組建了中國科學院潔凈能源創(chuàng)新研究院，劉中民任院長。

能源產(chǎn)業(yè)是非常系統(tǒng)的工程，詳細而復雜。他告訴記者，潔凈能源創(chuàng)新研究院成立的目的就是希望能源科研力量聯(lián)合起來，發(fā)揮集團軍的作用與國家的體制機制的優(yōu)勢，讓各專業(yè)特長的科研人員優(yōu)勢互補，合力出成果。

近年來，潔凈能源創(chuàng)新院在陜西、山東等典型化工產(chǎn)業(yè)富集地區(qū)統(tǒng)籌部署多能融合相關(guān)技術(shù)先行先試，促進技術(shù)迭代，積累經(jīng)驗。

為什么將重點放在陜西榆林？

“榆林煤炭、石油、風光等多種能源豐富，有化石能源和可再生能源耦合、多能融合的良好基礎。在能耗雙控的約束下，以榆林為代表的能源資源豐富地區(qū)如何發(fā)揮優(yōu)勢、低碳發(fā)展，是亟需破解的問題?！眲⒅忻癖硎?，若探索出一條適合榆林的低碳化發(fā)展路子，將對其他地區(qū)有典型的示范意義。

為了探索資源豐富地區(qū)多能融合的合適路徑，潔凈能源創(chuàng)新研究院與榆林市人民政府進行了深度合作，成立了榆林中科潔凈能源創(chuàng)新研究院，預計今年7月中旬建成投運，首批入駐科研人員87名。

從黃河中游的榆林，再來看下游的山東，這里工業(yè)門類最全，是能源生產(chǎn)和消費大省。劉中民擔任中科院青島生物能源與過程研究所所長，時時牽掛著山東省的能源轉(zhuǎn)型問題。2021年1月，山東能源研究院正式成立，劉中民受聘為院長，帶領團隊致力于開展?jié)崈裟茉纯萍蓟A性、前瞻性和重大關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新研究，服務山東能源高質(zhì)量轉(zhuǎn)型發(fā)展。

為更好地服務國家“雙碳”目標，適應多能融合技術(shù)的發(fā)展趨勢，劉中民正在分析調(diào)整大連化物所的學科方向，將研究重點從化工轉(zhuǎn)向能源，“既要保持原來的特點和優(yōu)勢，又要把短板補上，更好地為國家服務。這是我作為所長的應盡之責?！?/p>

此外，作為專項負責人，劉中民正緊鑼密鼓地組織實施中科院A類戰(zhàn)略性先導科技專項“變革性潔凈能源關(guān)鍵技術(shù)與示范”。他介紹，該專項有20多個研究所的科研人員參與，目前已經(jīng)突破了55項關(guān)鍵技術(shù)，落實了接近30個工廠的合同，帶動投資1500億。

“科研的目標是務實報國，也是我的價值目標和精神支撐?！辈稍L結(jié)束時，劉中民向記者表達了自身作為一個科研人士的價值觀。

         資料來源：《能源產(chǎn)業(yè)聚焦》