我們的日常生活中的衣、食、住、行，都離不開一種名為“烯烴”的化合物。目前，大多數(shù)烯烴都是從石油轉(zhuǎn)化而來，這使得近年來我國對石油的依存度水漲船高。對于煤炭大國中國來說，迫切希望有一種辦法能夠從煤炭中獲得烯烴。
煤制烯烴，是指以煤為原料合成甲醇后再通過甲醇制取乙烯、丙烯等烯烴的技術(shù)。上海石油化工研究院院長楊為民說，在“煤炭—合成氣—甲醇—烯烴”這條產(chǎn)業(yè)鏈中，其他環(huán)節(jié)均已非常成熟，偏偏甲醇制烯烴困擾了石化產(chǎn)業(yè)十多年。
在中國科學(xué)院院士謝在庫的領(lǐng)銜攻關(guān)下，上海石油化工研究院昨天摘得2017年度國家科技進(jìn)步獎一等獎。這項名為“高效甲醇制烯烴全流程技術(shù)”的項目，是全球首套反應(yīng)—分離高度集成的甲醇制聚合級烯烴成套工藝技術(shù)，它的研制成功，意味著我國在全球率先走通了“煤代油”之路。
不放過實驗中任何一個“意外”
許多創(chuàng)新都來自“意外”，該項目的一大亮點———納米片晶多孔級分子篩新材料，就來自一次實驗中的異常數(shù)據(jù)。項目第三完成人劉紅星說，某次實驗中，他們得到了一種和其他產(chǎn)品很不一樣的東西，測試后發(fā)現(xiàn)，這意外所得之物的性能比原先設(shè)定的產(chǎn)品都要好，這讓所有人興奮起來。
什么樣的參數(shù)會導(dǎo)致這樣的變化？為了尋找答案，他們一邊回憶當(dāng)時做實驗時的情景，一邊選擇臨近的新參數(shù)，做了成百上千次實驗，最終找到了變異的原因。通過大量實驗，他們還找到了參數(shù)與產(chǎn)品之間的合成規(guī)律。
利用這次“意外”得到的新材料，項目組開發(fā)出了高效、高耐磨的甲醇制烯烴流化床催化劑，這使得最終產(chǎn)物“乙烯+丙烯碳基”的選擇性大于81%，比同類技術(shù)提高兩個百分點以上。加之團(tuán)隊開發(fā)的高效烯烴回收技術(shù)，乙烯和丙烯的回收率高達(dá)99.98%。甲醇制烯烴的“從無到有”，不僅打通了從煤到烯烴的全產(chǎn)業(yè)鏈，還優(yōu)化了產(chǎn)業(yè)鏈，實現(xiàn)了“從有到優(yōu)”。
“門徑式”科研管理讓創(chuàng)意脫穎而出
上海石油化工研究院成立于1960年，是我國最早從事石化研究的綜合性機(jī)構(gòu)。迄今為止，它已開發(fā)出200多項催化劑和成套技術(shù)，申請國內(nèi)專利6300多件，主導(dǎo)制訂國際標(biāo)準(zhǔn)8項、國家標(biāo)準(zhǔn)55項。
一家年過半百的研究院如何保持創(chuàng)新活力？ 劉紅星說，研究院就像一座金字塔，一線部門里有創(chuàng)意的項目非常多，石化院采用“門徑式”科研管理模式，篩選出優(yōu)秀的科研創(chuàng)意，鼓勵一線科研人員將成果推向產(chǎn)業(yè)化。高效甲醇制烯烴全流程技術(shù)也是從這些項目池中走出來的。
2000年，該項目還只是劉紅星的博士論文題目，在實驗室中進(jìn)行過幾次探索性實驗，取得了不錯的成績。普光氣田被發(fā)現(xiàn)后，當(dāng)?shù)厥走x技術(shù)就是甲醇制烯烴。2006年，石化院把這一項目推到了金字塔的第二層，完成了3.6萬噸/年甲醇制烯烴中試試驗，取得了所有關(guān)鍵性數(shù)據(jù)，為它踏上金字塔頂端奠定了基礎(chǔ)。
基于石化院開發(fā)的甲醇制烯烴技術(shù)，河南濮陽于2011年建成60萬噸/年的工業(yè)裝置，內(nèi)蒙古鄂爾多斯于2016年建成世界上最大的360萬噸/年甲醇制烯烴裝置。目前，這些裝置均在穩(wěn)定運行中。
看著自己的論文從紙變成錢，劉紅星頗為感慨：“做科研，機(jī)遇確實很重要，但如果沒有在金字塔底部時的堅守，就不可能通過一次次的嚴(yán)格篩選，即便機(jī)會來了，也未必抓得到。”
走有中國特色的能源道路
楊為民說，一個國家的能源戰(zhàn)略是與國家能源儲備相匹配的。美國在發(fā)現(xiàn)了大量頁巖氣后，立即在頁巖氣商業(yè)性開采上投入大量科研，最終成為唯一具備大規(guī)模商業(yè)性頁巖氣開采能力的國家。我國煤炭資源占世界第四，走通“煤代油”生產(chǎn)烯烴這條路，將極大減輕我國對石油的依賴，形成有中國特色的能源道路。
創(chuàng)造性地解決“煤代油”產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵技術(shù)，為“一帶一路”建設(shè)創(chuàng)造更多合作機(jī)遇。聽聞中國有此技術(shù)，煤資源同樣豐富的印度尼西亞等國希望與中國開展合作，在當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)甲醇制烯烴裝置。同時，這一技術(shù)還能“變通”為以天然氣為原料制取烯烴，這一下，天然氣資源豐富的中東各國也表示出了合作意愿。
去年3月，國家發(fā)展改革委、工業(yè)和信息化部印發(fā)《現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展布局方案》，甲醇制烯烴技術(shù)是其中的核心。預(yù)計到2025年，我國煤制烯烴產(chǎn)量將達(dá)到烯烴總產(chǎn)能的26%。楊為民說，這不僅是現(xiàn)代煤化工的發(fā)展方向，更是有中國特色的能源道路。
