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从无到有,走通“煤代油”创新之路

2018-01-10 09:45:00 文汇报 分享
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  位于内蒙古鄂尔多斯的世界最大规模360万吨/年高效甲醇制烯烃全流程技术工业装置。(上海石油化工研究院供图)

  ■本报记者 沈湫莎

  我们的日常生活中的衣、食、住、行,都离不开一种名为“烯烃”的化合物。目前,大多数烯烃都是从石油转化而来,这使得近年来我国对石油的依存度水涨船高。对于煤炭大国中国来说,迫切希望有一种办法能够从煤炭中获得烯烃。

  煤制烯烃,是指以煤为原料合成甲醇后再通过甲醇制取乙烯、丙烯等烯烃的技术。上海石油化工研究院院长杨为民说,在“煤炭—合成气—甲醇—烯烃”这条产业链中,其他环节均已非常成熟,偏偏甲醇制烯烃困扰了石化产业十多年。

  在中国科学院院士谢在库的领衔攻关下,上海石油化工研究院昨天摘得2017年度国家科技进步奖一等奖。这项名为“高效甲醇制烯烃全流程技术”的项目,是全球首套反应—分离高度集成的甲醇制聚合级烯烃成套工艺技术,它的研制成功,意味着我国在全球率先走通了“煤代油”之路。

  不放过实验中任何一个“意外”

  许多创新都来自“意外”,该项目的一大亮点———纳米片晶多孔级分子筛新材料,就来自一次实验中的异常数据。项目第三完成人刘红星说,某次实验中,他们得到了一种和其他产品很不一样的东西,测试后发现,这意外所得之物的性能比原先设定的产品都要好,这让所有人兴奋起来。

  什么样的参数会导致这样的变化?为了寻找答案,他们一边回忆当时做实验时的情景,一边选择临近的新参数,做了成百上千次实验,最终找到了变异的原因。通过大量实验,他们还找到了参数与产品之间的合成规律。

  利用这次“意外”得到的新材料,项目组开发出了高效、高耐磨的甲醇制烯烃流化床催化剂,这使得最终产物“乙烯+丙烯碳基”的选择性大于81%,比同类技术提高两个百分点以上。加之团队开发的高效烯烃回收技术,乙烯和丙烯的回收率高达99.98%。甲醇制烯烃的“从无到有”,不仅打通了从煤到烯烃的全产业链,还优化了产业链,实现了“从有到优”。

  “门径式”科研管理让创意脱颖而出

  上海石油化工研究院成立于1960年,是我国最早从事石化研究的综合性机构。迄今为止,它已开发出200多项催化剂和成套技术,申请国内专利6300多件,主导制订国际标准8项、国家标准55项。

  一家年过半百的研究院如何保持创新活力? 刘红星说,研究院就像一座金字塔,一线部门里有创意的项目非常多,石化院采用“门径式”科研管理模式,筛选出优秀的科研创意,鼓励一线科研人员将成果推向产业化。高效甲醇制烯烃全流程技术也是从这些项目池中走出来的。

  2000年,该项目还只是刘红星的博士论文题目,在实验室中进行过几次探索性实验,取得了不错的成绩。普光气田被发现后,当地首选技术就是甲醇制烯烃。2006年,石化院把这一项目推到了金字塔的第二层,完成了3.6万吨/年甲醇制烯烃中试试验,取得了所有关键性数据,为它踏上金字塔顶端奠定了基础。

  基于石化院开发的甲醇制烯烃技术,河南濮阳于2011年建成60万吨/年的工业装置,内蒙古鄂尔多斯于2016年建成世界上最大的360万吨/年甲醇制烯烃装置。目前,这些装置均在稳定运行中。

  看着自己的论文从纸变成钱,刘红星颇为感慨:“做科研,机遇确实很重要,但如果没有在金字塔底部时的坚守,就不可能通过一次次的严格筛选,即便机会来了,也未必抓得到。”

  走有中国特色的能源道路

  杨为民说,一个国家的能源战略是与国家能源储备相匹配的。美国在发现了大量页岩气后,立即在页岩气商业性开采上投入大量科研,最终成为唯一具备大规模商业性页岩气开采能力的国家。我国煤炭资源占世界第四,走通“煤代油”生产烯烃这条路,将极大减轻我国对石油的依赖,形成有中国特色的能源道路。

  创造性地解决“煤代油”产业链关键技术,为“一带一路”建设创造更多合作机遇。听闻中国有此技术,煤资源同样丰富的印度尼西亚等国希望与中国开展合作,在当地建设甲醇制烯烃装置。同时,这一技术还能“变通”为以天然气为原料制取烯烃,这一下,天然气资源丰富的中东各国也表示出了合作意愿。

  去年3月,国家发展改革委、工业和信息化部印发《现代煤化工产业创新发展布局方案》,甲醇制烯烃技术是其中的核心。预计到2025年,我国煤制烯烃产量将达到烯烃总产能的26%。杨为民说,这不仅是现代煤化工的发展方向,更是有中国特色的能源道路。

责编:白洁