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(lái)，這使得近年來(lái)我國(guó)對(duì)石油的依存度水漲船高。對(duì)于煤炭大國(guó)中國(guó)來(lái)說(shuō)，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(guò)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(zhǎng)楊為民說(shuō)，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(guó)科學(xué)院院士謝在庫(kù)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(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。這項(xiàng)名為“高效甲醇制烯烴全流程技術(shù)”的項(xiàng)目，是全球首套反應(yīng)—分離高度集成的甲醇制聚合級(jí)烯烴成套工藝技術(shù)，它的研制成功，意味著我國(guó)在全球率先走通了“煤代油”之路。
不放過(guò)實(shí)驗(yàn)中任何一個(gè)“意外”
許多創(chuàng)新都來(lái)自“意外”，該項(xiàng)目的一大亮點(diǎn)———納米片晶多孔級(jí)分子篩新材料，就來(lái)自一次實(shí)驗(yàn)中的異常數(shù)據(jù)。項(xiàng)目第三完成人劉紅星說(shuō)，某次實(shí)驗(yàn)中，他們得到了一種和其他產(chǎn)品很不一樣的東西，測(cè)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(lái)。
什么樣的參數(shù)會(huì)導(dǎo)致這樣的變化？為了尋找答案，他們一邊回憶當(dāng)時(shí)做實(shí)驗(yàn)時(shí)的情景，一邊選擇臨近的新參數(shù)，做了成百上千次實(shí)驗(yàn)，最終找到了變異的原因。通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，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(xiàng)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(gè)百分點(diǎn)以上。加之團(tuán)隊(duì)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(wú)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(shí)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(guó)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(xiàng)催化劑和成套技術(shù)，申請(qǐng)國(guó)內(nèi)專利6300多件，主導(dǎo)制訂國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)8項(xiàng)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)55項(xiàng)。
一家年過(guò)半百的研究院如何保持創(chuàng)新活力？ 劉紅星說(shuō)，研究院就像一座金字塔，一線部門里有創(chuàng)意的項(xiàng)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(lì)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(xiàng)目池中走出來(lái)的。
2000年，該項(xiàng)目還只是劉紅星的博士論文題目，在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行過(guò)幾次探索性實(shí)驗(yàn)，取得了不錯(cuò)的成績(jī)。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(xiàng)目推到了金字塔的第二層，完成了3.6萬(wàn)噸/年甲醇制烯烴中試試驗(yàn)，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(yáng)于2011年建成60萬(wàn)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(wàn)噸/年甲醇制烯烴裝置。目前，這些裝置均在穩(wěn)定運(yùn)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(shí)很重要，但如果沒(méi)有在金字塔底部時(shí)的堅(jiān)守，就不可能通過(guò)一次次的嚴(yán)格篩選，即便機(jī)會(huì)來(lái)了，也未必抓得到。”
走有中國(guó)特色的能源道路
楊為民說(shuō)，一個(gè)國(guó)家的能源戰(zhàn)略是與國(guó)家能源儲(chǔ)備相匹配的。美國(guó)在發(fā)現(xiàn)了大量頁(yè)巖氣后，立即在頁(yè)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(yè)巖氣開采能力的國(guó)家。我國(guó)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(guó)對(duì)石油的依賴，形成有中國(guó)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(guó)有此技術(shù)，煤資源同樣豐富的印度尼西亞等國(guó)希望與中國(guó)開展合作，在當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)甲醇制烯烴裝置。同時(shí)，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(guó)也表示出了合作意愿。
去年3月，國(guó)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(jì)到2025年，我國(guó)煤制烯烴產(chǎn)量將達(dá)到烯烴總產(chǎn)能的26%。楊為民說(shuō)，這不僅是現(xiàn)代煤化工的發(fā)展方向，更是有中國(guó)特色的能源道路。
