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,大多數烯烴都是從石油轉化而來,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。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”這條產業鏈中,其他環節均已非常成熟,偏偏甲醇制烯烴困擾了石化產業十多年。
在中國科學院院士謝在庫的領銜攻關下,上海石油化工研究院昨天摘得2017年度國家科技進步獎一等獎。這項名為“高效甲醇制烯烴全流程技術”的項目,是全球首套反應—分離高度集成的甲醇制聚合級烯烴成套工藝技術,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據。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品很不一樣的東西,測試后發現,這意外所得之物的性能比原先設定的產品都要好,這讓所有人興奮起來。
什么樣的參數會導致這樣的變化?為了尋找答案,他們一邊回憶當時做實驗時的情景,一邊選擇臨近的新參數,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,他們還找到了參數與產品之間的合成規律。
利用這次“意外”得到的新材料,項目組開發出了高效、高耐磨的甲醇制烯烴流化床催化劑,這使得最終產物“乙烯+丙烯碳基”的選擇性大于81%,比同類技術提高兩個百分點以上。加之團隊開發的高效烯烴回收技術,乙烯和丙烯的回收率高達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業鏈,還優化了產業鏈,實現了“從有到優”。
“門徑式”科研管理讓創意脫穎而出
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構。迄今為止,它已開發出200多項催化劑和成套技術,申請國內專利6300多件,主導制訂國際標準8項、國家標準55項。
一家年過半百的研究院如何保持創新活力? 劉紅星說,研究院就像一座金字塔,一線部門里有創意的項目非常多,石化院采用“門徑式”科研管理模式,篩選出優秀的科研創意,鼓勵一線科研人員將成果推向產業化。高效甲醇制烯烴全流程技術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,在實驗室中進行過幾次探索性實驗,取得了不錯的成績。普光氣田被發現后,當地首選技術就是甲醇制烯烴。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,取得了所有關鍵性數據,為它踏上金字塔頂端奠定了基礎。
基于石化院開發的甲醇制烯烴技術,河南濮陽于2011年建成60萬噸/年的工業裝置,內蒙古鄂爾多斯于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格篩選,即便機會來了,也未必抓得到。”
走有中國特色的能源道路
楊為民說,一個國家的能源戰略是與國家能源儲備相匹配的。美國在發現了大量頁巖氣后,立即在頁巖氣商業性開采上投入大量科研,最終成為唯一具備大規模商業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。
創造性地解決“煤代油”產業鏈關鍵技術,為“一帶一路”建設創造更多合作機遇。聽聞中國有此技術,煤資源同樣豐富的印度尼西亞等國希望與中國開展合作,在當地建設甲醇制烯烴裝置。同時,這一技術還能“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,國家發展改革委、工業和信息化部印發《現代煤化工產業創新發展布局方案》,甲醇制烯烴技術是其中的核心。預計到2025年,我國煤制烯烴產量將達到烯烴總產能的26%。楊為民說,這不僅是現代煤化工的發展方向,更是有中國特色的能源道路。
(關鍵字:甲醇制烯烴 煤代油)