○ 文／李建永／本刊記者 于 洋

煉化 煤制烯烴的工業(yè)實(shí)踐

○ 文／李建永／本刊記者 于 洋

由洛陽工程公司、中科院大連化物所聯(lián)合研發(fā)的甲醇制烯烴技術(shù)，拉開了中國甲醇制烯烴產(chǎn)業(yè)的大幕。

1997年，中科院大連化物所與中石化洛陽工程有限公司確定合作開發(fā)甲醇制烯烴。

2004年8月6日，甲醇制烯烴工業(yè)性試驗(yàn)裝置建設(shè)在陜西華縣啟動(dòng)。

2010年8月8日，神華包頭180萬噸/年DMTO裝置投產(chǎn)，DMTO技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向工業(yè)化。

2014年12月25日，180萬噸/年DMTO-Ⅱ裝置在陜西蒲城開車成功，標(biāo)志著全球首套DMTO-Ⅱ工業(yè)示范裝置投入商業(yè)運(yùn)行。

2015年1月9日，該項(xiàng)技術(shù)在2014年度國家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)上獲得國家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

十多年的時(shí)間一晃而過，參與DMTO技術(shù)攻關(guān)的陳俊武院士感慨：“30多歲時(shí)參與了催化裂化的設(shè)計(jì)開發(fā)，70多歲又遇到了MTO。我這輩子沒白過?！?/p>

珠聯(lián)璧合促研發(fā)

人們開始關(guān)注非石油路線生產(chǎn)低碳烯烴技術(shù)源于上世紀(jì)70年代的兩次石油危機(jī)。

中國最先參與這項(xiàng)研究的是中科院大連化物所。1981年，在林勵(lì)吾院士的帶領(lǐng)下，大連化物所調(diào)集兩個(gè)研究組從分子篩合成與催化劑研制兩個(gè)方面進(jìn)行了甲醇制取低碳烯烴科技的攻關(guān)。1997年，大連化物所找到了時(shí)任洛陽工程公司技術(shù)委員會(huì)主任、中科院院士陳俊武。

“甲醇制烯烴，我們已經(jīng)選定了催化劑，想接著往下進(jìn)行工程技術(shù)開發(fā)和設(shè)計(jì)。”大連化物所劉中民研究員向陳院士表達(dá)了合作意愿。

陳俊武院士經(jīng)過仔細(xì)思考，認(rèn)為煤化工有廣闊的應(yīng)用前景。雙方一拍即合，并開啟了長達(dá)20年的合作之路。

大連化物所會(huì)找到洛陽工程公司不無道理。

DMTO工藝專用催化劑反應(yīng)后會(huì)快速失活。想要完成甲醇制烯烴的工業(yè)化試驗(yàn)推廣，必須找到一個(gè)有幾十年催化裂化工業(yè)經(jīng)驗(yàn)、流態(tài)化工程技術(shù)成熟的公司進(jìn)行合作。在國內(nèi)當(dāng)時(shí)比較權(quán)威的單位就是洛陽工程公司。大連化物所尋求洛陽工程公司合作可謂珠聯(lián)璧合。

自主創(chuàng)新填空白

然而，自主研發(fā)的道路并不是一帆風(fēng)順的。

雖然研發(fā)工作正在穩(wěn)步進(jìn)行，但因核心數(shù)據(jù)缺失進(jìn)展不大。在當(dāng)時(shí)，這項(xiàng)技術(shù)可供借鑒的數(shù)據(jù)屈指可數(shù)。據(jù)洛陽工程公司資深專家陳香生介紹，埃克森美孚和UOP率先申請(qǐng)了設(shè)計(jì)方案方面的專利，但沒有核心數(shù)據(jù)。

“當(dāng)時(shí)盡管我們沒有用戶，但是仍然一直跟蹤國外的進(jìn)展?！标愊闵f。終于2000年前后，在歐洲一個(gè)研究機(jī)構(gòu)的專利中，陳香生發(fā)現(xiàn)了催化劑積碳與選擇性的數(shù)據(jù)。

這個(gè)發(fā)現(xiàn)很快被送到陳院士手中。他與大連化物所提供的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，認(rèn)定這就是MTO工藝工程技術(shù)開發(fā)的出發(fā)點(diǎn)。

技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)找到了，但是在尋找業(yè)主的道路上卻因1997年后國際油價(jià)的一路下行而頻頻受挫。直到2004年4月28日，陜西省政府經(jīng)濟(jì)顧問李毓強(qiáng)教授在陜西省經(jīng)濟(jì)發(fā)展思路會(huì)上鄭重推薦MTO試驗(yàn)項(xiàng)目。2004年8月2日，大連、洛陽、陜西三方達(dá)成了具有歷史意義的DMTO技術(shù)開發(fā)合作協(xié)議。

技術(shù)、資金、人才的條件都具備了，但這僅僅是開始。在從實(shí)驗(yàn)室走向工業(yè)化的道路上，首先面臨的就是兩個(gè)“一百倍”工程放大的跨越。

當(dāng)時(shí)，美國UOP公司已經(jīng)做了1.5噸/天規(guī)模的試驗(yàn)，對(duì)外宣稱可以進(jìn)料百萬噸級(jí)。對(duì)于中國工業(yè)試驗(yàn)的規(guī)模，陳院士說：“最好還是先放大一百倍，做萬噸級(jí)的工業(yè)試驗(yàn)，再放大一百倍建百萬噸級(jí)工業(yè)項(xiàng)目?！?/p>

按照這個(gè)思路，華縣工業(yè)化裝置一天進(jìn)料50噸甲醇，主要目的是發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室條件與工業(yè)規(guī)律和差別，為百萬噸級(jí)商業(yè)化裝置提供設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，確保百萬噸級(jí)工業(yè)裝置一次設(shè)計(jì)成功，一次投產(chǎn)成功，進(jìn)而很好地轉(zhuǎn)入商業(yè)運(yùn)行。

華縣的項(xiàng)目，洛陽工程公司與大連化物所的“握手”，被視為企業(yè)與科研院所強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合的典范。但是，這種合作并不是一帆風(fēng)順的。

在華縣做工業(yè)化試驗(yàn)時(shí)就有一件“紅過臉”的事。據(jù)陳香生介紹，產(chǎn)品的選擇性始終達(dá)不到實(shí)驗(yàn)室80%以上的水平?！斑@是因?yàn)楣I(yè)化放大的原因。實(shí)驗(yàn)室往往不考慮工程放大的特點(diǎn)，有時(shí)候他們的要求在工程上確實(shí)難以滿足。實(shí)驗(yàn)室很容易達(dá)到的選擇性，工業(yè)上往往就不行?！甭尻柟こ坦靖笨偣こ處焺㈥沤忉?。

這種“紅臉”被他們開玩笑地稱作“理想主義與現(xiàn)實(shí)主義的碰撞”。

華縣萬噸級(jí)工業(yè)試驗(yàn)的成功很快帶來了神華包頭180萬噸/年DMTO裝置的上馬。這是DMTO裝置規(guī)模的又一次放大“一百倍”。

該裝置是神華煤制烯烴工程中唯一采用國產(chǎn)化技術(shù)建設(shè)的，而且是首次工業(yè)化的技術(shù)，受到了普遍的質(zhì)疑。洛陽工程公司神華DMTO項(xiàng)目經(jīng)理?xiàng)罱苷f：“神華的項(xiàng)目從前端的煤氣化、凈化，到后端的聚乙烯、聚丙烯，都是國外成熟的技術(shù)。如果把整個(gè)項(xiàng)目比喻成一個(gè)啞鈴，那么DMTO就是中間的把兒。假如把兒斷了，150多億元的投資該怎么辦？”

2010年8月，神華180萬噸/年DMTO工業(yè)示范裝置開車成功，成為世界首套、全球規(guī)模最大的甲醇制烯烴裝置。2014年12月25日，采用烯烴產(chǎn)率更高、能耗更低的DMTO-Ⅱ技術(shù)建設(shè)的全球首套工業(yè)示范裝置在陜西蒲城開車成功，實(shí)現(xiàn)了甲醇制烯烴技術(shù)的再次創(chuàng)新，進(jìn)一步鞏固了DMTO技術(shù)的世界領(lǐng)先地位。

探索仍在進(jìn)行

DMTO一代、二代的技術(shù)是大連化物所與洛陽工程不斷改進(jìn)技術(shù)的一個(gè)體現(xiàn)?！盀榱酥喂I(yè)發(fā)展，理論研究一直在改進(jìn)。我們花了很多工夫做基礎(chǔ)研究，目的就是把原理弄得更明白?！眲⒅忻窠榻B說，“這不是DMTO所獨(dú)有，整個(gè)化工界仍處在對(duì)原理的不斷探索中?！?/p>

“催化裂化的反應(yīng)機(jī)理至今仍在不斷探索和提升中。DMTO的甲醇根本沒有碳-碳鍵，但反應(yīng)產(chǎn)物有碳-碳鍵，這是怎么產(chǎn)生的？我們對(duì)原理比以往更明白了一些，但依然任重道遠(yuǎn)?！眲⒅忻襁M(jìn)一步解釋。

DMTO技術(shù)要走向國際市場(chǎng)，還面臨著標(biāo)準(zhǔn)化的問題。陳香生建議：“沒有針對(duì)MTO的標(biāo)準(zhǔn)，要推廣到國外就很難?，F(xiàn)在DMTO的實(shí)際操作中，很多用的是催化裂化的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，但它究竟合適不合適還有待考量。”

雖然在技術(shù)、推廣上還面臨著一定的問題，但作為MTO工程標(biāo)桿的DMTO技術(shù)，在我國甲醇制烯烴自主技術(shù)開發(fā)、延伸產(chǎn)業(yè)鏈、催生新的市場(chǎng)方面具有重要意義。

關(guān)于DMTO的篇章，他們還在繼續(xù)譜寫著。

責(zé)任編輯：石杏茹

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●2014年12月25日，DMTO-Ⅱ裝置在陜西蒲城開車成功，標(biāo)志著全球首套DMTO-Ⅱ工業(yè)示范裝置投入商業(yè)運(yùn)行。 供圖/李建永