○ 文／李建永／本刊記者 于 洋

煉化 煤制烯烴的工業(yè)實踐

○ 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)性試驗裝置建設(shè)在陜西華縣啟動。

2010年8月8日，神華包頭180萬噸/年DMTO裝置投產(chǎn)，DMTO技術(shù)從實驗室走向工業(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，標志著全球首套DMTO-Ⅱ工業(yè)示范裝置投入商業(yè)運行。

2015年1月9日，該項技術(shù)在2014年度國家科學(xué)技術(shù)獎勵大會上獲得國家技術(shù)發(fā)明獎一等獎。

十多年的時間一晃而過，參與DMTO技術(shù)攻關(guān)的陳俊武院士感慨：“30多歲時參與了催化裂化的設(shè)計開發(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70年代的兩次石油危機。

中國最先參與這項研究的是中科院大連化物所。1981年，在林勵吾院士的帶領(lǐng)下，大連化物所調(diào)集兩個研究組從分子篩合成與催化劑研制兩個方面進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任洛陽工程公司技術(shù)委員會主任、中科院院士陳俊武。

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

陳俊武院士經(jīng)過仔細思考，認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20年的合作之路。

大連化物所會找到洛陽工程公司不無道理。

DMTO工藝專用催化劑反應(yīng)后會快速失活。想要完成甲醇制烯烴的工業(yè)化試驗推廣，必須找到一個有幾十年催化裂化工業(yè)經(jīng)驗、流態(tài)化工程技術(shù)成熟的公司進行合作。在國內(nèi)當時比較權(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)步進行，但因核心數(shù)據(jù)缺失進展不大。在當時，這項技術(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，?？松梨诤蚒OP率先申請了設(shè)計方案方面的專利，但沒有核心數(shù)據(jù)。

“當時盡管我們沒有用戶，但是仍然一直跟蹤國外的進展?！标愊闵f。終于2000年前后，在歐洲一個研究機構(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驗室數(shù)據(jù)進行對比，認定這就是MTO工藝工程技術(shù)開發(fā)的出發(fā)點。

技術(shù)關(guān)鍵點找到了，但是在尋找業(yè)主的道路上卻因1997年后國際油價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)濟顧問李毓強教授在陜西省經(jīng)濟發(fā)展思路會上鄭重推薦MTO試驗項目。2004年8月2日，大連、洛陽、陜西三方達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。在從實驗室走向工業(yè)化的道路上，首先面臨的就是兩個“一百倍”工程放大的跨越。

當時，美國UOP公司已經(jīng)做了1.5噸/天規(guī)模的試驗，對外宣稱可以進料百萬噸級。對于中國工業(yè)試驗的規(guī)模，陳院士說：“最好還是先放大一百倍，做萬噸級的工業(yè)試驗，再放大一百倍建百萬噸級工業(yè)項目。”

按照這個思路，華縣工業(yè)化裝置一天進料50噸甲醇，主要目的是發(fā)現(xiàn)實驗室條件與工業(yè)規(guī)律和差別，為百萬噸級商業(yè)化裝置提供設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，確保百萬噸級工業(yè)裝置一次設(shè)計成功，一次投產(chǎn)成功，進而很好地轉(zhuǎn)入商業(yè)運行。

華縣的項目，洛陽工程公司與大連化物所的“握手”，被視為企業(yè)與科研院所強強聯(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)化試驗時就有一件“紅過臉”的事。據(jù)陳香生介紹，產(chǎn)品的選擇性始終達不到實驗室80%以上的水平?！斑@是因為工業(yè)化放大的原因。實驗室往往不考慮工程放大的特點，有時候他們的要求在工程上確實難以滿足。實驗室很容易達到的選擇性，工業(yè)上往往就不行?！甭尻柟こ坦靖笨偣こ處焺㈥沤忉尅?/p>

這種“紅臉”被他們開玩笑地稱作“理想主義與現(xiàn)實主義的碰撞”。

華縣萬噸級工業(yè)試驗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項目經(jīng)理楊杰說：“神華的項目從前端的煤氣化、凈化，到后端的聚乙烯、聚丙烯，都是國外成熟的技術(shù)。如果把整個項目比喻成一個啞鈴，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，實現(xiàn)了甲醇制烯烴技術(shù)的再次創(chuàng)新，進一步鞏固了DMTO技術(shù)的世界領(lǐng)先地位。

探索仍在進行

DMTO一代、二代的技術(shù)是大連化物所與洛陽工程不斷改進技術(shù)的一個體現(xiàn)。“為了支撐工業(yè)發(fā)展，理論研究一直在改進。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所獨有，整個化工界仍處在對原理的不斷探索中?！?/p>

“催化裂化的反應(yīng)機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？我們對原理比以往更明白了一些，但依然任重道遠。”劉中民進一步解釋。

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

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，標志著全球首套DMTO-Ⅱ工業(yè)示范裝置投入商業(yè)運行。 供圖/李建永