文／本刊記者 鄭 丹／姚 璐 覃 念

堅(jiān)實(shí)的積淀、優(yōu)秀的隊(duì)伍，是西南院研發(fā)大型煤制氣甲烷化催化劑及工藝的源泉。

“當(dāng)國(guó)外的技術(shù)比我們先進(jìn)的時(shí)候，國(guó)內(nèi)廠家一般都首選國(guó)外的。我們堅(jiān)守創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了從跟跑到超越。目前，我們出口到海外最大的變壓吸附裝置每小時(shí)產(chǎn)氫量已經(jīng)達(dá)到23 萬立方米。”中化西南化工研究設(shè)計(jì)院有限公司（以下簡(jiǎn)稱西南院）黨委書記、總經(jīng)理陳健表示。

從尚不能比肩國(guó)際水平到技術(shù)和裝置被國(guó)內(nèi)企業(yè)選擇，甚至出口海外與國(guó)外企業(yè)，在國(guó)際化市場(chǎng)上同臺(tái)競(jìng)爭(zhēng)彰顯國(guó)際影響力，西南院走過的是怎樣的一條路？

路漫漫其修遠(yuǎn)兮，吾將上下而求索！

這條大型煤制天然氣關(guān)鍵技術(shù)求索之路，西南院走過了十二年。

“填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白”

“2000年以前，我國(guó)化工行業(yè)大量的技術(shù)依賴國(guó)外引進(jìn)。2001年正式加入WTO 后的這二十年，是我們趕超國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的關(guān)鍵階段。在這二十年中，我國(guó)的許多化工技術(shù)實(shí)現(xiàn)了趕超?！标惤≌f。

2009年，西南院大型煤制天然氣甲烷化技術(shù)立項(xiàng)。

立項(xiàng)之初，國(guó)內(nèi)天然氣資源開始出現(xiàn)短缺，對(duì)外依存度不斷提高。根據(jù)預(yù)測(cè)，國(guó)內(nèi)天然氣缺口會(huì)逐年增大。

“煤制天然氣使用劣質(zhì)煤為原料，是天然氣能源的有益補(bǔ)充。2009年國(guó)資委首次批復(fù)煤制天然氣路條（大唐克旗）至今，國(guó)內(nèi)所有煤制天然氣項(xiàng)目采用的都是國(guó)外甲烷化工藝技術(shù)及催化劑?！蔽髂显焊笨偨?jīng)理、催化劑事業(yè)部總經(jīng)理鄭珩介紹說。

科技報(bào)國(guó)。填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白，打破國(guó)外壟斷，始終是我國(guó)科研人員的使命！

開發(fā)成套甲烷化催化劑和工藝技術(shù)的任務(wù)，落在了西南院肩上。

回顧西南院的歷史，會(huì)發(fā)現(xiàn)一條與祖國(guó)同呼吸共命運(yùn)的發(fā)展軌跡。自建院之初，該院就開展了天然氣利用技術(shù)研究，邁上了填補(bǔ)國(guó)內(nèi)技術(shù)空白的道路。

“我們?cè)撼闪⒂?958年。當(dāng)初布局西南院的歷史使命，就是研發(fā)中國(guó)需要的自主技術(shù)?！编嶇裾f。

新中國(guó)成立伊始，工業(yè)基礎(chǔ)薄弱。為解決全國(guó)人民吃飯的問題，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)急需尿素。當(dāng)時(shí)，西南院接到的第一個(gè)任務(wù)就是開發(fā)天然氣生產(chǎn)化肥技術(shù)。

“當(dāng)時(shí)，我們用催化劑把天然氣轉(zhuǎn)化為氫氣，再和空氣中的氮?dú)夥磻?yīng)，在催化劑作用下制成合成氨，合成氨與二氧化碳反應(yīng)變成尿素?！贝呋瘎┦聵I(yè)部副總經(jīng)理曾旭說。

此后，六十載歲月滄桑，一甲子風(fēng)云變換。西南院圍繞著如何把天然氣轉(zhuǎn)化成化工產(chǎn)品，持之以恒，砥礪前行，取得了天然氣轉(zhuǎn)化催化劑及工藝技術(shù)的一個(gè)又一個(gè)突破。

作為國(guó)內(nèi)知名的催化劑產(chǎn)品供應(yīng)商，西南院擁有自主研發(fā)的各類催化劑50 余種。從20世紀(jì)80年代開始，西南院的催化劑出口20 多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，多項(xiàng)催化技術(shù)處于國(guó)際先進(jìn)水平?！耙宰儔何郊夹g(shù)為例，經(jīng)過努力，西南院已經(jīng)成為世界三大變壓吸附技術(shù)提供商?！编嶇癖硎尽?/p>

有了光榮的歷史和堅(jiān)實(shí)的研發(fā)基礎(chǔ)，煤制天然氣甲烷化技術(shù)是西南院在“填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白”道路上的又一次成功探索。

2009年，西南院開題立項(xiàng)進(jìn)行煤制天然氣工藝及催化劑研究；

2013年，西南院完成350Nm3/h 甲烷化模試；

2014年，西南院與中海油合作完成國(guó)內(nèi)外第一套2000Nm3/h 煤制天然氣甲烷化全流程中試；

2021年，西南院與新疆慶華合作開展煤制天然氣甲烷化催化劑側(cè)線試驗(yàn)，經(jīng)1400 小時(shí)側(cè)線試驗(yàn)運(yùn)行，煤制天然氣甲烷化催化劑各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求；

2022年，西南院與新疆慶華簽訂催化劑供貨合同；

7月28日，新疆慶華煤制天然氣裝置實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷生產(chǎn)；

7月28日，新疆慶華煤制天然氣裝置使用國(guó)產(chǎn)化催化劑開車成功；

7月31日，煤制天然氣催化劑通過72 小時(shí)性能考核，裝置最大生產(chǎn)負(fù)荷達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)的110%，每天生產(chǎn)460萬標(biāo)準(zhǔn)立方米天然氣并順利并入國(guó)家西氣東輸管網(wǎng)，標(biāo)志著我國(guó)首次國(guó)產(chǎn)煤制氣催化劑整爐工業(yè)化應(yīng)用取得完全成功；

8月1日，陳健應(yīng)邀赴新疆參加新疆慶華國(guó)產(chǎn)甲烷化催化劑整爐工業(yè)化應(yīng)用成功發(fā)布會(huì)。

……

一路走來，陳健感慨萬千?！爱?dāng)看到國(guó)內(nèi)化工行業(yè)的首套裝置、第一爐催化劑都是用國(guó)外技術(shù)的時(shí)候，作為國(guó)家級(jí)的創(chuàng)新平臺(tái)，西南院倍增使命感，立志要解決行業(yè)‘卡脖子’的技術(shù)難題并且終獲突破?！?/p>

“我們用自主技術(shù)補(bǔ)上了我國(guó)煤制天然氣技術(shù)鏈的最后一環(huán)，實(shí)現(xiàn)了煤制天然氣全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)國(guó)產(chǎn)化?！蔽髂显焊笨偣こ處?、催化劑事業(yè)部副總經(jīng)理張新波指出了這項(xiàng)技術(shù)的另一層突破性意義。

據(jù)介紹，在現(xiàn)代煤化工四大技術(shù)——煤制乙二醇、煤制油、煤制烯烴、煤制氣中，前三項(xiàng)技術(shù)在經(jīng)過十到二十年的努力后已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，煤制氣是最晚實(shí)現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈國(guó)產(chǎn)化的技術(shù)。

西南院甲烷化技術(shù)為煤制天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了有力的技術(shù)支撐。

“一流的技術(shù)創(chuàng)新和服務(wù)”

煤制天然氣甲烷化技術(shù)和催化劑花落中國(guó)，花開圓滿。

“這是具有里程碑意義的。西南院以國(guó)家資源稟賦為考量，用一流的技術(shù)創(chuàng)新和服務(wù)，讓煤制天然氣甲烷化技術(shù)和催化劑取得了較好的應(yīng)用效果?！标惤”硎?。

▲西南院催化劑樣品合集。

據(jù)介紹，在煤制天然氣甲烷化技術(shù)和催化劑以外，西南院還研發(fā)出諸多技術(shù)，包括低碳化工催化劑、變壓吸附技術(shù)、有機(jī)合成技術(shù)，在能源化工領(lǐng)域里發(fā)揮著核心作用。西南院的變壓吸附氣體分離技術(shù)達(dá)到世界一流水平，曾兩次獲得國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。西南院的服務(wù)對(duì)象包括中國(guó)石化、中國(guó)石油等大型煉油化工企業(yè)以及國(guó)家能源集團(tuán)、陜煤等現(xiàn)代煤化工企業(yè)。

瞄準(zhǔn)世界一流搞創(chuàng)新，西南院的多項(xiàng)國(guó)產(chǎn)化技術(shù)從無到有，并實(shí)現(xiàn)超越。

“我們的目標(biāo)是讓西南院的技術(shù)、產(chǎn)品在工藝和工程上達(dá)到預(yù)期目的，并且技術(shù)的先進(jìn)性要達(dá)到國(guó)際一流水平。這不是一件簡(jiǎn)單的事情?！标惤”硎尽?/p>

以催化劑研發(fā)為例。雖然條條大路通羅馬，但各家的催化劑都有自己的特色。要研發(fā)出國(guó)產(chǎn)化的、技術(shù)領(lǐng)先的催化劑，必然要走前人沒有走過的路。

“科研就是研究規(guī)律，沒有竅門，一步一個(gè)腳印。”張新波表示。

面對(duì)煤制天然氣甲烷化國(guó)產(chǎn)化需求，西南院催化劑研發(fā)人員采用新的制備、評(píng)價(jià)思路，以新的制備工藝開發(fā)出新型催化劑。

“項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)分工明確，包括工藝、催化劑制備、催化劑放大、催化劑生產(chǎn)、催化劑評(píng)價(jià)分析、信息調(diào)研、專利布局等。年復(fù)一年，我們逐步完善和提升催化劑的性能?！蔽髂显捍呋瘎┦聵I(yè)部總經(jīng)理助理、煤制氣立項(xiàng)研發(fā)負(fù)責(zé)人何洋表示。

西南院催化劑與國(guó)外催化劑相比，在工業(yè)實(shí)施中體現(xiàn)出更優(yōu)異的性能。新疆慶華應(yīng)用的CNGC-2催化劑和CNJ-8 系列甲烷化催化劑與國(guó)外催化劑相比，起活溫度低（20℃～50℃），活性更高，穩(wěn)定性更好，還提升了單程甲烷化反應(yīng)的轉(zhuǎn)化效率。

擁有了一流的技術(shù)、產(chǎn)品和服務(wù)，定會(huì)闖出一片新天地。

“我們有10 多個(gè)國(guó)家級(jí)科技創(chuàng)新平臺(tái)，包括國(guó)家碳一化學(xué)工程技術(shù)研究中心、工業(yè)排放氣綜合利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家變壓吸附氣體分離技術(shù)研究推廣中心……這些一流的技術(shù)創(chuàng)新平臺(tái)支撐了國(guó)產(chǎn)化自主技術(shù)的研究?！编嶇癖硎?。

“板凳要坐十年冷”

“十年磨一劍”“板凳要坐十年冷”“機(jī)會(huì)只留給有準(zhǔn)備的人”……這些話放在西南院催化劑團(tuán)隊(duì)的身上，真是再合適不過了。

煤制天然氣甲烷化技術(shù)和催化劑從開始研究到取得突破，歷經(jīng)12年。其間有很多標(biāo)志性的節(jié)點(diǎn)。例如，實(shí)驗(yàn)室催化劑定型、催化劑放大制備、單反應(yīng)器模試、全流程中試、工藝包編制。

“這算是比較長(zhǎng)的歷程了，也從一個(gè)側(cè)面說明項(xiàng)目研發(fā)的難度大。這個(gè)項(xiàng)目投入了很多研發(fā)資源，像模試和中試的經(jīng)費(fèi)投入是非常巨大的。”何洋說。

時(shí)間長(zhǎng)、難度高、投入大。12年的時(shí)光流逝，讓西南院催化劑團(tuán)隊(duì)的不少成員從青蔥少年成長(zhǎng)為中堅(jiān)力量。

碩士研究生一畢業(yè)就到西南院工作的劉玉成，現(xiàn)在已經(jīng)是催化劑事業(yè)部的研發(fā)主任工程師。說起自己在這十年中的蛻變，他頗有感觸——因?yàn)樽约河龅搅撕玫捻?xiàng)目與機(jī)會(huì)，從一名學(xué)院派的學(xué)子變身為從應(yīng)用基礎(chǔ)研究到工程化試驗(yàn)全流程技術(shù)創(chuàng)新的科研人員。

“這些年，我是和這個(gè)項(xiàng)目一起成長(zhǎng)的。從項(xiàng)目中學(xué)習(xí)到的知識(shí)和積累的經(jīng)驗(yàn)，讓我再做其他項(xiàng)目時(shí)，很快就能上手。通過這個(gè)十年的大項(xiàng)目，讓我對(duì)整個(gè)催化劑體系有了較為完整的認(rèn)識(shí)，拓展了我的思維方式?！眲⒂癯烧f。

在甲烷化催化劑的研制過程，積碳一度成為最讓研究人員頭疼的問題。

“催化劑不僅要解決活性、穩(wěn)定性的問題，而且要解決積碳的問題。我們要平衡各個(gè)關(guān)系，在提高其穩(wěn)定性的同時(shí)降低積碳的風(fēng)險(xiǎn)。”劉玉成強(qiáng)調(diào)的“平衡”，就是他在參與甲烷化催化劑工業(yè)化過程中最深的體會(huì)?！肮I(yè)化過程中要全面考慮很多因素，它不見得要求催化劑的每一項(xiàng)性能都特別頂尖，但是需要一個(gè)平衡，體現(xiàn)出綜合性能的優(yōu)勢(shì)?！彼f。

最終，整個(gè)團(tuán)隊(duì)通過發(fā)揮智慧和努力，把這個(gè)“硬骨頭”啃了下來?！拔覀兺ㄟ^調(diào)優(yōu)催化劑配方和改變催化劑制備工藝，解決了積碳的問題?！彼f。

在普通人心中，科研人員常常是身穿白大褂，整日沉浸在實(shí)驗(yàn)室中……然而，在西南院的煤制氣甲烷化項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，大部分研究人員竟然身著施工工裝，一次一次出現(xiàn)在中試、側(cè)線試驗(yàn)、工業(yè)裝置開車現(xiàn)場(chǎng)。

“2014年初，與中海油合作的中試項(xiàng)目進(jìn)入建設(shè)階段，我們領(lǐng)導(dǎo)當(dāng)時(shí)讓我過去學(xué)習(xí)一下。沒想到這一學(xué)就是7 個(gè)月。”催化劑事業(yè)部研發(fā)主任工程師譚建冬說。原來，項(xiàng)目中試，從零做起，人手短缺，他“變身”為長(zhǎng)期駐扎項(xiàng)目部的工程管理人員了。

在那段時(shí)間里，他每天要去盯中試裝置的施工進(jìn)度，還要跟業(yè)主方、施工方、設(shè)計(jì)方去溝通中試有關(guān)的技術(shù)問題。歷經(jīng)半年時(shí)間，中試裝置建設(shè)和開車運(yùn)行順利完成了。

“我本來是做催化劑研究的，但有這個(gè)難得的機(jī)會(huì)讓我參與催化劑與工藝、實(shí)驗(yàn)室與工程化相結(jié)合，更有利于我的成長(zhǎng)，我也更加體會(huì)到整個(gè)過程的艱辛。”

經(jīng)過這次難忘的歷練，到了新疆慶華工業(yè)裝置正式開車的時(shí)候，譚建冬感到自己在現(xiàn)場(chǎng)更加游刃有余了。在他看來，新疆慶華的開車過程是非常嚴(yán)密和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)??！按呋瘎┑难b填完全是一個(gè)教科書式的。裝填高度竟然與我們?cè)O(shè)計(jì)畫線的位置是一樣起平的，一點(diǎn)不多一點(diǎn)不少，說明我們的功夫沒有白費(fèi)?！?/p>

十二載歲月，如白駒過隙。順境也好，逆境也罷，“作為研究人員，我們對(duì)起起伏伏早已經(jīng)習(xí)慣了。在技術(shù)研發(fā)和成果轉(zhuǎn)化最艱難的時(shí)候，我們沒有放棄過。”張新波表示。

十年一劍，一劍破曉。這十年，對(duì)西南院來說，很值得。

鏈 接

西南院的催化劑家族產(chǎn)品

上世紀(jì)60年代，西南院開始研究氣態(tài)烴轉(zhuǎn)化催化劑和工藝，開發(fā)出Z107、CN-8、Z110Y、Z111-6YQ 、CN-16YQ、CN-23、CN-28YQ等系列一段轉(zhuǎn)化催化劑，已成功應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外300多套合成氨、甲醇、制氫裝置。烴類轉(zhuǎn)化催化劑榮獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)2次、三等獎(jiǎng)1次，化工部科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng)。

上世紀(jì)70年代中期，西南院進(jìn)行合成甲醇催化劑研究，先后研發(fā)了C302、C312、XNC-98等系列合成甲醇催化劑，成功應(yīng)用于國(guó)內(nèi)大中小型甲醇合成裝置130多套。甲醇催化劑先后獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、化工部科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、第三屆愛因斯坦世界發(fā)明博覽會(huì)國(guó)際最高金獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng)。

上世紀(jì)80年代，西南院開始進(jìn)行甲醇蒸汽轉(zhuǎn)化制氫工藝和催化劑的研究。如今，該型催化劑與工藝技術(shù)已成功應(yīng)用于國(guó)內(nèi)大中小型甲醇水蒸汽轉(zhuǎn)化制氫裝置100多套。

2006年，西南院開始進(jìn)行超精凈化劑研究，先后開發(fā)多型超精凈化劑，應(yīng)用于30多套合成氣、焦?fàn)t氣、熱解氣等工藝氣體的深度脫硫凈化裝置，可將原料氣中有機(jī)硫和無機(jī)硫脫除至≤0.02ppm。

西南院的二甲醚催化劑成功應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外80多套甲醇制二甲醚裝置。