劉中民（右二）在與團(tuán)隊(duì)成員討論研究項(xiàng)目。
中國科學(xué)院大連化物所供圖
人物小傳
劉中民，1964年生，河南周口人，中國工程院院士、中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所所長，長期從事煤化工、石油化工領(lǐng)域應(yīng)用催化研究與技術(shù)開發(fā)。根據(jù)我國能源稟賦特點(diǎn)，劉中民帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開發(fā)了甲醇制烯烴（DMTO）技術(shù)，合作完成了工業(yè)性試驗(yàn)和工業(yè)化。他曾獲得國家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、中國科學(xué)院杰出科技成就獎(jiǎng)和最美科技工作者等榮譽(yù)。
前段時(shí)間，中國工程院院士、中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所（以下簡稱“大連化物所”）所長劉中民一直往返于北京和大連兩地。雖然很辛苦，但劉中民覺得很值得。“‘變革性潔凈能源關(guān)鍵技術(shù)與示范’科技專項(xiàng)剛剛結(jié)項(xiàng)，這個(gè)為期5年的項(xiàng)目已累計(jì)突破63項(xiàng)包括新一代甲醇制烯烴等的關(guān)鍵技術(shù)，建成工業(yè)示范項(xiàng)目55項(xiàng)，帶動投資1800多億元。”劉中民說。
作為這個(gè)科技專項(xiàng)的負(fù)責(zé)人，從上世紀(jì)80年代進(jìn)入煤經(jīng)甲醇制烯烴研究領(lǐng)域以來，劉中民一直從事催化劑和新催化工藝過程的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究，取得多項(xiàng)世界級創(chuàng)新成果并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，在推動煤炭清潔化利用等方面發(fā)揮了重要作用。
研究“以煤代油”技術(shù)，完善煤經(jīng)甲醇制烯烴工藝
烯烴，是重要的基礎(chǔ)工業(yè)化學(xué)品之一，以往主要是從石油中提煉。
“上世紀(jì)70年代，不少國家啟動了煤經(jīng)甲醇制烯烴技術(shù)的科技攻關(guān)計(jì)劃。”劉中民介紹，1983年，他從鄭州大學(xué)化學(xué)系畢業(yè)后來到大連化物所攻讀碩士學(xué)位，并接觸到相關(guān)研究課題，“我國的資源稟賦是富煤、貧油，因此，開展‘以煤代油’技術(shù)研究具有重要意義。”
1990年博士畢業(yè)后，劉中民正式加入大連化物所煤經(jīng)甲醇制烯烴課題研究團(tuán)隊(duì)，并于次年擔(dān)任課題組副組長，“當(dāng)時(shí)，曾有人建議我出國發(fā)展，也有一些外國機(jī)構(gòu)邀請，但我還是選擇留下來。”
為何留下？“煤制烯烴研究的接力棒傳到手上，我必須接好這一棒。”劉中民說，“如果能早日研究出‘以煤代油’技術(shù)，將是一件非常了不起的事情！”
煤制烯烴分為兩步，先是以煤為原料合成甲醇，再通過甲醇制取烯烴。“當(dāng)時(shí)，煤合成甲醇已經(jīng)有了成熟的工業(yè)技術(shù)，但甲醇制烯烴則是在世界范圍內(nèi)極具挑戰(zhàn)性的研究方向。”劉中民回憶。
劉中民當(dāng)時(shí)的主攻方向是二甲醚制取烯烴。“二甲醚是甲醇的脫水產(chǎn)物，二者轉(zhuǎn)化為烯烴的原理和催化過程是基本相同的。”劉中民說。
催化劑技術(shù)是首先要解決的難題。當(dāng)時(shí)有ZSM—5分子篩催化劑和SAPO—34分子篩催化劑兩條技術(shù)路線，前者已有工業(yè)應(yīng)用的例子，風(fēng)險(xiǎn)相對較小，而對于SAPO—34分子篩催化劑的工業(yè)應(yīng)用，還需要進(jìn)一步研究。劉中民經(jīng)過認(rèn)真分析后，決定“兩條腿走路”。隨著研究的深入，他和團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，實(shí)際上SAPO—34分子篩催化劑的工業(yè)應(yīng)用前景更好。
失敗，研究；再次失敗，繼續(xù)研究……1995年，劉中民帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)完成了“合成氣經(jīng)由二甲醚制取烯烴工藝”技術(shù)年產(chǎn)60噸烯烴的中試試驗(yàn)。這一成果最終獲得中國科學(xué)院科技進(jìn)步獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)，以及由原國家計(jì)委、國家科委與財(cái)政部聯(lián)合頒發(fā)的“八五”重大科技成果獎(jiǎng)。
“就在這時(shí)，國際油價(jià)大幅下跌，和石油制烯烴相比，煤制烯烴成本太高，企業(yè)不愿投資，也沒有其他經(jīng)費(fèi)來源，如何繼續(xù)開展研究成了難題。”劉中民說，困難面前，唯有堅(jiān)持。
1998年，劉中民從中國科學(xué)院爭取到一筆科研經(jīng)費(fèi)，他和團(tuán)隊(duì)得以繼續(xù)開展研究。他們摸清了甲醇制烯烴過程的反應(yīng)機(jī)理，并在此基礎(chǔ)上不斷完善工藝生產(chǎn)技術(shù)。
完成萬噸級工業(yè)性試驗(yàn)，不斷推動技術(shù)優(yōu)化升級
化工行業(yè)的一個(gè)新工藝過程，通常要經(jīng)過多輪試驗(yàn)和完善，從實(shí)驗(yàn)室到中試再到工業(yè)示范生產(chǎn)，最后才能產(chǎn)業(yè)化。
“那些年，我們在做技術(shù)研發(fā)的同時(shí)，還要四處尋找資金支持。”劉中民回憶，“如何讓企業(yè)了解我們的技術(shù)前景和潛在優(yōu)勢，說服他們支持建設(shè)萬噸級工業(yè)性試驗(yàn)裝置，挑戰(zhàn)很大。”
2004年，國際油價(jià)開始回升，甲醇制烯烴技術(shù)的應(yīng)用迎來新機(jī)遇。就在這一年，利用大連化物所開發(fā)的具有世界領(lǐng)先水平的甲醇制烯烴技術(shù)，陜西省在渭南市華縣（今華州區(qū)）建起萬噸級工業(yè)性試驗(yàn)裝置。
“對于我們來說，這么大規(guī)模的試驗(yàn)從來沒有過。如果試驗(yàn)成功，就意味著我們具備了編制百萬噸級裝置成套工藝包的能力。”劉中民說。
700多個(gè)日日夜夜，團(tuán)隊(duì)十幾個(gè)人堅(jiān)守在試驗(yàn)現(xiàn)場，每天在幾十米高的裝置上爬上爬下，忙于試驗(yàn)。終于，2006年8月，試驗(yàn)獲得成功：相關(guān)技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)，日轉(zhuǎn)化甲醇75噸。
隨后，劉中民團(tuán)隊(duì)和神華集團(tuán)達(dá)成合作，簽訂60萬噸/年甲醇制低碳烯烴技術(shù)許可合同。2010年8月，神華集團(tuán)包頭甲醇制烯烴技術(shù)工業(yè)裝置投料試車一次成功，我國實(shí)現(xiàn)了這一領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)及工業(yè)應(yīng)用“零”的突破。
“截至目前，甲醇制烯烴系列技術(shù)已經(jīng)簽訂了32套裝置的技術(shù)實(shí)施許可合同，烯烴產(chǎn)能達(dá)2160萬噸/年；已投產(chǎn)的17套工業(yè)裝置，烯烴產(chǎn)能超過1000萬噸/年，新增產(chǎn)值每年約1000億元。”劉中民自豪地列出這些數(shù)字。
如今，在劉中民團(tuán)隊(duì)的不斷探索優(yōu)化下，甲醇制烯烴技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到第三代。“第三代技術(shù)的單套裝置甲醇處理能力大幅增加，單位烯烴成本下降10%左右，能耗下降明顯，經(jīng)濟(jì)效益顯著提升。”劉中民介紹。
科研攻關(guān)不停步，研發(fā)煤基乙醇新技術(shù)
攻克了甲醇制烯烴技術(shù)的一道道難題，似乎可以“松一口氣”了，但劉中民并未止步于此。在研發(fā)煤制烯烴技術(shù)的同時(shí)，他又瞄上了“煤制乙醇”這項(xiàng)富有挑戰(zhàn)且應(yīng)用前景廣闊的技術(shù)。
“科研成果能夠滿足經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要，這樣的科研才更有價(jià)值。”劉中民介紹，“目前，世界范圍的乙醇生產(chǎn)主要依靠糧食等生物質(zhì)原料制備，但根據(jù)我國的實(shí)際情況，以糧食為原料制備乙醇不適合大規(guī)模推廣。”
2012年，大連化物所和陜西延長石油（集團(tuán)）有限公司合作開展“合成氣制乙醇整套工藝技術(shù)”項(xiàng)目研發(fā)工作。2017年1月，具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的全球首套10萬噸/年煤基乙醇工業(yè)示范項(xiàng)目完成全流程試驗(yàn)，生產(chǎn)出合格的無水乙醇。
截至目前，煤基乙醇技術(shù)已簽訂12套技術(shù)許可合同，乙醇產(chǎn)能累計(jì)達(dá)到375萬噸/年，煤基乙醇新興產(chǎn)業(yè)已具雛形。這對保障我國能源安全、糧食安全以及實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)具有重要意義。
近年來，助力實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)是劉中民持續(xù)關(guān)注的重點(diǎn)課題。2019年，大連化物所聯(lián)合中國科學(xué)院能源領(lǐng)域優(yōu)勢力量，牽頭組建中國科學(xué)院潔凈能源創(chuàng)新研究院，劉中民任院長；2023年，科技部成立了首屆國家碳中和科技專家委員會，劉中民擔(dān)任組長。“‘雙碳’目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，希望我們能為推動綠色高質(zhì)量發(fā)展作出更多貢獻(xiàn)。”他說。
在能源領(lǐng)域潛心攻關(guān)40余年，當(dāng)年的年輕小伙已經(jīng)兩鬢斑白。“我只是廣大科技工作者中的一員而已。”2023年7月，劉中民被評選為“最美科技工作者”，他謙虛地說，“這不僅僅是對我個(gè)人成績的表彰，更是對我們團(tuán)隊(duì)工作的認(rèn)可。科研是場接力賽，我們要繼續(xù)完成好。”
記者手記
始終保持那份執(zhí)著
劉中民團(tuán)隊(duì)研發(fā)的煤制烯烴技術(shù)，從無到有，從實(shí)驗(yàn)室到工業(yè)應(yīng)用，從第一代到第三代，因受到國際油價(jià)等因素影響，時(shí)而備受關(guān)注，時(shí)而無人問津，但劉中民始終堅(jiān)持著，而且堅(jiān)持了40余年。
在逆境中堅(jiān)持不懈，在順境中順勢而為。
無論困難有多大，無論成果有多少，劉中民始終保持著一名科技工作者的執(zhí)著。推動煤炭安全綠色開發(fā)利用，助力構(gòu)建“雙碳”目標(biāo)下的能源新格局……劉中民的科研工作在不斷取得新進(jìn)展的同時(shí)，又不斷迎接著新挑戰(zhàn)。在劉中民看來，研發(fā)具有顛覆性的技術(shù)肯定面臨很多困難，但只要目標(biāo)明確、直面問題、付諸行動，辦法總比困難多。
《 人民日報(bào) 》（ 2024年04月02日 06 版）