——访大连化学物理研究所研究员 新兴能源科技有限公司总经理 吕志辉

中国化工报记者  王玲 刘方斌

       面对全球石油资源的日渐枯竭，以及当前我国“富煤少油”的能源现状，大力发展非石油烯烃工业，成为我国应对能源危机、保证石油工业实现可持续发燕尾服的重要途径。经过多年的潜心攻关，中科院大连化物所在甲醇制取低碳烯烃（DMTO）技术方面取得一系列可喜的突破，并从2004年开始，与新兴能源科技有限公司、中石化洛阳石油化工工程公司共同开启了科研成果产业化的道路。多年来，该技术在升级换代和工程化方面取得了哪些突出成就？技术研发过程中有着怎样的艰辛历程？为此，本报记者采访了大连化学物理研究所研究员、新兴能源科技有限公司总经理吕志辉，他为我们讲述了DMTO技术背后的故事。

潜心攻关摘取硕果

       记者：听说当初全球第一套甲醇制烯烃工业化项目——神华包头项目在遴选技术方案时，开始选定的是引进美国环球油品公司的MTO技术。但在正式投建时，神华又毅然决然地改变了原先的技术方案，换成了大连化物所研发的DMTO技术，你们是如何在与世界顶级技术强手的同台竞争中胜出的？

       吕志辉：这是大连化物所长期致力于非石油路线制烯烃的技术研发、长期积累的技术实力的结果，所以我们能在与世界技术强手的竞争中脱颖而出。非石油路线制烯烃技术的研发，起源于上世纪七十年代对石油危机的认识。早在“六五”期间，中国科学院和国家有关部委立足于对国情的深刻认识，就把非石油路线制取低碳烯烃列为重大项目，给予了重点支持。中科院大连化学物理研究所于上世纪八十年代初在国内外率先开展了煤或天然气制取低碳烯烃的研究工作，主要围绕其关键的中间反应环节——甲醇制低碳烯烃（乙烯、丙烯）工艺进行了连续攻关。
      低碳烯烃是构建现代化学工业的基石，低碳烯烃的生产能力和技术水平是衡量一个国家石油化工产业和经济发达程度的重要标志。我国国民经济的持续快速发展，对低碳烯烃的需求量也日益增加。目前，烯烃生产主要依赖石油资源，其中石脑油占大部分，其他原料包括烷烃、加氢柴油、部分重质油等等。以轻烃和石脑油为原料的水蒸汽裂解是制取低碳烯烃的主要途径，产物以乙烯为主，副产丙烯。随着石油资源的日益枯竭以及油价的不断攀升，我国石油进口依存度不断提高，烯烃生产的成本也不断增加。形势迫使我们加快了DMTO技术的研发进程，技术水平得以快速提高，我们技术的各项指标很快赶上了国外先进公司的指标。如2006年专家对我们万吨级工业性试验装置的考核结果就显示，甲醇转化率达99.18%，乙丙烯加碳四的选择性达89.15%，吨烯烃甲醇消耗2.96吨，这些主要指标都达到国际领先水平。技术竞争是以水平说话的，所以我们能最终在神华包头项目的技术遴选中胜出。

      记者：科研技术的产业化转化，是现在国内科研单位普遍遇到的一道难题，但你们在DMTO技术的产业化转化方面取得了成功，你们是如何做到这一点的？

      吕志辉：工业性试验及工程化放大是实验室技术成果走向工业化的重要中间环节。通过工业性试验，验证和优化催化剂规模化制备技术和反应工艺，建立实验室结果和放大结果之间的内在联系，掌握放大规律，获取必要的基础试验数据，为大型工业化装置提供设计基础。但试验需要大量投资，而且投资的风险很大。为了尽快实现技术的产业化，我们走了一条创新之路。2004年，大连化物所决定与新兴能源科技有限公司、中国石化集团洛阳石油化工工程公司三方合作，建设万吨级工业性试验装置，甲醇处理量50-75吨/天，开展甲醇制烯烃技术工业性试验，该工艺技术命名为DMTO。
      2005年12月，我们完成了工业性试验装置建设；2006年6月，完成了包括投料试车、条件试验、考核运行等历时近1200小时的三个阶段的工业化试验；2006年8月，该项目在北京通过中国石化协会组织的技术成果鉴定。现场考核专家组认为，该工业化试验成果是具有自主知识产权的创新技术，装置运行稳定、安全可靠，技术指标先进，处于国际领先水平，是当时世界上唯一的万吨级甲醇制取低碳烯烃工业化试验装置。2006年8月24日，在北京人民大会堂召开的新闻发布会上正式宣布世界首套万吨级甲醇制烯烃工业化成套技术喜获成功。
      DMTO工业性试验，利用大型的试验装置，不仅验证了批量生产的催化剂的优异性能，验证和优化了甲醇制低碳烯烃工艺技术，为大型化工业装置的设计、建设和运行奠定了技术基础；同时也发现，工业性试验结果与实验室中试结果存在着一定的差异，验证了这样一个原则，即甲醇制取低碳烯烃技术大型化的过程中，一定规模的工业性试验是必须的或不可缺少的。
      DMTO技术的研发和工业化过程得到了国家的高度重视。国家发改委将DMTO工业性试验列为国家重大产业技术开发项目专项([2005]1255号)，并专门召开DMTO产业化布局会议，及时核准世界首套煤制烯烃项目，并列为国家示范工程。2010年，工信部牵头，15个部委（单位）联合成立协调指导小组，保障国家示范项目顺利实施。
      在DMTO科技成果产业化过程中，科研院所创新思维，与地方紧密结合，由企业牵头、政府支持，各方力量共同协作攻关，其成功是创新的合作模式与多方力量共同努力的结果。

工程示范经受考验

 
       记者：2010年8月8日，采用你们技术建成的神华百万吨级煤制烯烃示范项目成功投产，各项生产指标达都到设计要求。这套装置至今一直稳定运行，是不是可以说你们的技术经受住了工业化生产实践的检验，你们的DMTO技术不仅工艺水平上是世界先进的，在工程上也是成熟的？

      吕志辉：是的。DMTO首套百万吨级工业化装置是神华集团内蒙古包头煤制烯烃项目的核心部分，该项目于2006年12月11日通过了国家发改委核准，是国家示范工程。2009年12月26日，化工装置（甲醇合成及上游）全部建成并中交，2010年1月16日，热电装置全部建成并投入使用，2010年2月6日，公用工程装置全部建成并中交，2010年5月28日，甲醇制烯烃及下游聚烯烃装置全部建成并中交。
      2010年6月至7月，神华包头煤制烯烃装置完成了各装置的联动试车工作。2010年8月8日甲醇投料一次成功，甲醇转化率达到99.9%以上，乙烯加丙烯选择性达到80%以上，所生产的乙烯、丙烯等产品完全符合聚合级烯烃产品的规格要求，各项指标均达到设计要求，整个装置运行平稳。连在现场观看开车的中石化洛阳研究院专家陈俊武院士都说：“装置开车之顺利，出乎意料。”
      从2010年8月10日开始，仅历时14天，就打通煤制烯烃全流程，生产出合格聚丙烯产品。到2010年9月29日，投料试车期结束，累计生产3.6万吨聚烯烃产品。2011年3月23日到3月26日，进行了72小时性能考核，各项指标均达到设计要求。
 截至2011年上半年，神华包头煤制烯烃项目累计生产甲醇89.15万吨、聚烯烃产品27.304万吨，累计实现销售收入31亿元，实现利润8.75亿元。
      神华包头煤制烯烃项目投料试车的成功，标志着我国具有自主知识产权的DMTO甲醇制低碳烯烃技术成功实现了工业化应用，开创了煤基能源化工产业新途径，奠定了我国在世界煤制烯烃产业中的国际领先地位，对于我国石油化工原料替代、保障国家能源安全具有划时代的重要意义。
 
       记者：在神华包头百万吨煤制烯烃项目成功投产后，你们在DMTO技术的进一步提高方面又做了哪些工作？

      吕志辉：为了保持DMTO技术的国际领先地位，甲醇制烯烃研究团队不断对技术进行升级改造。为了进一步提高烯烃选择性，针对DMTO生产过程仍有一些C4以上（C4+）的烯烃类副产物，开发了甲醇转化与烃类裂解结合的DMTO-II技术。DMTO-II大幅提高了乙烯和丙烯的产率，进一步扩大丙烯乙烯的可调范围，同时大幅降低装置的能耗，节省投资。通过DMTO-II技术的应用，可以大幅度的减少每吨烯烃消耗的甲醇数量，预计可达到的甲醇单耗为2.6～2.7吨/吨烯烃。
      2009年7月，通过对该DMTO工业性试验装置的改造，对DMTO-II技术进行了工业性试验。2010年6月26日通过了中国石油和化学工业联合会组织的专家鉴定。鉴定结果为，DMTO-Ⅱ技术的甲醇转化率达到99.97 %，乙烯+丙烯的选择性达85.68%，吨乙烯+丙烯消耗甲醇2.67吨；与第一代DMTO技术相比，DMTO-II每吨烯烃甲醇消耗降低超过10%；专用催化剂流化性能良好，磨损率低，处于国际领先水平。

技术推广前景可期

       记者：您对中国发展非石油路线制烯烃产业有何建议？

       吕志辉：针对全球石油资源的有限性，非石油路线的化工产业可称为是“明日工业”。由于“富煤少油”的国情，中国发展非石油烯烃产业势在必行。这不仅可以为化学工业的可持续发展开辟一条新路，也为即将到来的全球大规模石油替代工业的发展占得先机。
 以甲醇为原料生产烯烃，原则上只要原料质量得到保障，其来源途径可以是广泛的，并不一定局限于煤炭资源。但在我国，煤经甲醇制烯烃将是一条主要的应用途径之一。炼焦过程中副产的焦炉煤气也可以生产甲醇再转化为烯烃；进口甲醇制烯烃是值得重视的发展方向。
      很多沿海中小企业尤其是民营企业，生产精细化学品缺乏原料来源，对乙烯、丙烯的需求尤为旺盛。对于这些地区，通过进口甲醇以DMTO方式来生产烯烃产品，可以有效解决烯烃原料的来源问题。同时，还可以摆脱这些地区对煤、水等资源的依赖，市场决定厂址，将甲醇制烯烃装置建在东南沿海等地区，也便于整合人才、资金，实现收益最大化。
      通过采取积极手段稳定甲醇供应，与国外大型甲醇生产商或供应商建立长期合作关系，确保稳定的供应量，同时建立相应的甲醇储备机制，稳定价格，一方面可以解决烯烃生产原料的来源，另一方面节约了石油和煤炭资源，支持可持续发展。此外，与天然气资源丰富的国家和地区开展经济合作，通过共同建厂等方式解决甲醇原料问题，都将为烯烃的生产提供可靠保障。
      结合国内外市场需求和行业情况，DMTO技术具有广阔的市场前景，除了煤制烯烃生产聚烯烃产品，还可以通过DMTO技术生产的乙烯、丙烯发展下游精细化学品、对聚氯乙烯行业进行产业升级和对现有的乙烯厂进行扩能改造。

       记者：目前，除神华包头煤制烯烃示范项目外，我国的DMTO技术还取得了哪些产业化成果？

       吕志辉：作为甲醇制烯烃（DMTO）技术专利商，新兴能源科技有限公司（简称“新兴公司”）已在国内签订DMTO技术许可合同十余套，截止至2011年底，合同许可的烯烃总产能已达700多万吨/年。目前，美国、德国、法国、南非、日本、韩国等多个国家的相关企业，正在与新兴公司积极洽谈甲醇制烯烃（DMTO）技术许可事宜，低碳烯烃原料多元化发展的新途径得到世界各国的普遍关注。
       由于全国甲醇产能严重过剩，各地都希望通过发展甲醇制取低碳烯烃产业消耗过剩甲醇产能。如果国家明晰了甲醇制取低碳烯烃产业政策，我国甲醇制取低碳烯烃产业将获得超常发展。预计，到“十二五”中后期，全国甲醇制取低碳烯烃规模将达800万～1000万吨，可以作为石油制烯烃的有益补充，为国家节约大量的石油资源。

（完）