“煤代油”腳步更近了：我國煤化工再添“利器”

我們?nèi)粘Ｋ玫乃芰现破?、化纖織物，其實(shí)背后都離不開一種重要的化工原料——烯烴，需求量巨大。通常，它是從石油中來。但是在我國，“富煤、貧油、少氣”的能源格局決定了我們?nèi)绻邆鹘y(tǒng)的石油制烯烴“老路”，將會付出高昂的成本和巨大的代價。

為解決我國這一能源資源困境，中國科學(xué)家出手了。記者從中國科學(xué)院了解到，我國科學(xué)家通過自主創(chuàng)新，獨(dú)辟蹊徑，繞開了生產(chǎn)烯烴對于石油的依賴，開創(chuàng)了煤制烯烴的技術(shù)路徑。十余年來，這一創(chuàng)新成果，不僅引領(lǐng)了煤基烯烴產(chǎn)業(yè)的快速高質(zhì)量發(fā)展，也深刻影響了傳統(tǒng)的石油化工和煤化工產(chǎn)業(yè)格局。

一直在“追趕”的重要原料

合成樹脂、合成纖維、合成橡膠，這些生活中隨處可見的化工產(chǎn)品，其實(shí)都是以烯烴為原料的。以乙烯和丙烯為主的低碳烯烴是重要的基本有機(jī)化工原料，也是現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的基石。

然而，傳統(tǒng)的低碳烯烴生產(chǎn)技術(shù)強(qiáng)烈地依賴于石油資源。“我國的石油資源短缺，原油主要依靠進(jìn)口，2019年我國原油的對外依存度已經(jīng)超過70％，嚴(yán)重影響了國家能源戰(zhàn)略安全。”中國工程院院士、中科院大連化物所所長劉中民說。

劉中民告訴記者，我國石油工業(yè)有兩個最基本的任務(wù)，一個是提供汽油、煤油等能源產(chǎn)品；另一個就是為化工提供基礎(chǔ)原料。目前，前者已經(jīng)基本完成，后者卻“很努力也沒有做到”。

“跟發(fā)達(dá)國家相比，我們還有巨大的發(fā)展空間。”劉中民告訴記者，目前，我國人均每年消耗24公斤烯烴，而美國是42公斤。

“一般來說，一個百萬噸級的烯烴工廠需要有千萬噸級的煉油廠配套提供石腦油原料?，F(xiàn)在，我國煉油廠的數(shù)量已經(jīng)很充足，但是烯烴廠還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。”劉中民表示，我國不僅要發(fā)展煤化工，還需要讓煤化工及石油化工相互配合、補(bǔ)充，形成更加合理的工業(yè)結(jié)構(gòu)。

“在我國，烯烴的當(dāng)量自給率多年來僅維持在50%左右。”為什么難以提升？劉中民解釋道，這是因?yàn)槲覈慕?jīng)濟(jì)在迅速發(fā)展，而烯烴的消費(fèi)量和人均GDP是成正比的。也就是說，我國烯烴的產(chǎn)能增長遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來的巨大需求。

另辟蹊徑的“中國技術(shù)”

發(fā)展煤化工，實(shí)現(xiàn)“煤代油”，以擺脫對石油資源的嚴(yán)重依賴，一直是我國能源安全戰(zhàn)略的重點(diǎn)考慮。

在我國2020年政府工作報告中，就再次提出：保障能源安全，推動煤炭清潔高效利用，發(fā)展可再生能源，完善石油、天然氣、電力產(chǎn)供銷體系，提升能源儲備能力。

甲醇制烯烴技術(shù)，就是我國自主開發(fā)的煤炭清潔高效利用的重要方式之一。據(jù)了解，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所（簡稱“大連化物所”）從20世紀(jì)80年代開始，圍繞甲醇制烯烴催化劑和工藝技術(shù)進(jìn)行了長達(dá)30多年的研發(fā)工作，在催化劑、反應(yīng)工藝、工程化及工業(yè)化成套技術(shù)等方面取得了一系列發(fā)明和創(chuàng)新，最終形成了可采用非石油資源（如煤、天然氣、生物質(zhì)等）來生產(chǎn)低碳烯烴的DMTO技術(shù)，開辟了以非石油資源生產(chǎn)低碳烯烴的新路線。

如今，該技術(shù)已經(jīng)走到了“第三代”。11月9日，大連化物所第三代甲醇制烯烴（DMTO-Ⅲ）技術(shù)在北京通過了中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會組織的科技成果鑒定。

鑒定專家一致認(rèn)為：該成果創(chuàng)新性強(qiáng)，具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，成果處于國際領(lǐng)先水平，技術(shù)優(yōu)勢明顯，引領(lǐng)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步，應(yīng)用前景廣闊；建議加快新一代催化劑推廣應(yīng)用，并早日建成DMTO-Ⅲ工業(yè)示范裝置。

在催化劑方面，該技術(shù)開發(fā)出了烯烴收率高、焦炭產(chǎn)率低、操作窗口寬、微量雜質(zhì)少的新一代甲醇制烯烴催化劑。目前已建成5000噸/年規(guī)模的催化劑生產(chǎn)線并成功實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)；在工藝方面，建立了從分子篩反應(yīng)擴(kuò)散到反應(yīng)器內(nèi)催化劑積碳分布的理論方法，發(fā)展了通過催化劑積碳調(diào)控烯烴選擇性的技術(shù)路線，并在此基礎(chǔ)上完成了千噸級中試試驗(yàn)。

跨世紀(jì)“接力”筑起能源安全防線

“前后幾代人，歷經(jīng)數(shù)十載?；叵肫饋恚@一過程，更像一場跨越世紀(jì)的馬拉松接力賽。我自己有機(jī)會作為這一過程的參與者和接力棒的傳承者，深感榮幸和自豪。”劉中民說。

他口中的“接力賽”，就是我國DMTO甲醇制烯烴，這一自主創(chuàng)新的原創(chuàng)技術(shù)的研發(fā)和更新歷程。

這一技術(shù)，開創(chuàng)并引領(lǐng)了煤制烯烴戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，對實(shí)現(xiàn)煤炭資源清潔高效利用、緩解石油資源供應(yīng)緊張局面、促進(jìn)煤化工與石油化工協(xié)調(diào)發(fā)展、保障我國能源安全具有重大意義。

而新近問世的新一代甲醇制烯烴技術(shù)，相比第一代，有了更多的優(yōu)勢。據(jù)了解，在技術(shù)開發(fā)時，就兼顧了已有工業(yè)裝置和新技術(shù)開發(fā)需求，目前，新催化劑已在多套一代工業(yè)裝置中實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。

劉中民介紹，與已經(jīng)工業(yè)化的一代技術(shù)相比，三代技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性有了顯著提高，主要表現(xiàn)在原料處理能力和原料消耗、能源消耗等方面。

首先，單套裝置甲醇處理能力大幅度增加，從180萬噸/年，提高到300萬噸/年，烯烴產(chǎn)量從60萬噸/年增加到115萬噸/年。幾乎翻了一番。也就是說，達(dá)到同樣的產(chǎn)能，原先需要建兩套設(shè)備，現(xiàn)在只需要一套了。

除設(shè)備處理能力大幅增加外，更引人注目的是：新一代催化劑用于現(xiàn)有裝置，每產(chǎn)一噸烯烴僅消耗甲醇2.85-2.90噸，與原先的3.0噸相比，降幅可觀，也刷新了行業(yè)記錄。不要小看這一數(shù)字，它每年可為用戶企業(yè)增收上億元。

同時，三代技術(shù)由于精簡了反應(yīng)設(shè)備，使得單位烯烴產(chǎn)能的能耗明顯下降。

由于巨大的使用價值，該技術(shù)剛剛誕生，就已經(jīng)走出實(shí)驗(yàn)室，獲得企業(yè)青睞。今年10月，大連化物所已與寧夏寶豐集團(tuán)一次性簽訂了5套100萬噸/年烯烴產(chǎn)能的DMTO-Ⅲ工業(yè)裝置技術(shù)許可合同，總投資810億元人民幣，投產(chǎn)后可實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)值約500億元人民幣。

據(jù)了解，目前，DMTO系列技術(shù)已累計技術(shù)許可31套工業(yè)裝置（投產(chǎn)14套），對應(yīng)烯烴產(chǎn)能2025萬噸/年，預(yù)計拉動投資超4000億元人民幣，全部投產(chǎn)后可實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)值超2000億元人民幣。