大连化物所DMTO技术获国家技术发明一等奖 将加速我国现代煤化工绿色崛起
 
大连化物所DMTO技术获国家技术发明一等奖 将加速我国现代煤化工绿色崛起
发布时间:2015-01-13 13:08    栏目类别:媒体聚焦
记者 陶加

  乙烯、丙烯等低碳烯烃是现代化学工业的重要基础。传统上我国一直用石脑油催化裂解制烯烃,随着社会经济的发展,中国乙烯、丙烯市场缺口逐年扩大,市场前景非常广阔。但随着我国原油对外依存度不断提高,限制了石油路线生产烯烃的发展,而甲醇制烯烃技术以中国相对富裕的煤炭资源作为原料,其优势更加明显,因而进入新世纪以来迅速崛起。在这一进程中,中国科学院大连化学物理研究所自主开发的甲醇制取低碳烯烃(DMTO)成套工业技术显得格外耀眼,大大加速了这一进程。以其在科技创新上的巨大贡献、在产业化上的巨大成功,DMTO技术荣获2014年度国家技术发明一等奖。

  甲醇是现代煤化工的重要产品和中间体,是联系煤化工与石油化工的主要纽带。天然气或煤经合成气生产甲醇的技术日臻成熟,而甲醇制取烯烃(MTO)过程不但是关系到由煤制取石油类产品路线是否畅通的关键核心技术,也是影响世界石化工业发展的重要课题和难题。中科院大连化物所从20世纪80年代开始围绕这一课题开展创新研发。2004年,大连化物所与陕西新兴煤化工公司、中石化洛阳工程公司等合作,进行DMTO工艺技术开发,建成了世界第一套万吨级(日处理甲醇50吨)工业性试验装置,于2006年完成了工业性试验。2010年,我国利用DMTO技术建成了世界首套甲醇制烯烃工业化装置,这就是神华包头煤制烯烃国家示范项目,装置规模为每年180万吨甲醇生产60万吨烯烃。2010年8月8日,该装置一次开车成功并稳定运转,2011年1月起正式进入商业化运营阶段。至此,我国在世界上率先实现了甲醇制烯烃核心技术的工业应用,走在了国际煤化工发展的最前沿。

  抓住机遇 布局谋篇

  专家分析指出,当原油价格在80美元/桶左右的情况下,石脑油制烯烃的完全成本为8000元/吨;以神华生产煤制烯烃所用的煤炭价340元/吨计算,煤制烯烃的完全成本在7000元/吨;以进口甲醇到岸平均价2000元/吨计算,用其制烯烃的完全成本为8000~8500元/吨。将煤制烯烃和甲醇制烯烃的产能加起来,未来10年国内年产能将超1300万吨,可以很大程度上填补石油制烯烃产能不足造成的市场缺口。

  大连化物所创建于1949年,在60多年的发展中,大连化物所紧密结合国家重大需求,开展多方面的科学研究和技术开发,逐渐在催化化学、化学工程、化学激光和分子反应动力学、以色谱为主的分析化学和生物技术等学科领域形成了自己的特色,取得了一系列重大成果,为科学技术发展和国家经济建设做出了重要贡献。一直以来,立足国家重大需求、以任务带学科以及大团队作战,是大连化物所60多年的一贯坚持。

  据大连化物所所长、中国科学院院士张涛介绍,作为国内一流的研究院所之一,大连化物所在科学基础研究与科技成果转化两方面均取得突出进展。在基础研究方面,分子反应动力学、纳米及单原子催化、生物分析、太阳能利用、节能减排等领域研究工作取得新的进展。在应用研究方面,甲醇制烯烃、全钒液流电池储能系统、燃料电池、汽油固定床超深度催化吸附脱硫组合技术、化学激光、航天催化等技术研发和产业化取得重大进展。

  大连化物所开发的DMTO技术,让以往受资源匮乏限制的烯烃产业迎来了发展的重大转机。为加快推进甲醇制烯烃技术工业化应用,国家已将该技术产业化发展先后列入《国家能源科技“十二五”规划》、《烯烃工业“十二五”发展规划》、《石油和化学工业“十二五”发展规划》,科学布局甲醇制烯烃产业化发展。在政策强力推动下,全国有20套DMTO工业装置获准建设得以迅速铺开。内蒙古、青海、陕西、宁夏等西部煤炭生产区,以煤基甲醇作为原料生产烯烃,力推西部工业经济发展;东南沿海经济相对发达地区,开创了以外购甲醇为原料、生产加工低碳烯烃新路线。至此,一条以煤或天然气为原料,经由甲醇制取低碳烯烃的非石油原料路线,正在中国迅速变成现实。

  自2011年进入商业化运行,截至2014年12月底,神华包头煤制烯烃装置稳定运行1288天,生产聚合级乙烯、丙烯产品212万吨,新增利润达43.4亿元。宁波禾元年产60万吨烯烃DMTO装置2013年1月底成功投产,运行头10个月,生产聚合级乙烯、丙烯产品49.13 万吨,累计实现营业收入56.28 亿元,净利润4.3 亿元。经测算,截至目前DMTO技术开发方创造的直接经济效益超过8亿元。

  技术创新 进无止境

  在2013年度国家科技奖励大会上,国家主席习近平将国家最高科技奖授予了中国科学院院士张存浩。这位已在大连化物所工作60余年的老科学家,由于在化学激光和分子反应动力学等研究领域的杰出贡献而获此殊荣。在近7年间,大连化物所总共获得省部级一等奖及以上奖项29项,其中包括15项国家级大奖,这不能不说是个奇迹。奇迹产生的根源,在于大连化物所60余载坚持科技创新,注重人才培养,倡导创新文化,充分激发出全所科研人员的创新热情。

  有两组数据也许能说明大连化物所创新的水平。从论文情况来看,自1998年以来大连化物所共发表SCI论文逾9000篇。而近5年来,其高水平论文的发表数量(影响因子大于5)迅速增长,近170篇论文发表在《科学》、《自然》、德国《应用化学》、《美国化学会志》等相关学科顶级刊物上。从专利情况来看,2007年以来大连化物所累计申请专利4100多件,获得专利授权约1400件;其中申请国外专利360多件(含PCT申请),国外专利授权90多件。大连化物所的发明专利申请和授权量一直稳居中科院研究所的前列。

  大连化物所之所以高水平创新成果迭出,缘于有一支高水平的创新团队,而更根本的原因在于大连化物所重视人才、培养人才、善用人才。目前,大连化物所在所的院士总数已达13人,一大批创新领军人才不断脱颖而出。

  按照大连化物所制定的“一三五”战略规划,大连化物所明确了“一个定位”:以洁净能源国家实验室为平台,坚持基础研究与应用研究并重,在化石资源优化利用、化学能高效转化、可再生能源等洁净能源领域,持续提供重大创新性理论和技术成果,满足国家战略需求,发挥不可替代的作用,建设世界一流研究所。面向国家清洁能源发展战略,大连化物所“三个重大突破”由此展开。突破之一是煤代油新技术,以DMTO技术为龙头,实现转化一代、开发一代、前瞻一代。突破之二是能源相关基元及催化反应中的重大科学问题,要求发展原创性的理论和方法,实现从分子、原子、量子态水平上理解催化表面化学反应关键过程,促进能源基础科学领域重大突破。突破之三是全钒液流电池储能技术,该技术对于实现储能电池技术产业化、推进可再生能源的普及应用具有重大意义。此外,大连化物所设定了“五+X个重点培育方向”,目前已确立了烃类清洁转化及高值化利用关键技术等7个重点培育方向。

  大连化物所DMTO技术的开发,坚持在实践中不断优化工艺,引领和支撑我国甲醇制取低碳烯烃技术始终走在世界前列。陕西蒲城清洁能源化工公司的世界首套DMTO-II工业示范装置为年产180万吨甲醇、最终年产70万吨聚烯烃,是在DMTO技术基础上开发而成的。该项目2013年5月10日开工,2014年11月20日实现装置高标准中交,2014年12月底成功生产出聚合级丙烯和聚合级乙烯。与第一代DMTO技术相比,DMTO-II技术热量利用更合理,烯烃收率更高,每吨烯烃甲醇消耗可降低逾10%,烯烃生产原料成本也大幅降低。

  2014年,延长靖边、中煤榆林、宁夏宝丰、山东神达,以及蒲城能化DMTO-II等5套工业装置相继投产运行,新增烯烃年产能280万吨,新增经济效益超过60亿元。至此,国内已投产的7套DMTO装置的烯烃总年产能已经达到400万吨。据统计,国内批准建设的20套DMTO装置总年产能为1126万吨,预计可拉动上下游投资约2500亿元,新增产值1200亿元。

  随着多套DMTO工业装置的顺利投产和平稳运行,具有自主知识产权的新一代甲醇制烯烃技术工业推广应用取得重大阶段性成果。经国内权威专家考证,其甲醇转化率达100%,乙烯、丙烯选择性大于80%,DMTO技术的成熟度和先进性经受住了实践检验。

  多边合作 互利共赢

  大连化物所坚持与陕西新兴煤化工公司、中石化洛阳工程公司加深合作,建立产学研合作有效机制,形成利益共同体,优化资源配置,打造责任价值链,在共同推进甲醇制取低碳烯烃技术产业化的宏伟事业中,互利共赢,携手并进。

  DMTO从基础研究到工业化技术开发再到应用推广,走的就是一条创新的合作之路。2004年,大连化物所与陕西省投资集团、中石化洛阳工程公司签订了甲醇制取低碳烯烃项目合作开发合同。经过一年同心协力的合作,三方在陕西华县建成了世界上首套万吨级DMTO工业性试验装置。2006年8月,DMTO工业性试验技术成果通过了国家级鉴定。2013年5月10日,多方合作的陕西蒲城清洁能源化工公司世界首套DMTO-II工业示范装置开工,项目开工至投产历时仅19个月。后期,大连化物所还将与各合作伙伴集中优势科研力量,重点突破核心技术壁垒,持续创新,积极推进甲醇制烯烃技术的不断创新开发,持续保持中国在煤基烯烃技术领域的世界领先地位。

  重视院地合作其实是大连化物所历来的传统。“以骨干企业为牵引的合作战略,强化与重点区域的科技合作,同时增进加强产业技术交流和平台建设,大连化物所在院地合作中取得显著成果。”大连化物所副所长刘中民将院地合作的特点进行了浓缩总结。

  近年来,大连化物所不断深化、拓展与中石油、神华集团、中国海油、中煤集团、延长石油、渤化集团及新疆天业等大型骨干企业间多层次、全方位的科技交流与合作,形成了一批具有引领和示范作用的创新生长点,并着力推动形成长效合作机制。该所还着重加强在环渤海、长三角、东南沿海、中西部地区及新疆等经济发达和资源富集地区的科技合作,所领导多次带队参加区域科技成果推介和政企回访对接活动。

  经过多年不懈努力,大连化物所院地合作获多项荣誉,先后被评为国家技术转移示范机构、全国企事业单位知识产权示范单位,获得首届中国产学研合作创新奖,并在十年内九次获得中科院院地合作先进集体奖一等奖。

  以下是该媒体报道地址:http://www.ccin.com.cn/ccin/news/2015/01/13/311752.shtml

 
     
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