劉中民身上從不缺少光環(huán)——27歲擔任中國科學院大連化學物理研究所(簡稱“大連化物所”)甲醇制烯烴研究組副組長,31歲成為研究組組長,,34歲成為研究室主任,51歲當選中國工程院院士,。
科研生涯碩果累累,,背后是幾十年如一日的不懈攻堅�,;赝^去,現(xiàn)任大連化物所所長的劉中民稱,,科研讓自己興奮,。2010年8月8日,世界首套DMTO工業(yè)示范裝置一次開車成功并穩(wěn)定運轉(zhuǎn),。次年一月,,正式進入商業(yè)化運營階段。這是劉中民擔任組長完成的一個重要突破,,帶領(lǐng)團隊躬身數(shù)載,,劉中民至今記得成功投產(chǎn)那一刻,“所有人都沸騰了,,大家激動地流下眼淚,,這代表著數(shù)十年的研究成果正式投入使用,我們做研究的就是為了最后能夠應用,�,!�
走出實驗室,走向工業(yè)化
劉中民讀書時正趕上“科學的春天”,。彼時,,徐遲的報告文學《哥德巴赫猜想》傳遍街頭巷尾,其中陳景潤鉆研科學的精神影響了一代人,,也讓科研開始在劉中民心中萌芽,,希望自己也能有機會攀登科學高峰。
1979年,,在“學好數(shù)理化,,走遍天下都不怕”氛圍下,劉中民考進鄭州大學化學系,,四年后進入大連化物所讀研,。
“迷迷糊糊”,劉中民這樣描述學習進階之路,。盡管尚不知自己所學有何用,,卻也開始慢慢接觸煤制烯烴的研究。
彼時,,全球剛經(jīng)歷兩次石油危機,,石油價格飆升13倍,最高至39美元/桶,不少國家開始思考石油用盡后的對策,,并啟動了以煤經(jīng)甲醇制烯烴為主的科技攻關(guān)計劃,。也是這個時候,劉中民所在的大連化物所承擔了甲醇制取低碳烯烴(MTO)研究工作,,推出“煤代油”方案,。
劉中民進入大連化物所,從小課題開始研究,,碩士期間就已經(jīng)接觸國家項目的部分研究,,從一名學生到助理研究員再到副研究員,他逐漸感受到科研的魅力,,也意識到自己積累的知識最終要解決哪些科學問題,。
1995年夏天,還在上海青浦做試驗的劉中民,,得知自己成為甲醇制烯烴研究組組長,。當年,劉中民僅31歲,。
甲醇制取低碳烯烴是石油危機下的一種嘗試,,即從煤或天然氣出發(fā)制取化工產(chǎn)品,以煤代油,。劉中民解釋,,我國“富煤、缺油,、少氣”,,化石能源資源稟賦決定了現(xiàn)階段以煤為主的能源生產(chǎn)與消費格局。隨著國際形勢不穩(wěn)定,、不確定性日趨復雜,,煤炭是維護我國能源安全最可靠資源。
1995年,,劉中民帶領(lǐng)研究組完成了流化床MTO過程的中試運轉(zhuǎn),,次年這一成果獲得了中科院科技進步獎特等獎,以及原國家計委,、國家科委與財政部聯(lián)合頒發(fā)的“八五”重大科技成果獎,。
“八五”攻關(guān)任務收官,大連化物所這一研究并未止步,,而是有意由實驗室推向工業(yè)化,,真正實現(xiàn)落地。此后,,劉中民帶領(lǐng)團隊著手研究MTO的工業(yè)性試驗,,并將技術(shù)命名為DMTO,。
現(xiàn)實遠比想象“骨感”,其間正值國際油價下跌,,一度跌至不足10美元/桶,。與石油制烯烴相比,煤炭制烯烴的成本太高,,這直接影響了DMTO的經(jīng)濟性,,企業(yè)不愿投資,國家經(jīng)費也沒能拿到,。
研究陷入資金短缺僵局,,劉中民沒有放棄,在推動技術(shù)研發(fā)的同時,,他四處奔波尋找項目經(jīng)費。
直到油價逐步回升,,甲醇制烯烴再次被關(guān)注,,劉中民團隊也得到了來自陜西新興煤化工公司8310萬元的投資機會。2004年8月,,大連化物所與陜西新興煤化工公司,、中國石化集團洛陽石油化工工程公司合作,各自發(fā)揮優(yōu)勢開展合作,,共同開發(fā)DMTO工業(yè)化成套技術(shù),。計劃在大連化物所中試研究成果的基礎(chǔ)上,建設一套年加工1.67萬噸甲醇的工業(yè)化試驗裝置,。
將技術(shù)由實驗室?guī)У焦S,,實現(xiàn)“零”的突破
把技術(shù)由實驗室?guī)У焦S,不是簡單地放大,。十幾人到上百人,,36米高裝置,這些對劉中民來說都是個不小的挑戰(zhàn),�,!叭绻懂a(chǎn)成功了,我們的煤化工出路也就打開了,。這一步一旦失敗,,說明戰(zhàn)略方向有問題,會直接影響我們的政策和產(chǎn)業(yè)發(fā)展,�,!�
提起這段經(jīng)歷,劉中民坦言,,工業(yè)性試驗時壓力最大,,“8000多萬巨款,,一大群人為此努力。我作為總負責人有很大的責任,�,!�
重壓之下,劉中民從未對這一技術(shù)產(chǎn)生過懷疑,,更多的是擔憂安全及環(huán)境問題,。這些在實驗室不太會遇到的問題,走進工廠就需要格外注意,,出了問題可能會直接導致項目“夭折”,。
“中途被斃,做了一半等于沒做,。這樣的機會一輩子只有一次,,失敗了就再也不會有了�,!�
劉中民回憶,,當時工業(yè)性試驗裝置建在華山腳下,遠處經(jīng)常會傳來采礦放炮的悶響聲,。剛開始每次聲響自己都會心中一驚,,擔心是不是出了什么事。
時間久了,,他會去看裝置火炬亮不亮,,“只要火炬亮著,我們的裝置就沒有大問題,�,!�
劉中民在這樣緊張氣氛中,不知度過多少個日夜,。除了睡覺,,基本都在裝置現(xiàn)場總結(jié)數(shù)據(jù)、查找問題及原因,、關(guān)注安全,。“一度草木皆兵”,,回想當時狀態(tài),,劉中民稱:“我作為負責人,即使內(nèi)心再緊張也不能表現(xiàn)出來,,我必須得給大家信心,。”
經(jīng)過兩年通力合作,,2006年,,“甲醇制取低碳烯烴技術(shù)開發(fā)”工業(yè)性試驗項目取得重大突破性進展,,在日處理甲醇50噸的工業(yè)化試驗裝置上實現(xiàn)了甲醇轉(zhuǎn)化率接近100%、低碳烯烴(乙烯,、丙烯,、丁烯)選擇性達90%以上的目標。
經(jīng)國家發(fā)改委2006年12月核準,,世界首套煤制烯烴工廠,,在內(nèi)蒙古包頭市的神華集團落定。這是“十一五”期間國家核準的首個特大型煤制烯烴工業(yè)化示范項目,,也是全球最大的,,以煤為原料,通過煤氣化制甲醇,、甲醇轉(zhuǎn)化制烯烴,、烯烴聚合生產(chǎn)聚烯烴的特大煤化工項目。
2010年8月8日,,世界首套DMTO工業(yè)示范裝置一次開車成功并穩(wěn)定運轉(zhuǎn),。次年一月,正式進入商業(yè)化運營階段,。由此,我國率先實現(xiàn)了甲醇制烯烴核心技術(shù)及工業(yè)應用“零”的突破,。
第一代技術(shù)攻堅之后,,劉中民又帶領(lǐng)團隊繼續(xù)突破,具備更高烯烴收率的第二代甲醇制烯烴(DMTO-II)技術(shù)工業(yè)化試驗也在陜西華縣基地進行著,,并在2015年成功投產(chǎn),,DMTO-II的開發(fā)進一步鞏固了我國在世界煤基烯烴工業(yè)化產(chǎn)業(yè)中的國際領(lǐng)先地位。
2020年,,第三代甲醇制烯烴(DMTO-Ⅲ)技術(shù)通過了科技成果鑒定,。DMTO-Ⅲ技術(shù)采用新一代催化劑,通過對反應器和工藝過程的創(chuàng)新,,不需要設單獨的副產(chǎn)的碳四以上組分裂解單元,,可實現(xiàn)單套工業(yè)裝置甲醇處理量300萬噸/年以上,噸烯烴(乙烯+丙烯)甲醇消耗可降到2.60-2.70噸,。
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)16套),對應烯烴產(chǎn)能2025萬噸/年,,預計拉動投資超4000億元,,全部投產(chǎn)后可實現(xiàn)年產(chǎn)值超2000億元人民幣。
“雙碳”目標開啟新征程,,“有挑戰(zhàn)就想辦法破解”
2020年,,我國提出“雙碳”目標,,煤化工產(chǎn)業(yè)所面臨的新挑戰(zhàn)被推至臺前。
煤炭,、石油,、天然氣三種化石燃料中,煤炭轉(zhuǎn)化相對來說排放二氧化碳最多,。某種程度上而言,,煤化工發(fā)展與減排相悖。目前,,我國尚不能完全“去煤化”,,如何在“雙碳”目標下保障安全與發(fā)展,保障產(chǎn)業(yè)鏈完整和供應鏈穩(wěn)定,,成為研究的新課題,。
劉中民提出煤化工和石油化工協(xié)調(diào)發(fā)展策略,如今兩者已非“替代”關(guān)系,,而是要促進其相互協(xié)調(diào),,支撐國家發(fā)展。
“現(xiàn)在全世界還處于石油時代,,但是我們又缺油,,因此要把發(fā)展立足在自己的基礎(chǔ)之上,減少石油依賴,。但發(fā)展煤化工也不能立足于把石油化工完全替代,,這需要國家在大格局下統(tǒng)籌協(xié)調(diào)�,!彼M一步解釋稱,,技術(shù)上來看,相較于其他生產(chǎn)方式,,煤制醇類,、酸類等含氧化合物具有天然優(yōu)勢,這是石油化工很難做到的,。未來煤化工領(lǐng)域的重點是以合成氣,、甲醇轉(zhuǎn)化為平臺,耦合石油基原料(苯,、甲苯,、石腦油等),實現(xiàn)烯烴,、芳烴和含氧化合物大宗化學品/燃料的合成技術(shù)變革,,踐行煤化工與石油化工的協(xié)調(diào)發(fā)展,構(gòu)建更加合理的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),。
對于煤化工的作用和地位,,劉中民稱,,在過渡期煤化工有兩個根本職能:一個是作為戰(zhàn)略儲備,保安全,。另一個就是支撐轉(zhuǎn)型發(fā)展,,保障產(chǎn)業(yè)鏈的完整性和穩(wěn)定性。
劉中民表示,,“雙碳”目標不只是某個產(chǎn)業(yè)的問題,,而是要從頂層設計上去研究分析。他目前也在和其他領(lǐng)域院士專家合作,,試圖厘清其中的輕重緩急,,搞清楚每一步怎么走�,!半p碳”目標提出后,,光技術(shù)路線就提出來上千種,各有各的道理,,其中有真有假,、有虛有實,但科研人員不能做假事,、虛事,,要做真事實事。
對于挑戰(zhàn),,劉中民并不擔憂,,“我們做研究本身就是面對各種挑戰(zhàn),既然有挑戰(zhàn)就想辦法破解,,科研人員從不怕挑戰(zhàn)�,!�
為了更好地服務于國家戰(zhàn)略,,劉中民參與了中科院“十四五”能源規(guī)劃、中科院“雙碳”戰(zhàn)略行動計劃,、“雙碳”重點專項任務,。“作為一個科技工作者要關(guān)注國家這些大事和形勢發(fā)展,,要做好參謀,,提出正確的意見和建議�,!�
最近,,劉中民和他的同事頻繁往返于大連與榆林,其團隊歷時十年科技攻關(guān)的50萬噸/年煤基乙醇工業(yè)裝置將正式投料試車工作,,這一項目成功投產(chǎn)意味著乙醇生產(chǎn)邁入大規(guī)模工業(yè)化時代,�,!耙掖际鞘澜绻J的清潔環(huán)保燃料、油品質(zhì)量改良劑,,此前乙醇主要來源于糧食,,受產(chǎn)量限制,不能普遍使用,,如果從煤中來,,對于我們的糧食安全和環(huán)境保護都有一定的好處�,!�
對于未來研究計劃,,劉中民稱應該注重培養(yǎng)年輕人做事,“什么年紀做什么事,,退休前就把接力棒交給年輕人,,一代更比一代強,要相信年輕人,,給他們更多機會,。”
匠心解讀
如何理解匠心精神,?
匠心精神如何堅守,,如何傳承?
劉中民:大膽探索,,精益求精,,追求完美。
我們的技術(shù)從投產(chǎn)到現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到第三代了,,我們還在不斷探索,,新技術(shù)還可能會把自己以前的技術(shù)給否定掉,總體上還是要持續(xù)不斷地追求進步,。
匠人心聲
什么時候是你認為最艱難的時候,?能夠堅持下去的原因是什么?
劉中民:我沒有因為科研而苦惱的時候,,可能會遇到一些問題和一些困惑,,那就琢磨怎么解決。我有時候解決這些問題,,是睡覺做夢想出來的,,夢醒了就趕緊拿筆記下來。
面對挑戰(zhàn)去解決問題,,本來就是我的職業(yè)特點,,科研工作的基本素質(zhì)要求就是不怕挑戰(zhàn),所以也不存在很苦惱的情況,有時候會表現(xiàn)出來有困擾,,但不是內(nèi)心的苦惱,。
你希望未來還取得怎樣的成就,對于未來有怎樣的期待,?
劉中民:科研是我的主業(yè),,但我的年齡不斷增大,接下來應該注重培養(yǎng)年輕人,,讓我們的團隊持續(xù)做更多更大的事,。培養(yǎng)不是一個簡單的活,不是拔苗助長,,而是需要用實際的事情去鍛煉,,實戰(zhàn)中成長。
技術(shù)上,,我們關(guān)注的煤化工和石油化工協(xié)調(diào),,實際上是有技術(shù)對應的,我們主要盯基礎(chǔ)化學品,,合成氣直接制烯烴,、芳烴等新技術(shù)正在快速突破,接下來準備把一批新技術(shù)陸續(xù)投入工業(yè)化,,相信很快就會實現(xiàn),。
你感覺你獲得的最大的快樂是什么?
劉中民:科研讓我快樂,,科研是對未知事情的認識,,探索現(xiàn)象背后的科學規(guī)律。我們有可能會突發(fā)奇想,,用科學知識很輕松地去解決一個很困難的事兒,。所學能有所用,這時候就會有成就感和愉悅感,。如果技術(shù)最終能為國家所用,,就會更快樂。