劉中民身上從不缺少光環(huán)——27歲擔(dān)任中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所(簡(jiǎn)稱“大連化物所”)甲醇制烯烴研究組副組長(zhǎng),31歲成為研究組組長(zhǎng),34歲成為研究室主任,51歲當(dāng)選中國(guó)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(jiān)?;赝^(guò)去,現(xiàn)任大連化物所所長(zhǎng)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(kāi)車成功并穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。次年一月,正式進(jìn)入商業(yè)化運(yùn)營(yíng)階段。這是劉中民擔(dān)任組長(zhǎng)完成的一個(gè)重要突破,帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)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(dòng)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(yīng)用。”
走出實(shí)驗(yàn)室,走向工業(yè)化
劉中民讀書時(shí)正趕上“科學(xué)的春天”。彼時(shí),徐遲的報(bào)告文學(xué)《哥德巴赫猜想》傳遍街頭巷尾,其中陳景潤(rùn)鉆研科學(xué)的精神影響了一代人,也讓科研開(kāi)始在劉中民心中萌芽,希望自己也能有機(jī)會(huì)攀登科學(xué)高峰。
1979年,在“學(xué)好數(shù)理化,走遍天下都不怕”氛圍下,劉中民考進(jìn)鄭州大學(xué)化學(xué)系,四年后進(jìn)入大連化物所讀研。
“迷迷糊糊”,劉中民這樣描述學(xué)習(xí)進(jìn)階之路。盡管尚不知自己所學(xué)有何用,卻也開(kāi)始慢慢接觸煤制烯烴的研究。
彼時(shí),全球剛經(jīng)歷兩次石油危機(jī),石油價(jià)格飆升13倍,最高至39美元/桶,不少國(guó)家開(kāi)始思考石油用盡后的對(duì)策,并啟動(dòng)了以煤經(jīng)甲醇制烯烴為主的科技攻關(guān)計(jì)劃。也是這個(gè)時(shí)候,劉中民所在的大連化物所承擔(dān)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(jìn)入大連化物所,從小課題開(kāi)始研究,碩士期間就已經(jīng)接觸國(guó)家項(xiàng)目的部分研究,從一名學(xué)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(shí)到自己積累的知識(shí)最終要解決哪些科學(xué)問(wèn)題。
1995年夏天,還在上海青浦做試驗(yàn)的劉中民,得知自己成為甲醇制烯烴研究組組長(zhǎng)。當(dāng)年,劉中民僅31歲。
甲醇制取低碳烯烴是石油危機(jī)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(guó)“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(fèi)格局。隨著國(guó)際形勢(shì)不穩(wěn)定、不確定性日趨復(fù)雜,煤炭是維護(hù)我國(guó)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(guò)程的中試運(yùn)轉(zhuǎn),次年這一成果獲得了中科院科技進(jìn)步獎(jiǎng)特等獎(jiǎng),以及原國(guó)家計(jì)委、國(guó)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)。
“八五”攻關(guān)任務(wù)收官,大連化物所這一研究并未止步,而是有意由實(shí)驗(yàn)室推向工業(yè)化,真正實(shí)現(xiàn)落地。此后,劉中民帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)著手研究MTO的工業(yè)性試驗(yàn),并將技術(shù)命名為DMTO。
現(xiàn)實(shí)遠(yuǎn)比想象“骨感”,其間正值國(guó)際油價(jià)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(jì)性,企業(yè)不愿投資,國(guó)家經(jīng)費(fèi)也沒(méi)能拿到。
研究陷入資金短缺僵局,劉中民沒(méi)有放棄,在推動(dòng)技術(shù)研發(fā)的同時(shí),他四處奔波尋找項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)。
直到油價(jià)逐步回升,甲醇制烯烴再次被關(guān)注,劉中民團(tuán)隊(duì)也得到了來(lái)自陜西新興煤化工公司8310萬(wàn)元的投資機(jī)會(huì)。2004年8月,大連化物所與陜西新興煤化工公司、中國(guó)石化集團(tuán)洛陽(yáng)石油化工工程公司合作,各自發(fā)揮優(yōu)勢(shì)開(kāi)展合作,共同開(kāi)發(fā)DMTO工業(yè)化成套技術(shù)。計(jì)劃在大連化物所中試研究成果的基礎(chǔ)上,建設(shè)一套年加工1.67萬(wàn)噸甲醇的工業(yè)化試驗(yàn)裝置。
將技術(shù)由實(shí)驗(yàn)室?guī)У焦S,實(shí)現(xiàn)“零”的突破
把技術(shù)由實(shí)驗(yàn)室?guī)У焦S,不是簡(jiǎn)單地放大。十幾人到上百人,36米高裝置,這些對(duì)劉中民來(lái)說(shuō)都是個(gè)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(kāi)了。這一步一旦失敗,說(shuō)明戰(zhàn)略方向有問(wèn)題,會(huì)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(yàn)時(shí)壓力最大,“8000多萬(wàn)巨款,一大群人為此努力。我作為總負(fù)責(zé)人有很大的責(zé)任。”
重壓之下,劉中民從未對(duì)這一技術(shù)產(chǎn)生過(guò)懷疑,更多的是擔(dān)憂安全及環(huán)境問(wèn)題。這些在實(shí)驗(yàn)室不太會(huì)遇到的問(wèn)題,走進(jìn)工廠就需要格外注意,出了問(wèn)題可能會(huì)直接導(dǎo)致項(xiàng)目“夭折”。
“中途被斃,做了一半等于沒(méi)做。這樣的機(jī)會(huì)一輩子只有一次,失敗了就再也不會(huì)有了。”
劉中民回憶,當(dāng)時(shí)工業(yè)性試驗(yàn)裝置建在華山腳下,遠(yuǎn)處經(jīng)常會(huì)傳來(lái)采礦放炮的悶響聲。剛開(kāi)始每次聲響自己都會(huì)心中一驚,擔(dān)心是不是出了什么事。
時(shí)間久了,他會(huì)去看裝置火炬亮不亮,“只要火炬亮著,我們的裝置就沒(méi)有大問(wèn)題。”
劉中民在這樣緊張氣氛中,不知度過(guò)多少個(gè)日夜。除了睡覺(jué),基本都在裝置現(xiàn)場(chǎng)總結(jié)數(shù)據(jù)、查找問(wèn)題及原因、關(guān)注安全。“一度草木皆兵”,回想當(dāng)時(shí)狀態(tài),劉中民稱:“我作為負(fù)責(zé)人,即使內(nèi)心再緊張也不能表現(xiàn)出來(lái),我必須得給大家信心?!?
經(jīng)過(guò)兩年通力合作,2006年,“甲醇制取低碳烯烴技術(shù)開(kāi)發(fā)”工業(yè)性試驗(yàn)項(xiàng)目取得重大突破性進(jìn)展,在日處理甲醇50噸的工業(yè)化試驗(yàn)裝置上實(shí)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(dá)90%以上的目標(biāo)。
經(jīng)國(guó)家發(fā)改委2006年12月核準(zhǔn),世界首套煤制烯烴工廠,在內(nèi)蒙古包頭市的神華集團(tuán)落定。這是“十一五”期間國(guó)家核準(zhǔn)的首個(gè)特大型煤制烯烴工業(yè)化示范項(xiàng)目,也是全球最大的,以煤為原料,通過(guò)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(xiàng)目。
2010年8月8日,世界首套DMTO工業(yè)示范裝置一次開(kāi)車成功并穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。次年一月,正式進(jìn)入商業(yè)化運(yùn)營(yíng)階段。由此,我國(guó)率先實(shí)現(xiàn)了甲醇制烯烴核心技術(shù)及工業(yè)應(yīng)用“零”的突破。
第一代技術(shù)攻堅(jiān)之后,劉中民又帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)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(yàn)也在陜西華縣基地進(jìn)行著,并在2015年成功投產(chǎn),DMTO-II的開(kāi)發(fā)進(jìn)一步鞏固了我國(guó)在世界煤基烯烴工業(yè)化產(chǎn)業(yè)中的國(guó)際領(lǐng)先地位。
2020年,第三代甲醇制烯烴(DMTO-Ⅲ)技術(shù)通過(guò)了科技成果鑒定。DMTO-Ⅲ技術(shù)采用新一代催化劑,通過(guò)對(duì)反應(yīng)器和工藝過(guò)程的創(chuàng)新,不需要設(shè)單獨(dú)的副產(chǎn)的碳四以上組分裂解單元,可實(shí)現(xiàn)單套工業(yè)裝置甲醇處理量300萬(wàn)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(jì)技術(shù)許可31套工業(yè)裝置(投產(chǎn)16套),對(duì)應(yīng)烯烴產(chǎn)能2025萬(wàn)噸/年,預(yù)計(jì)拉動(dòng)投資超4000億元,全部投產(chǎn)后可實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)值超2000億元人民幣。
“雙碳”目標(biāo)開(kāi)啟新征程,“有挑戰(zhàn)就想辦法破解”
2020年,我國(guó)提出“雙碳”目標(biāo),煤化工產(chǎn)業(yè)所面臨的新挑戰(zhàn)被推至臺(tái)前。
煤炭、石油、天然氣三種化石燃料中,煤炭轉(zhuǎn)化相對(duì)來(lái)說(shuō)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(guó)尚不能完全“去煤化”,如何在“雙碳”目標(biāo)下保障安全與發(fā)展,保障產(chǎn)業(yè)鏈完整和供應(yīng)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(jìn)其相互協(xié)調(diào),支撐國(guó)家發(fā)展。
“現(xiàn)在全世界還處于石油時(shí)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(guó)家在大格局下統(tǒng)籌協(xié)調(diào)?!彼M(jìn)一步解釋稱,技術(shù)上來(lái)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(shì),這是石油化工很難做到的。未來(lái)煤化工領(lǐng)域的重點(diǎn)是以合成氣、甲醇轉(zhuǎn)化為平臺(tái),耦合石油基原料(苯、甲苯、石腦油等),實(shí)現(xiàn)烯烴、芳烴和含氧化合物大宗化學(xué)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(duì)于煤化工的作用和地位,劉中民稱,在過(guò)渡期煤化工有兩個(gè)根本職能:一個(gè)是作為戰(zhàn)略儲(chǔ)備,保安全。另一個(gè)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(biāo)不只是某個(gè)產(chǎn)業(yè)的問(wèn)題,而是要從頂層設(shè)計(jì)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。“雙碳”目標(biāo)提出后,光技術(shù)路線就提出來(lái)上千種,各有各的道理,其中有真有假、有虛有實(shí),但科研人員不能做假事、虛事,要做真事實(shí)事。
對(duì)于挑戰(zhàn),劉中民并不擔(dān)憂,“我們做研究本身就是面對(duì)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(wù)于國(guó)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(dòng)計(jì)劃、“雙碳”重點(diǎn)專項(xiàng)任務(wù)?!白鳛橐粋€(gè)科技工作者要關(guān)注國(guó)家這些大事和形勢(shì)發(fā)展,要做好參謀,提出正確的意見(jiàn)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(tuán)隊(duì)歷時(shí)十年科技攻關(guān)的50萬(wàn)噸/年煤基乙醇工業(yè)裝置將正式投料試車工作,這一項(xiàng)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(shí)代。“乙醇是世界公認(rèn)的清潔環(huán)保燃料、油品質(zhì)量改良劑,此前乙醇主要來(lái)源于糧食,受產(chǎn)量限制,不能普遍使用,如果從煤中來(lái),對(duì)于我們的糧食安全和環(huán)境保護(hù)都有一定的好處。”
對(duì)于未來(lái)研究計(jì)劃,劉中民稱應(yīng)該注重培養(yǎng)年輕人做事,“什么年紀(jì)做什么事,退休前就把接力棒交給年輕人,一代更比一代強(qiáng),要相信年輕人,給他們更多機(jī)會(huì)。”
匠心解讀
如何理解匠心精神?
匠心精神如何堅(jiān)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(huì)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(jìn)步。
匠人心聲
什么時(shí)候是你認(rèn)為最艱難的時(shí)候?能夠堅(jiān)持下去的原因是什么?
劉中民:我沒(méi)有因?yàn)榭蒲卸鄲赖臅r(shí)候,可能會(huì)遇到一些問(wèn)題和一些困惑,那就琢磨怎么解決。我有時(shí)候解決這些問(wèn)題,是睡覺(jué)做夢(mèng)想出來(lái)的,夢(mèng)醒了就趕緊拿筆記下來(lái)。
面對(duì)挑戰(zhàn)去解決問(wèn)題,本來(lái)就是我的職業(yè)特點(diǎn),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(shí)候會(huì)表現(xiàn)出來(lái)有困擾,但不是內(nèi)心的苦惱。
你希望未來(lái)還取得怎樣的成就,對(duì)于未來(lái)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(lái)應(yīng)該注重培養(yǎng)年輕人,讓我們的團(tuán)隊(duì)持續(xù)做更多更大的事。培養(yǎng)不是一個(gè)簡(jiǎn)單的活,不是拔苗助長(zhǎng),而是需要用實(shí)際的事情去鍛煉,實(shí)戰(zhàn)中成長(zhǎng)。
技術(shù)上,我們關(guān)注的煤化工和石油化工協(xié)調(diào),實(shí)際上是有技術(shù)對(duì)應(yīng)的,我們主要盯基礎(chǔ)化學(xué)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(lái)準(zhǔn)備把一批新技術(shù)陸續(xù)投入工業(yè)化,相信很快就會(huì)實(shí)現(xiàn)。
你感覺(jué)你獲得的最大的快樂(lè)是什么?
劉中民:科研讓我快樂(lè),科研是對(duì)未知事情的認(rèn)識(shí),探索現(xiàn)象背后的科學(xué)規(guī)律。我們有可能會(huì)突發(fā)奇想,用科學(xué)知識(shí)很輕松地去解決一個(gè)很困難的事兒。所學(xué)能有所用,這時(shí)候就會(huì)有成就感和愉悅感。如果技術(shù)最終能為國(guó)家所用,就會(huì)更快樂(lè)。
來(lái)源:新京報(bào)