煤炭清洁利用的“魔术师——记中国工程院院士、中国科学院大连化学物理研究所所长刘中民

       “我就是很多科技工作者中的一员而已，还是要踏踏实实地工作。”日前，中国工程院院士、中国科学院大连化学物理研究所所长刘中民，得知自己获得2022年全国“最美科技工作者”称号，谦虚地说道。

       40多年来，刘中民深耕能源化工领域应用催化研究与技术开发工作，他是把煤变成烯烃的“魔术师”，推动孵化上千亿产值的煤化工产业；他成功开辟了“煤基乙醇”的新赛道，让乙醇生产与粮食脱钩。他先后获得国家技术发明奖一等奖、国家科技进步奖一等奖、“八五”重大科技成果奖、中国科学院杰出科技成就奖等奖项。

  挑战世界性课题

       烯烃讲起来拗口，其实就是塑料的原料，离我们的生活并不遥远。轮胎、牌匾、鞋子、衣服等，一切有塑料的地方，大都有烯烃的存在。烯烃是重要的基础化工原料，在传统技术中，主要从石油中提炼。

       “我国石油资源短缺的状况，决定了我们不能走完全依赖石油制烯烃的道路，‘以煤代油’关系到我国经济长期稳定发展和能源安全，必须立足于自己的资源禀赋做出我们需要的产品。”刘中民说。

       上世纪70年代，一些发达国家开始研发新的煤炭技术和设备，“以煤代油”进行烯烃的高效生产。中国科学院大连化物所也注意到了这项特殊的技术——煤制烯烃，并开始组建团队进行深入研究。

       1983年，年轻的刘中民进入中国科学院大连化物所，从此开启了烯烃生产新技术的研究之路。

       煤制烯烃要分两步走，第一步是以煤为原料合成甲醇，第二步是通过甲醇制取烯烃。“当时煤合成甲醇已经有了成熟的工业技术，而甲醇制烯烃则是亟待攻克的关键核心技术，也是世界范围内极具挑战性的课题。”刘中民说。

       1990年，刘中民被任命为中国科学院大连化物所甲醇制烯烃研究组副组长，带领团队开始科技攻关。经过6年奋战，刘中民研究团队取得了技术突破，完成了“合成气经由二甲醚制取烯烃工艺”技术的中试试验。该技术还获得中国科学院科技进步奖特等奖。

       如果单从技术角度看，这已经突破了该领域的世界性难题。作为一名科研人员，刘中民似乎可以松一口气了，但他并未就此止步。“科学家当然希望只做科学，但科学要为社会服务，我们就得转变观念、转变角色，直到能把技术落地，真正服务于国家、服务于社会。”刘中民说。

  开展工业性试验

       通过与该领域专家多次交流后，刘中民明白，必须要找企业开展工业性试验，才能把实验室里的技术转化成现实生产力。但是面对当时低迷的国际油价，企业对煤炭替代石油生产烯烃项目的积极性普遍不高。

       为此，刘中民开始在全国主动寻找投资。他已经记不清究竟去过多少地方、联系过多少公司。无数次碰壁后，直到陕西省政府看中这项技术后，刘中民亲自带领团队在陕西省渭南市华州区一家化工厂安营扎寨，搭建起工业性试验装置，开启了至关重要的万吨级大型试验。

       工业性试验的成功不是一蹴而就的。彼时，整个厂区只有甲醇制烯烃工业性试验装置孤独地矗立着，工厂基础设施简陋，环境异常恶劣，空气里处处弥散着氨、硫化氢的刺鼻味道，充斥着黑烟、飞尘和煤灰。就是在这样艰苦的条件下，刘中民带领团队在厂区度过了700多个日日夜夜。这期间，他几乎没睡过一个踏实觉，每过一会儿就要爬起来看看装置上面的火炬是否还亮着，如果火炬燃烧，说明装置运行正常，他才敢躺下眯一会。“火要不亮就得赶紧往那跑，说明出事了。”令刘中民忧心的是，如此大规模的试验，环节众多、复杂繁琐，要是哪个环节出了问题，以后可能就没有机会再进行试验了。

       在2006年，甲醇制烯烃（DMTO）工业性试验宣告成功；2010年，神华包头180万吨/年甲醇制烯烃工业装置投料试车一次成功，实现煤制烯烃工业化应用。

       “那一刻，所有人都沸腾了，大家激动地流下眼泪，这代表着数十年的研究成果正式投入使用，我们做研究的目的就是最后得到应用。”刘中民至今记得试验成功时的画面。

       截至目前，甲醇制烯烃系列技术已经签订了31套装置的技术实施许可合同，烯烃产能达2025万吨/年，约占全国当前产能的三分之一。已投产的16套工业装置，烯烃产能超过930万吨/年，新增产值超过930亿元/年。如今，甲醇制烯烃技术已经发展到第三代，刘中民团队还在不断探索优化，以推动该技术持续升级换代，使我国始终保持在该领域的国际领先地位。

  探索低碳化路径

       “国家要发展，能源消耗总量还会增加，能源保障和安全事关国计民生。要推进煤炭安全绿色开发利用，就必须走低碳化的路子，这对我们来说是巨大的挑战。”刘中民说。

       煤制烯烃大获成功后，刘中民又把目光投向了煤制乙醇。传统乙醇生产技术主要以粮食为原料进行发酵。但当前，我国燃料乙醇供应存在着千万吨的缺口。如何既填补缺口，又不与人争粮食？

       “科研当报国，作为科技工作者，我做的工作是找到代替石油的生产方式，这不仅是产业发展的需要，更是国家战略的长远需求。”刘中民又一次带领团队埋头苦干、深入钻研。经过多年攻关，他和团队开发了煤基二甲醚制乙醇技术，实现煤经二甲醚羰基化制乙醇技术工业化。截至目前，煤基乙醇技术已签订了11套技术许可合同，乙醇产能累计达到345万吨/年，将有效满足我国对燃料乙醇的巨大需求，开创乙醇多元化供应的新局面。

       推动煤炭清洁绿色的开发利用，接下来的路该怎么走？刘中民早有深入思考。“那些颠覆性技术就看你敢不敢想，如果有目标就要敢于提出问题，从而付诸实践。”刘中民告诉记者，煤炭清洁低碳高效开发利用的路径非常丰富，煤制芳烃、煤制含氧化物等新技术正在快速突破中，有望成为战略性新兴产业。

       近年来，实现碳达峰、碳中和目标是刘中民持续关注的重点课题。2019年，中国科学院大连化物所联合中国科学院能源领域优势力量，牵头组建中国科学院洁净能源创新研究院，刘中民任院长。随后，中国科学院洁净能源创新研究院高度关注陕西、山东、河南等典型化工产业富集地区，在这些区域统筹部署多能融合相关技术先行先试，积累经验，促进技术迭代，以点带面推动“双碳”目标下我国能源新体系构建。

       过去一年，刘中民还积极推进本单位与其他科研单位合作，希望基于中国科学院能源领域科技布局与进展，探讨各能源领域碳减排技术路径，以多能融合破除各类能源及各种行业间的技术壁垒、体制障碍，以区域示范形成低碳发展新格局。

       “‘双碳’目标的实现是一个循序渐进的过程。希望通过我们的努力，为国家能源安全和能源革命作出贡献，助力绿色发展之路走得更远更好。”刘中民说。