文 ｜ 《中國科學報》 見習記者 孫丹甯
走進中國科學院大連化學實體研究所（以下簡稱大連化物所）的展館，首先映入眼簾的是一排醒目的大字——銳意創新、協力攻堅、嚴謹治學、追求一流。
在中國科學院成立75周年之際，大連化物所亦邁入第75個春秋。對于“協力攻堅”4個字，大連化物所的每個人都頗有感觸，它激勵着所内一代代科技工作者，創造出多項具有劃時代意義的成果。甲醇制烯烴（DMTO）技術就是其中之一。
烯烴，聽起來陌生，但在日常生活中随處可見，其廣泛應用于工業、農業等領域。在化學工業領域，生産烯烴的主流方法一直是以石油為原料。然而，大陸富煤貧油少氣的基本國情，決定了烯烴生産必須另辟蹊徑。
為了攻克這一難題，大連化物所勇敢地站了出來，曆經三代人，前後40年，在困境中堅守，在逆境中奮進，“協力攻堅”，終于從實驗室走向現代化工廠，實作了世界上煤制烯烴工業化“零”的突破，開創了大陸煤制烯烴新興戰略産業并引領其快速發展。
從四處找人投資的“毛頭小子”到煤制烯烴技術帶頭人，大連化物所所長、中國工程院院士劉中民既是見證者，也是親曆者，此間每個細節他都記憶猶新。
“無論什麼時候提起DMTO技術，我們團隊都是自豪的。能夠參與其中，見證技術的發展，以及工業化和産業的興起，我們倍感榮幸。”劉中民說。
科研團隊在神華標頭項目開工現場。
“兩條腿走路”
上世紀70年代，世界舞台風雲變幻。國際政治格局從昔日的兩極對峙，向多極化方向演變。全球經濟體系也連續遭受兩次石油危機的沉重打擊。
被譽為“工業血液”的石油，價格一路扶搖直上，從每桶1.2美元攀升至近40美元，造成全球範圍内的大通脹。
石油産品主要分兩類：一類是用作能源的油品，另一類是塑膠等各種有機産品。作為塑膠的一個重要類型，聚烯烴的主要單體成分是烯烴，其主要生産技術路線一直以來完全依靠石油化工。
這引發了許多國家對烯烴原料來源可持續性的擔憂，并開始逐漸探索煤炭替代石油的可行性。許多科學家認為，以煤炭或天然氣為原料合成甲醇，再用甲醇制取烯烴是行之有效的方法，并相繼啟動了以煤代油的科技攻關計劃，希望在這場能源變革中搶占先機。
改革開放後，中國科學家也在積極探索，開始攻堅相關科技難題。1981年，甲醇制取烯烴被列為中國科學院的重點課題，大連化物所承擔了這一重任。
煤制烯烴一般分“兩步走”，第一步是以煤為原料合成甲醇，第二步是通過甲醇制取烯烴。此時，第一步已經有了相對成熟的工業技術，而甲醇制烯烴卻停留在探索階段，在世界範圍内都極具挑戰。
為了保障國家能源安全，大連化物所下決心迎難而上，并迅速調動以陳國權和梁娟兩位研究員為組長的兩個研究小組進行聯合攻關。
1983年，剛剛大學畢業的劉中民懷揣着對科學的憧憬，加入研究團隊。他要做的，就是跟随前輩的研究方向，繼續甲醇制烯烴反應基礎研究。
将甲醇轉化為烯烴，首先需要解決的難題是研制适用的催化劑。初期研究主要集中在ZSM-5分子篩催化劑的研制和固定床工藝技術的開發上，大連化物所在上述小組的基礎上成立了更大的攻關團隊，于1993年完成了中試試驗。
随着研究的進展，新催化劑探索取得了突破。采用小孔SAPO-34分子篩催化劑，有可能發展新一代更加高效的技術，并應用于流化床工藝。1991年，在國家科技項目的支援下，大連化物所正式開展該技術的攻關。此時，劉中民剛博士畢業，在新組長蔡光宇研究員的帶領下，負責催化劑研制工作。
SAPO-34分子篩催化劑的研究随即駛入“快車道”。試驗證明，SAPO-34分子篩催化劑可大幅提高烯烴産率，更具穩定性，在工業應用前景方面相較于ZSM-5更好。高溫水蒸氣存在條件下SAPO-34分子篩的穩定性是決定性因素。
團隊在合成出純SAPO-34分子樣品後，想到可以使用X光衍射的方法，觀察其在脫附水過程中骨架結構發生的變化。随後他們驚奇地發現，SAPO-34的骨架結構在脫附水後實作了“可逆化”——竟然複原了，這表明了該分子篩的穩定性，證明其具有工業應用的潛力。
1995年，團隊采用自主首創的合成氣經由二甲醚制烯烴新工藝方法，完成了百噸級中試試驗。該成果獲得中國科學院科技進步獎特等獎以及國家“八五”重大科技成果獎。
這一年，劉中民成為團隊負責人。他對于成果的評價深有感觸：“那年我們申請的是中國科學院科技進步獎一等獎，卻給我們頒發了特等獎，這在以往的科技評獎中是不多見的，可見評委們對我們成果的高度認可。”
降價的石油
正當一切穩步前進時，國際形勢發生了翻天覆地的變化。
“1997年，國際上每桶原油價格降到了10美元左右。假如還是采用甲醇制烯烴生産工藝，相比之下成本太高。”劉中民回憶道。
找企業合作做工業性試驗，是團隊當時最迫切的需求。但煤制烯烴面臨的局面，讓大多數企業對煤炭替代石油生産烯烴項目沒有積極性，團隊申請的後續科技攻關項目又因相關機構調整失去了申請管道。
他們已經記不清究竟去了多少個地方，聯系了多少家公司，四川、甘肅、黑龍江、上海……隻要有希望就全國各地跑，盼望與企業聯合開發，隻求合作，不求回報，但最終都毫無結果。
和一家大型國企的合作洽談，是最接近成功的一次。通過補充大量實驗資料和可行性報告，雙方終于有了合作的眉目。但是由于企業管理人員的調整和對技術的不同認知，項目最終夭折了。公司相關技術負責人得知消息後流着淚拍桌子，研究團隊的每個人都深感惋惜。
科研資金的短缺，讓團隊的發展陷入更大的困境。以煤代油的努力，應該繼續嗎？
劉中民經過深思熟慮，認為合成氣制烯烴技術在當時的定位已經從“戰略急需”變成“戰略儲備”，技術推廣和工業性試驗将是一場持久戰，但是無論面臨多大困難都絕對不能放棄。“這就像是一場考驗耐力的馬拉松。”
為了渡過經費捉襟見肘的難關，所裡老專家們給劉中民出了個點子——向院裡“借”點錢。
劉中民抓住中國科學院院上司到大連化物所考察的機會，當面彙報了項目的進展和困境，成功拿到100萬元的特别資助經費。1998年，正是靠着這100萬元，劉中民帶領團隊進一步研究了甲醇制烯烴過程的反應機理，完善了催化劑放大和工藝技術，找到了進一步放大試驗的機會。
睡不安穩的700多天
2004年，國際油價回升，甲醇制烯烴的發展再一次迎來機遇。
陝西省煤炭資源豐富，适合發展煤代油産業，也一直在積極尋求相關技術合作。當地最開始想找一家國外公司，但這家公司擁有的相關技術還沒經過工業性試驗，提出的技術使用費卻極高。陝西省政府上司了解到大連化物所這一技術路線達到世界領先水準，便當機立斷決定由陝西國有企業出資，和大連化物所、洛陽石化工程公司共同完成工業性試驗，推進工業化程序。
當年8月，總投資8610萬元、年處理甲醇能力1.67萬噸的工業性試驗裝置，在陝西省華縣（現渭南市華州區）開工建設。團隊在化工廠“安營紮寨”，開始了至關重要的工業性試驗。
“說實話，當時心裡很忐忑。”對于20年前的場景，劉中民至今仍曆曆在目，他回憶道，“DMTO的工業化是對技術的首次實踐檢驗，是否成功，關系到中國煤制烯烴新興戰略産業能否順利健康發展，關系到大連化物所的科研聲譽，這必然會産生廣泛的國際影響。”
建設地點選擇在化肥廠的一個角落裡，鄰近污水處理池，試驗裝置建得很好，但周邊基礎條件比較簡陋。宿舍窗戶外面的裝置上有一個火炬，如果持續燃燒就說明裝置運作正常。劉中民總是睡一會兒就起床看看火炬亮不亮，确認沒事才敢躺下接着睡，“火炬要是不亮，就說明出問題了，得趕緊解決。另外，附近經常爆破開礦，放炮的聲音也令人提心吊膽”。
作為技術總負責人，劉中民最擔心的是安全問題。“100多人，36米高的大型裝置，哪一個環節都不能出問題。”
團隊裡有細緻的分工，有人負責分析、調試儀器，確定分析資料及時、準确；有人負責工藝，每天要在幾十米高的裝置上爬幾個來回，檢查裝置、管理流程。正值隆冬時節，加之裝置聳立在開闊地帶，負責工藝的同志攀上爬下，對凜冽的寒風有了切身體會，但他們很快對反應器、操作閥等成百上千個控制點形成了刻印式的記憶，對下一步的試驗也更加充滿信心。
就這樣，經過700多個日日夜夜的奮戰操勞，他們終于迎來了激動人心的時刻。2006年5月，甲醇制烯烴工業性試驗宣告成功，取得了設計建設大型裝置的可靠資料。
随後，團隊和神華集團達成合作意向，在標頭建設一個百萬噸級的工業裝置，成為煤制烯烴工業化的首個“實踐者”。
2010年，神華標頭180萬噸/年甲醇制烯烴工業裝置投料試車一次成功，在世界上首次實作煤制烯烴工業化。
成功的消息立刻傳到了時任大連化物所所長張濤那裡，他臨時中斷正在舉行的大連化物所戰略研讨會，當場宣讀這一喜訊，全場響起了熱烈的掌聲。
在随後召開的慶祝會上，團隊許多同志眼淚嘩嘩地流，從工業性試驗現場轉戰工業化現場，曆經6年的風雨洗禮，背後的辛酸苦辣，每個人都深知其味……
2011年1月，大連化物所的DMTO技術正式進入商業化營運階段。由此，大陸率先實作了甲醇制烯烴核心技術和工業應用“零”的突破。
神華標頭180萬噸煤基甲醇制60萬噸烯烴項目。
“接力棒”還在傳遞
成功實作工業生産後，團隊并沒有就此止步。
“轉化一代，開發一代，前瞻一代。”這是大連化物所對DMTO技術研究的戰略部署。劉中民形容，煤制烯烴技術研發就像一根接力棒，作為中間的傳遞者，自己有義務也有責任帶領團隊繼續前行。
随後，大連化物所進一步開發出多産烯烴的DMTO第二代技術，順利完成工業性試驗。該技術将甲醇制烯烴産物中重于碳四的組分回煉，其烯烴收率比一代技術提高10%以上，大幅降低了烯烴生産的原料成本。
2015年，世界首套甲醇制烯烴第二代（DMTO-Ⅱ）工業示範裝置開車成功。這對大陸發揮煤炭資源優勢、緩解石油資源緊張局面、發展煤制烯烴新型煤化工産業具有重大意義。
這一年，大連化物所甲醇制取低碳烯烴技術榮獲國家技術發明獎一等獎，劉中民走上人民大會堂的領獎台，領取了這份沉甸甸的國家榮譽。
“這是國家對煤化工方向的認可、對我們取得技術進展的認可，國家需要的事情，我們必須堅持做下去。”劉中民難掩激動。
2020年，DMTO第三代技術研發取得重大突破，由于采用了新一代催化劑，以及對反應器和工藝過程的創新設計，單套工業裝置處理甲醇數量翻倍，達到每年360萬噸。随後，該成果在内蒙古鄂爾多斯、甯夏甯東成功轉化，推動煤炭資源由“燃料型”向“原料型”轉變、産品由“一般加工”向“高端制造”轉變，促進了區域産業結構優化。
回想起DMTO團隊走過的曆程，劉中民感慨萬千。四十年彈指一揮間，漫長而艱辛的研發和應用曆程，融入了大連化物所三代科技人員的不懈追求。
DMTO技術的成功，是大連化物所内外聯合攻堅的結果，展現了政産學研結合的優勢。伴随DMTO的發展，大連化物所也在探索科研組織的新模式——成立了所内第一個建制化的“組群”。組群這樣的“大團隊”着重于承擔國家重大科技任務，目的是推動基礎研究和應用研究的“精誠合作”、“無縫銜接”與技術的可持續發展，集中力量辦大事。這種全新的探索促進了基礎研究成果向技術開發和産業化階段的快速邁進，也培養了一批着眼于“應用”的基礎性研究人才和工程技術人才。
一批年輕的研究人員也加入了劉中民團隊。他們認為，團隊最大的特點是發揮各自專長擰成一股繩。作為開發第三代DMTO技術的“年青一代”，他們始終堅信技術隻有持續進步，才能引領行業發展，而他們要做的，除了傳承，還有創新。
許多企業與大連化物所因DMTO“結緣”，陝西延長石油集團就是其中之一。自合作以來，兩家機關聯合取得了一系列科技成果，建成了一批工業示範項目，實作了科研成果高效轉化。企業提需求—研究所研發技術—合作進行成果轉化的産學研合作模式，真正實作了人、财、物等創新要素的集聚。
截至目前，大連化物所甲醇制烯烴系列技術已簽訂32套裝置的技術實施許可合同，烯烴産能達每年2160萬噸，占全國目前烯烴産能的三分之一；已投産17套工業裝置，烯烴産能每年超過1000萬噸。
在劉中民看來，DMTO的發展前景遠不止于此。他相信，随着經濟社會的發展，國家對烯烴的需求會進一步擴大。團隊年輕成員接過“接力棒”後，将會持續優化技術路線，開展大規模工業化應用，進一步實作煤炭資源清潔高效利用、緩解石油資源供應緊張局面，推動大陸煤化工産業向高端化、多元化、低碳化發展，為大陸能源化工産業更新及“雙碳”目标實作貢獻更大力量。
世界首套萬噸級甲醇制烯烴技術工業性試驗裝置。大連化物所供圖