全國政協(xié)常委劉中民：讓煤七十二變

劉中民：全國政協(xié)常委，遼寧省政協(xié)副主席，民盟遼寧省委會(huì )主任委員，中國工程院院士，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所所長(cháng)，低碳催化技術(shù)國家工程研究中心主任，國家能源低碳催化與工程研發(fā)中心主任，獲“最美科技工作者”稱(chēng)號。

您或許沒(méi)有想過(guò)，煤除了拿來(lái)燒，還能做什么?或者換個(gè)問(wèn)法：黑黢黢的煤能變成什么?

如果告訴您，黑黢黢的煤能夠變成色彩亮麗的電器外殼、五顏六色的服裝面料、汽車(chē)輪胎……您也許會(huì )說(shuō)我在異想天開(kāi)。但這正是中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所(以下簡(jiǎn)稱(chēng)大連化物所)攻關(guān)40年的科研方向。全國政協(xié)常委、中國工程院院士劉中民在這過(guò)程中是見(jiàn)證者，也是親歷者。而今，這一成果早已被應用、量產(chǎn)。您現在正在使用的手機外殼、眼鏡框架、襯衫紐扣等沒(méi)準就是由一塊煤變身而成的。

從19歲考入大連化物所攻讀研究生，到成為大連化物所所長(cháng)，劉中民始終致力于能源化工領(lǐng)域，執著(zhù)地要將煤變成國家急需的各種生產(chǎn)、生活物資。這種“變”絕非基于貿易的等價(jià)交換，而是基于科技成果的可控的化學(xué)反應;這種“變”是世界性難題，卻也是劉中民一路走來(lái)，不斷征服的科研高峰。

從哥德巴赫猜想到科研報國志向

學(xué)文還是學(xué)理，大學(xué)讀什么專(zhuān)業(yè)?這些對于學(xué)生時(shí)代的劉中民來(lái)說(shuō)，從來(lái)就沒(méi)有糾結過(guò)。上世紀70年代末，重新恢復高考還沒(méi)有幾年，建設“四個(gè)現代化”成為知識分子的共同追求。“那時(shí)候，在我們學(xué)生中間流傳著(zhù)一句話(huà)‘學(xué)好數理化，走遍天下都不怕!’理科自然成為我的首選。”這是劉中民的選擇，也是時(shí)代的選擇。

1978年的一天，劉中民和學(xué)校里備戰高考的同學(xué)一起被叫到大禮堂聽(tīng)報告。報告的內容就是一篇被人民日報刊發(fā)的題為《哥德巴赫猜想》的報告文學(xué)。劉中民至今還記得那天自己情緒的變化。“剛開(kāi)始有些急躁，正是備戰高考的關(guān)鍵時(shí)期，分秒必爭的時(shí)候，哪有心思聽(tīng)什么報告呢?后來(lái)，越聽(tīng)越有意思，徐遲先生描述的數學(xué)家陳景潤的形象越來(lái)越具體，也越來(lái)越具有感染力。再后來(lái)，心情有些激動(dòng)，自己也想成為像陳景潤一樣的科學(xué)家，期待著(zhù)有朝一日能夠攻克國際難題，為國爭光。”

《哥德巴赫猜想》無(wú)疑把一顆種子埋進(jìn)了劉中民的心底，劉中民時(shí)常用自己的勤奮澆灌這顆種子，這顆種子又不時(shí)給予劉中民奮發(fā)向上的力量。用知識改變自己的命運，將自己的命運與國家和民族連接在一起，一股熱血時(shí)常涌動(dòng)在劉中民的心頭。

1979年，劉中民一舉考取了鄭州大學(xué)化學(xué)系。4年的學(xué)習，劉中民不敢懈怠，他立志要考研讀博，成為一名真正的科研工作者。研究生往哪兒考，成為有志于此的同學(xué)們熱議的話(huà)題。“當時(shí)，我記不住從哪兒聽(tīng)說(shuō)，中國科學(xué)院挺好，就是挺難考，”劉中民回憶道，“一聽(tīng)說(shuō)很難考，我就來(lái)了興致，那我就試試看么。”

現在看來(lái)絕非劉中民狂妄自大，而是他的心里就有一種迎難而上，不達目的誓不罷休的韌勁。1983年，劉中民如愿以?xún)?，成為中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所的一名碩士研究生。在大連化物所，劉中民遇到了更多的“同類(lèi)”。在不服輸的性格和科研報國的志向雙重驅動(dòng)下，他又很快從“同類(lèi)”中脫穎而出。入學(xué)不久后，劉中民就成為甲醇制取烯烴這一重點(diǎn)課題組的成員。這一干就是40年。

從1萬(wàn)噸/年到1000萬(wàn)噸/年

烯烴是重要的基礎化工原料，一切有塑料的地方，大都有烯烴的存在。在傳統技術(shù)中，烯烴主要從石油中提煉。“但富煤貧油少氣的基本國情，決定了我們不能走完全依賴(lài)石油制烯烴的道路。”劉中民介紹說(shuō)，將煤變?yōu)橄N，簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)要分成兩步，首先把煤制成甲醇，再將甲醇制成烯烴。上世紀80年代，煤合成甲醇已經(jīng)有了成熟的工業(yè)技術(shù)，而甲醇制烯烴則是待攻克的關(guān)鍵核心技術(shù)，也是世界范圍內極具挑戰性的課題。

從碩士到博士，從助理研究員到副研究員，再到研究員、課題組組長(cháng)。十年磨一劍，1995年劉中民團隊采用自己的技術(shù)路線(xiàn)，終于完成了“合成氣經(jīng)由二甲醚制取烯烴工藝”技術(shù)年產(chǎn)60噸烯烴的中試試驗。這一成果獲得了中國科學(xué)院科技進(jìn)步獎特等獎，以及由原國家計委、國家科委與財政部聯(lián)合頒發(fā)的“八五”重大科技成果獎。

單從技術(shù)角度看，這已經(jīng)突破了該領(lǐng)域的世界性難題，但在劉中民心里，他還有更多的工作需要做。“科學(xué)要為社會(huì )服務(wù)。我們就得轉變觀(guān)念、轉變角色，直到能把技術(shù)落地，真正服務(wù)于國家、服務(wù)于社會(huì )。”劉中民說(shuō)。

正當課題組高歌猛進(jìn)、致力于放大工業(yè)規模之時(shí)，國際石油價(jià)格大幅下跌，這讓煤制烯烴的工業(yè)化應用進(jìn)程受到了前所未有的影響。“和石油制烯烴相比，煤制烯烴成本太高，企業(yè)不愿投資，也沒(méi)有其他經(jīng)費來(lái)源，如何繼續開(kāi)展研究成了難題。”豐滿(mǎn)的理想遭遇骨感的現實(shí)，逼迫劉中民作出決斷。

放棄還是繼續?這個(gè)問(wèn)題劉中民問(wèn)過(guò)自己不止一百遍。“實(shí)體經(jīng)濟的發(fā)展需要依靠資源，從安全的角度來(lái)說(shuō)，如果我國石油進(jìn)口的依存度過(guò)高，會(huì )帶來(lái)一定風(fēng)險。一旦進(jìn)口石油不順暢，會(huì )造成一系列產(chǎn)業(yè)鏈的風(fēng)險。”劉中民下定決心：“要為國家守住安全底線(xiàn)。”

為了進(jìn)一步在放大中驗證和完善技術(shù)，1998年劉中民向中國科學(xué)院遞交報告，希望可以“借錢(qián)”繼續研究這項技術(shù)。不久后，中國科學(xué)院特批了100萬(wàn)元科研經(jīng)費。“利用這筆經(jīng)費，我們進(jìn)一步研究了甲醇制烯烴過(guò)程的反應機理，完善了催化劑放大和工藝技術(shù)，同時(shí)繼續尋找進(jìn)一步放大試驗的機會(huì )。”劉中民說(shuō)。

直到2004年，國際油價(jià)攀升，甲醇制烯烴又一次得到了業(yè)內重視，煤炭資源富集的陜西省成為了“第一個(gè)吃螃蟹的人”。破土動(dòng)工，當年8月總投資8610萬(wàn)元、年處理甲醇能力1.67萬(wàn)噸的工業(yè)性試驗裝置，在陜西省華縣(現渭南市華州區)開(kāi)工建設。

“試驗廠(chǎng)區，試驗裝置建得很好，但周邊基礎條件比較簡(jiǎn)陋，整個(gè)廠(chǎng)區只有甲醇制烯烴工業(yè)性試驗裝置孤獨地矗立著(zhù)。”與之一同鐫刻進(jìn)劉中民記憶的，還有700多個(gè)不能安睡的夜晚。“裝置上面的火炬就猶如信號燈。過(guò)一會(huì )兒就要起床看看火炬是不是還亮著(zhù)，有沒(méi)有異常;火要不亮就得趕緊往那跑，說(shuō)明可能有問(wèn)題。100多人，36米高的大型裝置，任何一個(gè)環(huán)節都不能出問(wèn)題，工業(yè)性試驗機會(huì )來(lái)之不易。”

直到2006年5月，甲醇制烯烴工業(yè)性試驗宣告成功，這為設計建設更大規模的生產(chǎn)裝置積累了可靠數據。2010年，神華包頭180萬(wàn)噸/年甲醇制烯烴工業(yè)裝置建成并投料試車(chē)一次成功，我國在世界上首次實(shí)現煤制烯烴工業(yè)化。

40多年里，大連化物所圍繞煤制烯烴完成了科研攻關(guān)和技術(shù)迭代。而今，劉中民帶頭研發(fā)的甲醇制烯烴技術(shù)已經(jīng)簽訂了34套裝置的技術(shù)實(shí)施許可合同，烯烴設計產(chǎn)能達2320萬(wàn)噸/年;已投產(chǎn)的17套工業(yè)裝置，烯烴產(chǎn)能超過(guò)1000萬(wàn)噸/年，新增產(chǎn)值每年約1000億元。

從科學(xué)研究到戰略研究

馬克思說(shuō)，在科學(xué)上沒(méi)有平坦的大道，只有不畏勞苦，沿著(zhù)陡峭山路攀登的人，才有希望達到光輝的頂點(diǎn)。

技術(shù)升級之路沒(méi)有盡頭。甲醇制烯烴技術(shù)目前已發(fā)展應用到第三代技術(shù)，與前兩代技術(shù)相比，在反應器尺寸基本不變的情況下，第三代技術(shù)使甲醇處理量從每年180萬(wàn)噸提升到360萬(wàn)噸;噸烯烴甲醇單耗從之前的3噸下降到2.6至2.7噸;換算成烯烴的產(chǎn)量，就是從每年60萬(wàn)噸增加到135萬(wàn)噸。

最近，“變革性潔凈能源關(guān)鍵技術(shù)與示范”科技專(zhuān)項也剛剛結項。劉中民表示：“這個(gè)為期5年的項目已累計突破63項包括新一代甲醇制烯烴等的關(guān)鍵技術(shù)，建成工業(yè)示范項目55項，帶動(dòng)投資1800多億元。”

在煤制烯烴發(fā)展過(guò)程中，煤制乙醇是劉中民另一個(gè)瞄準的方向。“我國燃料乙醇供應存在著(zhù)千萬(wàn)噸的缺口，如何既填補缺口，又不與人爭糧?”

2010年10月，劉中民研究團隊在一條全新的“賽道”上，正式開(kāi)展煤制乙醇技術(shù)攻堅。然而，催化劑活性低、穩定性差，是面臨的最大問(wèn)題。為此，研究人員進(jìn)行了多年探索，在2013年開(kāi)發(fā)出了較為穩定的催化劑，并完成了項目中試研究工作。2017年1月11日，具有我國自主知識產(chǎn)權技術(shù)的全球首套10萬(wàn)噸/年煤基乙醇工業(yè)示范項目打通全流程，生產(chǎn)出合格無(wú)水乙醇。目前，煤基乙醇技術(shù)已簽訂了13套技術(shù)許可合同，乙醇產(chǎn)能累計達到395萬(wàn)噸/年。煤基乙醇技術(shù)不但可以以煤為原料，也能以天然氣、生物質(zhì)、鋼廠(chǎng)煤氣為原料生產(chǎn)乙醇。

在“雙碳”目標下，打造新質(zhì)生產(chǎn)力，推動(dòng)煤炭清潔綠色開(kāi)發(fā)利用，是劉中民始終不變的追求。他常說(shuō)“做科研要有想象力，要敢于突破。而今，煤制芳烴、煤制含氧化物等新技術(shù)正在快速突破中，有望成為戰略性新興產(chǎn)業(yè)。”

作為科技戰線(xiàn)上的全國政協(xié)委員，2022年，劉中民就曾聯(lián)合科技界別20位全國政協(xié)委員聯(lián)名提交了《關(guān)于設立顛覆性技術(shù)國家專(zhuān)項創(chuàng )新基金》的提案，呼吁在國家層面為顛覆性技術(shù)研發(fā)提供資金支持。

最近兩年，劉中民依然聚焦能源科技領(lǐng)域。他在提交全國政協(xié)的《關(guān)于促進(jìn)科技成果轉化的提案》中建議，建立國家級對接平臺，使對接活動(dòng)“制度化”和“定期化”;科技成果“清單化”，促進(jìn)科技成果落地轉化;對接方式“多樣化”，務(wù)求實(shí)效性;服務(wù)“市場(chǎng)化”，大力發(fā)展科技服務(wù)業(yè)。在《關(guān)于積極推進(jìn)能源國際合作的提案》中提出，加強能源科技創(chuàng )新與國際合作，促進(jìn)全球能源綠色低碳發(fā)展;以“一帶一路”為依托，深化能源國際合作;構建具有中國特色的對外能源話(huà)語(yǔ)體系，積極參與全球能源治理。

“我是能源化工專(zhuān)業(yè)出身，近年來(lái)研究了很多國家能源化工發(fā)展的戰略問(wèn)題。”劉中民認為，我們現在正處于能源革命、工業(yè)革命、科技革命和人工智能互相疊加的一個(gè)大變革的初期，這是世界大趨勢，要順應這個(gè)大趨勢，繼續走好創(chuàng )新綠色低碳的高質(zhì)量發(fā)展之路。