技術(shù)發(fā)展仍在路上 ——專家談DMTO技術(shù)

□ 本刊記者 許帆婷 田 源 李建永

煤化工的發(fā)展與石油化工要形成比較合理的新的工業(yè)結(jié)構(gòu)，因此，傳統(tǒng)石油石化企業(yè)要積極關(guān)注和介入煤化工。

今年1月9日，中石化煉化工程集團(tuán)（SEG）洛陽工程公司與中科院大連化物所、新興能源公司聯(lián)合開發(fā)的DMTO技術(shù)獲得國家技術(shù)發(fā)明獎（通用類）唯一的一等獎。其中，洛陽工程公司和大連化物所的研究者付出了數(shù)十年的努力。本刊記者采訪了相關(guān)專家，請他們圍繞DMTO技術(shù)的開發(fā)背景、戰(zhàn)略意義和未來發(fā)展等方面問題，談?wù)勛约旱目捶ā?/p>

記者： DMTO技術(shù)能取得成功，獲得國家技術(shù)發(fā)明一等獎，有哪些關(guān)鍵因素？

王國良：DMTO技術(shù)的成功主要有四個方面：一是研發(fā)團(tuán)隊(duì)、合作伙伴的戰(zhàn)略眼光與持續(xù)創(chuàng)新；二是DMTO技術(shù)的領(lǐng)先性和競爭力；三是DMTO技術(shù)的創(chuàng)造性，DMTO技術(shù)開發(fā)適應(yīng)我國資源特點(diǎn)，貫通并創(chuàng)造了煤（或天然氣）基甲醇生產(chǎn)低碳烯烴的現(xiàn)代能源化工新產(chǎn)業(yè)，為現(xiàn)代煤化工與石油化工、天然氣化工、鹽化工的有機(jī)結(jié)合及傳統(tǒng)能源化工的產(chǎn)業(yè)升級提供了支撐；四是創(chuàng)造了優(yōu)勢互補(bǔ)、強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合的研發(fā)合作模式，實(shí)現(xiàn)了原始創(chuàng)新、協(xié)同創(chuàng)新、集成創(chuàng)新的有機(jī)結(jié)合。

□ 陳俊武：中國科學(xué)院院士，中石化洛陽工程有限公司技術(shù)委員會名譽(yù)主任。

張濤：首先從源頭看，科學(xué)家要有宏觀的、戰(zhàn)略的眼光，選準(zhǔn)有重大意義的課題，30年前大連化物所的科學(xué)家根據(jù)國家的需求選準(zhǔn)了這個課題。從長遠(yuǎn)看，石油替代技術(shù)對于中國有非常重要的戰(zhàn)略意義。這種戰(zhàn)略意義不會因?yàn)橛蛢r的短時波動而改變。對我們國家來說，DMTO技術(shù)提供的是不依賴石油的生產(chǎn)化工產(chǎn)品的路線，作為石油替代的一種手段，是十分重要的。

其次，研究者必須要有持之以恒的信念和毅力。我們這個項(xiàng)目持續(xù)做了30余年，科學(xué)家們不管遇到什么困難都堅持不懈；作為研究所的領(lǐng)導(dǎo)，不論外界環(huán)境如何變化，都始終支持這項(xiàng)研究。

再次，DMTO技術(shù)的成功應(yīng)用離不開好的合作伙伴。洛陽工程公司作為工程設(shè)計者，非常成功。從政府角度，國家發(fā)改委原副主任張國寶站在支持國產(chǎn)技術(shù)的角度，力排眾議支持我們，陜西省人民政府在推動該技術(shù)中試示范過程中也發(fā)揮了積極的作用。在工業(yè)化階段，我們的合作伙伴神華集團(tuán)，是在行業(yè)有影響力的大型國企，執(zhí)行力比較強(qiáng)。DMTO項(xiàng)目在神華成功后，帶動了這一新技術(shù)在國內(nèi)的廣泛應(yīng)用，目前我們已經(jīng)許可了20多套裝置。可以說我們給國家創(chuàng)造了一個不依賴石油的新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，在煤代油方面取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。

記者：甲醇制烯烴技術(shù)將來還需要在哪些方面發(fā)展完善？

王國良：伴隨著DMTO技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化推廣應(yīng)用，我們加大了總結(jié)、優(yōu)化和提升的力度，持續(xù)創(chuàng)新的腳步一直沒有停止過。今年2月上旬，我們采用DMTO-II技術(shù)總承包建設(shè)的首套180萬噸/年工業(yè)示范裝置已在陜西蒲城投產(chǎn)成功。更有競爭力的新一代DMTO技術(shù)正在開發(fā)之中；隨著DMTO技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新，未來將為新興能源化工產(chǎn)業(yè)提供如下支撐：一是業(yè)已建成的現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)升級和優(yōu)化；二是煤化工、石油化工、天然氣化工和鹽化工等化工過程的有機(jī)結(jié)合和優(yōu)化；三是建設(shè)高端化、差異化、市場終端化新產(chǎn)業(yè)。

劉中民：DMTO技術(shù)的發(fā)展分兩個方面，一個是催化劑改進(jìn)，一個是工藝改進(jìn)，這兩個方面都離不開基礎(chǔ)研究的深入。現(xiàn)階段的技術(shù)改進(jìn)，難度和當(dāng)初相比是不一樣的。就好像一個人考試得了90分，要再多考5分就更難了。

最近我們對DMTO的前期工作做了總結(jié)。為了支撐工業(yè)發(fā)展，技術(shù)一直在改進(jìn)，催化裂化技術(shù)發(fā)展幾十年了仍然在不斷改進(jìn)。我們花了很多功夫做基礎(chǔ)研究，目的就是把原理弄得更明白。

工業(yè)過程中的化學(xué)反應(yīng)，目前能完全弄明白的并不多。催化裂化的反應(yīng)機(jī)理至今還不是十分清楚。這不是DMTO獨(dú)有的，整個化工界仍在對原理的不斷探索中。就DMTO來說，甲醇根本沒有碳-碳鍵，但反應(yīng)產(chǎn)物有碳-碳鍵，這是怎么產(chǎn)生的？我們對原理比以往更明白一些，但依然任重道遠(yuǎn)。

原理弄明白是基礎(chǔ)，工藝上可能有不同實(shí)現(xiàn)方式，我們采用的密相循環(huán)流化床與其他單位的設(shè)計就不一樣。隨著工業(yè)實(shí)踐的展開，其優(yōu)勢應(yīng)該逐漸顯現(xiàn)出來。

□ 劉昱：中石化洛陽工程有限公司副總工程師。

另外，市場需求在不斷變化。我們的研究有時候是市場導(dǎo)向的，有時候是創(chuàng)新驅(qū)動的。再經(jīng)過十幾年的發(fā)展，我國將會建成一批MTO工廠，必須有一支穩(wěn)定的研究力量和工程力量持續(xù)創(chuàng)新，才能長期保持技術(shù)進(jìn)步。目前我們正在與洛陽工程公司合作開發(fā)DMTO第三代技術(shù)。

今后發(fā)展的總體方向是要降低投資、提高收率，達(dá)到更高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。另外產(chǎn)品方案也要更靈活，要能夠根據(jù)市場需要進(jìn)行調(diào)整。單套裝置處理能力也有提高的余地，目前我們做到單套裝置年處理180萬噸甲醇，新技術(shù)要做處理能力360萬噸的，不僅規(guī)模增大，單位產(chǎn)品投資下降，技術(shù)指標(biāo)還要再提高。

張濤：技術(shù)要不斷進(jìn)步。在建設(shè)第七套裝置時我們推出了MTO二代技術(shù)，目前已經(jīng)在陜西蒲城開車成功。第二代技術(shù)在第一代的基礎(chǔ)上烯烴的收率提高了10%，在總投入基本一定的情況下，進(jìn)一步提高了經(jīng)濟(jì)效益。同時，由于效率的提高，資源消耗和排放也相對減少了。這就是科學(xué)技術(shù)進(jìn)步帶來的成果。

目前我們還在研究新的技術(shù)，根據(jù)市場需求不同，調(diào)整產(chǎn)品中乙烯、丙烯的比例?？偟膩砜矗珼MTO技術(shù)在今后一段時間里將在世界上扮演非常重要的角色，因?yàn)槭吞娲粌H僅是中國的問題，很多國家和中國一樣缺乏石油，對他們來說，可以采用外購甲醇的方式生產(chǎn)烯烴。因此DMTO技術(shù)在未來仍會發(fā)揮重要作用，得到不斷發(fā)展。

技術(shù)進(jìn)步來自兩方面?？茖W(xué)家的前瞻性研究和奇妙發(fā)現(xiàn)，會給潛在的產(chǎn)業(yè)革命帶來新的思路。比如石墨烯的發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時只是覺得好玩，現(xiàn)在已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，并因此獲得了諾貝爾獎。類似的還有很多。當(dāng)然也有受到市場牽引、市場推動的技術(shù)進(jìn)步，DMTO就是一個明顯的例子。中國是缺石油的國家，國家的需求促進(jìn)了DMTO技術(shù)的研究。

純粹靠市場需求牽引，是階段性的。中國要促進(jìn)基礎(chǔ)研究發(fā)展，帶動新理論、新概念、新材料、新方法的產(chǎn)生，兩方面相輔相成，國家才能獲得長遠(yuǎn)發(fā)展。中國科學(xué)院提出“三個面向”，面向世界科學(xué)前沿，面向國家重大戰(zhàn)略需求，面向國民經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場。基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究要相互欣賞、相互融合，科學(xué)研究的鏈條要從基礎(chǔ)研究到成果轉(zhuǎn)化以及產(chǎn)業(yè)化全面發(fā)展。

記者：怎樣看待甲醇制烯烴技術(shù)的發(fā)展前景？

陳俊武：中國的煤制甲醇產(chǎn)能相當(dāng)大。當(dāng)時并不是為了制取烯烴，而是為了想替代汽油。這項(xiàng)工作已經(jīng)持續(xù)了十幾年，可是到現(xiàn)在也不能全部替代，只能在局部地區(qū)，按一定的比例摻混在汽油里，替代一部分。由于煤制甲醇有一定規(guī)模，因此利用甲醇也有一定條件。

從中國國情上來看，發(fā)展DMTO技術(shù)也是比較適合的。當(dāng)初國際原油價格漲到每桶100多美元時，煤價格沒那么大漲幅，市場形勢非常好，一下子簽訂了20多份合同。去年油價跌了下來，傳統(tǒng)生產(chǎn)烯烴的原料石腦油價格跟著下跌，相比之下DMTO可能不賺錢了。這是在油價較低階段的新情況。但這個階段是暫時的，再過幾年可能就不是這樣。從長遠(yuǎn)來看DMTO肯定是有市場的。

劉昱：從煤生產(chǎn)甲醇的過程產(chǎn)生了許多環(huán)保問題。煤中碳多氫少，合成甲醇需要排放大量二氧化碳，消耗大量的水，工藝比較復(fù)雜。但是從甲醇到烯烴的過程是很清潔的，甚至比石腦油生產(chǎn)乙烯還要清潔。因?yàn)榧状际羌兇獾幕瘜W(xué)產(chǎn)品，其制取烯烴反應(yīng)過程幾乎不產(chǎn)生污染，因此沿海的DMTO裝置都是從國外買甲醇。

目前對煤化工的爭議，主要集中在碳利用率不高上。與其他煤化工項(xiàng)目比，由煤通過甲醇制烯烴，碳的利用率還是比較高的。煤制甲醇制烯烴是直接一步走到后頭，其他的煤制油等技術(shù)生產(chǎn)的是中間產(chǎn)品，往后再生產(chǎn)其他終端產(chǎn)品時，還會再次產(chǎn)生碳利用率低的問題。因此相比較而言煤制烯烴是比較經(jīng)濟(jì)的。

從原理上來說，甲醇制烯烴也是最好的。一個甲醇分子，脫水后就是CH2，而乙烯分子是C2H4，正好是倍數(shù)關(guān)系，所以甲醇制烯烴最容易達(dá)到氫平衡。假如用甲醇制芳烴，芳烴碳多氫少，有一些氫就要發(fā)生副反應(yīng)，氫的利用率就低了。

記者：中國應(yīng)該如何清潔地發(fā)展煤化工？

陳俊武：煤化工都存在污染的問題。煤化工的幾個大項(xiàng)，煤制油、煤制烯烴、煤制乙二醇、煤制天然氣，它們之間相互比較起來，還是煤制烯烴相對好一些。因?yàn)閭鹘y(tǒng)工藝生產(chǎn)烯烴的原料是石腦油，石腦油的價格很高。從產(chǎn)品的需求來說，這幾項(xiàng)相比，欠賬最多、進(jìn)口依賴最強(qiáng)的還是烯烴。所以相對來說，煤制烯烴是可以發(fā)展的。目前看來煤制油不適合大規(guī)模推廣。

張濤：作為一個大國，中國石油資源不夠豐富，為了緩解石油嚴(yán)重依賴進(jìn)口的局面，發(fā)展煤化工是必須的。作為戰(zhàn)略儲備技術(shù)，中國必須要把煤化工技術(shù)發(fā)展好。

□ 劉中民：DMTO技術(shù)第一完成人，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所副所長。

□ 王國良：中石化洛陽工程有限公司黨委書記。

在發(fā)展的同時，也要解決好環(huán)保的問題，為子孫后代造?！，F(xiàn)代煤化工的許多問題關(guān)鍵是執(zhí)行不力，從技術(shù)上說，我們能解決好煤化工的水和大氣污染問題。

從長遠(yuǎn)角度看，石油化工需要有煤化工、天然氣化工以及其他潔凈能源作為補(bǔ)充。潔凈能源很好，但有成本高、技術(shù)不成熟等很多問題有待解決。能源化工是分階段的。過去是石油化工占主流，現(xiàn)在煤化工能替代一部分，將來潔凈能源也會不斷發(fā)展，大連化物所建立了潔凈能源國家實(shí)驗(yàn)室，開展?jié)崈裟茉葱录夹g(shù)的研究，太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)這些綠色可再生的能源必將逐步取代傳統(tǒng)能源。但是遠(yuǎn)水解不了近渴，中國還處在發(fā)展過程中，有一系列的社會目標(biāo)和經(jīng)濟(jì)目標(biāo)。所以現(xiàn)階段煤化工和天然氣化工還是有必要的，不能因噎廢食。

記者：怎樣看待煤化工與石油化工協(xié)調(diào)發(fā)展問題？

劉中民：中國缺少石油，這是改變不了的現(xiàn)實(shí)問題，我們也不能全部依賴外部資源，因此煤化工肯定要發(fā)展。我建議兼顧煤化工和石油化工發(fā)展，煤化工產(chǎn)品目標(biāo)要與傳統(tǒng)的石油化工有聯(lián)系。

煉油與石油化工本身也有結(jié)構(gòu)性缺陷。從原料上來說，主要是重油，硫含量高，主要產(chǎn)品汽柴油的標(biāo)準(zhǔn)一再提高，煉油企業(yè)已經(jīng)面臨很大壓力，“巧婦難為無米之炊”。目前我國的煉化一體化，即大型煉廠配套乙烯廠這個模式已經(jīng)搞了很久，即使這樣乙烯的產(chǎn)量還是不能滿足需求，工信部發(fā)布的去年乙烯的當(dāng)量自給率仍在50%左右。根據(jù)目前發(fā)達(dá)國家的情況估算，隨著中國的進(jìn)一步發(fā)展乙烯人均消費(fèi)還會提高。因此，從資源形勢來看必須發(fā)展煤化工。

我建議石油石化企業(yè)積極介入煤化工。石油化工的結(jié)構(gòu)缺陷煉油的人最明白，考慮使用其他資源的時候就能有互補(bǔ)的思維。假如讓煤化工企業(yè)單獨(dú)發(fā)展，因?yàn)橛刑烊坏脑蟽r格優(yōu)勢，可能與傳統(tǒng)石油化工形成局部沖突，從國家角度看是不利的。

因此，國家政策要合理引導(dǎo)，使煤化工的發(fā)展與石油化工形成比較合理的新的工業(yè)結(jié)構(gòu)。石油企業(yè)要積極關(guān)注和介入煤化工。我覺得在這一點(diǎn)上中國石化還算走得早的。

張濤：目前中國的大宗化工產(chǎn)品都來自石油化工，這是國民經(jīng)濟(jì)骨干行業(yè)。近年來，中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度雖有所減緩，但仍保持年均7%左右的增速，對能源的需求量仍然在不斷加大。單靠石油化工無法滿足中國可持續(xù)發(fā)展的需求，必須要開發(fā)替代能源。目前來看就是要發(fā)展煤化工和天然氣化工，從長遠(yuǎn)看還要發(fā)展太陽能、生物質(zhì)能、風(fēng)能等。這是不同階段的問題，我覺得并沒有矛盾，不能說哪種能源能實(shí)現(xiàn)完全替代，只能說在一定階段相互補(bǔ)充。

□ 張濤：中國科學(xué)院院士，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所所長。

記者：目前中國甲醇制烯烴產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀如何，存不存在過熱情況？將來該如何發(fā)展？

陳俊武：在甲醇制烯烴這方面國家還沒有相關(guān)的限制。其他煤化工項(xiàng)目，比如煤制油項(xiàng)目必須得到發(fā)改委批準(zhǔn)。煤制天然氣項(xiàng)目，國家由于要利用新疆、內(nèi)蒙古的豐富煤炭資源，發(fā)展內(nèi)陸天然氣產(chǎn)業(yè)，放開了一個口子，設(shè)置了過渡性的許可方案，但并不是長遠(yuǎn)之計。煤制烯烴，我們認(rèn)為也不宜上的太快。目前的情況是，私營煤企的熱情很高。一方面不需要國家批文，另一方面神華包頭的裝置運(yùn)行幾年證明效益不錯。因此大家一擁而上。目前油價比較低的情況下，不一定都能掙錢，但長遠(yuǎn)來看也許情況會好轉(zhuǎn)。

中國烯烴的需求量是很大的，甲醇制烯烴的產(chǎn)量與石腦油制烯烴相比少得多。國內(nèi)有好多套100萬噸乙烯的裝置，加上丙烯就有150萬噸了。甲醇制烯烴的裝置，年產(chǎn)60萬噸烯烴就已經(jīng)相當(dāng)大了，150萬噸是不敢設(shè)想的，另外甲醇原料也沒有那么多。因此甲醇制烯烴的規(guī)模還是要比石腦油的小，只能補(bǔ)充后者的不足，能占到百分之二三十的比例，就能減輕一些石油化工的壓力。我認(rèn)為適度發(fā)展，就是指補(bǔ)充性質(zhì)的，從占比來說也就是三分之一到四分之一左右。

劉中民：現(xiàn)在煤化工過熱的根本原因是缺技術(shù)。好不容易誕生一個技術(shù)，煤企的投資就一哄而上。我認(rèn)為國家應(yīng)該有相關(guān)的政策，使技術(shù)的發(fā)展有延續(xù)性和一貫性，不能波動太大。假如我們國家的煤化工有十個技術(shù)可供選擇，就不太可能會過熱。前一段，煤制油項(xiàng)目建設(shè)沒有全放開，就剩下煤制烯烴和煤制乙二醇，后者在工業(yè)化中又遇到了點(diǎn)困難，因此現(xiàn)在很多投資都集中在煤制烯烴領(lǐng)域。

我的建議是要保護(hù)企業(yè)的投資熱情，不能一味打壓，政策上做好積極引導(dǎo)；另外，加大技術(shù)創(chuàng)新的支持力度，盡快形成煤化工技術(shù)百花齊放的局面，讓企業(yè)有選擇的余地。