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，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”稱號。

您或許沒有想過，煤除了拿來燒，還能做什么?或者換個問法：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、汽車輪胎……您也許會說我在異想天開。但這正是中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所(以下簡稱大連化物所)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程中是見證者，也是親歷者。而今，這一成果早已被應(yīng)用、量產(chǎn)。您現(xiàn)在正在使用的手機(jī)外殼、眼鏡框架、襯衫紐扣等沒準(zhǔn)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，劉中民始終致力于能源化工領(lǐng)域，執(zhí)著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(mào)易的等價交換，而是基于科技成果的可控的化學(xué)反應(yīng);這種“變”是世界性難題，卻也是劉中民一路走來，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)讀什么專業(yè)?這些對于學(xué)生時代的劉中民來說，從來就沒有糾結(jié)過。上世紀(jì)70年代末，重新恢復(fù)高考還沒有幾年，建設(shè)“四個現(xiàn)代化”成為知識分子的共同追求。“那時候，在我們學(xué)生中間流傳著一句話‘學(xué)好數(shù)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，也是時代的選擇。

1978年的一天，劉中民和學(xué)校里備戰(zhàn)高考的同學(xué)一起被叫到大禮堂聽報告。報告的內(nèi)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。“剛開始有些急躁，正是備戰(zhàn)高考的關(guān)鍵時期，分秒必爭的時候，哪有心思聽什么報告呢?后來，越聽越有意思，徐遲先生描述的數(shù)學(xué)家陳景潤的形象越來越具體，也越來越具有感染力。再后來，心情有些激動，自己也想成為像陳景潤一樣的科學(xué)家，期待著有朝一日能夠攻克國際難題，為國爭光。”

《哥德巴赫猜想》無疑把一顆種子埋進(jìn)了劉中民的心底，劉中民時常用自己的勤奮澆灌這顆種子，這顆種子又不時給予劉中民奮發(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，一股熱血時常涌動在劉中民的心頭。

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(xí)，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)們熱議的話題。“當(dāng)時，我記不住從哪兒聽說，中國科學(xué)院挺好，就是挺難考，”劉中民回憶道，“一聽說很難考，我就來了興致，那我就試試看么。”

現(xiàn)在看來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(dá)目的誓不罷休的韌勁。1983年，劉中民如愿以償，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”。在不服輸?shù)男愿窈涂蒲袌髧闹鞠螂p重驅(qū)動下，他又很快從“同類”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課題組的成員。這一干就是40年。

從1萬噸/年到1000萬噸/年

烯烴是重要的基礎(chǔ)化工原料，一切有塑料的地方，大都有烯烴的存在。在傳統(tǒng)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石油制烯烴的道路。”劉中民介紹說，將煤變?yōu)橄N，簡單說來要分成兩步，首先把煤制成甲醇，再將甲醇制成烯烴。上世紀(jì)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(nèi)極具挑戰(zhàn)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。十年磨一劍，1995年劉中民團(tuán)隊采用自己的技術(shù)路線，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)要為社會服務(wù)。我們就得轉(zhuǎn)變觀念、轉(zhuǎn)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。”劉中民說。

正當(dāng)課題組高歌猛進(jìn)、致力于放大工業(yè)規(guī)模之時，國際石油價格大幅下跌，這讓煤制烯烴的工業(yè)化應(yīng)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，也沒有其他經(jīng)費來源，如何繼續(xù)開展研究成了難題。”豐滿的理想遭遇骨感的現(xiàn)實，逼迫劉中民作出決斷。

放棄還是繼續(xù)?這個問題劉中民問過自己不止一百遍。“實體經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要依靠資源，從安全的角度來說，如果我國石油進(jìn)口的依存度過高，會帶來一定風(fēng)險。一旦進(jìn)口石油不順暢，會造成一系列產(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。”

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”繼續(xù)研究這項技術(shù)。不久后，中國科學(xué)院特批了100萬元科研經(jīng)費。“利用這筆經(jīng)費，我們進(jìn)一步研究了甲醇制烯烴過程的反應(yīng)機(jī)理，完善了催化劑放大和工藝技術(shù)，同時繼續(xù)尋找進(jìn)一步放大試驗的機(jī)會。”劉中民說。

直到2004年，國際油價攀升，甲醇制烯烴又一次得到了業(yè)內(nèi)重視，煤炭資源富集的陜西省成為了“第一個吃螃蟹的人”。破土動工，當(dāng)年8月總投資8610萬元、年處理甲醇能力1.67萬噸的工業(yè)性試驗裝置，在陜西省華縣(現(xiàn)渭南市華州區(qū))開工建設(shè)。

“試驗廠區(qū)，試驗裝置建得很好，但周邊基礎(chǔ)條件比較簡陋，整個廠區(qū)只有甲醇制烯烴工業(yè)性試驗裝置孤獨地矗立著。”與之一同鐫刻進(jìn)劉中民記憶的，還有700多個不能安睡的夜晚。“裝置上面的火炬就猶如信號燈。過一會兒就要起床看看火炬是不是還亮著，有沒有異常;火要不亮就得趕緊往那跑，說明可能有問題。100多人，36米高的大型裝置，任何一個環(huán)節(jié)都不能出問題，工業(yè)性試驗機(jī)會來之不易。”

直到2006年5月，甲醇制烯烴工業(yè)性試驗宣告成功，這為設(shè)計建設(shè)更大規(guī)模的生產(chǎn)裝置積累了可靠數(shù)據(jù)。2010年，神華包頭180萬噸/年甲醇制烯烴工業(yè)裝置建成并投料試車一次成功，我國在世界上首次實現(xiàn)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)實施許可合同，烯烴設(shè)計產(chǎn)能達(dá)2320萬噸/年;已投產(chǎn)的17套工業(yè)裝置，烯烴產(chǎn)能超過1000萬噸/年，新增產(chǎn)值每年約1000億元。

從科學(xué)研究到戰(zhàn)略研究

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

技術(shù)升級之路沒有盡頭。甲醇制烯烴技術(shù)目前已發(fā)展應(yīng)用到第三代技術(shù)，與前兩代技術(shù)相比，在反應(yīng)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180萬噸提升到360萬噸;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60萬噸增加到135萬噸。

最近，“變革性潔凈能源關(guān)鍵技術(shù)與示范”科技專項也剛剛結(jié)項。劉中民表示：“這個為期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，帶動投資1800多億元。”

在煤制烯烴發(fā)展過程中，煤制乙醇是劉中民另一個瞄準(zhǔn)的方向。“我國燃料乙醇供應(yīng)存在著千萬噸的缺口，如何既填補缺口，又不與人爭糧?”

2010年10月，劉中民研究團(tuán)隊在一條全新的“賽道”上，正式開展煤制乙醇技術(shù)攻堅。然而，催化劑活性低、穩(wěn)定性差，是面臨的最大問題。為此，研究人員進(jìn)行了多年探索，在2013年開發(fā)出了較為穩(wěn)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(quán)技術(shù)的全球首套10萬噸/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(dá)到395萬噸/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)、鋼廠煤氣為原料生產(chǎn)乙醇。

在“雙碳”目標(biāo)下，打造新質(zhì)生產(chǎn)力，推動煤炭清潔綠色開發(fā)利用，是劉中民始終不變的追求。他常說“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(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。”

作為科技戰(zhàn)線上的全國政協(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(shè)立顛覆性技術(shù)國家專項創(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(zhuǎn)化的提案》中建議，建立國家級對接平臺，使對接活動“制度化”和“定期化”;科技成果“清單化”，促進(jìn)科技成果落地轉(zhuǎn)化;對接方式“多樣化”，務(wù)求實效性;服務(wù)“市場化”，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(gòu)建具有中國特色的對外能源話語體系，積極參與全球能源治理。

“我是能源化工專業(yè)出身，近年來研究了很多國家能源化工發(fā)展的戰(zhàn)略問題。”劉中民認(rèn)為，我們現(xiàn)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大變革的初期，這是世界大趨勢，要順應(yīng)這個大趨勢，繼續(xù)走好創(chuàng)新綠色低碳的高質(zhì)量發(fā)展之路。