劉中民身上從不缺少光環(huán)——27歲擔(dān)任中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所(簡稱“大連化物所”)甲醇制烯烴研究組副組長，31歲成為研究組組長，34歲成為研究室主任，51歲當(dāng)選中國工程院院士。
科研生涯碩果累累，背后是幾十年如一日的不懈攻堅?；赝^去，現(xiàn)任大連化物所所長的劉中民稱，科研讓自己興奮。2010年8月8日，世界首套DMTO工業(yè)示范裝置一次開車成功并穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。次年一月，正式進(jìn)入商業(yè)化運營階段。這是劉中民擔(dān)任組長完成的一個重要突破，帶領(lǐng)團(tuán)隊躬身數(shù)載，劉中民至今記得成功投產(chǎn)那一刻，“所有人都沸騰了，大家激動地流下眼淚，這代表著數(shù)十年的研究成果正式投入使用，我們做研究的就是為了最后能夠應(yīng)用。”
走出實驗室，走向工業(yè)化
劉中民讀書時正趕上“科學(xué)的春天”。彼時，徐遲的報告文學(xué)《哥德巴赫猜想》傳遍街頭巷尾，其中陳景潤鉆研科學(xué)的精神影響了一代人，也讓科研開始在劉中民心中萌芽，希望自己也能有機(jī)會攀登科學(xué)高峰。
1979年，在“學(xué)好數(shù)理化，走遍天下都不怕”氛圍下，劉中民考進(jìn)鄭州大學(xué)化學(xué)系，四年后進(jìn)入大連化物所讀研。
“迷迷糊糊”，劉中民這樣描述學(xué)習(xí)進(jìn)階之路。盡管尚不知自己所學(xué)有何用，卻也開始慢慢接觸煤制烯烴的研究。
彼時，全球剛經(jīng)歷兩次石油危機(jī)，石油價格飆升13倍，最高至39美元/桶，不少國家開始思考石油用盡后的對策，并啟動了以煤經(jīng)甲醇制烯烴為主的科技攻關(guān)計劃。也是這個時候，劉中民所在的大連化物所承擔(dān)了甲醇制取低碳烯烴(MTO)研究工作，推出“煤代油”方案。
劉中民進(jìn)入大連化物所，從小課題開始研究，碩士期間就已經(jīng)接觸國家項目的部分研究，從一名學(xué)生到助理研究員再到副研究員，他逐漸感受到科研的魅力，也意識到自己積累的知識最終要解決哪些科學(xué)問題。
1995年夏天，還在上海青浦做試驗的劉中民，得知自己成為甲醇制烯烴研究組組長。當(dāng)年，劉中民僅31歲。
甲醇制取低碳烯烴是石油危機(jī)下的一種嘗試，即從煤或天然氣出發(fā)制取化工產(chǎn)品，以煤代油。劉中民解釋，我國“富煤、缺油、少氣”，化石能源資源稟賦決定了現(xiàn)階段以煤為主的能源生產(chǎn)與消費格局。隨著國際形勢不穩(wěn)定、不確定性日趨復(fù)雜，煤炭是維護(hù)我國能源安全最可靠資源。
1995年，劉中民帶領(lǐng)研究組完成了流化床MTO過程的中試運轉(zhuǎn)，次年這一成果獲得了中科院科技進(jìn)步獎特等獎，以及原國家計委、國家科委與財政部聯(lián)合頒發(fā)的“八五”重大科技成果獎。
“八五”攻關(guān)任務(wù)收官，大連化物所這一研究并未止步，而是有意由實驗室推向工業(yè)化，真正實現(xiàn)落地。此后，劉中民帶領(lǐng)團(tuán)隊著手研究MTO的工業(yè)性試驗，并將技術(shù)命名為DMTO。
現(xiàn)實遠(yuǎn)比想象“骨感”，其間正值國際油價下跌，一度跌至不足10美元/桶。與石油制烯烴相比，煤炭制烯烴的成本太高，這直接影響了DMTO的經(jīng)濟(jì)性，企業(yè)不愿投資，國家經(jīng)費也沒能拿到。
研究陷入資金短缺僵局，劉中民沒有放棄，在推動技術(shù)研發(fā)的同時，他四處奔波尋找項目經(jīng)費。
直到油價逐步回升，甲醇制烯烴再次被關(guān)注，劉中民團(tuán)隊也得到了來自陜西新興煤化工公司8310萬元的投資機(jī)會。2004年8月，大連化物所與陜西新興煤化工公司、中國石化集團(tuán)洛陽石油化工工程公司合作，各自發(fā)揮優(yōu)勢開展合作，共同開發(fā)DMTO工業(yè)化成套技術(shù)。計劃在大連化物所中試研究成果的基礎(chǔ)上，建設(shè)一套年加工1.67萬噸甲醇的工業(yè)化試驗裝置。
將技術(shù)由實驗室?guī)У焦S，實現(xiàn)“零”的突破
把技術(shù)由實驗室?guī)У焦S，不是簡單地放大。十幾人到上百人，36米高裝置，這些對劉中民來說都是個不小的挑戰(zhàn)。“如果投產(chǎn)成功了，我們的煤化工出路也就打開了。這一步一旦失敗，說明戰(zhàn)略方向有問題，會直接影響我們的政策和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。”
提起這段經(jīng)歷，劉中民坦言，工業(yè)性試驗時壓力最大，“8000多萬巨款，一大群人為此努力。我作為總負(fù)責(zé)人有很大的責(zé)任。”
重壓之下，劉中民從未對這一技術(shù)產(chǎn)生過懷疑，更多的是擔(dān)憂安全及環(huán)境問題。這些在實驗室不太會遇到的問題，走進(jìn)工廠就需要格外注意，出了問題可能會直接導(dǎo)致項目“夭折”。
“中途被斃，做了一半等于沒做。這樣的機(jī)會一輩子只有一次，失敗了就再也不會有了。”
劉中民回憶，當(dāng)時工業(yè)性試驗裝置建在華山腳下，遠(yuǎn)處經(jīng)常會傳來采礦放炮的悶響聲。剛開始每次聲響自己都會心中一驚，擔(dān)心是不是出了什么事。
時間久了，他會去看裝置火炬亮不亮，“只要火炬亮著，我們的裝置就沒有大問題。”
劉中民在這樣緊張氣氛中，不知度過多少個日夜。除了睡覺，基本都在裝置現(xiàn)場總結(jié)數(shù)據(jù)、查找問題及原因、關(guān)注安全。“一度草木皆兵”，回想當(dāng)時狀態(tài)，劉中民稱：“我作為負(fù)責(zé)人，即使內(nèi)心再緊張也不能表現(xiàn)出來，我必須得給大家信心。”
經(jīng)過兩年通力合作，2006年，“甲醇制取低碳烯烴技術(shù)開發(fā)”工業(yè)性試驗項目取得重大突破性進(jìn)展，在日處理甲醇50噸的工業(yè)化試驗裝置上實現(xiàn)了甲醇轉(zhuǎn)化率接近100%、低碳烯烴(乙烯、丙烯、丁烯)選擇性達(dá)90%以上的目標(biāo)。
經(jīng)國家發(fā)改委2006年12月核準(zhǔn)，世界首套煤制烯烴工廠，在內(nèi)蒙古包頭市的神華集團(tuán)落定。這是“十一五”期間國家核準(zhǔn)的首個特大型煤制烯烴工業(yè)化示范項目，也是全球最大的，以煤為原料，通過煤氣化制甲醇、甲醇轉(zhuǎn)化制烯烴、烯烴聚合生產(chǎn)聚烯烴的特大煤化工項目。
2010年8月8日，世界首套DMTO工業(yè)示范裝置一次開車成功并穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。次年一月，正式進(jìn)入商業(yè)化運營階段。由此，我國率先實現(xiàn)了甲醇制烯烴核心技術(shù)及工業(yè)應(yīng)用“零”的突破。
第一代技術(shù)攻堅之后，劉中民又帶領(lǐng)團(tuán)隊繼續(xù)突破，具備更高烯烴收率的第二代甲醇制烯烴(DMTO-II)技術(shù)工業(yè)化試驗也在陜西華縣基地進(jìn)行著，并在2015年成功投產(chǎn)，DMTO-II的開發(fā)進(jìn)一步鞏固了我國在世界煤基烯烴工業(yè)化產(chǎn)業(yè)中的國際領(lǐng)先地位。
2020年，第三代甲醇制烯烴(DMTO-Ⅲ)技術(shù)通過了科技成果鑒定。DMTO-Ⅲ技術(shù)采用新一代催化劑，通過對反應(yīng)器和工藝過程的創(chuàng)新，不需要設(shè)單獨的副產(chǎn)的碳四以上組分裂解單元，可實現(xiàn)單套工業(yè)裝置甲醇處理量300萬噸/年以上，噸烯烴(乙烯+丙烯)甲醇消耗可降到2.60-2.70噸。
目前，DMTO系列技術(shù)已累計技術(shù)許可31套工業(yè)裝置(投產(chǎn)16套)，對應(yīng)烯烴產(chǎn)能2025萬噸/年，預(yù)計拉動投資超4000億元，全部投產(chǎn)后可實現(xiàn)年產(chǎn)值超2000億元人民幣。
“雙碳”目標(biāo)開啟新征程，“有挑戰(zhàn)就想辦法破解”
2020年，我國提出“雙碳”目標(biāo)，煤化工產(chǎn)業(yè)所面臨的新挑戰(zhàn)被推至臺前。
煤炭、石油、天然氣三種化石燃料中，煤炭轉(zhuǎn)化相對來說排放二氧化碳最多。某種程度上而言，煤化工發(fā)展與減排相悖。目前，我國尚不能完全“去煤化”，如何在“雙碳”目標(biāo)下保障安全與發(fā)展，保障產(chǎn)業(yè)鏈完整和供應(yīng)鏈穩(wěn)定，成為研究的新課題。
劉中民提出煤化工和石油化工協(xié)調(diào)發(fā)展策略，如今兩者已非“替代”關(guān)系，而是要促進(jìn)其相互協(xié)調(diào)，支撐國家發(fā)展。
“現(xiàn)在全世界還處于石油時代，但是我們又缺油，因此要把發(fā)展立足在自己的基礎(chǔ)之上，減少石油依賴。但發(fā)展煤化工也不能立足于把石油化工完全替代，這需要國家在大格局下統(tǒng)籌協(xié)調(diào)。”他進(jìn)一步解釋稱，技術(shù)上來看，相較于其他生產(chǎn)方式，煤制醇類、酸類等含氧化合物具有天然優(yōu)勢，這是石油化工很難做到的。未來煤化工領(lǐng)域的重點是以合成氣、甲醇轉(zhuǎn)化為平臺，耦合石油基原料(苯、甲苯、石腦油等)，實現(xiàn)烯烴、芳烴和含氧化合物大宗化學(xué)品/燃料的合成技術(shù)變革，踐行煤化工與石油化工的協(xié)調(diào)發(fā)展，構(gòu)建更加合理的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。
對于煤化工的作用和地位，劉中民稱，在過渡期煤化工有兩個根本職能：一個是作為戰(zhàn)略儲備，保安全。另一個就是支撐轉(zhuǎn)型發(fā)展，保障產(chǎn)業(yè)鏈的完整性和穩(wěn)定性。
劉中民表示，“雙碳”目標(biāo)不只是某個產(chǎn)業(yè)的問題，而是要從頂層設(shè)計上去研究分析。他目前也在和其他領(lǐng)域院士專家合作，試圖厘清其中的輕重緩急，搞清楚每一步怎么走。“雙碳”目標(biāo)提出后，光技術(shù)路線就提出來上千種，各有各的道理，其中有真有假、有虛有實，但科研人員不能做假事、虛事，要做真事實事。
對于挑戰(zhàn)，劉中民并不擔(dān)憂，“我們做研究本身就是面對各種挑戰(zhàn)，既然有挑戰(zhàn)就想辦法破解，科研人員從不怕挑戰(zhàn)。”
為了更好地服務(wù)于國家戰(zhàn)略，劉中民參與了中科院“十四五”能源規(guī)劃、中科院“雙碳”戰(zhàn)略行動計劃、“雙碳”重點專項任務(wù)。“作為一個科技工作者要關(guān)注國家這些大事和形勢發(fā)展，要做好參謀，提出正確的意見和建議。”
最近，劉中民和他的同事頻繁往返于大連與榆林，其團(tuán)隊歷時十年科技攻關(guān)的50萬噸/年煤基乙醇工業(yè)裝置將正式投料試車工作，這一項目成功投產(chǎn)意味著乙醇生產(chǎn)邁入大規(guī)模工業(yè)化時代。“乙醇是世界公認(rèn)的清潔環(huán)保燃料、油品質(zhì)量改良劑，此前乙醇主要來源于糧食，受產(chǎn)量限制，不能普遍使用，如果從煤中來，對于我們的糧食安全和環(huán)境保護(hù)都有一定的好處。”
對于未來研究計劃，劉中民稱應(yīng)該注重培養(yǎng)年輕人做事，“什么年紀(jì)做什么事，退休前就把接力棒交給年輕人，一代更比一代強(qiáng)，要相信年輕人，給他們更多機(jī)會。”
匠心解讀
如何理解匠心精神?
匠心精神如何堅守，如何傳承?
劉中民：大膽探索，精益求精，追求完美。
我們的技術(shù)從投產(chǎn)到現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到第三代了，我們還在不斷探索，新技術(shù)還可能會把自己以前的技術(shù)給否定掉，總體上還是要持續(xù)不斷地追求進(jìn)步。
匠人心聲
什么時候是你認(rèn)為最艱難的時候?能夠堅持下去的原因是什么?
劉中民：我沒有因為科研而苦惱的時候，可能會遇到一些問題和一些困惑，那就琢磨怎么解決。我有時候解決這些問題，是睡覺做夢想出來的，夢醒了就趕緊拿筆記下來。
面對挑戰(zhàn)去解決問題，本來就是我的職業(yè)特點，科研工作的基本素質(zhì)要求就是不怕挑戰(zhàn)，所以也不存在很苦惱的情況，有時候會表現(xiàn)出來有困擾，但不是內(nèi)心的苦惱。
你希望未來還取得怎樣的成就，對于未來有怎樣的期待?
劉中民：科研是我的主業(yè)，但我的年齡不斷增大，接下來應(yīng)該注重培養(yǎng)年輕人，讓我們的團(tuán)隊持續(xù)做更多更大的事。培養(yǎng)不是一個簡單的活，不是拔苗助長，而是需要用實際的事情去鍛煉，實戰(zhàn)中成長。
技術(shù)上，我們關(guān)注的煤化工和石油化工協(xié)調(diào)，實際上是有技術(shù)對應(yīng)的，我們主要盯基礎(chǔ)化學(xué)品，合成氣直接制烯烴、芳烴等新技術(shù)正在快速突破，接下來準(zhǔn)備把一批新技術(shù)陸續(xù)投入工業(yè)化，相信很快就會實現(xiàn)。
你感覺你獲得的最大的快樂是什么?
劉中民：科研讓我快樂，科研是對未知事情的認(rèn)識，探索現(xiàn)象背后的科學(xué)規(guī)律。我們有可能會突發(fā)奇想，用科學(xué)知識很輕松地去解決一個很困難的事兒。所學(xué)能有所用，這時候就會有成就感和愉悅感。如果技術(shù)最終能為國家所用，就會更快樂。（作者：宋美璐）
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