顆粒在線訊：“‘雙碳’目標下，新能源逐步取代傳統(tǒng)能源的過程中，傳統(tǒng)能源‘要發(fā)揮保底作用’。而制定低碳化發(fā)展技術(shù)路線是實現(xiàn)我國煤化工、石油化工等能源化工產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵核心。”中國工程院院士、中國科學院大連化學物理研究所（以下簡稱大連化物所）所長劉中民告訴《中國科學報》。

這里的“傳統(tǒng)能源”指的是煤、石油等傳統(tǒng)化石能源。我國的資源稟賦結(jié)構(gòu)是“富煤、貧油、少氣”，這使得煤炭消費在我國能源結(jié)構(gòu)中一直占主導(dǎo)地位，二氧化碳減排壓力巨大。

除了開發(fā)利用新型清潔能源，如何突破化石能源利用中的高能耗、高排放等技術(shù)瓶頸，實現(xiàn)傳統(tǒng)能源綠色低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展，也是實現(xiàn)“雙碳”目標的必由之路。

新路線：煤的高效清潔利用

“煤炭在我國能源結(jié)構(gòu)中的比重雖然會有所下降，但其作為我國能源結(jié)構(gòu)主體的基本國情在未來很長一段時間內(nèi)難以改變?！眲⒅忻癖硎尽?/p>

與此同時，重要大宗化學品如烯烴、芳烴和含氧化合物等作為石化產(chǎn)業(yè)鏈的基石，在國民經(jīng)濟結(jié)構(gòu)中占有重要地位。而我國以石油化工為主的大宗化學品生產(chǎn)，原料對外依存度已經(jīng)超過72%，國家能源安全和產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈安全具有極大的潛在風險。

劉中民認為，調(diào)整我國石化原料結(jié)構(gòu)，開展煤基化石能源高效清潔轉(zhuǎn)化，以及多種資源系統(tǒng)耦合優(yōu)化轉(zhuǎn)化來生產(chǎn)大宗化學品，具有諸多優(yōu)勢。這既可以大幅提高資源利用率，還可以通過能量耦合降低能耗，促進石化工業(yè)低碳化流程改造和結(jié)構(gòu)升級。

而實現(xiàn)轉(zhuǎn)化的核心，則是低碳催化技術(shù)的突破與應(yīng)用，關(guān)鍵在于高效催化劑和先進的反應(yīng)工藝的開發(fā)。

早在上世紀80年代初，中科院就將開發(fā)以煤或天然氣為原料經(jīng)由甲醇制取低碳烯烴的新工藝列為戰(zhàn)略性重點課題，由大連化物所主導(dǎo)，率先開發(fā)了兩代甲醇制取低碳烯烴技術(shù)（DMTO）。

歷經(jīng)30年時間、四代科研人員的努力，該所開發(fā)的催化劑及流化床反應(yīng)工藝已達到國際先進水平。2010年8月，年產(chǎn)60萬噸烯烴規(guī)模的神華包頭DMTO工業(yè)裝置投料試車一次成功。這是世界上首套大型甲醇制烯烴工業(yè)裝置，標志著我國率先實現(xiàn)了甲醇制烯烴的核心技術(shù)及工業(yè)應(yīng)用“零”的突破。如今，第三代DMTO技術(shù)開發(fā)已完成，首套示范裝置也正在建設(shè)中。

截至目前，DMTO系列技術(shù)已累計實現(xiàn)工業(yè)裝置技術(shù)許可31套（投產(chǎn)15套），烯烴產(chǎn)能達到2050萬噸/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，將引領(lǐng)我國煤制烯烴產(chǎn)業(yè)的形成和發(fā)展。

新產(chǎn)業(yè)：多路探索先進技術(shù)

為了面向化石能源綜合高效利用生產(chǎn)大宗化學品等重大需求開展研究與工業(yè)試驗，劉中民帶領(lǐng)團隊在國家發(fā)展改革委支持下建設(shè)了低碳催化技術(shù)國家工程研究中心（原甲醇制烯烴國家工程實驗室）。

“產(chǎn)學研緊密合作，以組群方式探索快速形成工業(yè)化應(yīng)用創(chuàng)新成果的新模式?！眲⒅忻裾f。

在DMTO系列技術(shù)研發(fā)成功之后，劉中民帶領(lǐng)團隊相繼開發(fā)了甲醇經(jīng)二甲醚羰基化制乙醇（DMTE）技術(shù)，開辟了以煤炭（天然氣）等資源為原料，大規(guī)模廉價生產(chǎn)乙醇的全新技術(shù)路線，可有效避免乙醇生產(chǎn)“與人爭糧、與糧爭地”的不利局面，有利于保障國家糧食安全。DMTE技術(shù)也可實現(xiàn)與鋼鐵行業(yè)的耦合與聯(lián)動，利用鋼廠尾氣生產(chǎn)乙醇，將為鋼鐵冶金與能源化工行業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展提供更加廣闊的空間。

截至目前，DMTE技術(shù)已累計實現(xiàn)技術(shù)許可9套裝置，乙醇產(chǎn)能達到265萬噸/年，累計拉動投資超200億元，預(yù)計年產(chǎn)值超150億元。

“一個新的煤基乙醇戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)正在快速形成?！眲⒅忻癖硎荆珼MTE技術(shù)開創(chuàng)了燃料乙醇供應(yīng)多元化的新局面，對保障我國能源安全、煤炭高效清潔利用以及“雙碳”目標實現(xiàn)具有重要的戰(zhàn)略意義。

新突破：科技創(chuàng)新解決技術(shù)瓶頸

劉中民介紹，目前，團隊緊密圍繞低碳催化轉(zhuǎn)化的核心技術(shù)問題，開展催化反應(yīng)、催化材料和反應(yīng)工藝的創(chuàng)新和攻關(guān)，突破多項關(guān)鍵核心技術(shù)并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

首先是低碳原料的高效清潔催化轉(zhuǎn)化。針對煤化工過程中低碳原料，諸如合成氣和甲醇等大宗基礎(chǔ)化學品，包括烯烴、芳烴和含氧化合物等的技術(shù)瓶頸，發(fā)展高效清潔轉(zhuǎn)化的催化劑和相關(guān)成套工藝技術(shù)，提高重要大宗基礎(chǔ)化學品自主供給率，保障國家能源安全和石化產(chǎn)業(yè)鏈穩(wěn)定。

其次是多途徑低碳原料耦合催化轉(zhuǎn)化。針對合成氣、甲醇催化轉(zhuǎn)化與低碳烴類聯(lián)合轉(zhuǎn)化的優(yōu)勢，發(fā)展高效耦合轉(zhuǎn)化的催化劑和相關(guān)成套工藝技術(shù)，如石腦油甲醇耦合制烯烴、芳烴等，顛覆傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)，大幅降低物耗能耗，助力石化產(chǎn)業(yè)低碳化升級。

最后是跨流程工業(yè)過程的碳氫資源高效催化轉(zhuǎn)化。主要針對鋼鐵、冶金、建材、電力等行業(yè)的不同工業(yè)過程中碳氫資源化利用率低的問題，發(fā)展高效清潔耦合轉(zhuǎn)化催化劑和相關(guān)成套工藝技術(shù)，實現(xiàn)跨工業(yè)過程的碳氫資源高值化利用，圍繞“雙碳”目標，為我國流程工業(yè)再造提供新技術(shù)。

“我國在煤化工領(lǐng)域已經(jīng)形成了一批核心技術(shù)，正處于完成工業(yè)示范并大規(guī)模推廣應(yīng)用的有利時期。在‘雙碳’背景下，要進一步加強技術(shù)創(chuàng)新，開拓煤制芳烴、含氧化合物新產(chǎn)業(yè)鏈，革新高能耗過程，延伸產(chǎn)業(yè)鏈，增加產(chǎn)品附加值，促進企業(yè)及地區(qū)差異化發(fā)展?！眲⒅忻癖硎?。