作者:孙丹宁 来源:中国科学报 发布时间:2023/7/20 17:02:08
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给煤炭“变身”后,他又在思索能源的未来

 

“谈不上‘最美’,我就是很多科技工作者中的一员而已,还是要踏踏实实地做工作。”提及获得全国最美科技工作者的感受,中国科学院大连化学物理研究所所长刘中民摆了摆手说道。

从上世纪八十年代跟随导师踏入甲醇制烯烃领域,到如今被推选为2022年“最美科技工作者”十人之一,刘中民在能源领域已经深耕了四十余载。

甲醇制烯烃、煤基乙醇......刘中民这些年可没少“惦记”能源,几项重大成果带来了巨大的经济效益,也带来了国家技术发明奖一等奖、国家科技进步奖一等奖、“八五”重大科技成果奖、中国科学院杰出科技成就奖等重要奖项。而除了科研人员,他也有“多重身份”,中国工程院院士、辽宁省政协副主席、研究所所长....

“但我从来不觉得辛苦,做自己喜欢的事就不苦。”刘中民说。

2022年“最美科技工作者”刘中民。大连化物所供图

惦记煤炭:让它们变个“魔术”

上世纪70年代,世界上遭遇了两次石油危机。石油价格在此次危机中大幅度攀升,许多发达国家开始考虑以煤炭取代石油,大连化物所也注意到了一个特殊的技术——煤制烯烃,并开始组建团队对“煤代油”进行深入研究。刘中民就是在此时进入到了大连化物所攻读研究生,并跟随导师的步伐迈入了这一领域。

“最开始我作为研究生,对于国家需求有所认知,但对具体研究了解的并不透彻。”刘中民告诉《中国科学报》,“随着研究的深入,我对这项技术的感情变得有些‘微妙’。因为我们的技术就是准备在国家石油不足或石油供应对我们有限制的时候做战略储备的,但是真要用到战略储备技术的时候,说明我们国家的形势确实有风险了。”

但是这项技术储备要有吗?答案是肯定的。

烯烃是日常生活中常见的工业品,飞机、汽车、冰箱、电视、鞋子、衣服......一切有塑料的地方,大都有烯烃的存在,而其生产高度依赖石油资源。在这样的大环境下,科学家们想到了一个新方法:用煤炭或者天然气首先制成合成气,再将合成气制成甲醇,然后用甲醇制成烯烃。

跟随导师学习一段时间后,刘中民在博士毕业后负责二甲醚制烯烃催化剂研制,并于1995年完成了中试试验。而刘中民也成为了团队的负责人,接过了接力棒,成为第三代主力,刘中民正式“惦记”上了煤炭。

“转化一代,开发一代,前瞻一代,这是大连化物所对煤制烯烃研究的部署。”刘中民说道,“煤制烯烃就像一个‘接力棒’,前辈在接力赛的时候把棒传给我了,寄予了很大的希望,我是中间的传承者,只能带领大家继续前行。”

2006年5月,DMTO工业化试验宣告成功。2010年神华包头DMTO工业装置成功,我国率先实现了甲醇制烯烃的核心技术及工业应用“零”的突破。在此基础上,团队又相继发展了DMTO-II、DMTO-III,对促进煤炭清洁高效利用、缓解石油供应紧张局面、保障我国能源安全具有重大意义。

煤制烯烃技术还在持续发展,刘中民又“惦记”上了煤基合成气制乙醇。

乙醇,俗称酒精,既是重要的基础化学品,又与人们的日常生活息息相关,是世界上公认的环保清洁燃料。在工业上,乙醇的最大用处是作为汽油添加剂,有效改善汽油品质,大幅减少车辆污染物的排放。

“传统的乙醇生产技术主要以粮食为原料进行发酵,像美国、巴西等国都是利用粮食和甘蔗等生物原料生产。”刘中民介绍道,“但是我国地少人多,以粮食为原料制备燃料乙醇并不适合在我国大范围推广。所以就需要开发非粮燃料乙醇技术,以此避免出现‘与人争粮’的局面,保障粮食安全。”

但我国能源资源的特点为“富煤、贫油、少气”。推进煤炭清洁高效利用,对维护我国能源安全具有特别的意义,也是促进实现碳达峰碳中和目标的重要途径。因此,开发具有自主知识产权的煤基乙醇成套技术符合我国的实际国情。

刘中民就带领团队研发出了一条环境友好的全新工艺路线——以煤基合成气为原料,经二甲醚羰基化、加氢合成乙醇。这条路线采用非贵金属催化剂,无腐蚀,可以直接生产无水乙醇,是煤基乙醇相对的理想路线。

技术路线有了,下一步呢?

“研发的根本目的是为了应用。我们的特色是基础研究和应用研究相结合,从实验室研究开始就注重与企业合作。”刘中民说。

2012年,中国科学院大连化物所和延长石油集团开始联合开展“合成气制乙醇整套工艺技术”项目研发工作。2017年1月11日,具有我国自主知识产权技术的全球首套10万吨/年煤基乙醇工业示范项目打通全流程,生产出合格无水乙醇。

随后,团队又进行了技术升级迭代。目前,煤基乙醇技术已签订11套技术许可合同,乙醇产能累计达到345万吨/年,煤基乙醇战略新兴产业已具雏形。

刘中民就像一个大国“魔术师”,变着变着就给国家带来了每年数百亿的经济收益。2015年,刘中民当选了中国工程院院士。

“煤炭是高碳资源,也是二氧化碳排放的主要源头,我们必须把煤炭走出低碳化的路子,这是最大的挑战。既要保安全,又要保发展,还要低碳化,这就是我一直在努力的方向。”刘中民说。

惦记管理:一直在“悟”些什么

自27岁担任甲醇制烯烃研究组副组长,到成为项目和团队负责人,刘中民在给煤炭“变魔术”的路上已经走了四十余年。他说,这么多年最深的感受是自己比较幸运。

其实,这并不是单纯的幸运。刚博士毕业不久就被任命为研究团队的副组长,1995年成为组长,刘中民是在缺乏资金和人员时的“临危受命”。

当时,国际上原油价格暴跌,正在做“煤代油”项目的大连化物所团队受到了很大的影响:如果采用甲醇制烯烃生产工艺,那比石油制烯烃的成本将高出很多,根本就挣不到钱。而随后,申请的项目被否掉、国内公司无人合作……作为学术带头人的刘中民倍感压力。

“一开始我特别喜欢自己做研究、做实验,”刘中民告诉《中国科学报》,“但是做了组长就不能这样了,大家都忙起来,都有事做才是我的责任。要考虑研究组的发展,协调研究组之间的事宜,还有课题、方向的设置,人员之间的分工协调等等。”

刘中民主动带领团队一个个和企业“求”合作,并在中国科学院领导视察之际,递交上了一份整理好的报告。正是这份报告改变了DMTO的命运,也为这项技术带来了100万元“雪中送炭”的经费。

除了研究组的管理工作要做,刘中民自2007年起还担任大连化物所副所长,2017年之后成为所长。

大连化物所是中国科学院体量比较大的研究所。一下子多了一个行政职务,刘中民感觉也有点“不太适应”:“我不是专门学管理的,这个主要靠 ‘悟’。跟科学家打交道不像管理一个企业,我们强调学术民主,要有创新的自由,每个人精神都是高度自由的。但是也需要有规矩,要有制度的建立、流程的合理性、各种研究之间的平衡关系、怎么支撑年轻人发展、所里的发展等等,这一系列的事我都在思考和探索。”

2023年,刘中民又当选了辽宁省政协副主席。但是在被问道是否觉得辛苦的时候,他笑着说道:“担任这些职务需要每天协调好自己的时间。但是千万不要把我说的很辛苦,乐在其中就不苦。”

惦记未来:创新要追求“一览众山小”

回首过往,刘中民一直认为做科研是一件很乐呵、很幸福的事情,而做研究最大的目标就是‘敢想敢做’,他举了一个例子:“之前胶片相机占据主流市场的时候,绝大多数人没有想到要发明数码相机。而一旦灵感乍现,有人想到要做数码相机这项技术,最后就真的做成了。有些所谓颠覆性技术就是看敢不敢想。如果我们以目标、问题导向,敢于设想并提出问题,也可能就做出了颠覆性技术。”

而在教导学生方面,刘中民也一直要求他们做创新的事情,对未知要充满好奇,明白国家需求在哪儿,发挥出年轻人“初生牛犊不怕虎”的精气神儿来。但是刘中民也有一点自己的担心:“如果让一个刚入门的新手做最创新的事情,必然也是做最难的事情。所以要防止打击他们的积极性,循序渐进一步步来。要让他们保持对科研的热情、科学的热爱,养成辩证思考的习惯,这些与专业能力同等重要。”

2023年,科技部成立了首届国家碳中和科技专家委员会,刘中民又担任了专家委员会组长。

“科技创新是实现经济社会发展和双碳目标的关键。”刘中民告诉《中国科学报》,“专家委员会要切实肩负起双碳科技创新与战略咨询的历史使命,加强对国内外双碳领域技术的跟踪和分析研判,结合国际发展趋势和国家实际情况深入开展战略研究,围绕双碳科技创新发展路径选择等重大关键问题提出意见建议。”

“双碳”目标要以科技革命为引领,将技术成果应用到工厂,才能真正实现体系的变革,要不然将是纸上谈兵。近些年,大连化物所正在榆林推进了国家级能源革命创新示范区的建设,对此,刘中民表示,榆林有丰富的煤炭、石油、天然气资源,是西电东送的基地,不仅有化石资源,还有风能和光伏等可再生能源资源。中国科学院将很多技术都应用到了榆林,技术应用成功之后可以“复制”到其他地方推广使用。

为了更好地服务国家“双碳”目标,适应多能融合技术的发展趋势,刘中民也更多地聚焦能源和人工智能领域,思考研究所未来的发展方向。

“科学本身有自己的规律。大家看到庐山远近高低各不同,这和眼界、格局、目标都是有关系的。”刘中民说,“而我们目前最需要的是‘一览众山小’的视野和创新。”

 

 
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