堅持自主創(chuàng)新 勇攀化工高峰
——記中國石化上海石油化工研究院院長楊為民及其團隊

□ 胡 敬

研究人員在評價裝置前討論分析催化劑試驗數(shù)據(jù)

當今世界，科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，科技成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)更新?lián)Q代的周期越來越短，科學(xué)技術(shù)作為第一生產(chǎn)力的地位和作用越來越突出。世界發(fā)達國家紛紛將推動科技進步和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新作為國家戰(zhàn)略，大力發(fā)展戰(zhàn)略高技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，搶占了新科技革命的有利先機。最近兩年相繼發(fā)生的中興、華為“芯片事件”，實質(zhì)上就是兩國科技實力的較量，這也給我國所有的科技工作者敲響了警鐘，不掌握關(guān)鍵核心技術(shù)，我們就會被卡脖子、牽鼻子，不得不看別人臉色行事。

“實踐反復(fù)告訴我們，關(guān)鍵核心技術(shù)是要不來、買不來、討不來的。只有把核心技術(shù)掌握在自己手中，才能真正掌握競爭和發(fā)展的主動權(quán)，才能從根本上保障國家經(jīng)濟安全、國防安全和其他安全。”習近平總書記在2018年兩院院士大會上的告誡如同黃鐘大呂，振聾發(fā)聵，他更指出，“要在關(guān)鍵領(lǐng)域、卡脖子的地方下大工夫，集合精銳力量，做出戰(zhàn)略性安排，盡早取得突破！”

作為我國不可或缺的基礎(chǔ)性支柱產(chǎn)業(yè)，石油化學(xué)工業(yè)為能源、農(nóng)業(yè)、交通、機械、電子、紡織、輕工、建筑等行業(yè)和人們的日常生活提供配套類產(chǎn)品和服務(wù)，在國民經(jīng)濟中占有舉足輕重的地位。石油化工的發(fā)展水平已成為衡量一個國家工業(yè)實力乃至綜合實力的重要標志。在全球化日益加劇的大環(huán)境下，我國只有掌握一大批引領(lǐng)石油化工行業(yè)發(fā)展的核心技術(shù)，才能在日趨激烈的國際競爭中站穩(wěn)腳跟、立于不敗之地。

基于此，有著近60年建院歷史的中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院（以下簡稱“上海院”）高瞻遠矚、謀篇布局，始終以推進我國石油化工技術(shù)進步、服務(wù)企業(yè)發(fā)展為己任，堅持自主創(chuàng)新，不斷追求卓越，承擔著包括國家重點研發(fā)計劃、中國石化“十條龍”攻關(guān)項目在內(nèi)的多項重大科技開發(fā)任務(wù)，開發(fā)了一大批具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的催化劑與成套技術(shù)。這些技術(shù)大多達到國際領(lǐng)先或世界一流水平，已在國內(nèi)外大中型石化企業(yè)得到廣泛應(yīng)用，有力地支撐了石油化工行業(yè)的高質(zhì)量、快速發(fā)展。

突破篇：打破美國技術(shù)壟斷

20世紀90年代，國內(nèi)乙苯生產(chǎn)基本采用三氯化鋁烷基化技術(shù)，但存在設(shè)備腐蝕、環(huán)境污染嚴重的問題。上海院希望能從綠色工藝角度出發(fā)解決這一問題，但彼時綠色技術(shù)已由世界上最大的非政府石油天然氣生產(chǎn)商美國?？松梨诠鹃_發(fā)出來并被其獨家壟斷。盡管我國投入巨額外匯引進了3套基于分子篩氣相法綠色工藝建成的乙苯生產(chǎn)裝置，但涉及催化劑與反應(yīng)工程工藝等核心技術(shù)的半點兒信息中方都無從得知。而且裝置每兩年需要更換一次催化劑，每次換劑都要仰人鼻息，總有一種受制于人的感覺。嚴峻的形勢讓上海院清醒地認識到，我們國家發(fā)展綠色乙苯技術(shù)，必須要立足于自主創(chuàng)新。所以，1994年，當楊為民博士畢業(yè)跨入上海院大門的時候，就被委以重任，擔任課題組組長，負責開發(fā)分子篩氣相法乙苯綠色生產(chǎn)技術(shù)。

面對核心技術(shù)被封鎖和文獻資料稀缺的處境，楊為民帶領(lǐng)的研發(fā)團隊沒有絲毫退縮，選擇創(chuàng)制分子篩催化劑作為突破口，開啟了自主創(chuàng)新的征程?！拔覀円_發(fā)催化劑，照國外方法的話，進口四丙基氫氧化銨這一原料在當時就得100萬元，相應(yīng)做出來的催化劑成本非常高，根本無法進行工業(yè)應(yīng)用。我們要實現(xiàn)乙苯催化劑的國產(chǎn)化，就必須用國內(nèi)更便宜的原料來替代四丙基氫氧化銨。”從一開始，楊為民帶領(lǐng)的研發(fā)團隊就摒棄了國外催化劑開發(fā)的常規(guī)思路。但他也說，“大膽設(shè)想，小心求證”，“用國內(nèi)更便宜的原料能不能做出來？得做大量的實驗，做大量的篩選?！?/p>

在催化劑開發(fā)中，催化劑壽命考察非常重要且工作量大。如果按照工業(yè)條件做催化劑壽命研究，僅僅篩選一個催化劑就要一到兩年的時間，因此石化技術(shù)領(lǐng)域常有“十年磨一劍”的說法。“為了提高研究效率，我們團隊在大量實驗的基礎(chǔ)上發(fā)展出科學(xué)、合理的催化劑壽命考察方法，大大縮短了壽命考評所需的時間?！睏顬槊窕貞浀?，“當時的條件還是比較艱苦，只有6個人的團隊需要完成原料和裝置準備、催化劑制備、性能評價、數(shù)據(jù)分析等一整套的工作。為了進行1000小時不間斷的催化劑考評實驗，團隊成員輪流倒班，12個小時換一次班?！睘榱藨?yīng)對當時人員緊張的情況，他本人就在實驗室放了一張行軍床，干脆住在了那里。

功夫不負有心人，在短短5年時間里，團隊就實現(xiàn)了催化劑的突破，所開發(fā)的催化劑在引進裝置上成功替代了進口催化劑。以此為基礎(chǔ)，經(jīng)過3年的協(xié)力攻堅，楊為民團隊成功開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的氣相法乙苯綠色生產(chǎn)成套技術(shù)。2002年，應(yīng)用該技術(shù)對丹化AlCl3法乙苯裝置進行改造，首次實現(xiàn)了氣相法乙苯綠色生產(chǎn)技術(shù)的國產(chǎn)化，之后又建成了中國大陸最大的16萬噸/年氣相法苯和乙烯制乙苯生產(chǎn)裝置，催化劑性能全面超過美國?？松梨诠镜乃剑ㄘ摵商岣?%，壽命提高50%），成套技術(shù)達到國際先進水平（苯和乙烯單耗分別降低8kg/t和3kg/t，產(chǎn)品純度99.8%），打破了美國公司的獨家技術(shù)壟斷，使我國成為繼美國之后第二個掌握分子篩氣相法乙苯綠色生產(chǎn)技術(shù)的國家。

領(lǐng)跑篇：實現(xiàn)綠色技術(shù)引領(lǐng)

從1994年到2002年，上海院實現(xiàn)了我國氣相法綠色乙苯技術(shù)從無到有的突破，但他們沒有絲毫的停歇，又馬不停蹄地開啟了從“有”到“優(yōu)”的攻堅克難之旅。根據(jù)世界石油化工發(fā)展趨勢，楊為民敏銳地判斷出綠色化工將是未來的必然選擇，并提出一定要根據(jù)我國的資源特點開發(fā)綠色化工技術(shù)，以提高技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的競爭力。

生物乙醇是一種可再生資源，主要通過作物果實和秸稈等各種生物質(zhì)經(jīng)發(fā)酵得到，以其為原料生產(chǎn)化工產(chǎn)品，可以減少二氧化碳的排放并提高化工產(chǎn)品的綠色化程度。我國廣西、東北等地區(qū)生物質(zhì)資源豐富，非常適合發(fā)展生物乙醇為原料的綠色化工技術(shù)，但其中的挑戰(zhàn)也十分巨大。例如，對于生物乙醇制乙苯技術(shù)，苯與乙醇反應(yīng)會產(chǎn)生大量水，從而導(dǎo)致分子篩催化劑快速失活。國外的多個團隊都曾進行過大量的研究，但都沒有突破分子篩催化劑抗水性差的難題?！巴鈬俗霾怀傻氖虏⒉淮砦覀冎袊艘沧霾怀伞！睏顬槊裾f道?；趯Ψ肿雍Y催化劑的深刻認識，楊為民團隊發(fā)明了多項提高分子篩催化劑活性、選擇性與水熱穩(wěn)定性的技術(shù)，成功開發(fā)出抗水性能優(yōu)異的乙苯催化劑，與企業(yè)合作突破了生物乙醇為原料的乙苯技術(shù)，在國際上率先實現(xiàn)工業(yè)化，有力地推動了乙苯綠色生產(chǎn)的技術(shù)進步。

除了致力于綠色化工外，楊為民帶領(lǐng)的團隊也在資源高效利用和節(jié)能降耗新技術(shù)方面做了大量創(chuàng)新性的工作。我國煉廠每年產(chǎn)生超過上千萬噸的稀乙烯副產(chǎn)，折合純乙烯多達上百萬噸，因精制分離的投資高、成本大，大多數(shù)企業(yè)將稀乙烯副產(chǎn)作為低品位燃料氣使用，造成資源嚴重浪費。若能通過催化反應(yīng)使稀乙烯直接轉(zhuǎn)化為高值化學(xué)品，將可大幅度提高稀乙烯附加值，實現(xiàn)石油資源的高效利用。但稀乙烯畢竟是乙烯濃度低至10wt%～20wt%、雜質(zhì)組成復(fù)雜的劣質(zhì)資源，若沒有一套行之有效的技術(shù)，利用起來將代價高昂。美國?？松梨诠揪驮_發(fā)出一條原料需要精制的技術(shù)路線，但由于經(jīng)濟性不過關(guān)而沒有得到推廣。

這樣的挑戰(zhàn)并沒有嚇退楊為民及其團隊，他們認為這反而是機遇所在。通過10余年的持續(xù)創(chuàng)新，楊為民團隊在高性能耐雜質(zhì)催化材料及反應(yīng)工藝、高效節(jié)能低耗預(yù)處理及分離、裝備大型化工程技術(shù)等關(guān)鍵難題上相繼取得突破，成功開發(fā)出國際領(lǐng)先的稀乙烯增值轉(zhuǎn)化制乙苯高效催化劑及成套工藝技術(shù)。目前，該技術(shù)已在海南實華嘉盛、青島煉化、中國石化九江分公司等22家企業(yè)成功應(yīng)用，其中，在寧波大榭建成投產(chǎn)了世界最大規(guī)模30萬噸/年稀乙烯制乙苯裝置，有效地實現(xiàn)了我國煉廠稀乙烯資源的高效增值利用，展現(xiàn)出良好的經(jīng)濟、社會效益。

進入21世紀，楊為民團隊多次獲得國家級、省部級科技大獎，這是他們始終面向國家重大需求、堅持自主創(chuàng)新結(jié)出的累累碩果。20多年來，基于“關(guān)鍵催化劑創(chuàng)制+催化反應(yīng)工程開發(fā)”的技術(shù)創(chuàng)新模式，楊為民帶領(lǐng)團隊開發(fā)了多項重要的石化技術(shù)，實現(xiàn)了我國部分綠色低碳化工技術(shù)從跟跑到并跑，再到領(lǐng)跑的跨越，其研究成果已在中國大陸及中國臺灣地區(qū)40多家企業(yè)實現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用，創(chuàng)造了顯著的效益，為我國石化行業(yè)全面可持續(xù)發(fā)展提供了有力支撐。

戰(zhàn)略篇：打造核心競爭力

進入新時代，我國進一步明確了企業(yè)作為技術(shù)創(chuàng)新的主體地位，在黨中央“建設(shè)世界科技強國”的號召下，作為石化行業(yè)國家隊的中國石化，確立了用“兩個三年”和“兩個十年左右”時間，分步推進建設(shè)世界一流能源化工公司的目標。作為中國石化的直屬研究院，上海院認真貫徹落實創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，根據(jù)集團公司“石化發(fā)展、科技先行”的要求，聚焦石化前沿和主戰(zhàn)場，大力攻關(guān)面向未來、關(guān)系企業(yè)長遠發(fā)展的重大關(guān)鍵技術(shù)，致力原創(chuàng)性成果轉(zhuǎn)化與助力石化工業(yè)騰飛。

為此，上海院在承擔中國石化科技開發(fā)項目的同時，積極申報并獲批國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金委研究項目，并以承擔這些項目為契機，與國內(nèi)外知名高校及科研機構(gòu)建立了密切的聯(lián)系，開展了大量卓有成效的合作。在創(chuàng)新平臺搭建方面，上海院面向石化工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的國民經(jīng)濟重大需求，積極申請建立綠色化工與工業(yè)催化國家重點實驗室并獲得國家科技部批準通過?！霸谄髽I(yè)成立國家重點實驗室并不容易，所以我們更要把握住條件和機會?！睏顬槊裾f道，“作為國家級創(chuàng)新平臺，重點實驗室將針對化工產(chǎn)業(yè)節(jié)能的關(guān)鍵技術(shù)問題，以開發(fā)綠色化工及先進工業(yè)催化新技術(shù)為目標，力爭建成具有國際影響力的應(yīng)用基礎(chǔ)研究、產(chǎn)業(yè)化技術(shù)創(chuàng)新基地和人才培養(yǎng)基地?！?/p>

石化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程表明，分子篩材料的發(fā)明與應(yīng)用往往會帶來石化技術(shù)的跨越式發(fā)展?！皣H知名能源化工公司都十分重視分子篩材料的開發(fā)并創(chuàng)制了一批引領(lǐng)石化技術(shù)發(fā)展的新結(jié)構(gòu)分子篩材料，而我國企業(yè)界在這方面長期處于空白，”楊為民說道，“創(chuàng)制屬于我們自己的新結(jié)構(gòu)分子篩材料對于發(fā)展具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的原創(chuàng)性石化新技術(shù)具有十分重要的意義?！?/p>

傳統(tǒng)的分子篩合成通常采用經(jīng)驗指導(dǎo)的試錯法，效率較為低下，研發(fā)周期長，耗費大量的人力、物力，如今，高通量組合化學(xué)新技術(shù)的發(fā)展為實現(xiàn)分子篩的高效開發(fā)提供了新的契機。為了提高研發(fā)效率，上海院與國外公司合作設(shè)計，于2010年配置了國內(nèi)第一套高通量分子篩合成與表征系統(tǒng)，次年正式投入使用。該系統(tǒng)包括固體稱量、凝膠制備、晶化反應(yīng)、樣品洗滌、后處理、樣品成型、SEM表征、XRD表征及專用的執(zhí)行軟件與數(shù)據(jù)庫九個單元，能夠大幅度提高工作效率。同時，由合成配方、條件、晶化產(chǎn)物的晶相及形貌特征構(gòu)成的電子數(shù)據(jù)庫便于科研人員對大量數(shù)據(jù)進行分析總結(jié)，能夠有效促進后續(xù)研究的開展，進一步提高科研效率。

楊為民團隊自2013年起，開展新結(jié)構(gòu)分子篩創(chuàng)制的探索研究，利用材料基因工程方法，結(jié)合先進的高通量分子篩合成與表征系統(tǒng)，實現(xiàn)了分子篩材料的高效合成與篩選。歷經(jīng)5年共計2000余次的試驗，先后創(chuàng)制出20余個以中國石化命名的SCM系列分子篩。特別是在2018年5月，國際分子篩協(xié)會網(wǎng)站公布，由中國石化上海石油化工研究院楊為民團隊開發(fā)的全新結(jié)構(gòu)分子篩材料SCM-14（SINOPEC Composite Material 14），正式獲得國際分子篩協(xié)會（IZA）授予的結(jié)構(gòu)代碼SOR。中國石化也成為我國首個獲得分子篩結(jié)構(gòu)代碼的企業(yè)，實現(xiàn)了我國企業(yè)界在新結(jié)構(gòu)分子篩合成領(lǐng)域零的突破。整整一年后，楊為民團隊又傳來捷報，由他們開發(fā)的全新結(jié)構(gòu)分子篩材料SCM-15已獲得IZA授予的結(jié)構(gòu)代碼SOV。SCM-15是目前唯一一個具有12*12*10孔道體系的分子篩，同時具有中孔和大孔，并且相互交叉，中孔尺寸與10元環(huán)的ZSM-5分子篩相當，大孔尺寸與12元環(huán)的Y以及Beta分子篩相當。SCM-15分子篩同時具有與這些已廣泛應(yīng)用的分子篩相似的孔道特點，且其熱穩(wěn)定性良好，有著較大的潛在應(yīng)用前景。目前，楊為民團隊正圍繞這些全新結(jié)構(gòu)的分子篩材料開展進一步的研究，以期發(fā)展出更多原創(chuàng)性的石化新技術(shù)。

成績的取得不是偶然。楊為民認為，自主創(chuàng)新絕對不是圍在一個院子里閉門造車，而是要充分利用國內(nèi)外科技資源。在SCM-14、SCM-15分子篩的結(jié)構(gòu)解析中，他們就采取“開放合作、協(xié)同創(chuàng)新”的模式與在晶體學(xué)領(lǐng)域造詣深厚的瑞典斯德哥爾摩大學(xué)/北京大學(xué)孫俊良研究員進行緊密合作。在短短一兩年時間里，就成功解析出兩個全新的拓撲結(jié)構(gòu)，這一效率可謂是極高了。

當今世界正處于大變革、大發(fā)展時期，科技創(chuàng)新也面臨著一系列新的機遇與挑戰(zhàn)。作為世界500強能源化工企業(yè)，中國石化一直致力于發(fā)展綠色化工技術(shù)，并積極響應(yīng)國家提出的“一帶一路”倡議。目前，上海院的技術(shù)已推廣應(yīng)用到“一帶一路”沿線國家與地區(qū)，甚至歐美等發(fā)達國家。例如，苯乙烯催化劑應(yīng)用到比利時、美國、中國臺灣等；甲苯歧化催化劑應(yīng)用到白俄羅斯、印度尼西亞等；乙苯催化劑應(yīng)用到中國臺灣地區(qū)。通過技術(shù)輸出，上海院正在扎扎實實地融入全球石化產(chǎn)業(yè)鏈，在這個過程中，楊為民的理想是將煉化技術(shù)打造成像中國高鐵一樣的閃亮名片，向國際化工行業(yè)展示出中國的“綠色方案”。

團隊篇：矩陣式攻關(guān)走向未來

兵法云：上下同欲者勝，同舟共濟者贏！一個成功團隊的發(fā)展史，必然是一群志同道合者的奮斗史。上海院有一支令楊為民引以為傲的“大團隊”和一套完善的項目攻關(guān)機制。針對重大科研項目，上海院采取“矩陣式”攻關(guān)模式，跨部門、跨學(xué)科、跨專業(yè)整合力量，搭建凝心聚力、創(chuàng)新驅(qū)動的協(xié)作平臺，極大地提高了項目攻關(guān)的效率，實現(xiàn)了一系列重大關(guān)鍵技術(shù)的突破。

“我們團隊中有聚焦催化劑研究的，也有擅長工藝開發(fā)的，還有專攻反應(yīng)器設(shè)計的，整個團隊結(jié)構(gòu)合理、戰(zhàn)斗力強。大家目標也十分明確，就是盯著對國計民生有重大影響的化工產(chǎn)品，持續(xù)不斷地做下去，努力做精、做強、做到世界第一?！睏顬槊駡远ǖ卣f。

矩陣式攻關(guān)的核心要素是人才，習近平總書記曾經(jīng)說過：“誰擁有了一流創(chuàng)新人才、擁有了一流科學(xué)家，誰就能在科技創(chuàng)新中占據(jù)優(yōu)勢?！边@些年來，上海院在楊為民的帶領(lǐng)下，大力貫徹中國石化集團公司“人才強企”的戰(zhàn)略，積極統(tǒng)籌推進人才工作，不斷加強人才隊伍建設(shè)，積極探索并不斷完善人才選拔任用機制及管理辦法，初步形成了具有科研單位特色的人才管理制度體系，旨在成就上海院事業(yè)發(fā)展的同時，實現(xiàn)個人成長、成才。

身為院長，楊為民十分重視人才培養(yǎng)這一關(guān)系研究院長遠發(fā)展的工作?！拔蚁Ｍ芗ぐl(fā)出年輕人的自信和獨立創(chuàng)新的精神，鼓勵他們發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象、創(chuàng)建新理論、做出一流成果、解決國家重大工程的一些實際問題，而不僅僅是以發(fā)表論文作為最終科研目標?！睏顬槊裉崞鹕虾Ｔ哼@些年來引進的青年才俊，話語中充滿了期待，“他們的專業(yè)水平很高，外語水平也好，要給他們充分的鍛煉機會，放手讓他們在一線的實踐中摸爬滾打，積累經(jīng)驗，快速成長?！泵磕?，上海院都會舉辦多場“創(chuàng)新研討會”，無論是進院多年的老前輩，還是新來單位的年輕人，大家坐在一起把自己的奇思妙想講出來，充分討論，集思廣益，并付諸行動，力爭把可行的創(chuàng)新想法實現(xiàn)出來。

研究團隊討論分析新結(jié)構(gòu)分子篩

“未來大國間的競爭是科技的博弈！”楊為民時刻保持著清醒的頭腦和清晰的判斷，“當前，我國化工產(chǎn)業(yè)還處于大而不強的階段，要實現(xiàn)向化工強國的跨越，必須要從自主創(chuàng)新，乃至原始創(chuàng)新上破局！”作為世界第一大化學(xué)品生產(chǎn)國，我國化工產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)性矛盾突出，表現(xiàn)一是部分通用產(chǎn)品的產(chǎn)能過剩比較嚴重，二是高端產(chǎn)品與原始創(chuàng)新能力不足，此外，還面臨著巨大的資源、能源與環(huán)保的壓力。面對這樣的局面，楊為民表示，上海院將繼續(xù)發(fā)揚“艱苦創(chuàng)業(yè)、嚴謹求實、協(xié)力攻關(guān)、開拓創(chuàng)新”這一傳承了近60年的企業(yè)精神，不斷優(yōu)化調(diào)整研究領(lǐng)域，在基礎(chǔ)化學(xué)品上，降本增效，提高市場競爭力；在高端產(chǎn)品上，加快實現(xiàn)自主創(chuàng)新，努力攻克卡脖子的關(guān)鍵核心技術(shù)，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出更大的貢獻。

詩人汪國真曾在《山高路遠》一詩中談道，“沒有比腳更長的路，沒有比人更高的山”，楊為民對這句話也深以為然，在他看來，科研之路沒有盡頭，實現(xiàn)新的突破，站在新的高度，就會有新的目標，但無論路有多遠、山有多高，只要不怕苦累，肯去攀登，就一定能日新月著，柳暗花明。當然，科學(xué)技術(shù)一直在進步和發(fā)展，在發(fā)展綠色化工技術(shù)的征程中，楊為民及其團隊會面臨諸多新的挑戰(zhàn)、困境、壓力甚至失敗，但他們作為新時代孜孜以求的科技工作者，必將肩負大國重任，不忘初心使命，在科研創(chuàng)新的路上，不斷進步，不斷前行！