從事化學(xué)研究的一些感想 ——紀(jì)念“中國化學(xué)會青年化學(xué)獎”30周年
作者:李文懷
2001年中國化學(xué)會青年化學(xué)獎獲得者
我獲得中國化學(xué)會青年化學(xué)獎的時間是2001年,那時我35歲。十多年時間轉(zhuǎn)眼過去,現(xiàn)在回想起來,似乎就在昨天。
我獲得中國化學(xué)會青年化學(xué)獎,主要是基于我在2000年獲得的中國科學(xué)院技術(shù)發(fā)明獎一等獎的研究成果“超臨界相合成甲醇新工藝”。這個題目的構(gòu)想是由彭少逸先生和鐘炳研究員提出的,其核心思想是利用超臨界流體獨(dú)特的傳質(zhì)傳熱特性,實現(xiàn)甲醇合成過程的“反應(yīng)分離一體化”,在打破熱力學(xué)平衡、提高甲醇單程轉(zhuǎn)化率的同時,也將反應(yīng)熱順利移出反應(yīng)器,這樣就實現(xiàn)了在同一過程中同時解決化學(xué)問題和工程問題的目的。
我藉以獲得中國化學(xué)會青年化學(xué)獎的研究成果終究沒能實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,但是,青年化學(xué)獎獲得者的榮譽(yù)一直伴隨和鼓勵了我,成為我矢志不渝從事科學(xué)研究的動力之一。今年恰值青年化學(xué)獎創(chuàng)建30周年,中國化學(xué)會邀請曾經(jīng)獲得過這一獎項的人寫點(diǎn)東西。借此機(jī)會我想把我從事科學(xué)研究工作二十多年來的一些感悟,同從事化學(xué)研究事業(yè)的青年朋友們分享。
1988年我從復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系畢業(yè),聽從中科院山西煤化所彭少逸先生的建議,考取了這個研究所的研究生,1991年碩士畢業(yè),從此一直在這個研究所工作,主要研究領(lǐng)域是C1化學(xué)與工程,甲醇下游技術(shù)及與石油化工銜接性技術(shù)研發(fā)。1991年剛一入所,我就跟隨彭先生和鐘炳研究員,做超臨界相合成甲醇新工藝的研究。那時,全國的甲醇產(chǎn)能大約只有200~300萬噸/年,10萬噸/年的甲醇裝置在國內(nèi)就算是大裝置了。我們當(dāng)時已經(jīng)認(rèn)識到,甲醇作為一種能源和化工產(chǎn)品,在中國必將出現(xiàn)持續(xù)的需求增長,因此,試圖努力開發(fā)一種更先進(jìn)的大規(guī)模甲醇合成技術(shù)。在我和同事們的共同努力下,“反應(yīng)分離一體化”概念得到了驗證,迄今,“超臨界相合成甲醇新工藝”的概念仍具有很高的學(xué)術(shù)價值。
然而,新工藝的推廣和應(yīng)用卻遇到了較大的困難,并且最終沒有能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。其中有很多原因,最重要的因素是業(yè)主和工程公司對新技術(shù)新工藝的認(rèn)可問題。盡管國家很早就在倡導(dǎo)自主知識產(chǎn)權(quán),但是在十年前,我們的工程公司普遍愿意接受國外成熟的工藝設(shè)計包進(jìn)行施工設(shè)計,或者在獲得國外的第一套裝置的工業(yè)實踐后,經(jīng)過自身的消化吸收,再進(jìn)行自主的工程設(shè)計。對于研究所和大學(xué)自主創(chuàng)新的技術(shù),業(yè)主和工程公司很少有人愿意冒險做“第一個吃螃蟹的人”。當(dāng)然,我們必須反省自身,我們的創(chuàng)新是不是完善,是不是解決了工程化的所有問題。
現(xiàn)在回頭看這件事情,頗有一些感觸。當(dāng)年我國甲醇產(chǎn)能只有區(qū)區(qū)每年二三百萬噸的時候,每當(dāng)我們建議大力發(fā)展先進(jìn)甲醇技術(shù)時,甲醇產(chǎn)能即將過剩的聲音不絕于耳。今天,我國的甲醇實際產(chǎn)能已經(jīng)超過6000萬噸/年,但是業(yè)界上馬大甲醇項目的熱情依然高漲。當(dāng)然,依然有不絕于耳的產(chǎn)能過剩論調(diào)。德國人在這幾年當(dāng)中,終于推出了他們的Mega-Methanol技術(shù),年產(chǎn)180萬噸的單套甲醇裝置,已經(jīng)在中國大地矗立了好幾套,我們內(nèi)心的無奈和慚愧也只能自己不時去品嘗一下了。
做應(yīng)用研究,戰(zhàn)略方向和技術(shù)路徑的選擇很重要。我們國家的一次能源很獨(dú)特,煤炭多油氣少,經(jīng)常講的“富煤少油缺氣”就是這個意思,所以,在我國發(fā)展煤化工技術(shù),發(fā)展以煤炭為原料的任何石油化工產(chǎn)品都可能存在巨大的發(fā)展空間。對這樣一個方向的認(rèn)識應(yīng)該是堅定不移的。大方向確定后,技術(shù)路徑的選擇就成為你能否有所突破的關(guān)鍵。我的課題組在開發(fā)甲醇合成技術(shù)的同時,對甲醇下游技術(shù)領(lǐng)域給予了高度關(guān)注,并將之作為持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。清潔汽油是國際上馬達(dá)燃料發(fā)展的必然趨勢,從甲醇出發(fā)生產(chǎn)清潔汽油的MTG技術(shù)早在20世紀(jì)80年代就由國外公司開發(fā)成功。中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所在MTG領(lǐng)域有多年的技術(shù)積累,在整合這些技術(shù)資源之后,我們開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的“固定床絕熱反應(yīng)器一步法甲醇轉(zhuǎn)化制汽油新工藝”,在工藝和催化劑方面都面向產(chǎn)業(yè)化做了詳盡扎實的工作,取得了實實在在的突破。
這次,在技術(shù)推廣方面我們吸取了之前的教訓(xùn),我把工藝的知識產(chǎn)權(quán)送一半給工程公司,再聯(lián)合有遠(yuǎn)見的煤化工老牌企業(yè),共同分享知識產(chǎn)權(quán),發(fā)展具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的新技術(shù),通過這樣的聯(lián)合,加上十來年時間的不懈努力,我們的技術(shù)如今已經(jīng)實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。
在這里,我有一個自己的看法,年輕人必須有自己的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新實踐,但在大部分情況下,我們的創(chuàng)新都是在前人的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的,罔顧前人的貢獻(xiàn),不僅是不厚道的,有時還會十分可笑。
從事應(yīng)用研究是一件辛苦的事情,也是一件充滿挑戰(zhàn)和令人向往的事情。在通往產(chǎn)業(yè)化的路徑上,有很多個關(guān)卡,我們將之比喻為一個管道上的一百個閥門,只要其中的任何一個閥門不通,整個管道就不能通暢,你就無法通向產(chǎn)業(yè)化的最終目標(biāo)。要打通每一個閥門,需要堅忍不拔的意志,如果遇到困難就產(chǎn)生放棄的念頭,作回頭打算,可能會一事無成。
做應(yīng)用研究的人,還應(yīng)該有一個認(rèn)識,那就是基礎(chǔ)研究的重要性。要想打開通往成功的那一百個閥門,對每一個閥門的原理必須有深刻的認(rèn)識。基礎(chǔ)研究者開展的工作,往往能告訴我們,某一個閥門究竟是什么工作原理,告訴我們?nèi)绾喂芾磉@個閥門,基礎(chǔ)研究工作者為我們提供了科學(xué)體系和海量的科學(xué)信息,是我們賴以做出技術(shù)創(chuàng)新的必要條件。沒有基礎(chǔ)研究,就無從談?wù)摷夹g(shù)創(chuàng)新。
開展技術(shù)創(chuàng)新,也不必被某些技術(shù)的“日臻完善”所嚇倒。任何技術(shù)都不是完美無瑕的,都存在發(fā)展的空間。十年前,我國粗苯加氫精制技術(shù)剛剛興起,業(yè)主選擇的加氫催化劑100%來自外國某公司,我的課題組和寶鋼化工聯(lián)合,依托山西煤化所在加氫方面的技術(shù)積累,很快研發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新型催化劑,迄今,我們的催化劑已經(jīng)占領(lǐng)這個領(lǐng)域的大半市場,外國催化劑也只好“屈尊”和我們分享,而其價格也降低了一半以上。
中國化學(xué)會青年化學(xué)獎激勵了多少化學(xué)領(lǐng)域的英才,成就了多少院士,我沒有“修成正果”,但在我的人生中,這個獎項對我的激勵使我銘記。以上是我自己從事化學(xué)領(lǐng)域科研工作的一些感想,絮絮叨叨說來,希望能對青年人有所裨益。
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