試論煤化工的科研之路
——讓科技創(chuàng)新像春風一樣傳播

(北京中科合成油工程有限公司，北京 101407)

與煤化工熱相伴，煤化工科研也紅紅火火。煤制油、甲醇制烯烴、甲醇制芳烴、煤制天然氣、煤制乙二醇等幾大課題成果頻出，在大規(guī)模工業(yè)化的道路上領跑，各種研究機構、各類研究課題大量出籠。一些企業(yè)成立煤化工研究所，并出現(xiàn)用高薪引進世界頂尖科學家為國內服務的熱潮，此時此刻中國煤化工科研名聲大振，在世界上遙遙領先。

如何設立煤化工的科研題目？這是一些企業(yè)和工業(yè)科研機構非常關心的事情，本文就來剖析這個問題。

1 課題是如何建立的

在煤化工科研熱潮中，“人、錢、題”是三個必不可少的要素。前兩個對于煤炭企業(yè)來說不難辦到，而第三個要素確實令企業(yè)有些迷茫，不知道該干什么。

如何確定科研題目？

1.1 根據(jù)社會市場的需要來命題

做課題為了什么？這也是課題的根本。大家都明白，任何課題成立的前提必須是受國家需要的指引，也就是從社會市場的需要來命題，否則立下的題目是毫無意義的。

現(xiàn)在市場需要什么？熱門大項是煤制油、甲醇制烯烴、甲醇制芳烴、煤制天然氣、煤制乙二醇，此外還有煤制低碳醇等，許多項目就是圍繞這些內容，進行子課題的研究。

1.2 科研單位命題——從領導的認知中產生

許多科研單位的領導有豐富的科研經歷，他們是逐步晉升到領導崗位的。根據(jù)他們對本學科發(fā)展的理解來確定題目，大部分還是對路的，少數(shù)人信息封閉，立下的題目早被別人作出結論。

1.3 選擇社會已經在研的課題

查閱科技部公布的科研項目，你會發(fā)現(xiàn)，很多題目并不新鮮，十幾年甚至幾十年來一直存在，決定題目的不是現(xiàn)在的科學家，而是以前的科學家。

這些課題已經被人做了多年，研究的方向也很明確，現(xiàn)在的后繼者起點可以很高，好像一下子就有成果。例如在催化劑方面，有一部分是剖析歷史上已經成型的樣品，再加點新研究內容，變成新的，只有很少一部分是在開天辟地進行創(chuàng)新。

現(xiàn)在出現(xiàn)了不少課題重復現(xiàn)象，即“我也來做”現(xiàn)象。這個現(xiàn)象現(xiàn)在較普遍，是由于這樣的課題容易被主管部門接受，容易出成果，容易實現(xiàn)“自主知識產權”，行政層面上很光彩，經濟上劃得來。

1.4 根據(jù)生產企業(yè)需求命題

由生產中產生的課題，目的是改進現(xiàn)有技術。

一些大型企業(yè)，有專門的費用來扶植企業(yè)內的科研機構，主要是改進生產裝置的能力和水平，節(jié)能降耗，改善環(huán)境等，也有用自己研究的催化劑更換引進或外面購買的催化劑。這對于企業(yè)來說是技術改造或技術革新，在大多數(shù)的情況下有積極的一面，但是在少數(shù)情況下，有難以解釋的知識產權問題。

1.5 自由命題——想做什么就做什么

目前有些高層次的科研機構學習西方的科研體制，提倡自由命題。這在非常尖端的科研方面是很大的進步，能夠充分發(fā)揮尖端科研人員的主觀積極性，使得一些非常有才華的科學家擺脫干擾，從而有可能產生創(chuàng)造性的成果，甚至去摘取諾貝爾科學方面的獎項。

但是，只有極少數(shù)人有這個能力，而且這類課題往往是前沿性的，要去開創(chuàng)一個新的天地，對于多數(shù)科研人員來說，沒有對世界科研的深入了解和高超的創(chuàng)造性思維，難以實現(xiàn)自由命題。

2 煤化工行業(yè)中兩類主要的科研課題

煤化工行業(yè)存在兩大類主要研究課題，即催化劑和工藝流程。大部分研究工作與這兩大類有關，科研的投資方向也主要在這兩方面。

催化劑的研究往往容易見到效果，可以從小實驗開始，起初投入人力不多，有一定成果后，再投入到工業(yè)試驗裝置中去論證，然后再進行工業(yè)運用。因此，有的集團就有工藝靠引進和催化劑自主開發(fā)的不成文方針，從而實現(xiàn)產能擴展、技術進步。

也有一些課題是另類的，例如研究溶劑、吸附劑等。此外工業(yè)研究中，許多屬于工程問題的研究，也十分重要。例如，如何讓閥門耐磨、如何從反應液中過濾催化劑，如何提高塔效率等，也是讓人費盡心機的。

2.1 催化劑

催化劑是可以改變化學反應速率，但不能改變反應平衡點的物質。催化劑加速反應過程一般具有兩條途徑，一是增加反應物的活性中心，另一種是改變反應途徑。催化劑分均相催化劑與非均相催化劑。非均相催化劑呈現(xiàn)在不同相的反應中，而均相催化劑則是在同一相中。

一般工業(yè)生產較常用非均相催化劑，利用不同狀態(tài)的特性，可以在反應后比較容易分離出產物與催化物。

現(xiàn)代煤化工流程，往往要經過幾個反應步驟，使用幾次催化劑。例如煤制烯烴的過程，就要使用變換催化劑、甲醇合成催化劑、甲醇裂解催化劑、烯烴聚合催化劑等。

對催化劑的研究甚至要耗費畢生的精力，許多人為了研究一種催化劑或者一類催化劑而貢獻一生。

2.2 工藝流程

工藝流程指工業(yè)品生產中，從原料到成品各項工序安排的程序。為了使生產能夠合理有效地進行，必須要有一個先后順序的安排，這個程序就是工藝流程。對工藝流程的研究就是要達到如何以最安全的過程、最穩(wěn)定的運行狀況、最少的排放、最低的成本、最高的生產效率來制造產品。

工藝流程的研究可以是局部的也可以是全流程整體的。

通常在一種新類型的催化劑開發(fā)后，要進行一個單元流程的研究，目的是驗證這個新型催化劑工業(yè)化的可能性。

單元流程研究完成后，可以與已經成熟的現(xiàn)有單元流程組合，建立全流程裝置，這樣的工作屬于工程研究，不可缺少。

例如，近年來不斷有新的煤氣化技術研究成果出現(xiàn)，就像航天爐、兩段爐、清華爐、多噴嘴等煤氣化技術，它們的研究不涉及到最終的產品，目的是給后續(xù)工藝配個頭，這類研究對現(xiàn)代煤化工的發(fā)展貢獻很大。

對一個新產品進行全新的全流程研究，一般很少能夠見到，難度也太大了。

3 課題的目標

研究的課題要達到什么目標？這是課題的本質，也是研究人員最關心的問題。實際上每個課題的情況是不同的，各有各的目的。但是無論什么樣的課題，最終都要有經濟效益，否則成果就沒有意義。下面就是要說明，不是每一個課題都是有用的。

3.1 填補國內的空白

填補國內的空白，表明這個課題的成果國外有而國內沒有。這是工業(yè)課題研究最理想的目標之一，這樣的課題最受管理部門歡迎，因為他的起點為零，從無到有，國內沒有人在做，不會發(fā)生“低水平重復”的情況，一旦成功，就會找到用戶，做得好還可能大面積推廣。

例如，甲醇制丙烯的催化劑研究。

3.2 趕超世界先進水平

有時候國外有的技術，若干年前國內的水平較差，因此要立項進行趕超世界先進水平的研究，這樣的課題也是相當不錯的，雖然有一定的起點，但是目標清晰，催人奮進，值得鼓勵。只是這類課題的難度很大，需要研究者有較高的智力和水平。

例如，費托合成鐵基、甲醇制低碳烯烴、甲醇制汽油和芳烴等催化劑的研究，已經超過世界先進水平。

3.3 國內外沒有成功先例的創(chuàng)新

這是最困難的課題，它往往要攻克世界難題、或者國外不研究的課題，甚至文獻上鮮有報道。如何達到目的，要研究人員自己看著辦，沒有實力的科學家，難以完成這樣的使命。

例如，合成氣直接合成乙醇。到目前為止，國內外沒有工業(yè)化成功的報道。

3.4 規(guī)避國外專利

這類課題在行業(yè)內不是極少數(shù)，有許多研究題目的結果已經有國外的成果擺在面前，在經濟利益推動下，為了擺脫引進的高額費用，也從國家利益出發(fā)，要實現(xiàn)“自主知識產權”，自己也做一個題目，但是又不能侵犯專利。在目前國家需要加快發(fā)展的情況下，我們很難說這樣的課題不應該去做。

例如，在煤氣化技術和某些催化劑研究上，表現(xiàn)得特別明顯。

3.5 對外談判的籌碼

國內個別有實力的大型集團，心系國外技術，但是限于國外技術的要價很高，難以承受，所以希望國內也有同類成果，目的是對外談判的時候可以壓價，公開的說法就是“國內的科研就是對外談判的籌碼”，它們收購國內已有的成果或者自己成立一個研究所，將此作為科研的方向。這給國內科研人員帶來最悲哀的后果，往往在自己出成果的時候，國外引進技術已經到來，在購買了國外技術后，這類課題的實際成果最終將被淘汰，其后果是嚴重地摧殘科研人員的心靈。

3.6 改變原料路線后的創(chuàng)新

化學工業(yè)的原料從天然氣轉向煤炭，有許多新的課題可以研究，這也是非常受企業(yè)歡迎的題目。

例如褐煤制漿、焦爐氣的利用等等，課題的領域非常廣，大有可為。特別是如果褐煤制漿能夠大規(guī)模工業(yè)化，將開創(chuàng)褐煤利用的新紀元。

3.7 與同行競爭——搶占市場制高點

這是企業(yè)內最沒有出息的研究，明明國內已經有成果得到國家或者行業(yè)的認可，就是不肯用，認為用國內的成果是“技不如人”，而用國外的成果是“引進先進技術”。于是出現(xiàn)“我也來做”現(xiàn)象，在國內重復立題，在同樣水平上競爭。表面看來出成果很快，實際上是變相地侵犯國內同類科研單位的知識產權，并且難以界定。由于國內保護知識產權的力度不夠和細則不詳，這種現(xiàn)象難以避免。

獲取同行的成果，不是不可能的事情，已經在工業(yè)裝置上使用的催化劑，獲取樣品后進行剖析，就可出成果。這使一些研究人員傷心，幾十年幾代人的成果被別人一二年趕上，以后誰從頭研究？沒有人從頭研究，誰創(chuàng)新？

3.8 難有工業(yè)意義的研究

有的研究目標只是驗證某一個機理，研究者可能忽略工業(yè)化的問題，通常只能產生一篇論文。最常見的題目是研究者提出要開展CO2加氫制甲醇催化劑的研制。研究者認為[1]，“可以預期，一旦這一瓶頸得以突破，CO2化學將對未來社會的能源結構和化工產業(yè)起到不可估量的巨大推動作用”。

這樣的課題甚至得到許多人的支持。他們可能不知道工業(yè)上氫氣是如何得到的，不明白得到氫氣會產生更多的CO2，實際上對國家來說是瞎忙活一場，只有在極個別的情況下才有可能得到應用。

國內再三出現(xiàn)這種課題的原因是，研究和審核人員對化學工業(yè)不了解，眼界不夠開闊，工廠去得太少，文獻看得太少，與別人交流太少。

4 研究是如何進行的

傳統(tǒng)的科研方法，查閱文獻是不可缺少的一步，這是繼承前人研究成果的必經之途。但是目前在一部分工業(yè)科研人員中出現(xiàn)一個很奇怪的現(xiàn)象：對前人的研究和評價一無所知，以為天下的研究從自己開始。因此，有必要說明一下，工業(yè)研究是如何進行的。

4.1 從頭開始研究

在確立課題以后，前提是進行文獻查閱，知道別人做過什么，自己從何處入手。例如在某些集團的科研立項中，就是要寫明文獻調查的情況，這就是避免走彎路，避免重復做別人已經做過而且結論已經明確的工作。這個工作方法的起點高，成就也就高，通常是要做新的事情。

從頭開始研究包括實驗室小試、中試、工業(yè)化試驗等步驟，費時費力，有時一個催化劑的研究就要經歷幾代人、幾十年，這是正宗的科學研究。例如國內費托合成鐵基催化劑、甲醇制烯烴催化劑就是這樣。

4.2 從購買國內外專利和研究成果開始

在近期工業(yè)研究中，就有購買國內外專利的例子。在此基礎上再進行研究，起點也就高，國內有實力的集團，有采用這個辦法的。

4.3 從購買國內外已經退役的試驗裝備開始

通常，工業(yè)試驗的裝置在取得試驗數(shù)據(jù)后，沒有生產價值了，就要關閉甚至拆掉。新研究者為了節(jié)省時間和經費，購買國內外已經退役的試驗裝備開始按照自己的想法進行試驗。國內有實力的集團，也有采用過這個辦法的。

4.4 模仿、重組、改進、創(chuàng)新和借鑒已有成熟技術

對工業(yè)化裝置上的工藝、催化劑等進行模仿、重組、改進、借鑒和創(chuàng)新，產生“自主知識產權”的成果，目的大都是想不交納專利費，降低成本，并且在行政上有一個說法。

5 知識產權辨析

近期國內一些生產企業(yè)對“自主知識產權”十分看重，認為這是一種充分顯示實力的行為。但是，從經濟學的觀點來看，企業(yè)要的是利潤，企業(yè)是不愿意推廣新技術的，不愿意有對手的，不愿意看到其他企業(yè)與自己一樣擁有新技術，因此我們不免發(fā)問企業(yè)，要“自主知識產權”除了要行政說法以外有何用？

顯然，問題在于“自主知識產權”的定義是什么？他對于企業(yè)究竟有什么作用。

5.1 “專利技術”與“專有技術”的區(qū)別

“專利技術”是公開的技術，是可以推廣的技術，因此科研單位開發(fā)的新技術可以去申請國家專利，目的是在推廣過程中保護自己，不被別人無償復制。科研單位在推廣的過程中獲取經濟利益，為延續(xù)開發(fā)積累資本。專利技術受相關法律的保護，目的是保護開發(fā)單位延續(xù)開發(fā)的能力。

“專有技術”是不公開的技術，是不可以在企業(yè)外部推廣的，往往是企業(yè)內部科研院所做的工作，不去申請國家專利，目的是用“不允許推廣”來保護自己，不被別人趕超。企業(yè)內部的科研單位靠本企業(yè)投資或在本企業(yè)內部的推廣獲取經濟利益，來延續(xù)開發(fā)的資本。專有技術不受法律的保護，只能自己保護自己。

顯然，生產企業(yè)集團擁有“專有技術”已經足夠，沒有必要擁有“專利技術”，沒有必要申請專利。

5.2 “自主知識產權”與“自己知識產權”的區(qū)別

顯然，“自主知識產權”是國家的知識產權，許多國企的開發(fā)成果是國家投資的，有責任在國內推廣。否則，國家的企業(yè)拿國家的資金開發(fā)的新技術，不在國內推廣，把它變成特定企業(yè)“自己的知識產權”，損害國家的利益。

如果國家的企業(yè)用本企業(yè)的資金開發(fā)的新技術成為“專有技術”，也就是“自己的知識產權”，不打算推廣，也無可非議。

5.3 保護知識產權路漫漫日長長

總的來說，國內保護知識產權的力度，遠沒有達到國家的要求，新技術被無償復制的情況時有發(fā)生，新技術被外來技術排擠的情況也不時出現(xiàn)。

一些財大氣粗的國企心系國外技術，對國內科研單位開發(fā)的技術不支持，或采用種種辦法無償復制，或引進國外同類水平的技術，借口國外技術先進來排擠國內技術，使國內技術幾十年的努力付之東流。

國內知識產權的保護路漫漫日長長。

5.4 新技術的輸出和輸入

就目前國內煤化工新技術來說，已經開始輸出技術，如水煤漿氣化、兩段爐干煤粉氣化、低溫甲醇洗凈化等，都有輸出，但是尚未在國外形成真正工業(yè)化產業(yè)，而且總量還很少。

但是，相反的情況倒是出現(xiàn)了，國外一些沒有工業(yè)化的“新技術”，或者是不在一個行業(yè)并非很成熟的技術，卻被引進在國內作大規(guī)模工程化的試驗，例如“殼牌煤氣化”、“GSP煤氣化和科林煤氣化”、“UOP的MTO”等，好像已經習以為常了。現(xiàn)在又在引進“KBR煤氣化”、“E-GAS煤氣化技術”。這些技術的引進初期，本質上并不成熟，靠國內企業(yè)替外商來完善，然后在以后裝置再引進的時候逐步變成成熟技術。

這里講一個國內化工界近年最痛心的事件。為了開發(fā)甲醇制烯烴成套技術，中科院有關單位花了三十多年的時間，幾代科學家從基礎開始到工業(yè)化研究，采用某化工工程公司的創(chuàng)新設計，在內蒙神華集團建設了一個世界上獨一無二的年產600 kt/a煤制烯烴廠。在該生產裝置運行后，惠生工程公司不去推廣這項技術，卻引進了沒有成熟工程經驗的美國UOP甲醇轉化MTO工藝包，并在南京建廠。顯然這不是競爭，而是給國家的科技創(chuàng)新幫倒忙。

6 結論和建議

許多人認為，提高科研創(chuàng)新能力，增加科研投入與改革科研體制必須兩手抓。

(1)提高科研的投入

《2012年全國科技經費投入統(tǒng)計公報》[2]顯示，2012年，我國研究與試驗發(fā)展經費投入首次突破萬億元大關，達到10 298.4億元。中國科研費用規(guī)模排在世界第三，緊跟在美國和日本之后。其中“化學原料和化學制品制造業(yè)”占554.7億元，應該說比例不小了，但是與美國和日本比，尚有不足，提高科研的投入是絕對必須和正確的。

(2)科研體制改革

提高科研創(chuàng)新能力的另一個手段是改革科研體制，這是一個通用命題，實際上體制改革的方針是很明確的。

2013年7月17日，國家領導人提出[3]：“率先實現(xiàn)科學技術跨越發(fā)展”，“率先建成國家創(chuàng)新人才高地”，“率先建成國家高水平科技智庫”，“率先建設國際一流科研機構”。對科研來說，這“四個率先”既為未來發(fā)展指明了方向，也為深化改革明確了目標。

煤化工行業(yè)怎么辦？

如果能夠從企業(yè)上層開始廢除“自己知識產權”的思想，真正保護“自主知識產權”，吸納和鼓勵外部科研成果新技術在本企業(yè)內流通，能抵制國外同類技術的排擠，從而激發(fā)我國廣大科研人員的創(chuàng)造力，發(fā)揮每個人的聰明才智，真正趕上和超過世界先進水平。這就是說，煤化工的科研要心系國家，把國家的利益置于企業(yè)的利益之上。在這個基礎上實現(xiàn)上述“四個率先”，就能夠深化改革的目標。

只有讓科技創(chuàng)新像春風一樣傳播，煤化工才有美好的明天。

參考文獻：

[1]靳治良，錢玲，呂功煊.二氧化碳化學——現(xiàn)狀及展望[J].化學進展，2010，22(6):1102～1115.

[2]2012年全國科技經費投入統(tǒng)計公報[EB/OL].國家統(tǒng)計局，2013-09-26.

http://www.mof.gov.cn/zhengwuxinxi/caizhengshuju/201309/t20130926_993359.html

[3]深化科技體制改革[EB/OL].人民網(wǎng)，2014-01-09.

http://opinion.people.com.cn/n/2014/0109/c1003-24066568.html