堅持自主創新 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據

當今世界，科學技術迅猛發展，科技成果轉化和產業更新換代的周期越來越短，科學技術作為第一生產力的地位和作用越來越突出。世界發達國家紛紛將推動科技進步和產業創新作為國家戰略，大力發展戰略高技術及其產業，搶占了新科技革命的有利先機。最近兩年相繼發生的中興、華為“芯片事件”，實質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，不掌握關鍵核心技術，我們就會被卡脖子、牽鼻子，不得不看別人臉色行事。

“實踐反復告訴我們，關鍵核心技術是要不來、買不來、討不來的。只有把核心技術掌握在自己手中，才能真正掌握競爭和發展的主動權，才能從根本上保障國家經濟安全、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，振聾發聵，他更指出，“要在關鍵領域、卡脖子的地方下大工夫，集合精銳力量，做出戰略性安排，盡早取得突破！”

作為我國不可或缺的基礎性支柱產業，石油化學工業為能源、農業、交通、機械、電子、紡織、輕工、建筑等行業和人們的日常生活提供配套類產品和服務，在國民經濟中占有舉足輕重的地位。石油化工的發展水平已成為衡量一個國家工業實力乃至綜合實力的重要標志。在全球化日益加劇的大環境下，我國只有掌握一大批引領石油化工行業發展的核心技術，才能在日趨激烈的國際競爭中站穩腳跟、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進步、服務企業發展為己任，堅持自主創新，不斷追求卓越，承擔著包括國家重點研發計劃、中國石化“十條龍”攻關項目在內的多項重大科技開發任務，開發了一大批具有我國自主知識產權的催化劑與成套技術。這些技術大多達到國際領先或世界一流水平，已在國內外大中型石化企業得到廣泛應用，有力地支撐了石油化工行業的高質量、快速發展。

突破篇：打破美國技術壟斷

20世紀90年代，國內乙苯生產基本采用三氯化鋁烷基化技術，但存在設備腐蝕、環境污染嚴重的問題。上海院希望能從綠色工藝角度出發解決這一問題，但彼時綠色技術已由世界上最大的非政府石油天然氣生產商美國埃克森美孚公司開發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裝置，但涉及催化劑與反應工程工藝等核心技術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，我們國家發展綠色乙苯技術，必須要立足于自主創新。所以，1994年，當楊為民博士畢業跨入上海院大門的時候，就被委以重任，擔任課題組組長，負責開發分子篩氣相法乙苯綠色生產技術。

面對核心技術被封鎖和文獻資料稀缺的處境，楊為民帶領的研發團隊沒有絲毫退縮，選擇創制分子篩催化劑作為突破口，開啟了自主創新的征程。“我們要開發催化劑，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，相應做出來的催化劑成本非常高，根本無法進行工業應用。我們要實現乙苯催化劑的國產化，就必須用國內更便宜的原料來替代四丙基氫氧化銨。”從一開始，楊為民帶領的研發團隊就摒棄了國外催化劑開發的常規思路。但他也說，“大膽設想，小心求證”，“用國內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。”

在催化劑開發中，催化劑壽命考察非常重要且工作量大。如果按照工業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，因此石化技術領域常有“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上發展出科學、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。”楊為民回憶道，“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、數據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。”為了應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，團隊就實現了催化劑的突破，所開發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，經過3年的協力攻堅，楊為民團隊成功開發出具有自主知識產權的氣相法乙苯綠色生產成套技術。2002年，應用該技術對丹化AlCl3法乙苯裝置進行改造，首次實現了氣相法乙苯綠色生產技術的國產化，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裝置，催化劑性能全面超過美國埃克森美孚公司的水平（負荷提高8%，壽命提高50%），成套技術達到國際先進水平（苯和乙烯單耗分別降低8kg/t和3kg/t，產品純度99.8%），打破了美國公司的獨家技術壟斷，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技術的國家。

領跑篇：實現綠色技術引領

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

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經發酵得到，以其為原料生產化工產品，可以減少二氧化碳的排放并提高化工產品的綠色化程度。我國廣西、東北等地區生物質資源豐富，非常適合發展生物乙醇為原料的綠色化工技術，但其中的挑戰也十分巨大。例如，對于生物乙醇制乙苯技術，苯與乙醇反應會產生大量水，從而導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。“外國人做不成的事并不代表我們中國人也做不成。”楊為民說道。基于對分子篩催化劑的深刻認識，楊為民團隊發明了多項提高分子篩催化劑活性、選擇性與水熱穩定性的技術，成功開發出抗水性能優異的乙苯催化劑，與企業合作突破了生物乙醇為原料的乙苯技術，在國際上率先實現工業化，有力地推動了乙苯綠色生產的技術進步。

除了致力于綠色化工外，楊為民帶領的團隊也在資源高效利用和節能降耗新技術方面做了大量創新性的工作。我國煉廠每年產生超過上千萬噸的稀乙烯副產，折合純乙烯多達上百萬噸，因精制分離的投資高、成本大，大多數企業將稀乙烯副產作為低品位燃料氣使用，造成資源嚴重浪費。若能通過催化反應使稀乙烯直接轉化為高值化學品，將可大幅度提高稀乙烯附加值，實現石油資源的高效利用。但稀乙烯畢竟是乙烯濃度低至10wt%～20wt%、雜質組成復雜的劣質資源，若沒有一套行之有效的技術，利用起來將代價高昂。美國埃克森美孚公司就曾開發出一條原料需要精制的技術路線，但由于經濟性不過關而沒有得到推廣。

這樣的挑戰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余年的持續創新，楊為民團隊在高性能耐雜質催化材料及反應工藝、高效節能低耗預處理及分離、裝備大型化工程技術等關鍵難題上相繼取得突破，成功開發出國際領先的稀乙烯增值轉化制乙苯高效催化劑及成套工藝技術。目前，該技術已在海南實華嘉盛、青島煉化、中國石化九江分公司等22家企業成功應用，其中，在寧波大榭建成投產了世界最大規模30萬噸/年稀乙烯制乙苯裝置，有效地實現了我國煉廠稀乙烯資源的高效增值利用，展現出良好的經濟、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、堅持自主創新結出的累累碩果。20多年來，基于“關鍵催化劑創制+催化反應工程開發”的技術創新模式，楊為民帶領團隊開發了多項重要的石化技術，實現了我國部分綠色低碳化工技術從跟跑到并跑，再到領跑的跨越，其研究成果已在中國大陸及中國臺灣地區40多家企業實現工業應用，創造了顯著的效益，為我國石化行業全面可持續發展提供了有力支撐。

戰略篇：打造核心競爭力

進入新時代，我國進一步明確了企業作為技術創新的主體地位，在黨中央“建設世界科技強國”的號召下，作為石化行業國家隊的中國石化，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新驅動發展戰略，根據集團公司“石化發展、科技先行”的要求，聚焦石化前沿和主戰場，大力攻關面向未來、關系企業長遠發展的重大關鍵技術，致力原創性成果轉化與助力石化工業騰飛。

為此，上海院在承擔中國石化科技開發項目的同時，積極申報并獲批國家重點研發計劃、國家自然科學基金委研究項目，并以承擔這些項目為契機，與國內外知名高校及科研機構建立了密切的聯系，開展了大量卓有成效的合作。在創新平臺搭建方面，上海院面向石化工業可持續發展的國民經濟重大需求，積極申請建立綠色化工與工業催化國家重點實驗室并獲得國家科技部批準通過。“在企業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。”楊為民說道，“作為國家級創新平臺，重點實驗室將針對化工產業節能的關鍵技術問題，以開發綠色化工及先進工業催化新技術為目標，力爭建成具有國際影響力的應用基礎研究、產業化技術創新基地和人才培養基地。”

石化產業的發展歷程表明，分子篩材料的發明與應用往往會帶來石化技術的跨越式發展。“國際知名能源化工公司都十分重視分子篩材料的開發并創制了一批引領石化技術發展的新結構分子篩材料，而我國企業界在這方面長期處于空白，”楊為民說道，“創制屬于我們自己的新結構分子篩材料對于發展具有我國自主知識產權的原創性石化新技術具有十分重要的意義。”

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

楊為民團隊自2013年起，開展新結構分子篩創制的探索研究，利用材料基因工程方法，結合先進的高通量分子篩合成與表征系統，實現了分子篩材料的高效合成與篩選。歷經5年共計2000余次的試驗，先后創制出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，國際分子篩協會網站公布，由中國石化上海石油化工研究院楊為民團隊開發的全新結構分子篩材料SCM-14（SINOPEC Composite Material 14），正式獲得國際分子篩協會（IZA）授予的結構代碼SOR。中國石化也成為我國首個獲得分子篩結構代碼的企業，實現了我國企業界在新結構分子篩合成領域零的突破。整整一年后，楊為民團隊又傳來捷報，由他們開發的全新結構分子篩材料SCM-15已獲得IZA授予的結構代碼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元環的ZSM-5分子篩相當，大孔尺寸與12元環的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用的分子篩相似的孔道特點，且其熱穩定性良好，有著較大的潛在應用前景。目前，楊為民團隊正圍繞這些全新結構的分子篩材料開展進一步的研究，以期發展出更多原創性的石化新技術。

成績的取得不是偶然。楊為民認為，自主創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外科技資源。在SCM-14、SCM-15分子篩的結構解析中，他們就采取“開放合作、協同創新”的模式與在晶體學領域造詣深厚的瑞典斯德哥爾摩大學/北京大學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構，這一效率可謂是極高了。

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

團隊篇：矩陣式攻關走向未來

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機制。針對重大科研項目，上海院采取“矩陣式”攻關模式，跨部門、跨學科、跨專業整合力量，搭建凝心聚力、創新驅動的協作平臺，極大地提高了項目攻關的效率，實現了一系列重大關鍵技術的突破。

“我們團隊中有聚焦催化劑研究的，也有擅長工藝開發的，還有專攻反應器設計的，整個團隊結構合理、戰斗力強。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品，持續不斷地做下去，努力做精、做強、做到世界第一。”楊為民堅定地說。

矩陣式攻關的核心要素是人才，習近平總書記曾經說過：“誰擁有了一流創新人才、擁有了一流科學家，誰就能在科技創新中占據優勢。”這些年來，上海院在楊為民的帶領下，大力貫徹中國石化集團公司“人才強企”的戰略，積極統籌推進人才工作，不斷加強人才隊伍建設，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發展的同時，實現個人成長、成才。

身為院長，楊為民十分重視人才培養這一關系研究院長遠發展的工作。“我希望能激發出年輕人的自信和獨立創新的精神，鼓勵他們發現新現象、創建新理論、做出一流成果、解決國家重大工程的一些實際問題，而不僅僅是以發表論文作為最終科研目標。”楊為民提起上海院這些年來引進的青年才俊，話語中充滿了期待，“他們的專業水平很高，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，積累經驗，快速成長。”每年，上海院都會舉辦多場“創新研討會”，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，力爭把可行的創新想法實現出來。

研究團隊討論分析新結構分子篩

“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，我國化工產業還處于大而不強的階段，要實現向化工強國的跨越，必須要從自主創新，乃至原始創新上破局！”作為世界第一大化學品生產國，我國化工產業結構性矛盾突出，表現一是部分通用產品的產能過剩比較嚴重，二是高端產品與原始創新能力不足，此外，還面臨著巨大的資源、能源與環保的壓力。面對這樣的局面，楊為民表示，上海院將繼續發揚“艱苦創業、嚴謹求實、協力攻關、開拓創新”這一傳承了近60年的企業精神，不斷優化調整研究領域，在基礎化學品上，降本增效，提高市場競爭力；在高端產品上，加快實現自主創新，努力攻克卡脖子的關鍵核心技術，為產業發展做出更大的貢獻。

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，科學技術一直在進步和發展，在發展綠色化工技術的征程中，楊為民及其團隊會面臨諸多新的挑戰、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，在科研創新的路上，不斷進步，不斷前行！