两年一次的中国科学院、中国工程院院士增选今天揭晓,中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院杨为民教授当选中国工程院院士。“我们研究院现在有很多技术推广到了海外,以前不可能有这样的事。”杨院士说,“我的理想是要把我们自主开发的绿色化工技术打造成‘一带一路’的名片。”
如今,中国石化上海院研发的烷基苯脱氢催化剂已应用于比利时、美国,甲苯歧化催化剂应用于白俄罗斯、印度尼西亚,苯烷基化催化剂应用于俄罗斯、台湾地区。
让自主开发的催化剂性能处于国际领先
1994年,杨为民博士毕业后入职中国石化上海院,被委以重任,担任课题组长,负责研发分子筛气相法乙苯绿色生产技术。这是我国发展绿色化工非常重要的一项技术,当时被一家美国企业独家垄断。我国曾花费大量外汇,引进了3套分子筛气相法乙苯生产装置。进口催化剂更换耗资巨大,技术服务滞后,甚至影响到了企业的正常排产和运营。
面对核心技术被国外垄断的窘境,杨为民带领团队走上了自主创新的征程。他们以创制分子筛催化剂作为突破口,采用低成本原料开发高性能的新型催化剂。“当时的条件比较艰苦,只有6个人的团队需要完成试验原料筛选、试验装置搭建、分子筛催化剂合成、催化性能评价、数据分析等一整套工作。”杨为民回忆,“为了完成上千小时的不间断催化剂稳定性考评,团队所有的研究人员日夜倒班,把实验室当成了家。”他在办公室里放了一张行军床,为了掌握第一手试验数据,常常连续几周不能回家,奋战在实验室。
经过5年苦干,他们开发的催化剂终于在工业装置上成功应用,技术性能超过了国外催化剂的水平。但杨为民并没有满足于此,他带领团队再次经过3年攻关,研发出具有自主知识产权的气相法乙苯绿色生产成套技术。采用这项技术建成的当时国内最大规模气相法乙苯生产装置,物耗能耗等重要技术指标处于国际领先,使我国成为继美国之后第二个掌握分子筛气相法乙苯绿色生产技术的国家。
国际上率先实现生物乙醇制乙苯工业应用
在杨为民看来,绿色化工是世界石油化工发展的必然趋势,我国一定要根据自身资源特点开发绿色化工技术,以提高相关产业的国际竞争力。
生物乙醇是生物基原料,以此生产下游化工产品,可提高产品的绿色化程度,减少碳足迹。但这项技术挑战很大,如生物乙醇法制乙苯技术,苯与乙醇反应会产生大量水,导致分子筛催化剂快速失活。国外多个机构做过大量研究,但都没能解决分子筛催化剂抗水性差这个难题。
“外国人做不成的事,并不代表中国人也做不成。”杨为民凭借对分子筛催化剂的深入研究,带领团队发明了多项提高分子筛催化剂活性、选择性和水热稳定性的技术,研制出抗水性能优异的乙苯催化剂,并与企业合作,在国际上率先实现了生物乙醇制备乙苯的工业化。
创制具有全新拓扑结构的分子筛材料
纵观石化技术的发展历程,新结构分子筛材料的发明与应用往往会带来石化技术的跨越式发展,所以国际知名能源化工企业都十分重视新结构分子筛材料研发,创制了一批新结构分子筛材料,而我国企业界在这方面长期处于空白状态。杨为民带领团队,实现了我国企业界新结构分子筛合成零的突破。
从2013年起,中国石化上海院走上了新结构分子筛创制的探索之路。杨为民团队基于材料基因工程新理念,发展了先进的高通量分子筛合成技术,开展了两万余次试验,先后合成出30余个以中石化命名的scm系列新型分子筛。其中scm-14分子筛具有全新的拓扑结构,2018年5月获得了国际分子筛协会(iza)授予的结构代码sor,中石化也成为我国首家获得分子筛结构代码的企业。2019年4月,又一个新结构分子筛scm-15获得国际分子筛协会授予的结构代码sov。
27年来,他带领团队自主研发的成果已在海内外50多家企业实现工业应用,为我国石化工业绿色可持续发展、中国绿色石化技术走向世界提供了科技支撑。
栏目主编:黄海华
本文作者:俞陶然
文字编辑:俞陶然