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破解燃“煤”之急的年輕人

發(fā)布時間:2022-08-01 11:22:00來源: 中國青年報

  科學閃光者

  破解燃“煤”之急的年輕人

  小隱隱于野,大隱隱于市。

  在大連市沙河口區(qū),綠樹環(huán)繞的大花壇后,立著一塊“中國科學院大連化學物理研究所”的門牌(以下簡稱“大連化物所”),將所區(qū)與城市的喧囂隔絕開來。院內(nèi)是別有洞天,依山而行,山腳是催化基礎國重樓、能源基礎樓,山上可見化工樓、能源樓、分子反應動力學國重樓、生物技術樓等,蟬聲響徹,宿鳥幽鳴。

  在新中國成立之初,大連化物所成功開發(fā)了水煤氣合成液體燃料技術,為我國石油工業(yè)的恢復發(fā)展作出了重要貢獻,應國家之所需,一代代科技創(chuàng)新成果從這里走出。催化科學先驅者之一的張大煜先生、化學激光的奠基人和開拓者張存浩先生,以及20多位兩院院士先后“隱居”于此。

  新時代,我國提出了加快綠色低碳科技發(fā)展的新命題。大連化物所新一輩的科學家們,組織實施“潔凈能源關鍵技術與示范”中科院戰(zhàn)略性先導科技專項,圍繞化石能源清潔高效利用、清潔能源多能互補與規(guī)模應用和低碳化多能融合戰(zhàn)略三條主線,集合了中科院20多家能源領域研究所及大學優(yōu)勢研究力量,至今已突破55項關鍵技術,完成29套工業(yè)示范裝置開工建設,帶動投資1500多億元。

  他們從方寸實驗室到萬畝工廠,以能源技術革命推動了能源革命。他們,是破解能源變革難題的新一代。

  燃“煤”之急

  一個人最大的幸運,莫過于在他年富力強的時候發(fā)現(xiàn)了自己的使命。

  1999年,大連化物所研究員丁云杰在30多歲時就找到了自己的使命。那一年,他擔任了碳化學與精細化工催化研究組組長,從事合成氣轉化和精細化工催化等領域的研究。

  在此之前很長一段時間,人們對我國能源的印象還停留在石油大會戰(zhàn)的盛況。以“鐵人”王進喜為代表的大慶油田工人們,喊著口號,“寧肯少活20年,拼命也要拿下大油田”。這一代人用鐵人精神,結束了“洋油”時代,基本實現(xiàn)自給。

  “石油資源短缺,原油主要依靠進口。我國存在‘富煤、貧油、少氣’的資源結構,形成以煤炭為主的能源消費結構。”中國工程院院士、大連化物所所長劉中民說。

  面對這樣的國情,新一代科技工作者要打響一場可行的煤炭清潔利用的技術革命。丁云杰團隊的“秘籍”是,掌握以鈷基催化劑和以其為核心的工藝技術,實現(xiàn)“煤變油”的科技突破。

  攀登科學高峰,從無捷徑可走。深夜11點之后,丁云杰辦公室的燈還常常亮著。“基礎研究的主要意義在于從大量研究信息中鑒別真?zhèn)?,獲取和理解基礎理論中的概念和精華?!倍≡平芨锌?,雖身處宏觀世界,但要把研究視野鉆進微觀世界,從原子、分子水平上理解化學反應。

  其中的技術難題常人難以理解。用1992出生的青年科研人員趙子昂的說法是,這是一項能源轉化研究,能夠化解國外對石油封鎖的危機。這項研究從實驗小試、中試再到工業(yè)化已歷經(jīng)20年。

  這足以跨越一個科學家的中青年時代。

  科學接力

  破解燃“煤”之急的難題,需要幾代人的接力。

  1999年,潘秀蓮赴德國弗朗和費界面工程與生物技術研究所,開展無機氧化物膜和金屬膜的制備和催化研究工作,4年后完成博士后工作,她回到大連化物所,加入包信和院士團隊。在這場能源技術革命中,他們走出了一條合成氣制烯烴的能源技術創(chuàng)新之路。

  2007年,他們就提出采用雙功能耦合催化劑體系,探索合成氣直接轉化制低碳烯烴的構想。這是一個讓人激動萬分的科學構想,如果能夠實現(xiàn),對傳統(tǒng)工藝路線是一個顛覆性變革,對我國能源安全戰(zhàn)略也具有深遠意義。

  這項研究,耗時近10年。

  其間,團隊憋著勁向著最初的構想進發(fā),探索路上充滿各種挑戰(zhàn)和困難。在團隊不懈努力下,終于開創(chuàng)了煤基合成氣直接轉化制低碳烯烴的新途徑。就像包信和院士說的那樣:“科學研究,只要方向對,就不怕路途遙遠。只要堅持,再冷的板凳也能坐熱?!?/p>

  2016年3月,《科學》雜志發(fā)表了這一研究成果,并同時發(fā)表了一篇以“令人驚奇的選擇性”為題的專家評述文章。專家稱,這一原理上的突破“將帶來工業(yè)上的巨大競爭力”。

  一位從事費-托制烯烴技術研究20多年的德國專家聽聞后,沮喪地說:“這個點子為什么不是我們先想到的?”

  包信和自豪回應:“這一次也該輪到我們了。”

  這期間,團隊在該研究方向上,除了申報多件中國發(fā)明專利和國際PCT專利外,沒有公開發(fā)表一篇相關研究的文章。

  “功成不必在我”是難得的科研胸懷。

  大連化物所的科學家們展開了一代代的科學接力,研究所的前輩中流傳著這樣一句話:作為“國家隊”“國家人”,心系“國家事”,肩扛“國家責”。

  推向工業(yè)化

  從榆林機場驅車兩個小時才能到達合作的化工廠,從2019年開始,戴著安全帽,身著灰白色工裝,潘秀蓮,這個身形瘦小的女科學家?guī)е鴪F隊往返于大連和榆林工廠之間,2020年一年之中有一半的時間住在這里,和技術人員、工人們一起“蹲守”在工廠,從催化劑裝填,到現(xiàn)場各種試驗方案,不斷討論研究。

  2019年,全球首套煤經(jīng)合成氣直接轉化制低碳烯烴的千噸級工業(yè)試驗裝置順利建成,9月份單反應器試車一次投料成功。2020年9月完成了全流程工業(yè)試驗。

  破解煤化工能源變革難題,就不能讓成果“躺”在實驗臺上。

  有些年輕人不能理解,“為什么院士如此厲害了,還比年輕人更努力?!痹趯嶒炇依?,他常常在深夜還能看到包信和。潘秀蓮研究員除了出差,幾乎大部分時間都在實驗室,改論文到深夜甚至凌晨是家常便飯,第二天早上又早早出現(xiàn)在實驗室。在這里,沒有“996”“007”的概念。他們一直在思考:基礎研究如何突破?基礎研究取得突破后,他們又在思考如何推向應用。

  一處化工廠的裝備架上,高掛著一條橫幅:創(chuàng)新引領科教報國,產(chǎn)研融合高端發(fā)展。

  大連化物所研究員朱何俊深有感觸,“身為國家隊,唯有瞄準難題,迎難而上,在工業(yè)化上實現(xiàn)技術突破,才能稱之為真正的國家隊?!?/p>

  他曾帶領青年科研人員,前往榆林另一個化工廠展開工業(yè)化試驗。榆林的冬天,室外零下二三十攝氏度,半夜開車返回住所,車窗上結了一層冰。

  困難在現(xiàn)實中被放大。在實驗室,他們展開試驗需要1000多個小時,當催化劑轉運到工廠,試驗時間則要延長到8000多個小時。

  催化劑一旦達不到指標,丁云杰、朱何俊就要帶著團隊分析溫度、壓力、工藝參數(shù)。團隊四五個研究人員跟著工人們爬到裝置上,鉆到反應器里查找問題。最終,他們歷時近一年,成功實現(xiàn)催化劑放大生產(chǎn)。

  2020年,新一代煤制油技術的炭載鈷基漿態(tài)床合成氣制油示范裝置實現(xiàn)100%負荷運行。今年5月,鑒定委員會認為,該技術創(chuàng)新性強,整體技術達到國際先進水平。

  急國家所急

  昔日,時任東北科學研究所大連分所副所長張大煜,在1950年時大刀闊斧地開始重組改革,面對國家的石油危機,毅然將石油研究作為研究所首要的科研方向。

  昔日,身在美國的張存浩回國,跟隨張大煜連夜乘坐火車來到大連。當時石油稀缺,水煤氣合成燃料技術勢在必行,卻遭遇種種挑戰(zhàn)。他們歷經(jīng)3個月,從流化床小試到中試,再到工業(yè)試驗,油產(chǎn)量超過美國。此后張存浩3次轉變科研方向,他說:“國家需要什么,我就做什么。”

  新時代有了新的能源命題。

  《新時代的中國能源發(fā)展》白皮書指出,要全面推進能源消費方式變革,構建多元清潔的能源供應體系,實施創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略,不斷深化能源體制改革……

  中科院領命出征:到2025年,突破化石能源、可再生能源、核能、碳匯等關鍵技術;推進重點行業(yè)低碳技術綜合示范,支撐產(chǎn)業(yè)綠色轉型發(fā)展。

  歷經(jīng)數(shù)十年的努力,劉中民院士團隊于2006年合作完成了世界首次工業(yè)性試驗,成功開發(fā)了甲醇制取低碳烯烴(DMTO)成套工業(yè)化技術,之后還實現(xiàn)了世界首次煤制烯烴工業(yè)化應用“零”的突破,為我國烯烴產(chǎn)業(yè)發(fā)展開辟了一條新的重要途徑。

  國家所急就是科學所急。丁云杰在團隊里定下了兩項課題標準:一要做國家所急需的技術;二要做國外已有但對我國封鎖的技術。這兩條標準影響著一屆屆年輕人的科研方向。包信和也常常提醒年輕人,不要一味地追熱點,不可唯論文,要心懷“國之大者”,瞄準國家重大戰(zhàn)略需求中卡脖子難題,要有坐冷板凳的決心,肯下苦功夫,做出對國家有貢獻的代表性研究成果。

  現(xiàn)在,一批批80后90后浸潤在此,他們在這里自由生長,努力破解煤化工能源難題。

  進出之間,每一個人都能看到時任中科院院長郭沫若所題字的院牌——中國科學院大連化學物理研究所。另一段故事是,郭沫若曾到大連化物所考察,提筆寫下《水調(diào)歌頭》,以示嘉勉,其下闋云:出成果,驅虎豹,御熊羆。趕超任務,重擔爭挑樂莫支。攻破尖端堡壘,滿足國民經(jīng)濟,接力把山移。永蓄愚公志,長頌冬云詩。

  半個多世紀過去了,從科教救國到科教興國,這里的科學家精神永不落幕。

  中青報·中青網(wǎng)見習記者 楊潔 來源:中國青年報

(責編: 陳濛濛)

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