「特輯」奮鬥在科技前沿(上)

高校是產學研鏈條中關鍵的一環,是高質量發展技術與人才的重要儲備基地。《中國經濟大講堂》特別策劃春節系列節目“奮鬥在科技前沿”,邀請全國多所重點高校校長走進大講堂,向觀眾講述他們從事科學研究的不凡經歷,分享自己奮鬥在科研一線的寶貴經驗,展現向高質量發展轉型的信心與進展,激發廣大青年投身科學研究的熱情、勇於創新的科學精神!而打贏當前這場疫情防控阻擊戰正需要借鑑這些寶貴經驗和科學精神。今天跟大家分享天津大學校長金東寒、北京化工大學校長譚天偉、中國科技大學校長包信和的精彩演講內容。

發動機類似人體的心臟,它可以將一次能源轉換成源源不斷的動力,為人類充分享受現代生活提供便利。目前,我國發動機制造能力總體接近國際水平,是發動機製造大國,但還不是製造強國。我們能否以發動機行業的持續創新,探索我國製造業轉型升級之路?《中國經濟大講堂》特別策劃“奮鬥在科技前沿”專題系列,特邀中國工程院院士、天津大學校長金東寒權威解讀。

「特輯」奮鬥在科技前沿(上)

金東寒是我國特種發動機動力系統技術領域的開拓者和領軍人物。是國際內燃機學會主席,他是國際內燃機學會主席,是這一國際學術組織成立近70年來擔任該職務的第一位中國人。從中船重工711研究所所長、總工程師到擔任上海大學黨委書記、校長,再到2019年5月履新天津大學校長。30年歲月裡,他始終致力於特種發動機及其動力系統研究與應用開發,主持研製的我國首臺具有自主知識產權的特種發動機及其動力系統,為我國開創新型特種艦船從無到有的歷史,做出了巨大貢獻,使我國特種艦船技術水平、綜合性能步入世界先進行列,業界說,他為中國艦船裝上了性能優越的“中國心”。


在製造業轉型升級的過程中,我們該如何邁向全球價值鏈中高端?政府、企業、學校等應該如何各揚所長,發揮應有的作用呢?金東寒院士給我們提供了幾點專業建議。

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我們從歷史上來,看蒸汽機的發明引起了第一次工業革命,效率大幅度地得到了提高,內燃機的發現、發明和使用又是第二次工業革命的重要標誌。中國發動機行業的現狀是什麼樣的呢?

首先是行業規模巨大,2018年內燃機總產量超過8000萬臺,總功率達到26億千瓦,是目前發電總裝機容量的1.4倍,連續八年居世界第一。第二個特點是我們產業鏈完整,我們從原材料、零部件到整機、售後服務一應俱全。第三是製造能力和水平接近國際水平,而且大批量地出口,我們的質量跟日韓不相上下,我們現在佔據了近三分之一的全球市場份額。


發動機行業面臨怎樣的挑戰?


怎麼樣評價發動機的先進性呢?主要有這麼五個指標:高效率、低排放、高可靠性、便於操作、智能化。


拿高效率來說,大家都知道越省油越好,對於一艘船而言,船的價格在全壽命週期裡邊只佔10%,90%是油的價格,所以船東對主機的油耗是非常看重的。如果說多加幾百萬元,你油耗少了5克每千瓦時,他是馬上就會下單的。低排放主要是氮氧化物和硫化物,要滿足日益嚴苛的排放標準。氮氧化物是致癌物質,硫化物是酸雨的來源。高可靠性就是要求大修期要長,對於車用發動機誰都不希望去大修,對於船用發動機實際上跟船是同壽命的,但是也需要定期地維修。智能化最主要的目的是讓它更高效、更可靠、更便於操作,所以智能化是要給發動機賦能。


我們舉一個實例,目前船用發動機達到了什麼水平?油耗已經到了159克每千瓦時,效率就遠遠超過了50%,所以跟車用發動機相比,領先了起碼是10到15個百分點,同時排放滿足國際海事組織第二階段的標準。我們的所有船用發動機現在都採用電子控制,智能化水平是比較高的。另外,它的大修期已經達到了24000小時,是非常可靠的。通過50年的努力,船用柴油機的油耗降低了25克每千瓦時。油耗降低1克每千瓦時意味著什麼?經過50年的努力才降低了25克每千瓦時,實際上平均兩年降低1克每千瓦時,對於一艘一萬箱的集裝箱船來說,油耗降低1克就意味著每年節省150萬元人民幣。


製造業轉型升級,我們該怎麼做?


針對中國製造業的轉型升級,我提四點看法:


第一就是要切實發揮政府的創新引導作用。政府要加強供給側結構性改革,打造一個很好的營商環境,要重視培養優秀的技能人才,造就一批能工巧匠。


第二要切實發揮企業的創新主體作用。激發企業家的積極性和創造性,不斷地加大創新的投入,這兩年我們企業也都越來越重視這一點。華為為什麼能夠成為今天的華為?最主要的就是有任正非。任正非是非常重視創新投入的,他在開始創業的幾年把所有的錢都投入到研發當中去,至今華為創新投入每年佔銷售收入的百分比要高達10%到15%,這兩年都是在一千億元左右。正是這種強大的投入,才可以吸引到最好的人,他可以請別人幫他設計創新管理體系,可以做很好的實驗室,可以打造一個很好的創新平臺。所以我覺得加大投入是最重要的,要重視管理體系的建設,要實現有組織的科研。


紅旗發動機是一汽開發的一個高端品牌。原來曾經想用奧迪發動機,但是談判了多次也是沒有成功,因為奧迪要求說你用我的發動機你必須在車上有我的品牌標誌,這個是紅旗肯定不能接受的,這就逼著紅旗自主開發自己的發動機。所以紅旗的發動機從開發的時候就是全系列的,從4缸一直到12缸。比如說檢閱車用的就是12缸的,還有那種防彈車,單車重量3.5噸,用的都是12缸的。它們每年的投入非常大,它的研發中心就有將近3000人,他們的實驗臺很多,而且水平也很高,我印象當中大概差不多有100個實驗臺,而且他們也做了很多基礎性的工作。一般只有在高校裡面能夠看到的玻璃氣缸的發動機,我竟然在一汽的實驗臺裡面看到了。所以他們已經在研究燃燒過程、噴霧過程的基礎工作,我覺得這完全應該是高校乾的事情,而且他們開發的整個流程也是按正向設計、現代流程去開發的。所以我覺得從整個開發成效來說,已經基本上接近國際上的先進水平。


第三是要釋放產學研協同創新潛力。高校擁有59%的兩院院士,一大半的院士在高校, 75%的國家傑出青年基金獲得者,擁有非常好的人力資源,在國家三大獎的獲獎數也是非常高的,佔比70%多,技術發明獎、自然科學獎的佔比都非常高。現在最主要的問題就是高校的老師、科研人員不太關注我們企業的需求。高校教授選題目是怎麼選的?他們多半是參照哪些雜誌容易發表文章,因為考核就是這樣考核教授的,不管我研究的項目到底對工業部門有什麼用。現在我們每個企業,比如說濰柴動力,他們一定有十年創新計劃,這裡面有很多基礎問題,我們的教授應該去這個企業的創新規劃裡面找問題,然後去研究,這是第一點。第二點,高校擅長做技術成熟度一到三的實驗項目,這是不考慮未來應用背景的。那麼三到五的誰來做呢?我覺得應該是由校企之間的聯合實驗室。我一直在推廣這個概念,比如兩家一起做一個聯合實驗室,靠應用端的那面你來投,靠基礎端的這面我來投,但是我們兩家共享這個實驗室。我們每個人只投了一半的錢,但是我們共享一個完整的實驗室,我們緊密合作。我獨立做一到三,在我的實驗室到聯合實驗室裡面,實際上就是交接棒階段,你的工程師就開始介入了,考慮怎麼把它工程化,成熟度到五你就感興趣了,因為你能看到它會帶來什麼前景,所以企業是擅長做五到九的。對於技術成熟度有一個技術成熟度理論,我覺得這樣的方式我們一定能做出很多大事來,而且可以做出來很多東西,都是可以轉化的。現在我瞭解過,基本上看不到哪個大學裡邊專利的轉化率超過10%的,一般都在5%到10%左右,這是一個巨大的資源浪費。我覺得應該改革考核方式,要鼓勵教授把論文寫在祖國的大地上。我覺得這是一個非常大的資源,它還有很好的重點實驗室,省部級重點實驗室、國家重點實驗室,也有很多好的設備、儀器,也有很好的人力資源。所以,怎麼樣發揮高校的創新潛力我覺得非常重要,最重要的就是要改革考核方式。


最後一點,我覺得要發揮學會和行業協會服務的作用。大膽創新可以為行業的轉型升級做出更大的貢獻。中國內燃機協會和中國汽車工業協會以及中石油潤滑油公司等15家企業聯合發起成立了一個發動機潤滑油中國標準開發創新聯盟,包括汽車公司、主要的發動機公司、添加劑公司,行業的翹楚都在裡邊。我們這個聯盟經過了兩次擴容,成員包括殼牌、埃克森美孚、上海道達爾潤滑油,這三個都是國際最著名的潤滑油公司,後面幾家是世界上最著名的添加劑公司,還包括世界上的兩個評價公司,美國西南研究院,還有另外一個公司都成為我們會員了。我們這個聯盟沒有任何國家支持,是企業掏錢來支持的,每個企業都要掏錢,它們後面來的這些單位還要補交錢,我們是每年收年費的,而且這些外國的公司它還沒有表決權,但是它還參與,就是因為我們做的是中國標準。以後我們就是要做到用中國的潤滑油,用中國發動機,按照中國的標準進行評價,然後在中國使用。我就問他們這對他們有什麼好處?其實好處是不言而喻的,他希望能影響我們的標準制定,如果他要知道我們標準是往哪個方向做的話?他現在就開始進行研發了,否則未來會造成什麼樣的情況呢?他們的潤滑油要進入中國市場,也要我們這樣按照中國的標準進行評價,所以他們意識到這樣的危機後,就非常積極地來參與這個工作。


我覺得自主開發確實是個過程,這是需要積累的。我看了中國發動機近20年的進步,我覺得我一點都不擔心,我們不可能一天就吃成個胖子,假以時日的話,我覺得我們的發動機在不久的將來一定可以全面地和國際的先進水平來進行競爭。我們行業內如果把大家都組織起來的話,我覺得我們可以幹成任何事。“兩彈一星”那個時候條件是什麼條件?我們在那麼艱苦的條件下用了多少錢把這個東西搞出來的?現在這個條件,如果大家重視,一定能搞出來。那我們的瓶頸在哪兒?瓶頸不在技術上,就是在人。我們要有有情懷的企業家,第一要有情懷,第二加大投入,然後用現代管理的方式把大家組織起來,我們什麼事幹不成?既然選擇了就要去熱愛它,我非常贊同我們現在確實要培育大家工匠精神,做一件事就踏踏實實地把它做到底,做到極致。


「特輯」奮鬥在科技前沿(上)


塑料、橡膠、油漆、塗料、藥品、化妝品、食品添加劑、服裝……在我們身邊,化工產品無處不在,化工為人類生活提供了豐富的供給。如今,我國是世界上最大的化工產品生產國和消費國,其總產值居世界第一。我國經濟已轉向高質量發展,新技術不斷推動產業革命,在這樣的大趨勢下,化工行業該如何實現綠色發展、轉型升級?《中國經濟大講堂》特別策劃“奮鬥在科技前沿”專題系列,特邀中國工程院院士、北京化工大學校長譚天偉精彩解讀。

「特輯」奮鬥在科技前沿(上)

譚天偉長期致力於工業生物技術研究,開發了具有自主知識產權的脂肪酶並實現產業化,解決了在下游應用領域我們被“卡脖子”的一大問題。他積極推動生物製造在中國的發展,發明了將地溝油轉化為生物柴油的新工藝,品質達到歐洲標準。“發酵工業菌絲體綜合利用”項目,日本曾經做了幾十年研究,幾乎走入絕境,2002年,卻被譚天偉成功突破,也因此,他作為第一獲獎人,榮獲了國家技術發明二等獎。


2020年,我國要實現“單位GDP CO2排放比2005年下降40%~45%”的目標,面臨巨大壓力,工業生物技術能否成為新時代推動能源生產消費革命的重要力量?如何將塑料和二氧化碳等變廢為寶?譚天偉校長為您一一解析。

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化工到底多重要?


化工是國民經濟的支柱。

實際上,化工不單是中國的支柱,在全世界也是這樣。從全球化工的整個的銷售額或者GDP(國內生產總值)來看,它佔了全球GDP(國內生產總值)的7%。因為化工生產的是基礎原材料,它對其它行業有巨大的帶動作用。國外已經做過一個統計,每產生1美元的化工產品,它在下游,加工成終端產品的話,它會產生4.2美元的終端產品。


中國是世界化工產值第一大國,我們國家這幾年化工增長率佔了全球化工增長率的一半以上。按總產值計算,中國的化學化工佔全球的化學化工將近40%,也就是說中國的化學化工是非常大的一個行業。


近幾年,我們國家的一些重大科學工程,或者工程項目裡也離不開化學化工,碳纖維就是一個非常好的例子。這種碳纖維的重量特別輕,一般來說,大概只有普通鋼材的幾分之一,但是它的強度比一般的金屬材料要強,韌性也比它好。像這樣的一種又輕、強度又高、性能又好的材料,很顯然就可以在航天航空中應用。

實際上,在航天航空中的應用中,如果材料輕一點,那就意味著我們能夠射得更遠,或者帶的東西更多。舉個例子,國家長征7號火箭用了碳纖維材料之後,它就可以減重900公斤,這意味著我們可以攜帶更多東西上天,或者是打得更遠。


再有一個例子就是港珠澳大橋,它最亮眼的地方就是它的吊索,因為它的跨度很大。過去大家所看到的吊橋都是靠鐵鏈子吊起來的,而這一次用鐵鏈子很顯然太重,強度也沒有那麼高。這一次港珠澳大橋用的是什麼吊索呢?是超高分子量的聚乙烯,單根聚乙烯纖維的直徑只有0.5毫米,相當於五、六根頭髮絲的粗細。而這樣的一個粗細度,它的實際上拉力或者是耐受的強度要比我們普通的鋼材強得多,也就是說一根頭髮絲粗細的超高分子量的聚乙烯,吊起一個兒童是沒有問題的。這種高分子量的新材料使得港珠澳大橋成為可能。


還有一個是在今年(2019年)剛剛啟用的大興新國際機場。在新的大興機場裡也用到了大量的化工材料,比如說內飾的塗料,還有跑道上的新型的瀝青高分子材料。


所以化工不單是為我們日常生活的衣食住行服務,也為我們國家和世界上的這些重大工程項目在做支撐。過去很多不可能的事情,因為有了化工才成為可能。


實際上化工在不斷地技術進步,很多都已經這方面都做到了。我們通過很多包括工業生物技術、過程強化技術,人工智能技術等等,有很多新的技術,慢慢都在使我們的化工一天一天的更加美麗。


塑化劑如何不再令人談虎色變?


可能很多的觀眾不知道增塑劑是做什麼用的?實際上我們的塑料用品很多要加工成一定形狀的時候,都要加入增塑劑。很多塑料有的時候比較硬,有的時候比較脆,有的時候一加熱就不好了,就裂了。怎麼樣改善它的這些加工性能,那就要加大量的增塑劑進去。而增塑劑的這個用量是非常之大的,比如說在PVC(聚氯乙烯)的管子裡面,加的增塑劑都是百分之二、三十;兒童玩具裡的增塑劑佔了35%,就是一個兒童玩具裡面35%的質量是增塑劑,不是塑料,所以它的量是非常之大的。還有我們的一些食品包裝袋,還有我們一些醫療用的一次性注射器,還有我們的這個輸液管,裡頭都有大量的增塑劑。我們用的增塑劑是什麼樣的增塑劑呢?我們主要是用的鄰苯類的增塑劑。鄰苯類的增塑劑有一些缺點,非常典型的一個缺點就是什麼呢?它有致癌的危險。比如說白酒(鄰苯二甲酸酯類)塑化劑,增塑劑在臺灣叫做塑化劑,塑化劑超標就是增塑劑超標。實際上並不是有人有意要給酒裡頭加增塑劑,誰釀酒也不會加增塑劑。而是酒瓶子的那個上頭是一個塑料的瓶塞,它裡頭有增塑劑,而酒精濃度比較高的時候,把那個瓶塞的增塑劑給溶進去了,所以酒中的增塑劑也就超標了。所以這種塑化劑,尤其是兒童玩具,在國外它已經是通過立法不準用鄰苯類的增塑劑了。所以現在我們迫切希望能開發出綠色的增塑劑,而這個綠色的增塑劑來自於什麼呢?

大多數都是來自於生物基的,比如說用澱粉類的做成的,比如說發酵做成的檸檬酸,或者是由油脂做成的油酸酯,這種增塑劑就是綠色的,因為它是天然的,都是食物基的,都是可以吃的,它做成的增塑劑就沒有任何毒副的作用。


塑料和二氧化碳怎樣變廢為寶?


從我們國家乃至全世界來看,資源的循環率是很低的。從全球來看,只有9%左右的物質實現了循環。最典型的是塑料垃圾非常之多,還有建築的垃圾、生活的垃圾等等,這些垃圾都特別多。生活垃圾要分類,要把能回收的回收,要循環利用,不能再像過去似的都埋掉或者燒掉。化工裡的原料和產品基本上都是以碳為最基礎成分的,我們的塑料,我們的有機化合物都是含有碳的。碳資源如何實現循環利用是未來非常重要的一個環節,我們怎麼才能實現這種利用呢?我舉一個例子,就是塑料。


全世界每年新產生的塑料垃圾有3.2億噸之多,我們國家一年產生的廢舊塑料有7000多萬噸。如果燒了就會變成二氧化碳等有機物,成了溫室氣體。如果能將碳加以利用的話,我想我們整個社會可持續發展就可以實現了。將來塑料有沒有可能用工業生物技術定向地降解呢?現在我們說塑料不可生物降解,所以它成了一個沒有辦法處理的問題,它是不能禁締也不能利用的一個原料。現在的處理辦法主要是燒掉,或者把它裂解成什麼油等這種低級的利用。那能不能恢復成單體材料呢?現在有沒有這種可能性呢?實際上在去年(2018年)年底,法國的一家公司,已經把PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)通過生物技術降解成單體,這個單體就可以循環利用了。這個技術取得突破之後,我覺得很快我們就要研究PP(聚丙烯)是否可行,PE(聚乙烯)是否可行等等,我覺得這些都有待提到日程上來,我們有沒有可能利用生物技術把這些塑料能夠回收加以利用,從而實現資源的極大的利用。


未來二氧化碳的利用,可能是我們化學工業綠色發展的一個重要的前沿發展方向,也是工業生物技術的一個突破口。

這麼多溫室氣體,如果能夠利用原料來進行轉化的話,這個轉化技術有可能是生物技術,也可能是化學技術,不管是哪一種,只要能轉化成化工產品,那這一塊兒的原料就會源源不斷,而且真的實現了碳資源的循環利用。


這是一個未來的技術,但是它並不遙遠,可能在十年、二十年後就能成為現實。所以現在我們才需要有科研,才需要有人去研究,可能在未來的十年或者二十年中,我們就能工業化,那個時候二氧化碳可能真的就變成了價廉物美的東西了,然後社會可能真就綠色可持續了。


「特輯」奮鬥在科技前沿(上)


如今,空氣汙染、溫室效應、氣候變化,令石油、煤炭等傳統化石能源昔日耀人的光環減弱;消耗巨大、儲量有限,更是讓能源危機的陰影籠罩世界。我國作為世界最大的發展中國家,能源需求仍在持續增長。但是,我國的能源結構是“貧油、少氣、相對富煤”,因此,克服煤化工能耗高、效能低、汙染高成為一大現實問題,一段時期以來,解決這一問題的催化技術被寄予厚望。催化技術可以改變化學反應的難易程度和速度。那如何通過催化技術破解現實中的種種能源難題?《中國經濟大講堂》特別策劃“奮鬥在科技前沿”專題系列,特邀中國科學院院士、中國科學技術大學校長包信和深度解讀。

「特輯」奮鬥在科技前沿(上)

包信和長期從事催化基礎理論研究和新型催化材料的創制,以及能源清潔高效轉化過程的研發,他偏於一隅,甘坐15年冷板凳。研究成果顛覆了90多年來煤化工一直沿襲的傳統路線,有望使煤化工水耗和能耗大幅降低,被業界譽為煤轉化領域“里程碑式的重大突破”。


在能源領域,究竟如何通過催化技術發掘煤炭的巨大潛力,徹底改變以往煤化工汙染大、能耗高、效率低的缺陷呢?下面就由包信和校長為您揭曉答案。

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我們為什麼要用煤制油?


世界上能源結構的比例是三分之一左右是煤,三分之一左右是石油,再三分之一左右是天然氣,大概還有一部分是可再生能源。但是對於中國來說,情況就不一樣了。


中國在能源結構中長期以來一直是以煤為主導的,甚至有些地方的煤可以達到80%。但通過現在這幾年的變化,我們使用煤的情況在能源結構裡面的佔比逐步降低了,去年(2018年)煤的使用大概就佔到60%左右。按照現在石油開採的量,中國探明的可開採的石油大概可以採十二年,天然氣大概是三十年左右,煤多一點,大概就是四、五十年的樣子,或者是更多一點。


而從對外依存度來看。比如說現在我去加一箱油,70%左右是進口的,30%是我們中國自己開出來的;天然氣大概45%左右是進口的, 50%左右是我們自己開出來的。中國的能源強度非常高,能源強度是什麼意思呢?一萬美元的GDP(國內生產總值),我們中國消耗的能源跟國外消耗的能源不是可比的。本世紀初的時候,我們消耗的能源大概是日本的8—10倍。也就是說,我們生產一萬美元的GDP(國內生產總值),我們消耗比如說是8份的煤,日本人可能就消耗1份的煤。所以我們的效率確實是非常之差的,再加上由於燒煤這個事兒,對我們的空氣、水的汙染非常之大。


到底中國怎麼發展?從2000年到2018年中國石油、天然氣的對外依存度數據來看,所謂依存度,就是我們到底要進口多少?2018年我們進口的天然氣大概是45%,進口的石油依存度大概是70%。但我們現在一年開發多少油呢?大概最大的產出量不到2億噸,現在差不多1.9億噸這個樣子,但我們要用到6億噸這樣的油。接下來我們肯定是開發不了這麼多,但對於中國來說,真正資源佔比比較大的,相對來講就是煤。


自然界有它的一個安排,中東那一塊油多,中國這一塊相對來講就是煤多。有些煤礦裡面,十幾米全是煤,就堆在那個地方,我們再用機器去把它挖出來就是煤,而且就是好煤。所以對我們中國來講,有一件事情是很有必要做的,而且是戰略性的,就是怎麼把我們已有的資源,把我們的煤變成我們有少的油、天然氣或者我們的化學品。這塊東西美國人不做,因為他們的油、天然氣很多,它根本不會要用煤來做這個事兒。歐洲人做不做呢?歐洲人也不做。所以實際上這一塊東西,就是非常有中國特色的,我們是一定要將此作為我們戰略的儲備。


但做完以後是不是馬上就開成工廠大量生產?這個不一定,要看經濟情況。經濟有需求我就用它,經濟沒有需求我就不去用,但是我們一定要知道怎麼做能把煤變成油,或者變成化學品,這個是我們一直在做的。我想我們在座的可能也有很多人也在做這件事,而且這件事情還是中國人做得最好。比如煤制油這一塊,我們中國16萬噸年產量,煤制油做了好多,我們中國最大的一個煤制油的工廠在寧夏的寧東這塊地方。最大的一個裝置一年可以供我們生產400萬噸油,這個量就是很大的。


中國還做了一件事就是把煤先變成甲醇,然後再把甲醇變成烯烴。


烯烴是一種碳和氫組成的化合物,它是重要的化工基礎原料。廣泛用於生產塑料、橡膠、服裝、汽車、傢俱、裝飾材料、包裝材料等多種產品。在工業上,烯烴主要通過石油裂解來生產,也可以通過甲醇、乙醇等其他原料等製取。如果能直接利用煤生產烯烴,可以大大降低石油的消耗。


煤變成甲醇以後,再把甲醇變成烯烴,然後再把它變成聚烯烴,整個這是一個產業鏈。以前烯烴我們都是怎麼來的呢?都是煉油過程當中產生的石腦油,把石腦油裂解變成烯烴。10噸的原油大概可以煉3噸的石腦油,3噸的石腦油可以煉一噸的烯烴,10噸的原油才能搞出一噸烯烴來。我們中國大概一年消耗烯烴大概就4000萬噸左右,也就是說煉油能力就要到4億噸才能夠做這樣一件事。現在呢大家可以看到,有1000多萬噸我們可以從煤中來,這解決了很大的一個問題了。所以這個對中國人來說是很重要的。


但是一談到煤這件事吧,好多地方都打怵,為什麼打怵呢?一個是因為煤有汙染,一個就是中國還缺水。大家都知道,可能有些人對這個煤化工瞭解,要搞煤化工它一定要用水。我們到底怎麼來解決這樣一個問題。


煤化工能不能是綠色的?


我先給大家看一看煤是一個什麼樣的東西,別以為煤就是個炭,不是的。你要把煤仔仔細細看到裡面,它有很多分子。自然界經過光合作用,把二氧化碳跟水什麼東西弄在一起,氫同碳弄在一起就變成不同的芳烴。這樣一個烴的分子後面再埋在地下去以後,這些分子慢慢就在這個裡面了,這些分子好多都是我們需要的。


那麼大家在想,有沒有可能直接把煤用催化劑把它像剪刀一樣剪下來,變成我們需要的東西呢?大家知道,石油煉製它是用催化劑把這個油品剪斷以後,拿出我們需要的東西來。那麼哪一天有沒有可能這個煤也找到一個催化劑,或者怎麼樣把它剪斷,不就是我們需要的東西了嗎?


1924年,有兩個德國人,一個叫弗朗茲·費歇爾,一個叫漢斯·託羅普施,他們就把這個過程弄出來,叫“費託過程”。九十多年來,一直是這樣一個過程。“費託過程”是怎麼做的呢?是用一個水跟這個一氧化碳反應,變成了一個氫氣加二氧化碳,就是水煤氣變化反應。那接下來再用這個氫氣把這個一氧化碳的氧給拿掉,變成了水,一氧化碳跟氫反應就變成了CH2(低碳烯烴)。那我們現在做了個什麼事呢,

這十幾年我們就做了一件事兒,就是不用費託反應這個催化劑了,而用另外一種氧化物作為催化劑。就直接用催化劑把這個一氧化碳跟這個氫反應,變成了CH2(低碳烯烴)。那麼一個優點就是不用水了,再循環是沒有了;還有一個優點就是把這三步的反應最後就變成一步了。


現在世界上做得最好的,比如說做烯烴,也就做到58%低碳烴選擇性。那我們就用這個反應去做,因為它選擇性高了嘛,它一下可以做到百分之九十幾的低碳烴選擇性。大家知道,這個百分五十八同百分九十幾可是差別很大了。這件事情出來以後,我們不光是就做這樣一個反應,我們把這個概念進一步推廣,它實際上是一個生產平臺。弄了這個以後呢,大家可以看到低碳烯烴、芳烴,包括含氧化物都能做到。所以未來這個東西假如做成以後,就做成這個平臺,最起碼可以少用水,少排二氧化碳,少耗能,因為這個過程就節能,而且它的反應選擇性高。所以這個過程也就是一個綠色的過程,我為什麼講催化能夠來支撐綠色發展呢?支撐這個協調發展呢?那這個也就是我們做的一件事,就通過催化在煤化工當中來支撐綠色發展這樣一件事。


那麼我們搞科學,我當時這件事是在中科院大連化學物理研究所做的。大家知道化物所是一個科研單位,它是比較注重出來東西你怎麼能夠把它真正用起來。所以呢,我們就從16年開始,那就做了這麼大一套這個裝置。裝置有多高呢?大概60米高。60米像那種20層樓是吧?反應器呢,就擺在這裡面,今年(2019年)的中秋節,正好是9月13號,正好呢我就在那裡了,你看這個月亮,還是蠻好的,實際上是零點這個左右,那我們就很高興,就開車啟動設備做這件事。那麼後面呢,就發現就是我們在這個大裝置上,一氧化碳轉化率大於50%,就一次性大於50%,而且這個裡面烯烴的選擇性大於75%這個樣子,而且結果比這個實驗室裡還要好。


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