「特辑」奋斗在科技前沿(上)

高校是产学研链条中关键的一环,是高质量发展技术与人才的重要储备基地。《中国经济大讲堂》特别策划春节系列节目“奋斗在科技前沿”,邀请全国多所重点高校校长走进大讲堂,向观众讲述他们从事科学研究的不凡经历,分享自己奋斗在科研一线的宝贵经验,展现向高质量发展转型的信心与进展,激发广大青年投身科学研究的热情、勇于创新的科学精神!而打赢当前这场疫情防控阻击战正需要借鉴这些宝贵经验和科学精神。今天跟大家分享天津大学校长金东寒、北京化工大学校长谭天伟、中国科技大学校长包信和的精彩演讲内容。

发动机类似人体的心脏,它可以将一次能源转换成源源不断的动力,为人类充分享受现代生活提供便利。目前,我国发动机制造能力总体接近国际水平,是发动机制造大国,但还不是制造强国。我们能否以发动机行业的持续创新,探索我国制造业转型升级之路?《中国经济大讲堂》特别策划“奋斗在科技前沿”专题系列,特邀中国工程院院士、天津大学校长金东寒权威解读。

「特辑」奋斗在科技前沿(上)

金东寒是我国特种发动机动力系统技术领域的开拓者和领军人物。是国际内燃机学会主席,他是国际内燃机学会主席,是这一国际学术组织成立近70年来担任该职务的第一位中国人。从中船重工711研究所所长、总工程师到担任上海大学党委书记、校长,再到2019年5月履新天津大学校长。30年岁月里,他始终致力于特种发动机及其动力系统研究与应用开发,主持研制的我国首台具有自主知识产权的特种发动机及其动力系统,为我国开创新型特种舰船从无到有的历史,做出了巨大贡献,使我国特种舰船技术水平、综合性能步入世界先进行列,业界说,他为中国舰船装上了性能优越的“中国心”。


在制造业转型升级的过程中,我们该如何迈向全球价值链中高端?政府、企业、学校等应该如何各扬所长,发挥应有的作用呢?金东寒院士给我们提供了几点专业建议。

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我们从历史上来,看蒸汽机的发明引起了第一次工业革命,效率大幅度地得到了提高,内燃机的发现、发明和使用又是第二次工业革命的重要标志。中国发动机行业的现状是什么样的呢?

首先是行业规模巨大,2018年内燃机总产量超过8000万台,总功率达到26亿千瓦,是目前发电总装机容量的1.4倍,连续八年居世界第一。第二个特点是我们产业链完整,我们从原材料、零部件到整机、售后服务一应俱全。第三是制造能力和水平接近国际水平,而且大批量地出口,我们的质量跟日韩不相上下,我们现在占据了近三分之一的全球市场份额。


发动机行业面临怎样的挑战?


怎么样评价发动机的先进性呢?主要有这么五个指标:高效率、低排放、高可靠性、便于操作、智能化。


拿高效率来说,大家都知道越省油越好,对于一艘船而言,船的价格在全寿命周期里边只占10%,90%是油的价格,所以船东对主机的油耗是非常看重的。如果说多加几百万元,你油耗少了5克每千瓦时,他是马上就会下单的。低排放主要是氮氧化物和硫化物,要满足日益严苛的排放标准。氮氧化物是致癌物质,硫化物是酸雨的来源。高可靠性就是要求大修期要长,对于车用发动机谁都不希望去大修,对于船用发动机实际上跟船是同寿命的,但是也需要定期地维修。智能化最主要的目的是让它更高效、更可靠、更便于操作,所以智能化是要给发动机赋能。


我们举一个实例,目前船用发动机达到了什么水平?油耗已经到了159克每千瓦时,效率就远远超过了50%,所以跟车用发动机相比,领先了起码是10到15个百分点,同时排放满足国际海事组织第二阶段的标准。我们的所有船用发动机现在都采用电子控制,智能化水平是比较高的。另外,它的大修期已经达到了24000小时,是非常可靠的。通过50年的努力,船用柴油机的油耗降低了25克每千瓦时。油耗降低1克每千瓦时意味着什么?经过50年的努力才降低了25克每千瓦时,实际上平均两年降低1克每千瓦时,对于一艘一万箱的集装箱船来说,油耗降低1克就意味着每年节省150万元人民币。


制造业转型升级,我们该怎么做?


针对中国制造业的转型升级,我提四点看法:


第一就是要切实发挥政府的创新引导作用。政府要加强供给侧结构性改革,打造一个很好的营商环境,要重视培养优秀的技能人才,造就一批能工巧匠。


第二要切实发挥企业的创新主体作用。激发企业家的积极性和创造性,不断地加大创新的投入,这两年我们企业也都越来越重视这一点。华为为什么能够成为今天的华为?最主要的就是有任正非。任正非是非常重视创新投入的,他在开始创业的几年把所有的钱都投入到研发当中去,至今华为创新投入每年占销售收入的百分比要高达10%到15%,这两年都是在一千亿元左右。正是这种强大的投入,才可以吸引到最好的人,他可以请别人帮他设计创新管理体系,可以做很好的实验室,可以打造一个很好的创新平台。所以我觉得加大投入是最重要的,要重视管理体系的建设,要实现有组织的科研。


红旗发动机是一汽开发的一个高端品牌。原来曾经想用奥迪发动机,但是谈判了多次也是没有成功,因为奥迪要求说你用我的发动机你必须在车上有我的品牌标志,这个是红旗肯定不能接受的,这就逼着红旗自主开发自己的发动机。所以红旗的发动机从开发的时候就是全系列的,从4缸一直到12缸。比如说检阅车用的就是12缸的,还有那种防弹车,单车重量3.5吨,用的都是12缸的。它们每年的投入非常大,它的研发中心就有将近3000人,他们的实验台很多,而且水平也很高,我印象当中大概差不多有100个实验台,而且他们也做了很多基础性的工作。一般只有在高校里面能够看到的玻璃气缸的发动机,我竟然在一汽的实验台里面看到了。所以他们已经在研究燃烧过程、喷雾过程的基础工作,我觉得这完全应该是高校干的事情,而且他们开发的整个流程也是按正向设计、现代流程去开发的。所以我觉得从整个开发成效来说,已经基本上接近国际上的先进水平。


第三是要释放产学研协同创新潜力。高校拥有59%的两院院士,一大半的院士在高校, 75%的国家杰出青年基金获得者,拥有非常好的人力资源,在国家三大奖的获奖数也是非常高的,占比70%多,技术发明奖、自然科学奖的占比都非常高。现在最主要的问题就是高校的老师、科研人员不太关注我们企业的需求。高校教授选题目是怎么选的?他们多半是参照哪些杂志容易发表文章,因为考核就是这样考核教授的,不管我研究的项目到底对工业部门有什么用。现在我们每个企业,比如说潍柴动力,他们一定有十年创新计划,这里面有很多基础问题,我们的教授应该去这个企业的创新规划里面找问题,然后去研究,这是第一点。第二点,高校擅长做技术成熟度一到三的实验项目,这是不考虑未来应用背景的。那么三到五的谁来做呢?我觉得应该是由校企之间的联合实验室。我一直在推广这个概念,比如两家一起做一个联合实验室,靠应用端的那面你来投,靠基础端的这面我来投,但是我们两家共享这个实验室。我们每个人只投了一半的钱,但是我们共享一个完整的实验室,我们紧密合作。我独立做一到三,在我的实验室到联合实验室里面,实际上就是交接棒阶段,你的工程师就开始介入了,考虑怎么把它工程化,成熟度到五你就感兴趣了,因为你能看到它会带来什么前景,所以企业是擅长做五到九的。对于技术成熟度有一个技术成熟度理论,我觉得这样的方式我们一定能做出很多大事来,而且可以做出来很多东西,都是可以转化的。现在我了解过,基本上看不到哪个大学里边专利的转化率超过10%的,一般都在5%到10%左右,这是一个巨大的资源浪费。我觉得应该改革考核方式,要鼓励教授把论文写在祖国的大地上。我觉得这是一个非常大的资源,它还有很好的重点实验室,省部级重点实验室、国家重点实验室,也有很多好的设备、仪器,也有很好的人力资源。所以,怎么样发挥高校的创新潜力我觉得非常重要,最重要的就是要改革考核方式。


最后一点,我觉得要发挥学会和行业协会服务的作用。大胆创新可以为行业的转型升级做出更大的贡献。中国内燃机协会和中国汽车工业协会以及中石油润滑油公司等15家企业联合发起成立了一个发动机润滑油中国标准开发创新联盟,包括汽车公司、主要的发动机公司、添加剂公司,行业的翘楚都在里边。我们这个联盟经过了两次扩容,成员包括壳牌、埃克森美孚、上海道达尔润滑油,这三个都是国际最著名的润滑油公司,后面几家是世界上最著名的添加剂公司,还包括世界上的两个评价公司,美国西南研究院,还有另外一个公司都成为我们会员了。我们这个联盟没有任何国家支持,是企业掏钱来支持的,每个企业都要掏钱,它们后面来的这些单位还要补交钱,我们是每年收年费的,而且这些外国的公司它还没有表决权,但是它还参与,就是因为我们做的是中国标准。以后我们就是要做到用中国的润滑油,用中国发动机,按照中国的标准进行评价,然后在中国使用。我就问他们这对他们有什么好处?其实好处是不言而喻的,他希望能影响我们的标准制定,如果他要知道我们标准是往哪个方向做的话?他现在就开始进行研发了,否则未来会造成什么样的情况呢?他们的润滑油要进入中国市场,也要我们这样按照中国的标准进行评价,所以他们意识到这样的危机后,就非常积极地来参与这个工作。


我觉得自主开发确实是个过程,这是需要积累的。我看了中国发动机近20年的进步,我觉得我一点都不担心,我们不可能一天就吃成个胖子,假以时日的话,我觉得我们的发动机在不久的将来一定可以全面地和国际的先进水平来进行竞争。我们行业内如果把大家都组织起来的话,我觉得我们可以干成任何事。“两弹一星”那个时候条件是什么条件?我们在那么艰苦的条件下用了多少钱把这个东西搞出来的?现在这个条件,如果大家重视,一定能搞出来。那我们的瓶颈在哪儿?瓶颈不在技术上,就是在人。我们要有有情怀的企业家,第一要有情怀,第二加大投入,然后用现代管理的方式把大家组织起来,我们什么事干不成?既然选择了就要去热爱它,我非常赞同我们现在确实要培育大家工匠精神,做一件事就踏踏实实地把它做到底,做到极致。


「特辑」奋斗在科技前沿(上)


塑料、橡胶、油漆、涂料、药品、化妆品、食品添加剂、服装……在我们身边,化工产品无处不在,化工为人类生活提供了丰富的供给。如今,我国是世界上最大的化工产品生产国和消费国,其总产值居世界第一。我国经济已转向高质量发展,新技术不断推动产业革命,在这样的大趋势下,化工行业该如何实现绿色发展、转型升级?《中国经济大讲堂》特别策划“奋斗在科技前沿”专题系列,特邀中国工程院院士、北京化工大学校长谭天伟精彩解读。

「特辑」奋斗在科技前沿(上)

谭天伟长期致力于工业生物技术研究,开发了具有自主知识产权的脂肪酶并实现产业化,解决了在下游应用领域我们被“卡脖子”的一大问题。他积极推动生物制造在中国的发展,发明了将地沟油转化为生物柴油的新工艺,品质达到欧洲标准。“发酵工业菌丝体综合利用”项目,日本曾经做了几十年研究,几乎走入绝境,2002年,却被谭天伟成功突破,也因此,他作为第一获奖人,荣获了国家技术发明二等奖。


2020年,我国要实现“单位GDP CO2排放比2005年下降40%~45%”的目标,面临巨大压力,工业生物技术能否成为新时代推动能源生产消费革命的重要力量?如何将塑料和二氧化碳等变废为宝?谭天伟校长为您一一解析。

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化工到底多重要?


化工是国民经济的支柱。

实际上,化工不单是中国的支柱,在全世界也是这样。从全球化工的整个的销售额或者GDP(国内生产总值)来看,它占了全球GDP(国内生产总值)的7%。因为化工生产的是基础原材料,它对其它行业有巨大的带动作用。国外已经做过一个统计,每产生1美元的化工产品,它在下游,加工成终端产品的话,它会产生4.2美元的终端产品。


中国是世界化工产值第一大国,我们国家这几年化工增长率占了全球化工增长率的一半以上。按总产值计算,中国的化学化工占全球的化学化工将近40%,也就是说中国的化学化工是非常大的一个行业。


近几年,我们国家的一些重大科学工程,或者工程项目里也离不开化学化工,碳纤维就是一个非常好的例子。这种碳纤维的重量特别轻,一般来说,大概只有普通钢材的几分之一,但是它的强度比一般的金属材料要强,韧性也比它好。像这样的一种又轻、强度又高、性能又好的材料,很显然就可以在航天航空中应用。

实际上,在航天航空中的应用中,如果材料轻一点,那就意味着我们能够射得更远,或者带的东西更多。举个例子,国家长征7号火箭用了碳纤维材料之后,它就可以减重900公斤,这意味着我们可以携带更多东西上天,或者是打得更远。


再有一个例子就是港珠澳大桥,它最亮眼的地方就是它的吊索,因为它的跨度很大。过去大家所看到的吊桥都是靠铁链子吊起来的,而这一次用铁链子很显然太重,强度也没有那么高。这一次港珠澳大桥用的是什么吊索呢?是超高分子量的聚乙烯,单根聚乙烯纤维的直径只有0.5毫米,相当于五、六根头发丝的粗细。而这样的一个粗细度,它的实际上拉力或者是耐受的强度要比我们普通的钢材强得多,也就是说一根头发丝粗细的超高分子量的聚乙烯,吊起一个儿童是没有问题的。这种高分子量的新材料使得港珠澳大桥成为可能。


还有一个是在今年(2019年)刚刚启用的大兴新国际机场。在新的大兴机场里也用到了大量的化工材料,比如说内饰的涂料,还有跑道上的新型的沥青高分子材料。


所以化工不单是为我们日常生活的衣食住行服务,也为我们国家和世界上的这些重大工程项目在做支撑。过去很多不可能的事情,因为有了化工才成为可能。


实际上化工在不断地技术进步,很多都已经这方面都做到了。我们通过很多包括工业生物技术、过程强化技术,人工智能技术等等,有很多新的技术,慢慢都在使我们的化工一天一天的更加美丽。


塑化剂如何不再令人谈虎色变?


可能很多的观众不知道增塑剂是做什么用的?实际上我们的塑料用品很多要加工成一定形状的时候,都要加入增塑剂。很多塑料有的时候比较硬,有的时候比较脆,有的时候一加热就不好了,就裂了。怎么样改善它的这些加工性能,那就要加大量的增塑剂进去。而增塑剂的这个用量是非常之大的,比如说在PVC(聚氯乙烯)的管子里面,加的增塑剂都是百分之二、三十;儿童玩具里的增塑剂占了35%,就是一个儿童玩具里面35%的质量是增塑剂,不是塑料,所以它的量是非常之大的。还有我们的一些食品包装袋,还有我们一些医疗用的一次性注射器,还有我们的这个输液管,里头都有大量的增塑剂。我们用的增塑剂是什么样的增塑剂呢?我们主要是用的邻苯类的增塑剂。邻苯类的增塑剂有一些缺点,非常典型的一个缺点就是什么呢?它有致癌的危险。比如说白酒(邻苯二甲酸酯类)塑化剂,增塑剂在台湾叫做塑化剂,塑化剂超标就是增塑剂超标。实际上并不是有人有意要给酒里头加增塑剂,谁酿酒也不会加增塑剂。而是酒瓶子的那个上头是一个塑料的瓶塞,它里头有增塑剂,而酒精浓度比较高的时候,把那个瓶塞的增塑剂给溶进去了,所以酒中的增塑剂也就超标了。所以这种塑化剂,尤其是儿童玩具,在国外它已经是通过立法不准用邻苯类的增塑剂了。所以现在我们迫切希望能开发出绿色的增塑剂,而这个绿色的增塑剂来自于什么呢?

大多数都是来自于生物基的,比如说用淀粉类的做成的,比如说发酵做成的柠檬酸,或者是由油脂做成的油酸酯,这种增塑剂就是绿色的,因为它是天然的,都是食物基的,都是可以吃的,它做成的增塑剂就没有任何毒副的作用。


塑料和二氧化碳怎样变废为宝?


从我们国家乃至全世界来看,资源的循环率是很低的。从全球来看,只有9%左右的物质实现了循环。最典型的是塑料垃圾非常之多,还有建筑的垃圾、生活的垃圾等等,这些垃圾都特别多。生活垃圾要分类,要把能回收的回收,要循环利用,不能再像过去似的都埋掉或者烧掉。化工里的原料和产品基本上都是以碳为最基础成分的,我们的塑料,我们的有机化合物都是含有碳的。碳资源如何实现循环利用是未来非常重要的一个环节,我们怎么才能实现这种利用呢?我举一个例子,就是塑料。


全世界每年新产生的塑料垃圾有3.2亿吨之多,我们国家一年产生的废旧塑料有7000多万吨。如果烧了就会变成二氧化碳等有机物,成了温室气体。如果能将碳加以利用的话,我想我们整个社会可持续发展就可以实现了。将来塑料有没有可能用工业生物技术定向地降解呢?现在我们说塑料不可生物降解,所以它成了一个没有办法处理的问题,它是不能禁缔也不能利用的一个原料。现在的处理办法主要是烧掉,或者把它裂解成什么油等这种低级的利用。那能不能恢复成单体材料呢?现在有没有这种可能性呢?实际上在去年(2018年)年底,法国的一家公司,已经把PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)通过生物技术降解成单体,这个单体就可以循环利用了。这个技术取得突破之后,我觉得很快我们就要研究PP(聚丙烯)是否可行,PE(聚乙烯)是否可行等等,我觉得这些都有待提到日程上来,我们有没有可能利用生物技术把这些塑料能够回收加以利用,从而实现资源的极大的利用。


未来二氧化碳的利用,可能是我们化学工业绿色发展的一个重要的前沿发展方向,也是工业生物技术的一个突破口。

这么多温室气体,如果能够利用原料来进行转化的话,这个转化技术有可能是生物技术,也可能是化学技术,不管是哪一种,只要能转化成化工产品,那这一块儿的原料就会源源不断,而且真的实现了碳资源的循环利用。


这是一个未来的技术,但是它并不遥远,可能在十年、二十年后就能成为现实。所以现在我们才需要有科研,才需要有人去研究,可能在未来的十年或者二十年中,我们就能工业化,那个时候二氧化碳可能真的就变成了价廉物美的东西了,然后社会可能真就绿色可持续了。


「特辑」奋斗在科技前沿(上)


如今,空气污染、温室效应、气候变化,令石油、煤炭等传统化石能源昔日耀人的光环减弱;消耗巨大、储量有限,更是让能源危机的阴影笼罩世界。我国作为世界最大的发展中国家,能源需求仍在持续增长。但是,我国的能源结构是“贫油、少气、相对富煤”,因此,克服煤化工能耗高、效能低、污染高成为一大现实问题,一段时期以来,解决这一问题的催化技术被寄予厚望。催化技术可以改变化学反应的难易程度和速度。那如何通过催化技术破解现实中的种种能源难题?《中国经济大讲堂》特别策划“奋斗在科技前沿”专题系列,特邀中国科学院院士、中国科学技术大学校长包信和深度解读。

「特辑」奋斗在科技前沿(上)

包信和长期从事催化基础理论研究和新型催化材料的创制,以及能源清洁高效转化过程的研发,他偏于一隅,甘坐15年冷板凳。研究成果颠覆了90多年来煤化工一直沿袭的传统路线,有望使煤化工水耗和能耗大幅降低,被业界誉为煤转化领域“里程碑式的重大突破”。


在能源领域,究竟如何通过催化技术发掘煤炭的巨大潜力,彻底改变以往煤化工污染大、能耗高、效率低的缺陷呢?下面就由包信和校长为您揭晓答案。

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我们为什么要用煤制油?


世界上能源结构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气,大概还有一部分是可再生能源。但是对于中国来说,情况就不一样了。


中国在能源结构中长期以来一直是以煤为主导的,甚至有些地方的煤可以达到80%。但通过现在这几年的变化,我们使用煤的情况在能源结构里面的占比逐步降低了,去年(2018年)煤的使用大概就占到60%左右。按照现在石油开采的量,中国探明的可开采的石油大概可以采十二年,天然气大概是三十年左右,煤多一点,大概就是四、五十年的样子,或者是更多一点。


而从对外依存度来看。比如说现在我去加一箱油,70%左右是进口的,30%是我们中国自己开出来的;天然气大概45%左右是进口的, 50%左右是我们自己开出来的。中国的能源强度非常高,能源强度是什么意思呢?一万美元的GDP(国内生产总值),我们中国消耗的能源跟国外消耗的能源不是可比的。本世纪初的时候,我们消耗的能源大概是日本的8—10倍。也就是说,我们生产一万美元的GDP(国内生产总值),我们消耗比如说是8份的煤,日本人可能就消耗1份的煤。所以我们的效率确实是非常之差的,再加上由于烧煤这个事儿,对我们的空气、水的污染非常之大。


到底中国怎么发展?从2000年到2018年中国石油、天然气的对外依存度数据来看,所谓依存度,就是我们到底要进口多少?2018年我们进口的天然气大概是45%,进口的石油依存度大概是70%。但我们现在一年开发多少油呢?大概最大的产出量不到2亿吨,现在差不多1.9亿吨这个样子,但我们要用到6亿吨这样的油。接下来我们肯定是开发不了这么多,但对于中国来说,真正资源占比比较大的,相对来讲就是煤。


自然界有它的一个安排,中东那一块油多,中国这一块相对来讲就是煤多。有些煤矿里面,十几米全是煤,就堆在那个地方,我们再用机器去把它挖出来就是煤,而且就是好煤。所以对我们中国来讲,有一件事情是很有必要做的,而且是战略性的,就是怎么把我们已有的资源,把我们的煤变成我们有少的油、天然气或者我们的化学品。这块东西美国人不做,因为他们的油、天然气很多,它根本不会要用煤来做这个事儿。欧洲人做不做呢?欧洲人也不做。所以实际上这一块东西,就是非常有中国特色的,我们是一定要将此作为我们战略的储备。


但做完以后是不是马上就开成工厂大量生产?这个不一定,要看经济情况。经济有需求我就用它,经济没有需求我就不去用,但是我们一定要知道怎么做能把煤变成油,或者变成化学品,这个是我们一直在做的。我想我们在座的可能也有很多人也在做这件事,而且这件事情还是中国人做得最好。比如煤制油这一块,我们中国16万吨年产量,煤制油做了好多,我们中国最大的一个煤制油的工厂在宁夏的宁东这块地方。最大的一个装置一年可以供我们生产400万吨油,这个量就是很大的。


中国还做了一件事就是把煤先变成甲醇,然后再把甲醇变成烯烃。


烯烃是一种碳和氢组成的化合物,它是重要的化工基础原料。广泛用于生产塑料、橡胶、服装、汽车、家具、装饰材料、包装材料等多种产品。在工业上,烯烃主要通过石油裂解来生产,也可以通过甲醇、乙醇等其他原料等制取。如果能直接利用煤生产烯烃,可以大大降低石油的消耗。


煤变成甲醇以后,再把甲醇变成烯烃,然后再把它变成聚烯烃,整个这是一个产业链。以前烯烃我们都是怎么来的呢?都是炼油过程当中产生的石脑油,把石脑油裂解变成烯烃。10吨的原油大概可以炼3吨的石脑油,3吨的石脑油可以炼一吨的烯烃,10吨的原油才能搞出一吨烯烃来。我们中国大概一年消耗烯烃大概就4000万吨左右,也就是说炼油能力就要到4亿吨才能够做这样一件事。现在呢大家可以看到,有1000多万吨我们可以从煤中来,这解决了很大的一个问题了。所以这个对中国人来说是很重要的。


但是一谈到煤这件事吧,好多地方都打怵,为什么打怵呢?一个是因为煤有污染,一个就是中国还缺水。大家都知道,可能有些人对这个煤化工了解,要搞煤化工它一定要用水。我们到底怎么来解决这样一个问题。


煤化工能不能是绿色的?


我先给大家看一看煤是一个什么样的东西,别以为煤就是个炭,不是的。你要把煤仔仔细细看到里面,它有很多分子。自然界经过光合作用,把二氧化碳跟水什么东西弄在一起,氢同碳弄在一起就变成不同的芳烃。这样一个烃的分子后面再埋在地下去以后,这些分子慢慢就在这个里面了,这些分子好多都是我们需要的。


那么大家在想,有没有可能直接把煤用催化剂把它像剪刀一样剪下来,变成我们需要的东西呢?大家知道,石油炼制它是用催化剂把这个油品剪断以后,拿出我们需要的东西来。那么哪一天有没有可能这个煤也找到一个催化剂,或者怎么样把它剪断,不就是我们需要的东西了吗?


1924年,有两个德国人,一个叫弗朗兹·费歇尔,一个叫汉斯·托罗普施,他们就把这个过程弄出来,叫“费托过程”。九十多年来,一直是这样一个过程。“费托过程”是怎么做的呢?是用一个水跟这个一氧化碳反应,变成了一个氢气加二氧化碳,就是水煤气变化反应。那接下来再用这个氢气把这个一氧化碳的氧给拿掉,变成了水,一氧化碳跟氢反应就变成了CH2(低碳烯烃)。那我们现在做了个什么事呢,

这十几年我们就做了一件事儿,就是不用费托反应这个催化剂了,而用另外一种氧化物作为催化剂。就直接用催化剂把这个一氧化碳跟这个氢反应,变成了CH2(低碳烯烃)。那么一个优点就是不用水了,再循环是没有了;还有一个优点就是把这三步的反应最后就变成一步了。


现在世界上做得最好的,比如说做烯烃,也就做到58%低碳烃选择性。那我们就用这个反应去做,因为它选择性高了嘛,它一下可以做到百分之九十几的低碳烃选择性。大家知道,这个百分五十八同百分九十几可是差别很大了。这件事情出来以后,我们不光是就做这样一个反应,我们把这个概念进一步推广,它实际上是一个生产平台。弄了这个以后呢,大家可以看到低碳烯烃、芳烃,包括含氧化物都能做到。所以未来这个东西假如做成以后,就做成这个平台,最起码可以少用水,少排二氧化碳,少耗能,因为这个过程就节能,而且它的反应选择性高。所以这个过程也就是一个绿色的过程,我为什么讲催化能够来支撑绿色发展呢?支撑这个协调发展呢?那这个也就是我们做的一件事,就通过催化在煤化工当中来支撑绿色发展这样一件事。


那么我们搞科学,我当时这件事是在中科院大连化学物理研究所做的。大家知道化物所是一个科研单位,它是比较注重出来东西你怎么能够把它真正用起来。所以呢,我们就从16年开始,那就做了这么大一套这个装置。装置有多高呢?大概60米高。60米像那种20层楼是吧?反应器呢,就摆在这里面,今年(2019年)的中秋节,正好是9月13号,正好呢我就在那里了,你看这个月亮,还是蛮好的,实际上是零点这个左右,那我们就很高兴,就开车启动设备做这件事。那么后面呢,就发现就是我们在这个大装置上,一氧化碳转化率大于50%,就一次性大于50%,而且这个里面烯烃的选择性大于75%这个样子,而且结果比这个实验室里还要好。


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