化學(xué)工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱，當(dāng)前其發(fā)展面臨著資源和環(huán)境兩方面的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，發(fā)展綠色化工技術(shù)是破解可持續(xù)發(fā)展瓶頸的關(guān)鍵途徑，也是化工科技工作者共同的奮斗方向。在進(jìn)入上海石油化工研究院的27年來(lái)，楊為民帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)通過(guò)“核心催化劑創(chuàng)制+催化反應(yīng)工程開(kāi)發(fā)”技術(shù)創(chuàng)新，在原料多元化乙苯綠色生產(chǎn)、稀乙烯資源高效增值轉(zhuǎn)化和新結(jié)構(gòu)分子篩創(chuàng)制等方面取得了多項(xiàng)重要成果，在海內(nèi)外52家企業(yè)應(yīng)用，部分企業(yè)3年新增利潤(rùn)80億元。基于在化工綠色化、低碳化技術(shù)創(chuàng)新方面作出的重要貢獻(xiàn)，楊為民于近日成功當(dāng)選中國(guó)工程院院士。
打破國(guó)際壟斷 開(kāi)發(fā)乙苯綠色技術(shù)
上世紀(jì)90年代初，我國(guó)乙苯生產(chǎn)基本采用AlCl3催化體系，設(shè)備腐蝕、環(huán)境污染嚴(yán)重。當(dāng)時(shí)，分子篩氣相法乙苯綠色生產(chǎn)技術(shù)由國(guó)外公司獨(dú)家掌握。
面對(duì)核心技術(shù)被國(guó)外壟斷、技術(shù)資料稀缺的困境，楊為民帶領(lǐng)研發(fā)團(tuán)隊(duì)走上自主創(chuàng)新的征程。他們以創(chuàng)制分子篩催化劑作為突破口，提出了與國(guó)外公司不同的催化劑研發(fā)思路，發(fā)明了分子篩合成、結(jié)構(gòu)與性能調(diào)控的新方法，打開(kāi)了自主開(kāi)發(fā)乙苯綠色生產(chǎn)技術(shù)的新局面。
“當(dāng)時(shí)的條件比較艱苦，只有6個(gè)人的團(tuán)隊(duì)需要完成試驗(yàn)原料篩選、試驗(yàn)裝置搭建、分子篩催化劑制備、性能評(píng)價(jià)、數(shù)據(jù)分析等一整套工作。”楊為民回憶道。
為了完成上千小時(shí)的不間斷催化劑穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，團(tuán)隊(duì)所有人員日夜倒班，把實(shí)驗(yàn)室當(dāng)成了家。他也在辦公室里放了一張行軍床，干脆住在了單位。
通過(guò)5年的奮力攻堅(jiān)，乙苯催化劑取得突破，性能超過(guò)國(guó)外同類產(chǎn)品水平，并替代了進(jìn)口催化劑。團(tuán)隊(duì)再接再厲，經(jīng)過(guò)3年協(xié)力攻關(guān)，開(kāi)發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的氣相法乙苯綠色生產(chǎn)成套技術(shù)，建成16萬(wàn)噸/年分子篩氣相法乙苯生產(chǎn)裝置，打破了國(guó)外公司的獨(dú)家技術(shù)壟斷。
在此基礎(chǔ)上，楊為民帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)投入到生物乙醇法乙苯生產(chǎn)技術(shù)的研發(fā)中。以生物乙醇為原料生產(chǎn)乙苯，可減少碳足跡、提高產(chǎn)品綠色化程度。然而，將“乙醇脫水制乙烯”與“乙烯與苯烷基化”兩步反應(yīng)耦合為一步，難度非常大。當(dāng)時(shí)，國(guó)外多個(gè)團(tuán)隊(duì)在這一技術(shù)上遲遲未能取得突破。
“外國(guó)人做不成，不代表中國(guó)人也做不成。”懷著這樣的信念，基于對(duì)分子篩催化劑的深刻認(rèn)識(shí)，楊為民團(tuán)隊(duì)發(fā)明了多項(xiàng)提高分子篩催化劑活性、選擇性與水熱穩(wěn)定性的技術(shù)，突破分子篩催化劑制備技術(shù)，與企業(yè)合作開(kāi)發(fā)出生物乙醇與苯生產(chǎn)乙苯技術(shù)并在國(guó)際上率先實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，推動(dòng)了石油化工與生物化工的有效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)乙苯生產(chǎn)從“傳統(tǒng)技術(shù)”到“清潔化技術(shù)”，再到“原料多樣化技術(shù)”的二次跨越。
聚焦節(jié)能減排 實(shí)現(xiàn)稀乙烯增值轉(zhuǎn)化
作為綠色化工的重要方向，楊為民帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)同時(shí)聚焦資源高效利用和節(jié)能減排新技術(shù)，并開(kāi)展了大量創(chuàng)新性工作。
我國(guó)煉廠每年產(chǎn)生超過(guò)上千萬(wàn)噸的稀乙烯副產(chǎn)品。這是一類低品位的乙烯，獨(dú)立煉廠通常用作低值燃料，未得到高效利用，造成資源嚴(yán)重浪費(fèi)。面對(duì)這一現(xiàn)狀，楊為民敏銳地意識(shí)到，若能通過(guò)催化反應(yīng)使稀乙烯直接轉(zhuǎn)化為高值化學(xué)品，將大幅度提高稀乙烯附加值，實(shí)現(xiàn)石油資源的高效利用。
歷經(jīng)十余年的持續(xù)創(chuàng)新，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在高性能耐雜質(zhì)催化材料及反應(yīng)工藝、高效節(jié)能低耗預(yù)處理及分離、裝備大型化工程技術(shù)等稀乙烯轉(zhuǎn)化關(guān)鍵難題上相繼取得突破，開(kāi)發(fā)出國(guó)際領(lǐng)先的稀乙烯增值轉(zhuǎn)化制乙苯高效催化劑及成套工藝技術(shù)。催化劑在15家企業(yè)應(yīng)用，技術(shù)許可11套裝置，建成投產(chǎn)世界最大規(guī)模30萬(wàn)噸/年稀乙烯制乙苯裝置，正在建設(shè)更大規(guī)模42萬(wàn)噸/年裝置，成為我國(guó)獨(dú)立煉廠稀乙烯高效利用主體技術(shù)。自2009年首次應(yīng)用起，該技術(shù)已累計(jì)轉(zhuǎn)化稀乙烯1500萬(wàn)噸，不僅為企業(yè)創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)能減排的社會(huì)效益也十分顯著。
探索原始創(chuàng)新 創(chuàng)制新結(jié)構(gòu)分子篩
分子篩催化材料的發(fā)明與應(yīng)用往往會(huì)帶來(lái)石化技術(shù)的跨越式發(fā)展。“國(guó)際知名能源化工公司都十分重視分子篩材料的開(kāi)發(fā)，并創(chuàng)制了一批引領(lǐng)石化技術(shù)發(fā)展的新結(jié)構(gòu)分子篩材料，而我國(guó)企業(yè)界在這方面長(zhǎng)期處于空白。”楊為民表示，合成原創(chuàng)的新結(jié)構(gòu)分子篩材料，對(duì)于我國(guó)發(fā)展具有獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的石化新技術(shù)意義十分重大。
從2013年開(kāi)始，楊為民帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)踏上了新結(jié)構(gòu)分子篩創(chuàng)制的探索之路。他們重點(diǎn)發(fā)展材料基因工程方法，結(jié)合先進(jìn)的高通量分子篩合成與表征系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)分子篩材料的高效合成與篩選。
通過(guò)2萬(wàn)余次的試驗(yàn)，楊為民團(tuán)隊(duì)創(chuàng)制出30余個(gè)以中國(guó)石化(SINOPEC)命名的SCM系列新型分子篩。其中具有全新拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分子篩SCM-14和SCM-15，分別獲得國(guó)際分子篩協(xié)會(huì)授予的結(jié)構(gòu)代碼SOR和SOV，使中國(guó)石化成為我國(guó)首個(gè)獲得分子篩結(jié)構(gòu)代碼的企業(yè)。
面對(duì)一次又一次的技術(shù)突破以及隨之而來(lái)的榮譽(yù)，楊為民常常強(qiáng)調(diào)這是團(tuán)隊(duì)協(xié)同攻關(guān)的結(jié)果，也是一代代科技工作者接續(xù)奮斗的結(jié)果。因此，他十分重視人才培養(yǎng)這一關(guān)系科研事業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的工作。“我希望能激發(fā)出年輕人的自信和獨(dú)立創(chuàng)新的精神，鼓勵(lì)他們發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象、創(chuàng)建新理論、做出一流成果、解決國(guó)家重大工程的一些實(shí)際問(wèn)題，而不僅僅是以發(fā)表論文作為科研的最終目標(biāo)。”楊為民語(yǔ)重心長(zhǎng)地說(shuō)。
未來(lái)，他和團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)面向國(guó)家重大需求，研發(fā)更多的綠色化工技術(shù)，為我國(guó)石油化工的技術(shù)創(chuàng)新作出更大貢獻(xiàn)，為我國(guó)化工產(chǎn)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展、中國(guó)綠色石化技術(shù)走向世界提供更強(qiáng)有力的科技支撐。
