闵恩泽院士技术自主创新之路探寻

闵 恩 泽二 00八 年 北 京 胡 锦 涛 总 书 记 在 党 的 十 七 大 报 告 中 提 出l 促 进 国 民 经 济 又 好 又 快 发 展 ， 要 提 高 自主 创 新 能 力 ， 建 设 创 新 型 国 家 。 这 是 国家 发 展 战 略 的 核 心 ， 是 提 高 综 合 国 力 的关 键 。 温 故 而 知 新l 回 顾 国 内 外 石 化 技 术 发 明 的 历 史l 总 结 规 律 ， 指 导 未 来怎 样 找 到 自 主 创 新 的 正 确 思 想 和 工 作 方 法 呢 ？ l 技 术 进 步 S型 曲 线 的 启 示 原 始 创 新 必 须 转 移 技 术 的 科 学 知 识 基 础l 与 画 家 一 席 谈 之 后 创 新 来 自 联 想 ， 联 想 源 于 博 学 广 识 和 集 体 智 慧l 西 游 记 主 题 歌 各 尽 所 能 的 团 队 精 神 ， 不 断 战 胜 困 难 坚 持 到 底 的 精 神报 告 内 容 自 主 创 新 的 三 条 体 会 （ 1）技 术 进 步 S型 曲 线 的 启 示 l Richard Foster 在“ Innovation: the Attackers Advantage 创 新 :进 攻 者 的 优势 ”一 书 中 首 先 提出 “ S-型 曲 线 的 技 术进 步 规 律 ” 。技 术 进 步 的 S-型 曲 线 成 熟 期加 速 成 长 期起 始 期发展极限连 续 性 技 术 进 步人 力 、 物 力 投 入有意义的开端技 术 进 步 S型 曲 线 （ 连 续 式 ）l 19301980年 间 ，化 学 工 业 中 的 重大 新 技 术 开 发 就遵 循 了 这 种 S-型曲 线 的 技 术 进 步规 律 技 术 进 步 S型 曲 线 （ 非 连 续 式 ） 转 移 技 术 的 科 学 知 识 基 础 非 连 续 性 技 术 进 步人 力 、 物 力 投 入技术进步 l 非 连 续 式 技 术 进 步 产 生时 ， 70%的 情 况 下 技 术领 先 地 位 易 手 ， 现 有 技术 的 领 先 者 不 再 是 领 先者l 非 连 续 式 技 术 的 发 明 创造 人 ， 要 具 有 深 刻 的 洞察 力 去 认 识 现 有 技 术 的极 限 ， 设 想 出 绕 过 它 们去 开 拓 的 可 能 途 径 ， 并把 这 些 构 思 成 功 地 变 为现 实 日 常 生 活 中 的 原 始 创 新 案 例原 有 科 学 知 识 基 础 新 的 科 学 知 识 基 础火 车 牵 引 蒸 汽 机 车柴 油 机 车 柴 油 机 车电 气 机 车电 视 机 阴 极 射 像 管 液 晶 电 视照 相 机 胶 卷 照 相 数 码 照 相印 刷 铅 字 排 版 激 光 照 排 石 油 化 工 原 始 创 新 案 例原 有 科 学 知 识 基 础 新 科 学 知 识 基 础新 催 化 材 料 重 油 裂 化 催 化 剂渣 油 裂 化 催 化 剂 无 定 型 硅 铝蒙 脱 土 层 柱 结 晶 硅 铝 （ 分 子 筛 ）累 托 石 层 柱新 反 应 工 程 催 化 重 整催 化 裂 化 半 再 生 固 定 床密 相 流 化 床 连 续 再 生 移 动 床提 升 管新 反 应 醋 酸 生 产 环 己 酮 肟 乙 醛 氧 化 法四 步 法 甲 醇 低 压 羰 化 法“ 原 子 经 济 ” 一 步 法 （ 2）与 画 家 一 席 谈 的 启 示 绘 画 如 何 创 新 ?“ 创 新 来 自 联 想 ”创 新 来 自 联 想 与 四 川 画 家 一 席 谈 广 泛 写 生 山 水 画峨 眉 山 三 峡联 想 ,引 起 灵 感青 城 山险 峻 的 奇峰 都 江 堰 青 翠 的 树林 奔 腾 的 江 流 古 老 的 工 程 美 景山 水 画 创 新 我 的 感 悟l 画 家 临 摹 古 今 中 外 的 名 画 ， 我 们 要 博 览 古 今 中 外 的 论 文 、 专 利 、著 作l 汲 取 精 华 ； 醒 悟 清 楚 自 己 科 研 的 起 点 是 “ 详 人 之 不 详 ， 补 人 之 所缺 ， 还 是 自 主 开 拓 创 新 ” l 我 们 不 是 去 “ 游 历 名 山 大 川 ， 师 法 自 然 ” ， 而 是 到 国 家 政 府 部 门 、技 术 市 场 、 企 业 工 厂 、 产 品 用 户 中 去 了 解 国 家 和 市 场 需 求l 设 想 开 展 什 么 研 究 课 题 为 当 前 生 产 、 销 售 以 及 规 划 、 决 策 服 务 需 要 为 开 发 下 一 代 新 产 品 和 新 工 艺 需 要 为 开 发 新 兴 技 术 ， 形 成 新 兴 产 业 需 要 l 安 排 好 近 、 中 、 远 的 研 究 课 题 l 市 场 需 要 （ 近 期 、 下 一 代 技 术 、 长 远 性 、 战 略 性 、 基 础 性 ）l 创 新 构 思 的 形 成 科 研 开 发 中 的 经 验 文 献 的 启 示 试 验 中 的 意 外 发 现 移 植 其 他 学 科 的 知 识 会 议 启 发 不 同 专 业 、 学 科 的 交 叉 集 体 讨 论 l 创 新 构 思 形 成 后 开 展 的 科 学 实 验 科 研 中 的 发 现 与 发 明 攻 克 的 技 术 难 关 国 内 外 石 化 技 术 创 新 联 想 什 么 ？ 分 子 筛 催 化 裂 化 催 化 剂 发 明 的 案 例发 明 结 晶 分 子 筛 ， 转 移 了 裂 化 催 化 剂 的 科 学 知 识 基 础 ， 带 来了 跨 越 式 技 术 进 步 ， 被 誉 为 “ 60年 代 炼 油 工 业 的 技 术 革 命 ” 硅 铝 晶 内 催 化分 子 筛70年 代60年 代催化裂化催化剂性能 小 球 催 化 剂 的 裂 化 性 能增 量 （ 优 于 硅 铝 ） CaHX MnHX REHXC5+汽 油 +9.4 +6.7 +5.9干 气 -1.8 -1.7 -1.5焦 炭 -2.0 -1.4 -2.2表 面 催 化Plank C J. The Invention of Zeolite Cracking Catalysts A Personal Viewpoint. 汽 油 产 率 提 高 1%， 使 美 孚 石 油 公 司 年 增 加 利 润 100万 美 元l 美 孚 石 油 公 司 要 求 改 进 硅 铝 裂 化 催 化 剂 ， 来降 低 催 化 裂 化 气 体 和 焦 炭 产 率分 子 筛 催 化 裂 化 剂 发 明 中 的 联 想市 场 需 求 l 1953年 ， H.Blanding 发 表 的 一 篇 论 文 ： 要 改 进 催化 裂 化 催 化 剂 ， 要 从 减 少 积 碳 入 手0.01秒 时 ， 裂 化 活 性 为 20分 时 的 750倍 ， 活 性 下 降 是 由 催化 剂 积 炭 造 成 的 ， 所 以 减 少 积 炭 即 可 提 高 活 性 。分 子 筛 催 化 裂 化 剂 发 明 中 的 联 想文 献 启 发受 此 启 发 ： C.P.Plank与 E.J.Ronsinski认 为 ： 理想 的 催 化 剂 应 是 一 种 活 性 中 心 可 以 控 制 的 、 孔径 要 比 裂 化 分 子 稍 大 的 中 孔 催 化 剂 l F.H.Dickey和 L.Pauling的 论 文 中 提 出 分 子模 板 概 念 用 于 制 备 吸 附 剂受 此 启 发 ， C.P.Plank利 用 分 子 模 板 制 备新 催 化 材 料 ： 分 子 筛硅 铝 凝 胶分 子 筛 催 化 裂 化 剂 发 明 中 的 联 想文 献 启 发 C.P.Plank在 科 研 中 发 现 ：l 当 时 的 催 化 剂 活 性 评 价 方 法 CAT-A法 不 适 用 ，必 须 首 先 开 发 一 个 能 清 楚 区 分 不 同 裂 化 催 化 剂选 择 性 的 方 法 l 分 子 筛 具 有 高 活 性 和 高 选 择 性l 金 属 离 子 、 铵 离 子 交 换 可 以 提 高 催 化 剂 性 能分 子 筛 催 化 裂 化 剂 发 明 中 的 联 想科 研 中 的 发 现 与 发 明 l 将 制 成 的 分 子 筛 加 入 无 定 型 硅 铝 ， 制 成 小 球 裂 化催 化 剂 ， 1962年 移 动 床 催 化 裂 化 装 置 上 试 用 成 功l 试 制 成 功 微 球 分 子 筛 裂 化 催 化 剂 用 于 流 化 床 催 化裂 化l 由 于 该 技 术 的 采 用 ， 到 1968年 ， 美 国 石 油 炼 制 装置 节 约 投 资 3亿 美 元 ， 节 省 原 油 、 多 产 汽 油 ， 每天 还 增 加 100万 美 元 收 益分 子 筛 催 化 裂 化 剂 发 明 中 的 联 想工 业 催 化 剂 的 研 制 与 应 用 l 1956年 下 半 年 ， E. J. Rosinski参 加 了 C. J. Plank研究 小 组 的 工 作l P. B. Weisz和 V. J. Frilette提 出 从 无 定 形 硅 铝 的 “ 表面 催 化 ” (Surface Catalysis)到 分 子 筛 的 “ 晶 内 催 化” （ Intracrystalline Catalysis） 的 概 念 分 子 筛 催 化 裂 化 剂 发 明 中 的 联 想科 研 中 的 集 体 智 慧 l 了 解 市 场 需 求l 受 文 献 启 发l 科 研 中 有 原 始 创 新l 原 始 创 新 推 向 工 业 化l 集 体 智 慧 创 新 来 自 联 想 ， 联 想 源 于 博 学 广 识 和 集 体 智 慧 分 子 筛 催 化 裂 化 剂 发 明 中 的 联 想信 息 总 结 l 2005年 国 家 技 术 发 明 一 等 奖l 研 发 时 间 1984-2005， 历 时 20年“非 晶 态 合 金 催 化 剂 和 磁 稳 定 床 反 应 工 艺的 创 新 与 集 成 ” 发 明 案 例 这 一 技 术 发 明 是 如 何 联 想 的 ？ l 1984年 ， 石 科 院 成 立 基 础 研 究 室l 1976年 美 国 纽 约 科 学 院 “ 固 体 无 机 物 的 催化 化 学 ” 主 题 讨 论 会l 选 择 新 催 化 材 料 领 域 的 启 发 选 择 非 晶 态 合 金 作 为 一 个 领 域 开 展 研 究 非 晶 态 合 金 符 合 发 展 新 催 化 材 料 要 求l 非 晶 态 合 金 表 面 缺 欠 多 形 成 的 催 化 活 性中 心 数 目 多l 表 面 原 子 配 位 不 饱 和 催 化 活 性 高l 所 有 金 属 和 非 金 属 均 可 形 成 非 晶 态 合 金 ， 组成 变 化 范 围 大 ， 寻 找 新 催 化 剂 的 范 围 广 ， 成功 机 会 多 非 晶 态 镍 合 金 催 化 剂 中 的 集 成 创 新冶 金 急 冷 法 （ 冷 却 速 度 ： 106K/秒 ） 化 学 法碱 抽 铝 非 晶 态镍 合 金偏 铝 酸 钠 溶 液合 成 分 子 筛 原 始 创 新 技 术 跨 跃 式 进 步非 晶 态 镍 合 金 替 代 雷 尼 镍 晶 态 合 金晶 态 雷 尼 镍 催 化 活 性中 心 仅 存 在 于 边 角非晶态镍合金催化活性中心存在于表面和边角, 数量大大增加非 晶 态 镍 合 金 和 雷尼 镍 加 氢 活 性 比 较 非 晶 态 合 金 催 化 剂 工 厂 非 晶 态 镍 催 化 剂 工 业 生 产 并 广 泛 应 用l 广 泛 用 于 医 药 、 农药 、 化 纤 、 基 本 有机 原 料 等 行 业 的 有机 合 成 加 氢 反 应 中 磁 稳 定 流 化 床 开 发l 1970年 去 伊 朗 了 解 了 国 外 反 应 工 程 前 沿 ， 磁 稳 定 流化 床 的 优 越 性l 新 催 化 材 料 配 套 开 发 新 反 应 器 科 研 开 发 的 经 验 充 分 发 挥 催 化 材 料 的 性 能 往 往 需 要 开 发 新反 应 工 程 分 子 筛 裂 化 催 化 剂 非 晶 态 合 金 具 有 良 好 低 温 加 氢 活 性 和 磁 性 配 套 开 发 磁 稳 定 床床 层 流 化 床 提 升 管 反 应 器 l 搅 拌 釜 反 应 器l 返 混 严 重 ， 效 率 低l 催 化 剂 分 离 困 难 l 磁 场 控 制 催 化 剂 ， 形 成 流 化态 的 固 定 床l 兼 有 流 化 床 和 固 定 床 的 优 点磁 稳 定 床 代 替 搅 拌 釜 实 现 原 始 创 新 磁 稳 定 床 加 氢 装 置 反 应 器 引 进 的 搅 拌 釜 磁 稳 定 床体 积 （ m3） 20 3.2催 化 剂 单 耗 (Kg/t) 0.21 0.06l 提 高 优 级 品 产 率l 当 年 创 效 1500万 元 工 业 应 用 现 状2003年 世 界 上 首 次 建 成 第 一 套 磁 稳 定 床 己 内 酰 胺 加 氢 精 制 装 置目 前 已 建 5套 工 业 装 置 科 研 中 的 发 现磁 稳 定 床 的 操 作 相 图 ， 保 证 反 应 保 持 在 链 式 状 态 磁 稳 定 床 操 作 相 图0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000.350.400.450.500.550.600.650.700.750.800.85链状区3.22.51.81.40.7 UL(x10-2m/s)1.1散粒区磁聚区 床层空隙率磁场强度 H (kA/m) 散 粒 状 态 链 式 状 态 磁 聚 状 态最 佳 操 作 状 态 工 业 化 过 程 中 的 创 新l 均 匀 磁 场 的 磁 稳 定 床的 设 计l 建 立 了 均 匀 磁 场 设 计数 学 模 型 l 己 内 酰 胺 溶 解 氢 加 氢精 制 新 工 艺 磁 稳 定 床 反 应 器 结 构 示 意 图 “非 晶 态 合 金 催 化 剂 与 磁 稳 定 床 反 应工 艺 的 创 新 与 集 成 ” 中 的 联 想l 市 场 需 求l 科 研 开 发 经 验 的 启 示l 不 同 专 业 和 学 科 的 交 叉 l 非 晶 态 合 金 催 化 剂 制 造 中 的 发 现 与 发 明l 磁 稳 定 流 化 床 开 发 中 的 技 术 创 新联 想 源 于 博 学 广 识 创 新 中 的 集 体l 石 油 化 工 科 学 研 究 院l 原 东 北 工 学 院 材 料 系l 复 旦 大 学 化 学 系l 中 国 石 化 巴 陵 分 公 司 l 中 国 石 化 石 家 庄 化 纤 公 司l 中 国 石 化 工 程 建 设 公 司l 联 想 源 于 集 体 智 慧 l 单 项 技 术 苯 法 -甲 苯 法 组 合 己 内 酰 胺 重 排 反 应 钛 硅 分 子 筛 环 己 酮 氨 肟 化 磁 稳 定 床 加 氢 精 制 替 代 氧 化 精 制 工 艺 钌 基 甲 烷 化 助 剂 应 用 超 临 界 二 氧 化 碳 再 生 技 术l 成 套 技 术 巴 陵 石 化 苯 法 己 内 酰 胺 引 进 装 置 的 成 套 绿 色 化 改 造 石 家 庄 化 纤 甲 苯 法 己 内 酰 胺 引 进 装 置 的 成 套 绿 色 化 改 造己 内 酰 胺 引 进 装 置 消 化 、 吸 收 、 再 创 新（ 应 用 原 始 创 新 、 集 成 创 新 技 术 进 行 改 造 ） 己 内 酰 胺 绿 色 成 套 技 术 作 为 中 国 石 化的 世 界 领 先 技 术 在 国 内 外 展 览 吴 仪 副 总 理 参 观 己 内 酰 胺 模 型 摩 洛 哥 副 总 统 参 观 己 内 酰 胺 模 型2006年 10月 在 深 圳 ” 高 交 会 ” 展 览 己 内 酰 胺 模 型 （ 3）西 游 记 主 题 歌 的 启 示 l 你 挑 着 担 ， 我 牵 着 马 ， 迎 来 日 出 送 走 晚 霞 。 踏 平 坎 坷 成 大 道 ， 斗 罢 艰 险 又 出 发 ， 又 出 发l 你 挑 着 担 ， 我 牵 着 马 ， 翻 山 涉 水 两 肩 霜 花 。 风 云 雷 电 任 叱 咤 ， 一 路 豪 歌 向 天 涯 ， 向 天 涯l 啦 啦 一 番 番 春 秋 冬 夏 ， 一 场 场 酸 甜 苦 辣 。 敢 问 路 在 何 方 ， 路 在 脚 下 。 自 主 创 新 的 精 神 支 柱各 尽 所 能 的 团 队 精 神 ； 战 胜 困 难 ， 坚 持 到 底 的 精 神 唐 僧 为 西 天 取 经 领 军 人 物l 目 标 明 确 、 意 志 坚 定 、 坚 忍 不 拔 、 不 达 目 的 誓 不 罢 休l 唐 僧 的 用 人 之 道 合 理 分 工 、 因 材 而 用 大 胆 使 用 能 人 以 情 御 人 论 功 行 赏 、 互 利 双 赢读 唐 僧 的 用 人 之 道 的 启 发（ 巩 喜 昌 ， 中 国 石 化 ， 2008， 5月 ， 44-45页 ） 读 唐 启 发l 孙 悟 空 ： 西 天 取 经 的 中 坚 骨 干 力 量 赤 胆 忠 心 、 能 征 善 战 、 勇 于 攻 坚 武 艺 高 超 ， 拥 有 “ 多 种 新 式 武 器 ” 找 土 地 爷 了 解 情 况 ， 求 龙 王 爷 相 助 找 玉 皇 大 帝 、 如 来 佛 、 观 世 音 菩 萨 求 救 l 猪 八 戒 ： 看 家 护 院 ， 作 第 二 梯 队 ， 也 有 斩 妖 除 魔 功 绩 。l 沙 和 尚 ： 后 勤 支 持 ， 脚 踏 实 地 ， 忠 诚 老 实 ， 任 劳 任 怨 l 2006年 ， “ 非 晶 态 合 金 催 化 剂 和 磁 稳 定 床 反 应 工艺 的 创 新 与 集 成 ” 获 得 了 2005年 度 国 家 技 术 发 明 一等 奖 。l 这 个 项 目 的 研 究 和 开 发 历 时 二 十 年 ， 回 顾 其 中 不 断战 胜 困 难 、 坚 持 到 底 的 历 程 ， 我 曾 写 一 首 打 油 诗 来表 达 。 我 们 二 十 年 的 酸 甜 苦 乐 市 场 需 求 、 好 奇 推 动 、 苦 苦 思 索 、 趣 味 无 穷灵 感 突 现 、 豁 然 开 朗 、 发 现 创 新 、 十 分 快 乐高 兴 之 余 、 烦 恼 又 起 、 或 为 人 员 、 或 为 条 件还 有 试 验 挫 折 ， 更 有 竞 争 对 手 的 抗 阻 ， 好 似 吃“ 麻 辣 烫 ” ， 又 辣 又 爱 ， 坚 持 下 去 ， 终 获 成 果 谢 谢 大 家 ！