大国脊梁 | 为“地沟油”找出路,他就是中国科学的“催化剂”!

科技工作者之家 2020-05-22

中国人每年消耗掉约2250万吨食用油,其中约330万吨成为废弃油脂,我们称之为“地沟油”。近些年人们都对餐桌上的“地沟油”口诛笔伐,痛恨不已。

但很少有人知道,只要回收得当,再经过几个小时的化学反应,看似“百无一用”的“地沟油”就可以变成清洁、无污染的动力能源,并且整个回收利用产业还能消除“地沟油”回流餐桌的巨大社会隐患,直接保护中国的食品安全环境。

 

而这一变废为宝、领先世界的科研成果都要归功于闵恩泽和他的研究团队。

闵恩泽,图片来源科学新闻

闵恩泽是我国炼油催化应用科学的奠基人、石油化工技术自主创新的先行者、绿色化学的开拓者。不仅如此,他还是石油化工催化剂专家、中国科学院院士、中国工程院院士、2007年度国家最高科学技术奖获得者。他一生情系国家,在催化炼油领域成果颇丰。

结缘石油化工

1924年,闵恩泽出生于四川成都。母亲出身书香世家,在他很小的时候就教他背诵唐诗。家的中堂挂着一幅对联,“忠厚传家远,诗书继世长”,这句话对他的成长颇有影响。

中学毕业时,闵恩泽给同学留言“为学必先会疑”,图片来源采集工程

1946年,闵恩泽毕业于中央大学化工系。1948年,他在大学同学陆婉珍的鼓励下决定赴美留学,当年3月,他带着一张半年生活费和学费的外汇支票和借来的25元美金,登上了前往美国的邮轮。

 

闵恩泽工作证件照,图片来自财新网

在美国俄亥俄州立大学化学工程系攻读研究生期间,学校曾组织学生参观肯塔基州阿希兰德炼油厂。当闵恩泽看到炼油厂里黑褐色的石油经催化裂化装置馏分神奇地变成清亮透明的汽油时,他惊叹不已。当时闵恩泽就在想“不知道我国哪一天能建成这样的装置?”

 

闵恩泽(右一)参加铂重整催化剂中型试验,图片来自财新网

1950年6月,闵恩泽和陆婉珍双双通过博士论文答辩。同年,二人喜结连理。但由于被美方政府以不允许学理工农医的中国留学生离境,他们无法回国,他只能先在芝加哥纳尔科公司担任高级化学工程师的工作。

在美国,即使有优越的生活待遇、科研条件,也抵不住游子对家乡的思念。历经四年波折,闵恩泽与妻子陆婉珍终于冲破重重阻碍回到了阔别八年的祖国。

 

1955年,陆婉珍与闵恩泽在香港(背面为深圳)

投身催化剂制造

石油是现代工业的血液,经加工提炼可得到燃料、润滑剂等多种产品。可加工提炼并不容易,要实现这一步骤就必须要用石油催化剂,这是一种可以加快化学反应速率的物质,人们把石油催化剂比喻成“点金石”

回国后,闵恩泽被分配到正在筹建的北京石油炼制研究所。当时各方面条件都十分艰苦,闵恩泽说:“我既然要回国来报效祖国,我的信念和决心就是:祖国需要什么、我就干什么、学什么、请教什么、组织什么!”

闵恩泽主要负责催化剂方面的研究工作,但我国在相关领域的研究还处于起步阶段,科研工作的开展十分困难。

 

闵恩泽(右一)、陆婉珍(左二)等人在石油工业部北京石油炼制研究所筹建处

科研团队里,没有一个人经历过催化剂的研发生产,大家只能从零开始。从在实验室里研制出几十克的催化剂,到生产成吨的催化剂,大家一路边学习、边探索、边前进。

上个世纪五六十年代,我国炼制石油所需要的催化剂主要依赖从国外进口,且售价昂贵。1959年,石油工业部决定在兰州炼油厂建设自己的小球硅铝裂化催化剂厂用以从石油中炼制航空汽油。次年,闵恩泽承担其研发任务,并推向其工业化生产。

时间紧、任务重。为了工作,闵恩泽吃在现场,住在办公室,每天早上八点开始工作,一直忙到深夜,通常都是凌晨两三点才得以休息。

1977年闵恩泽参加中国化学代表团访日,图片来自财新网

在克服了一系列问题后,1964年5月,兰州小球硅铝裂化催化剂厂开始试运转,一座年生产能力2400吨的小球硅铝裂化催化剂厂正式投产,生产出的催化剂性能完全达到了从苏联进口的催化剂水平,其完整率、杂质含量等都优于进口产品,价格还仅为进口剂的一半。

此时离进口催化剂库存告罄还有两个月时间,小球硅铝裂化催化剂厂的及时建成投产,打破了国外技术封锁,满足了国防所需,保障了军用和民用航空汽油的供应。


 闵恩泽,图片来源光明日报

当大家还沉浸在成功的喜悦中时,病魔却向闵恩泽悄悄袭来。由于肺癌,年仅四十岁的他被切除了右肺下部的两片肺叶,取掉了一根肋骨。

可病痛并没有阻止闵恩泽前进的脚步。1965年,在他的带领下,兰州炼油厂还建成投产了第一座微球硅铝裂化催化剂制造工厂

研发喷雾干燥剂喷嘴

大庆油田开发后,石油工业部要求务必“吃光榨尽”,最大量生产汽油、柴油。而将石油变为汽油、柴油,其中最核心的工艺是流化、催化、裂化,所用的催化剂就是微球硅铝裂化催化剂。

经过对微球裂化催化剂规格的仔细研究,闵恩泽认识到“微球”是科研成败的关键,要投入工业生产对它的组成和强度要求都很高。

制造“微球”需要设计一个特殊的喷雾干燥剂喷嘴。于是,他一边探索催化剂的制造方法,一边开始对喷雾干燥器喷嘴的结构问题展开攻坚。

 闵恩泽,图片来源光明日报

一般而言,为保证工业生产的效率,喷雾干燥器上至少要安装8个喷嘴,每个喷嘴都是固定间距且朝正下方喷射物料,但喷射出的物料颗粒很容易相互碰撞,严重时甚至会粘在一起,使粒度分布大打折扣。

正在闵恩泽百思不得其解的时候,他看到一种朝向是水平设计的喷嘴,这让他联想到自己所需的喷嘴。经过一系列的测试分析,闵恩泽设计将喷嘴制作成上下两层,每层4个,喷嘴之间相互错开朝向角度,保证了物料的粒度分布。他称这种喷嘴装置为“串糖葫芦”。

进军清洁能源,“临近界醇解”

在闵恩泽的带领下,我国石油炼制催化剂科研人才逐渐发展壮大起来。铂重整催化剂、磷酸硅藻土叠合催化剂、小球硅铝裂化催化剂、微球硅铝裂化催化剂的研发成功,向世界证明了中国人的能力与水平!

2000年以来,闵恩泽率先进入绿色化学领域,指导学生开展利用油料作物发展生物柴油的生产工艺研究。2008年,闵恩泽荣获2007年度国家最高科学技术奖。

wt_a1261a5618.

 闵恩泽,图片来源光明日报

我国在生物质能源开发的一些领域起步晚、原始技术非常稀缺。而中国作为能源消耗大国,每年有6700多万吨汽油消费和1亿多吨柴油消费。另外,出于对粮食安全和中国人饮食习惯的考虑,我们既不能像美国、欧洲那样用大豆和油菜籽做生物柴油原料,又必须面对每年超过2亿吨、对外依存度超过50%的石油进口、以千万吨计的油料作物进口和大量植物成品油进口。

每一个数字都给中国发展生物质新能源带来巨大的压力。

面对国家需求,闵恩泽带领团队从废弃油脂“地沟油”入手,研制出了“近临界醇解”工艺,这种工艺的出现,不仅解决了国内长期以来备受困扰的食品安全问题,还给中国进军新能源提供了有力的技术保障。

对此,国外很多长期投入生物柴油试制的大企业感到非常震惊,而更让他们感到困惑的是,引领中国达到如此高度的人,竟是一个长期从事石油催化研究的年过八十的老人。

2010年,闵恩泽主持的中国科学院学部咨询项目《生物质炼油化工厂——推动能源化工迈上碳水化合物新时代》向中科院提交了报告。闵恩泽亲自撰写了一章,对我国生物质能源,包括乙醇汽油、秸秆乙醇、微藻生物柴油及新一代生物质汽油的发展提出了建议。

生物质能源发展的每一步,都是闵恩泽根据国情和中国“后天与后后天的需求”精心设计的。这是闵恩泽在获得国家最高科学技术奖之后,一直进行的战略性、前瞻性的思考与探索的结果。

人生如炬,创新如唐僧取经

闵恩泽在自传《人生如炬》中写到:“五十多年中,创新始终是我科研工作的主线。”科研路上,他和团队在学习中不断探索和前进,用创新引领自己一步步走向成功。

他常用唐僧取经的故事来比喻创新之路,他说:“取经要经过九九八十一难,唐僧就很执着,碰到再多困难和挫折,也没有动摇他取经的决心,最后终于到了西天,取得真经。”

闵恩泽一路不屈不挠,将国家所需视为己任,燃烧自己,照亮祖国能源产业。从“应急”到“责任”再到一种从容的战略选择与部署,在国家需求的指引下,闵恩泽的人生步伐从未停滞、常走常新。

“当年的归国学子,已是炼化事业奠基人;而今的白发先生,仍是绿色化学的开拓者。事业随祖国跌宕起伏,乡音同情怀一生不改。传递知识的薪火,他如同90后般意气风发。 ”这是感动中国给他颁奖词。

在祖国最需要他的时候,他回到母亲的身边,然后用一生的奉献,恩泽后世。“点石成金,引领变化,永不失活,他就是中国科学的催化剂!

wt_a2262aa9b7.

闵恩泽

(1924.2-2016.3)

石油化工催化剂专家

中国科学院院士

中国工程院院士

国家最高科学技术奖获得者