恪守科学家榜样精神 奉献臭氧层保护履约——追忆氟氯烃替代物研究先行者李惠黎

——当看到年产5000吨/年HFC-134a生产装置连续稳定运行并产出合格产品时，李教授激动地拭去眼角的泪水，他哽咽地道出，我国化工行业、特别是氟化工的发展，因技术落后，很多技术都是花费巨资引进，氟化工中的氟化氢生产工艺技术、二氟二氯甲烷（CFC-12），二氟一氯甲烷（HCFC-22），聚四氟乙烯（PTFE）的生产技术，基本上都是在引进工艺技术的基础上发展起来的，但唯有HFC-134a生产技术是我国一步一步研究，从小试研究到中试验研究到工业试验研究再到产业化生产装置，都是扎实的研究取得。

十五年如一日，他将氟氯烃替代物从构想转化为应用，从实验室验证到产业化生产。

他改写了中国氟化工发展由引进技术到自主研发实现发展的道路。

他是理论和实践相结合的典范，是做人治学的楷模，是诲人不倦的榜样，是氟氯烃替代物领域的一代宗师。

他躬耕氟化学领域，从青丝到白发，将毕生精力贡献给了氟氯烃替代事业。

他就是我国氟氯烃替代物研究的先行者，国家“八·五”重点科技攻关项目《氟氯烃无污替代物—HFC-134a中试合成工艺技术及应用研究》项目负责人——李惠黎教授。                                              

曙光

时间回溯到1962年，李惠黎从武汉大学化学系元素有机专业毕业后，奔赴中科院兰州化学物理研究所从事科研工作，支援大西北建设。

当时，中科院兰州化学物理研究所承担了国家142军工任务。为了保证军工科研的绝对优势，李教授在组织的安排下，加入到了军工项目的研究行列中，从事含氟含能材料的研究工作，并和航天九院在含氟含能材料方面进行过多次应用研究合作。

那是一段激情燃烧的岁月，也是一段充满温暖的岁月。李教授和老一辈科学家一样，心无旁骛、齐心协力，完成国家交办的重要任务，为我国军工技术的发展贡献了青春和汗水。

改革开放后，国家建设转移到以经济建设为主的轨道上，李教授和同事们一起，根据国家发展需要，随研究机构集体合并到西安近代化学研究所开展研究工作。军工科研工作也逐步转向民品研究，进行军民技术融合研究。

20世纪80年代，美国人首先发现了氟氯烃破环臭氧层，并在国际上将臭氧层破坏和大国责任联系起来。我国在还没有任何替代氟氯烃研究基础的情况下，签署了国际公约《保护臭氧层维也纳公约》和《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》，担负起了保护臭氧层的责任。

问题迫在眉睫，如何来解决？当时，许多科研机构和大专院校都竭力为氟氯烃替代物的研究贡献力量。基于在军工科研领域练就的过硬本领，李教授以敏锐的科学家意识，率先提出了开创国内氟氯烃替代物领域研究的构想。

有了想法，新问题又接踵而来。是研究制冷剂的替代物？还是研究发泡剂的替代物？或者研究清洗剂的替代物？由于氟氯烃替代的前景并不明确，难以确定替代物的研究方向。特别是对于二氟二氯甲烷（以下称CFC-12）的替代物品种，各界意见不一。选择什么品种来替代氟氯烃中用量最大的CFC-12，科学家们各有见解。

在众说纷纭之际，李教授从专业角度出发，详尽地从化学合成、化学工程研究、应用前景和市场发展前景等方面进行分析，最终选择制冷剂CFC-12替代物的可行性，带领团队将1，1，1，2-四氟乙烷（下称HFC-134a）作为CFC-12的替代物开展研究。

（李教授向北京化工大学专家介绍项目情况）

试验

研究课题确立了，氟氯烃替代物的研究工作随即开启，但当时研发经费极度缺乏。

为了能尽快开展HFC-134a的合成及应用研究工作，李教授带领课题组人员走访高校、设计院，拜访政府部门、联合工厂，成立联合研究项目组，在1989年底以HFC-134a实验研究开发课题向当时的陕西省科委争取到10万元经费。（1990年研究经费到位）

有了经费，就要兑现研究目标的承诺，李教授和课题组成员一起，冒着酷暑，在实验室开始了制冷剂CFC-12的替代物HFC-134a的小试合成工艺技术研究工作。

为了实验研究的安全，在酷暑时节也要穿戴完整的工作服和防酸靴、安全帽，摸索剧毒试剂氟化氢和五氯化锑催化剂的安全操作。每次实验加料完成后，大家都是一身的汗水。当时的实验条件下，实验室没有制冷设备，做精馏实验要在低温下运行，只能用干冰进行人工降温。李教授和大家一起装卸干冰钢瓶，从干冰瓶内获取干冰以供实验所需。

怀抱解决国家难题的科学志向，李教授带领课题组勇攀一个又一个“险峰”。

经过多次尝试，日夜坚守，无数次试验，功夫不负有心人，课题组成功在1990年年中打通HFC-134a小试合成工艺，在1990年9月研究得到了纯度99.9%的HFC-134a产品。

在精馏提纯后，课题组和冰箱生产厂家进行了应用研究。小试合成的HFC-134a产品充装到冰箱中进行台架实验，制冷指标和能耗指标完全合格，给了研究人员巨大的鼓舞。HFC-134a小试合成工艺及应用研究项目在陕西省科委的主持下，通过了专家的技术鉴定。专家们对于这项技术给予了高度评价，也给下一步的研究工作带来了曙光。这项技术成果也获得了中国兵器工业集团公司科技进步二等奖。

1991年，以HFC-134a小试研究成果为基础，西安近代化学研究所向当时的国家计委汇报其在有机氟化学研究方面的优势，申请国家“八·五”重点科技攻关项目。考虑到研究所在有机氟化学研究方面的突出优势及在氟氯烃替代物研究方面的决心，项目申请工作取得了国家计委高技司的认可，同意把《氟氯烃无污替代物HFC-134a中试合成工艺及应用研究》列入国家“八·五”重点科技攻关项目，并制定了在氟氯烃替代领域，实施“小步跟踪”西方国家发展方向的策略，为进一步的研究工作确定了方向。

在项目申请期间，李教授受邀作为美国伊利偌伊工学院的访问学者赴美访问。在美国，听到国家已经批准《氟氯烃无污替代物HFC-134a中试合成工艺及应用研究》项目列入“八·五”重点科技攻关计划，他立即终止了在美国的访问研究计划，回到国内又开启了“八·五”重点科技攻关项目——HFC-134a的中试合成工艺技术研究工作。

在“八·五”科技攻关期间，李教授依靠雄厚的理论基础，独特的知识结构，丰富的氟化学研究经验，周密调研，开创性地提出在我国开发气相催化氟化技术以促进HFC-134a在中国的产业化。

在主持项目实施中，李教授以严谨的科学精神，设计了气相催化氟化过程和负载型催化剂，进行实验室的评价和模试研究，又在10吨/年中试研究装置上进行深入研究。先后组织招聘了60多位各专业的研究人员一起参加攻关项目，为国家培养了一批氟化工人才，奠定了我国氟化工及气相催化氟化技术的基础。虽然过程中遇到了很多问题，但中试研究的各项技术指标达到了国家“八·五”科技攻关各项要求，完成了国家交给的各项任务，顺利进行了验收。

在攻关项目验收会上，各位专家给予项目研究内容高度评价。之后，中国兵器工业集团公司对这一项目进行了技术成果鉴定，化工部的领导也参加了技术鉴定会议，并对项目高度评价，表示将持续支持项目的后续产业化工作。

火种

为了使研究成果产业化，打破国外对氟氯烃替代物的产品垄断，李教授带领研究人员继续攻“险峰”、探新路，开始了产学研结合之路。

1997年8月，经过充分的论证，西安近代化学研究所和西藏金珠公司组建合资公司，共同开展建设年产200吨/年的HFC-134a工业试验装置。为开展具有经济规模的产业化生产装置建设，完善工程研究工作，当时还有两年就要退休的李教授，义无反顾地带领大部分原研究课题组人员进入合资公司进行研发成果产业化工作。

为使年产200吨/年HFC-134a的工业试验装置取得准确和可信的实验数据，从年产200吨/年工业试验装置开始设计时，李教授和研究人员共同协助设计单位在年产10吨/年HFC-134a中试研究成果的基础上，编制工艺包，对中试的每个环节、每个工艺条件、每个工艺设备仔细审核、计算，以保证给年产200吨/年HFC-134a工业试验装置的设计提供依据。

经过艰苦的努力，终于在1999年3月迎来了年产200吨/年HFC-134a工业试验装置的建成开车。

试验装置开车成功了，工艺流程打通了，也可以生产合格产品，但困难却一个接着一个。

原小试和中试研究的负载型催化剂在工业试验装置上的效率低，运行成本高；催化剂活性组分流失严重，寿命短；装置运行时排出的含催化剂流失活性组分的废水难以处理。这些问题如果带到工业生产装置上，将难以持续生产和产生效益。

对此，课题组在合资公司新建的催化剂实验室对年产200吨/年HFC-134a工业试验装置上存在的问题展开了一系列技术攻关。对工程放大后出现的问题和催化剂的问题分别找出应对方法，再次进行研究，开始逐一破解难题。

针对负载型催化剂效率低、活性组分易流失、催化剂寿命短等在工业试验装置上出现的问题，重新进行催化剂的设计研究，设计了共沉淀型催化剂，解决了催化剂活性组分的流失及寿命短的问题。在催化剂的酸性中心改善上进行研究，使原料的催化转化率和产品选择性增加，提高了催化反应效率。在进行新设计的催化剂的制备、表征、评价研究中，课题组成员分工合作，明确的研究方向和内容使研究效率大幅提高.1年之内重新设计和制造的共沉淀型催化剂在年产200吨/年HFC-134a工业试验装置上应用后，一举取得成功。共沉淀型催化剂的原料转化率和产品的选择性比负载型催化剂均有大幅提升，试验装置的运行成本大幅下降。这种催化剂能够有效应用于工业生产装置。

当一项项研究数据统计计算出来，自主研究的技术可以放心进行产业化转化，为国家做出贡献时，每一个合资公司的人员都深受鼓舞。2005年，《200t/aHFC-134a工业试验装置》研究项目获西安市人民政府科技进步一等奖。

破局

在取得年产200吨/年HFC-134a工业试验研究成果基础上，课题组又开始了年产5000吨/年HFC-134a工业生产装置的建设工作。

这时，李教授已经退休，却没有回家享清福。为国家急需的重大项目，为HFC-134a的产业化，为我国对国际社会保护臭氧层的履约，他继续战斗在为研究成果转化的征程上。

为申请联合国保护臭氧层多边基金的赠款资助项目建设，李教授和研究人员一起，拜访有关部委，详细介绍项目取得的成果。拜访国内著名专家，讲述团队掌握的关键技术。并邀请联合国多边基金的专家来到年产200吨/年HFC-134a试验装置旁，详细介绍装置运行状态和运行结果。

经过大家共同努力，项目得到有关部委和国内外专家的认可。国内第一套年产5000吨/年HFC-134a生产装置的建设得到赠款2541万美元的联合国保护臭氧层多边基金资助。2001年年初，原国家环境保护总局环境保护对外合作中心与西安金珠近代环保化工有限责任公司签署了赠款协议。

在工业试验研究成果向工业规模生产装置的技术转化中，李教授和研究人员共同编制了年产5000吨/年HFC-134a的工艺软件包。为了能使生产装置的设计尽可能的完善，在工艺包的编制中，对每一个工艺条件、每一台设备，精心计算、认真讨论，并根据工业试验研究装置的实际运行情况，模拟生产装置的运行，讨论可能出现的问题及应对措施。

当时，国内还没有一套气固相催化氟化的生产装置，甚至也没有研究单位和企业开展过固定床催化氟化研究工作。课题组所进行的HFC-134a产业化生产装置是国内第一套固定床气相催化氟化的生产装置，其难度和风险可想而知。

承受着多方压力，课题组人员从项目设计到建成，整整用了两年时间，期间出现非典疫情也没有停止工作。2003年底，国内第一套具有自主知识产权的HFC-134a生产装置和配套的研发、分析实验室最终建成。

2003年12月下旬，生产装置的投料试车进入倒计时。面对国内的第一套气相催化氟化的新工艺和国内第一个固体氟化催化剂，全体研究人员进入倒班状态，盯在各个关键工段，以预防试车风险的发生。经过一个多星期对各反应工段的参数调试、优化，2004年元旦来临之际，生产装置一次投料试车成功，并生产出了合格的HFC-134a产品，实现了我国对签约《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》逐步进行氟氯烃替代的承诺。

当看到年产5000吨/年HFC-134a生产装置连续稳定运行并产出合格产品时，李教授激动地拭去眼角的泪水，他哽咽地道出，我国化工行业、特别是氟化工的发展，因技术落后，很多技术都是花费巨资引进，氟化工中的氟化氢生产工艺技术、二氟二氯甲烷（CFC-12），二氟一氯甲烷（HCFC-22），聚四氟乙烯（PTFE）的生产技术，基本上都是在引进工艺技术的基础上发展起来的，但唯有HFC-134a生产技术是我国一步一步研究，从小试研究到中试验研究到工业试验研究再到产业化生产装置，都是扎实的研究取得。

燎原

一次次的技术攻关，终让承诺照进现实。

2004年9月16日，中国纪念国际保护臭氧层日大会在西安召开，国家环境保护总局环境保护对外合作中心邀请了联合国保护臭氧层多边基金的专家来到中化近代环保化工西安有限责任公司，实际考察利用联合国保护臭氧层多边基金在中国建设的第一套氟氯烃替代物HFC-134a的生产装置。

（国内首套5000吨/年HFC-134a生产装置）

李教授和研究人员一起向专家和国家有关主管部门领导详细汇报了年产5000吨/年HFC-134a生产装置的建设、运行情况。看着我国自主知识产权技术的HFC-134a生产装置和产品纯度达到99.9%的分析报告单，联合国保护臭氧层多边基金的专家高高地竖起大拇指。这项填补了国内技术和产品空白、具有自主知识产权的工业技术产品在生产装置投产的第一年就取得了良好的经济效益。

生产装置运行稳定，国内制冷剂市场需求旺盛，国家环境保护总局环境保护对外合作中心同意再次用联合国保护臭氧层多边基金赠款将年产5000吨/年HFC-134a生产装置技改为年产10000吨/年HFC-134a生产装置。

随之而来的除了接连不断的嘉奖，还有创新突破的产能。当年的“星星之火”，已经灼成了燎原之势。

2005年，《5000t/aHFC-134a工业生产技术开发》项目获陕西省人民政府科技进步一等奖。

2006年,《环保型制冷剂—HFC-134a5000吨/年生产装置的自主开发及产业化》获中国制冷学会科技进步一等奖。

2007年，在充分调研市场的情况下，中国中化集团决定应用年产5000吨/年HFC-134a的技术再建设一套生产装置。随即，研究课题组又一次投入到新工艺软件包的编制中。课题组骨干人员进驻太仓中化产业园，用了一年半的时间，建成了国内第一套年产20000吨/年HFC-134a生产装置。并一次投料开车成功。使中国中化在当时具有了国内最大的具有自主知识产权的HFC-134a的生产产能。

经过15年努力，李教授和课题组把HFC-134a这个CFC-12制冷剂的替代物，从小试研究到产业化的愿望终于实现了。这改写了中国氟化工发展由引进技术到自主研发实现发展的道路，从氟化工的工艺技术、催化氟化技术、氟化工用的设备材料、氟化工设备以及氟化工的安全技术等因自主知识产权技术的应用而大幅进步。

在此过程中，李教授严谨的工作作风和科学家的精神是一代科研人员学习的榜样，在他精神的引领和鼓舞下，氟化学工相关领域薪火相传，不断创新和发展其他的氟化工技术和产品，目前HFC-134a项目已经取得了非常好的经济效益和社会效益，为西安近代化学研究所带来了10多亿元的资产和2亿多元的现金收益。

李教授已离去12年，但他严谨的学风，渊博的知识，高尚的人格，对科学的追求是我们一直学习的榜样。在第28个国际保护臭氧层日来临之际，课题组成员深深地怀念他，向和他一样为中国的氟化工发展做出贡献、为中国履约保护臭氧层做出奉献的老一辈科学家致敬，继续传承他们的精神火炬，为中国的氟化工发展努力奋斗。

“干感天动地事，做默默奉献人”是李教授一生最真实的写照，更是他一辈子的骄傲。

作者任建纲系西安近代化学研究所研究员、中化蓝天集团高级顾问