潜心科研之路 永攀创新高峰
——记中央企业劳动模范、上海石化研究院研究一部主任刘红星
2020-07-20聂晓帆
□ / 图 聂晓帆
在技术上打破常规,开展原始创新,运用跨界思维,进行联合攻关,是刘红星和团队取得重大科研成果的秘诀。
刘红星(右)与同事探讨催化剂性能。
集团公司在成都举行“守初心担使命,做新时代奋斗者”劳模事迹宣讲会,上海石化研究院研究一部主任刘红星作为7名代表之一,讲述了他参与研发“高效甲醇制烯烃全流程技术(S-MTO)”等科研工作中的事迹。
甲醇制烯烃技术(S-MTO)是由中国科学院院士谢在库作为学术带头人、组织中国石化数百人成立创新团队研发的重大科研项目,被评为2017年度国家科技进步一等奖。科研人员在技术上打破常规,开展原始创新,运用跨界思维,博采众长,进行联合攻关。该项技术的成功研发,是对传统石油制烯烃技术的突破,对于国家,能有效减少经济活动对石油的单一依赖;对于中国石化,可以凭借该技术进入新型煤化工业务领域,实现提质增效、转型发展。如今,S-MTO技术已有大成,刘红星也凭借着扎实的理论功底和不懈的勤奋付出,成长为该项目的核心骨干,成为煤化工领域的专家。
走前人没有走过的路,才能实现科学梦想
刘红星在读中学时就喜欢化学,在填报大学志愿时,他选择了华东理工大学化学工程系,立志成为一名科学家。但是,说起对S-MTO的这份情,还要追溯到2000年他在上海院攻读博士学位时期,当时,所作的论文方向正是S-MTO研究。
这一时期,上海院对S-MTO的研究刚刚开始,装备都很简单,实验室条件也有限。他经常拎着研制的催化剂样品到处寻找马弗炉,希望有人能借给自己用,从200毫升,到2升、10升釜,一步步进行合成晶化试验。他还用葫芦吊做过10升釜,釜非常笨重,全靠手工拉动,一次实验做下来就要大半天的时间,从实验室走出来,经常已是深夜。那时,他和同事用手电筒照亮回宿舍的路,有时忘了带,就深一脚浅一脚地摸回宿舍。他和同事们开玩笑说,这可真像咱们的工作性质,整天摸着黑找路。科研工作的确如此,一旦从事独辟蹊径、从无到有的创新,那绝非只是辛苦,更多的时候是孤独、甚至痛苦。一天到晚倒腾大瓶小罐,到底能不能成功?国际顶尖团队都没有解决的问题,我们能行吗?每一个科研工作者都经历过这种彷徨。但他从未放弃过,用他的话讲:“科研创新向来都是九死一生,可就算再高的山头,我也要攀!再难的课题,我也愿意为之一搏!”
终于在2003年,实验室小试的催化剂效果已经接近国际水平。但是,走不出实验室的技术不能称为关键核心技术。2005年初,刘红星和团队成员开始做中试研究,放大后的现场比实验室复杂很多,在2.75兆帕左右的高压下做实验,危险不言而喻,他们必须盯在现场,不能出任何问题。这个过程中,他的手机24小时开机,随叫随到,没有周末和节假日,甚至半夜三更都要赶到中试室,这种日子一过就是一年多。有时,一个夜班下来,查看实验数据、查看实验进展、查看设备情况,白天还要继续进行数据分析、技术研讨,困了就窝在椅子上打个盹,醒来接着干,没有人喊累,没有人埋怨,更没有人退缩。环境艰苦,过程艰难,但“三老四严”“苦干实干”的石油精神没有变,上海院科研人艰苦创业、严谨求实的精神没有变,“每一个数据都是承诺”是最基本的遵循。寒来暑往、暮去朝来,原来梦想在奋斗中可以如此清晰,原来汗珠也可以如此掷地有声。
勇于攻坚克难、追求卓越
随着我国经济不断增长,乙烯消费量大幅提升,寻找石油能源替代品的呼声越来越强烈。为服务国家能源战略、降低我国石油对外依存度,中国石化决定发展新型煤化工产业。此时,他和团队深深地感觉到S-MTO实现产业化的机会来了!
2007年,燕山石化3.6万吨/年甲醇制烯烃全流程工业试验装置开建。为了加快科研进度,刘红星和团队尝试将1立方米中试扩大到5立方米。但实验屡遇瓶颈,整个科研团队面临巨大压力,饱受煎熬,因为每做一釜实验都是成本,最珍贵的就是时间成本。科技竞争就像短道速滑,我们在加速,对手也在加速,最后要看谁的速度更快。作为中国石化的科研工作者和共产党员,刘红星深知遇到困难绝不能气馁、更不能退缩,主动冲在前、抢在先,用实际行动在科研现场体现忠诚担当。
2007年大年初一,别人在走亲访友,刘红星和团队却仍在实验室进行技术讨论、在装置现场排查实验失败的原因。从原料杂质分析,到传质传热参数排查,再到晶化过程现象分析,困难重重,他感到那一年的冬天格外漫长寒冷。但是团队成员们总是相互鼓劲,嘴上说着过了这个坎儿就去吃一顿热腾腾的饺子,实际上每个人都挪不开脚步。为了啃下硬骨头,他们协力攻关、废寝忘食,连续奋战3个月,终于在5月3日,第一釜催化剂制作成功!他们马上装车,将样品送到燕山石化中试现场,当现场传来消息——各项数据达到先进水平。刘红星百感交集,激动地流下了眼泪。
刘红星在观察实验数据。
科研需要不懈的坚持与足够的耐心
经过之前的努力与付出,他们积累了大量的数据和实战经验,为之后的工作打下了坚实的基础。2009年,刘红星和团队将晶化釜放大到15立方米,一直沿用至今,这也标志着中国石化具备了大型生产能力。
2011年10月9日,中原石化60万吨/年甲醇制烯烃装置投料开车一次成功,并于7个小时后生产出合格的乙烯、丙烯产品。标定结果,甲醇转化率达到99%以上,乙烯加丙烯的碳基收率达到81%,乙烯、丙烯和丁烯的三烯收率达到91%以上。
2012年11月1日,中国石化专家组鉴定认为,项目达到国际领先水平。
然而,他们依旧面临考验,就是如何从科研成果到大规模工业应用转化。对于S-MTO全流程技术而言,环环相扣,细节难题很多,没有前路可循、没有经验可借鉴,每一个技术问题要反复推敲,小心求证。从5立方到15立方,从1.2万吨/年到120万吨/年……他们在S-MTO工业化应用的路上爬过一个又一个坎。2016年在南京,3000吨/年催化剂装置经历了长达7个月的质量调整,不仅对技术提出了高标准严要求,更是对心志的极大考验。这半年多时间,刘红星和团队几乎每天在生产装置上筛查原因,在流水线上严抠细节,对每个环节进行检测,发现了很多实验室难以测评的现实问题,“过五关斩六将”都不足以表达过程的复杂艰难。但实践证明,日复一日的坚持,量变到质变正在悄然发生,一点点比对实验数据,一个个调整装置参数,最终,他们排除万难,保证了装置正常运行。
2016年10月和2017年8月,采用自主技术建设的中天合创S-MTO装置两条生产线分别开车成功,标志着中国石化煤制烯烃示范基地全面建成!
在集团公司研究-设计-生产-建设团队的共同努力下,S-MTO项目历经多年持续创新,取得了多项重大的技术突破,近五年为企业新增产值308亿元,新增利润45亿元,经济效益显著。
S-MTO全流程技术从无到有再到工业化应用,刘红星将工作的19年时间交给了这项研究。谈及成绩,他谦虚地说:“虽然取得了一些成绩,但这些都是建立在前辈们大量默默无闻的前期研究工作基础上的,我们站在了他们的肩膀上。”
能够在一个科学氛围严谨、科研体制开明的集体中工作,让刘红星感到荣幸和自豪,他的身边有数不清的科研工作者楷模,“正是他们教会了我只有把科研方向同国家的需求、人民的需要牢牢结合,才能真正实现创新价值、实现创新驱动发展;正是他们将新时代科学家精神镌刻在石化发展的丰碑上,激励我不断攀登追求真理、科学报国的高峰。”
从事科研工作近二十年,至今他还坚持着一个习惯,就是每天入睡前回顾一遍工作进度,想到难点、灵感就写下来,小小的手机备忘录里记载了他大胆的猜想和工作的点滴。
“石化发展,科技先行。”作为新时代的科研工作者,刘红星深知责任重大,使命光荣。他和同事用十余载的青春和汗水才推开了S-MTO的大门,他们将继续上下求索、不懈努力,加强重点领域科技攻关,努力实现石油石化技术向“并跑”“领跑”转变,加快打造竞争新优势,为中国石化建设世界一流能源化工公司做出新的更大的贡献。