催化之恩澤被蒼生記國家最高科學技術獎獲得者閔恩澤

如果沒有他，汽油柴油塑料橡膠纖維等石油化學產品——這些我們時時刻刻都離不開的化學品，恐怕要貴上許多；如果沒有他，化工行業的污染問題也許會更加嚴重，清潔燃料的推廣使用還要推遲。
 
從1955年回國至今，他的所有工作，都與國家的強盛緊緊地聯系在一起。
 
這位我國煉油催化應用科學的奠基人、石油化工技術自主創新的先行者和綠色化學的開拓者，就是84歲的中國科學院院士、中國工程院院士、2007年度國家最高科學技術獎獲得者閔恩澤。

 
閔恩澤參加博士生畢業典禮

成就篇:他的工作與國家強盛有關
 

“小球”與“微球”：突破催化劑的國際封鎖
 
酒精中加入硫酸，變成乙醚；水中的硫磺加入硝石，變成了硝酸。因為微量外加物的作用，一種物質向另一種或幾種物質轉換，加速或減緩，融合或分離。在化學上，這些發生作用的外加物名為催化劑，發生的變化歸納為催化反應。
 
19世紀90年代，美國人提出了用催化劑加工石油的方法，這決定了全世界煉油技術的方向。在高溫高壓下，石油的油氣組分通過催化劑的表面孔道轉化成不同餾分或不同產品。通俗地說，煉油催化劑是煉油技術的核心，加速煉油化學反應并導向生產更多的目的產品，如同芯片之于計算機。沒有現代催化科學的發展和催化劑的廣泛應用，就沒有現代石油化學工業。
 
不斷研發煉油催化劑，是閔恩澤工作的起點。
 
20世紀50年代，我國石油煉制催化劑領域還是一片空白；60年代，我國一躍成為世界上能生產各種煉油催化劑的少數幾個國家之一；80年代，國產新型催化劑躋身于國際先進行列；21世紀，我國首創的幾種綠色煉油和石化新工藝，在世界上首次實現工業化。這幾個質的飛躍，閔恩澤功不可沒。
 
1959年，蘇聯援建的蘭州煉油廠投產，其核心是一套使用小球硅鋁裂化催化劑的移動床催化裂化裝置。1960年開始，蘇聯逐步減少以至最后停止對我國的催化劑供應，直接威脅到我國航空汽油的生產。“我把研制催化劑的重擔交給了石油科學研究院從美國回來不久的閔恩澤同志……他們吃在車間、睡在辦公室，和工人一起爬裝置、鉆高溫干燥箱，一心埋頭搞研究、搞攻關。”時任石油工業部部長的余秋里在回憶錄中寫道。
 
“如何讓催化劑干燥，這大概是我記憶中遇到的最大困難。”1月4日，在布置樸素簡單的客廳中，閔恩澤給《科學時報》記者回憶說：“收縮應力容易使小球破碎。如何解決呢？1964年2月，我去蘭州煉油廠小球硅鋁裂化催化劑工廠，發現他們合成的表面活性劑雜質太多，不容易降低小球的表面張力。于是我們在天津找到了表面活性劑‘平平加’，一加進去果然就降低了造成小球干燥過程中破裂的毛細管壓力。”
 
同時，閔恩澤指導設計了長達60米的多段控制溫度和濕度的移動式催化劑干燥箱，后來生產出的小球硅鋁裂化催化劑產品的完整率最終達到92%，超過進口催化劑86%的水平。
 
1964年，球硅鋁裂化催化劑正式投產。當時倉庫里只剩下能維持到當年7月份的進口催化劑。因各項技術指標均優于蘇聯進口催化劑，且比進口催化劑便宜一半，每年節省運轉費用上千萬元，使我國成為除美國、荷蘭外另一個掌握這項技術的國家，小球硅鋁裂化催化劑被國家科學技術委員會列入1963年至1964年的科學技術重要成果匯編。
 
1960年大慶油田開發，煉油廠急需微球硅鋁催化劑，制造技術為美國所壟斷，買不到，而產品要價很高。1963年春節前，研制催化劑的任務再次交給了閔恩澤。“石油部要求我們榨干每一滴原油，采用當時世界上最先進的流化床催化裂化將重油轉化為汽油、柴油和液化氣，而這種裝置需要微球硅鋁裂化催化劑。”閔恩澤確定了一條符合我國國情的微球硅鋁裂化催化劑制造的技術路線，不僅原料易得，而且研發工作量少，有利于加速建設，符合石油部盡快建成工廠的要求。
 
這一次，難題是“制造篩分組成和機械強度均符合催化裂化裝置中流態化要求的微球”，必須“讓噴霧干燥器有合適的噴嘴結構”。于是，閔恩澤一邊研究催化劑制造方法，一邊打破常規，提前建設中型噴霧干燥器來研究噴嘴結構。他們很快開發成功了一種目前仍在使用的專用噴嘴。
 
1965年，8000噸/年的微球硅鋁裂化催化劑工廠終于投產，使我國成為除美國、荷蘭外另一個掌握這項技術的國家。
 
“小球”和“微球”兩次技術攻關，閔恩澤都是帶頭人。
 
緊接著，他攻關成功并生產出來鉑重整催化劑、磷酸硅藻土疊合催化劑，分別獲得1978年全國科學大會獎和1965年國家發明證書。
 
上世紀60年代初，中國石油界陸續攻克了石油煉制中的催化裂化、催化重整、延遲焦化、尿素脫脂以及有關的催化劑、添加劑等5個方面的工藝技術，走在了國際前端。當時正值電影《五朵金花》上映，人們高興地把這5種技術叫做“五朵金花”。
 
年產13萬噸煉油催化劑、占國內絕大部分市場份額的齊魯、長嶺、蘭州和撫順4家煉油催化劑廠，都是在他研究開發的催化劑制造技術基礎上建立和發展起來的。目前，我國煉油催化劑和相關分子篩催化材料走向世界，出口到歐、美、亞、非等地區的國家，已成為世界煉油催化劑四大供應商之一。
 
分子篩和非晶態合金的尋覓：催化出嶄新的世界
 
改革開放后，我國石油煉制催化技術已滿足當時煉油工業的需求，而石油化工催化技術基本依靠引進，亟須創新。
 
1980年，美孚石油公司的中心研究室主任來華訪問，介紹了美孚在分子篩領域的成功經驗是搞新的催化材料，而不是搞催化劑。閔恩澤很受啟發，便調查石化技術的創新歷史，調查催化材料怎么發展，研究國外大公司怎么干，最后明確新催化材料是創造發明新催化劑和新工藝的源泉。
 
閔恩澤還提出了另一條明確的科研思路：新反應工程是發明新工藝的必由之路。于是，他在新型分子篩、非晶態合金等新催化材料、磁穩定流化床等新反應工程領域開展導向性基礎研究，為石油煉制和石油化工技術的創新提供“新式武器”。為此，他負責組建了石科院基礎研究部，率先在石油煉制和石油化工科技前沿開展導向性基礎研究。
 
何鳴元在1984年冬被安排在閔恩澤的手下，擔任研究部主任。“閔恩澤說我們不能再亦步亦趨了，必須從導向性基礎研究上來實現創新。”于是他們帶領一群研究生，開始了一次尋覓新催化劑的新長征。十年磨一劍，1994年，ZRP分子篩終于被開發出來，被評為1995年“全國十大科技成就”之一。第二年，何鳴元當選為中國科學院院士。
 
不同的探索在同時進行。
 
1925年，美國科學家雷尼發明了晶態型的雷尼鎳催化劑，80多年來廣泛應用于有機合成。但制造這種催化劑容易污染環境，其催化性能也有待提高；工業應用這種催化劑只能采用釜式反應器，反應效率低，分離困難。在雷尼鎳催化劑原有科學知識的基礎上去改進，還是另辟蹊徑、開發新催化材料和反應工藝？
 
閔恩澤走的是后一條路。雷尼鎳催化劑的材料是晶態的，他們采用非晶態的材料，從而轉移了這種催化材料的科學基礎；傳統的反應器是釜式的，他們采用磁場控制催化劑，形成磁穩定床，從而轉移了反應工程的技術基礎。非晶態合金和磁穩定床成為這項技術的新式武器。2005年，這項技術獲國家技術發明獎一等獎，此前這個代表我國技術發明最高水平的獎項曾連續6年空缺。
 
這個質的跨越，用了幾百人的整整20年時間。20年，作為該項目第一完成人，他的學生宗保寧從普通研究生成長為中石化石油化工科學研究院副總工程師，總設計師閔恩澤則從一頭華發到滿頭銀絲。他作了一首打油詩回顧20年的酸甜苦辣：市場需求，興趣推動，苦苦思索，趣味無窮；靈感突現，豁然開朗，發現創新，十分快樂；高興之余，煩惱又起，或為人員，或為條件；好似吃麻辣燙，又辣又愛，堅持下去，終獲成果！
 
攻克綠色石化技術：讓春天不再“寂靜”
 
有人這樣極端地描述，“化學是可愛的，化學家卻是可惡的”。
 
熱衷于發現和制造新的化合物的化學家們，發現自己給世界帶來便利的同時，也帶來了嚴重的環境污染，雙刃劍的特性暴露無遺。21世紀的重要發展方向之一是開發從源頭根治環境污染的綠色化學技術。
 
“從綠色化學的角度看，我國石油煉制過程中污染嚴重。我國規劃到2010年使汽油、柴油質量與國際接軌，這對催化裂化、加氫、烷基化和異構化等石油煉制技術的綠色革命提出了要求。”何鳴元說任務緊迫，“按照閔先生的倡導，緊盯著導向性基礎研究，從源頭上根除污染”，“同樣，對于有機化學品的合成，也應該從源頭上把關”。
 
己內酰胺是一種緊缺的重要化工原料，廣泛應用于紡織面料、地毯、汽車部件、包裝薄膜等制造業。2001年時，我國產品自給率僅約35%。上世紀90年代，中國石化投資60億元引進了兩套己內酰胺裝置，2000年由于傾銷等原因，兩套裝置年虧損近4億元。中國石化決定采用高新技術對其進行技術改造。閔恩澤作為攻關組副組長，帶領全國集中起來的科研力量，為兩套裝置制定了成套綠色技術開發方案。己內酰胺裝置在全部扭虧為贏的同時，大幅度降低了生產過程中廢氣、廢水和廢渣排放，稱得上是綠色技術。從1998年至今，僅這一項技術就每年獲得幾千萬元的直接效益。這是一個對引進技術的消化、吸收、再創新過程，持續了十幾年。
 

溯源篇：如何自主創新，有章可循
 

世界級催化專家竟是半路出家
 
就是這樣一位屢屢攻破堡壘的資深催化專家，入行前13年的專業學歷，卻與催化劑壓根沾不上邊。
 
“我是半路出家，之前是研究化學工程的。”慈眉善目的閔恩澤回憶起自己入行的前后。1942年他保送進重慶國立中央大學，學習土木建筑；后來又在大二轉學化工。1948年他去美國俄亥俄州立大學化學工程系攻讀研究生。“如果一定要找到我與煉油的緣分，就是1948年我到肯塔基州參觀阿希蘭德煉油廠，黑褐色的原油神奇地變成了清亮透明的汽油。”
 
1955年，閔恩澤被分配到正在籌建的北京石油煉制研究所，開始了催化劑生涯。
 
萬事開頭難。那時候各方面條件都很艱苦，實驗室都是向北京石油學院借的幾間平房。當時煉油所用的催化劑從蘇聯進口，這一領域的研究是空白。包括閔恩澤在內，沒有一個人經歷過催化劑從實驗室到工廠生產這一過程，很多人之前連催化劑是什么樣子都沒見過。
 
閔恩澤面對的是一片荒漠：國內大型油田尚未探明與開發；有限的石油煉制工業，催化劑產品全靠從蘇聯進口。壓力和難度卻讓閔恩澤興奮不已。沒學過催化專業，從頭開始邊學邊干。國外催化劑制造技術嚴格封鎖，他從國外技術發展的蛛絲馬跡中尋找靈感。試驗、失敗、再試驗……
 
工作是另外一種生活方式
 
有人曾說：夜深人靜時，石科院家屬區那個最后亮著燈的房間就是閔恩澤的住所。
 
“老先生每天腦子里都想著催化劑，不管是上班時間還是休息時間，不管是在單位還是在外地出差。老先生晚上睡覺睡不好，幾乎每晚都起來看書思考問題寫論文。經常是我們頭天下午討論一個問題，第二天老先生就跟我說，他早上三四點起來思考，他就把他找到的答案說出來。”學生姚志龍說閔恩澤從不跟人講他怎么沒有睡好覺，盡管他有時也真的睡不好，就起來讀讀寫寫。
 
或許，這顛倒了“睡覺不好”與“半夜起床看書寫論文”的因果關系，因為但凡熬過夜的都明白，如果大腦皮層的細胞太過興奮，就很難入睡，或者只是淺層睡眠。“先生和他的老朋友見面除了寒暄，就是談工作，彼此交流最新的工作進展，問問有什么新想法。老一輩的科學家很單純，他們的生活和工作幾乎完全重合，或者說工作是另外一種生活方式。”
 
從文獻中汲取新鮮營養
 
閔恩澤每天要閱讀大量的外文雜志，頻繁參加國內外論壇和技術開發論證會。閔恩澤認為作科研，尤其是創新，就必須了解學科發展最新動向和國際前沿。20種左右的的外文專業期刊，閔恩澤每個月都要從圖書館借回通讀一遍，挑出一些重要文章請學生復印。“有的可能是幾份，最多的時候一篇文章復印了20多份，給的對象遍布全院，都是與大家在做的工作密切相關的；然后再把期刊還給圖書館。”姚志龍說。
 
這個習慣不知從何時開始。2000年開始，復印材料的任務落在了溫朗友頭上：“就像跑接力賽，從傅軍、謝文華手里，傳到了我這里。這個過程既是先生從文獻中汲取新鮮營養的過程，更是指導我們緊隨國際研究前沿的再教育方式。”高級工程師溫朗友從1995年就跟隨閔恩澤攻讀博士生，隨后又做博士后，如今已是教授級高級工程師，仍在導師身邊工作。
 
閔恩澤要求學生的畢業論文“要有創新觀點，層次要分明，文字要嚴謹”。宗保寧回憶起那時候的修改過程，在改了7遍后，忍不住跑到老師那里率性而言：“改不出來了，我們的風格不同。而且現在社會上都不這么做事的，都是‘多快好省干’。”閔恩澤糾正說：“不是風格，是水平問題。關于‘多快好省干’，那是社會上的事，在我這里做學生，有標桿，跨不過去就別干。”
 
閔恩澤明白，人才不能光進行催化劑研究，更要能把催化劑工業化，而這需要長期鍛煉。桃李不言，下自成蹊。從1987年至今，他先后帶了50多個學生，其中碩士生16名、博士生20多名、博士后10多名，很多學生早已成為我國煉油催化行業的棟梁。如今，他的學生成了催化劑廠廠長、總工程師，石油化工廠經理、副經理，研究院副院長、副總工程師，高等院校的教授……
 
一日三省吾身
 
勤于思考，善于總結，可以避免不少彎路。“他解決問題，很講究不斷總結國內外經驗，尋求最好的方法，用來指導實踐，這也是先生大家風范的體現。”溫朗友說。
 
“老先生經常跟我們說，一個人不可能會十八般武藝，不妨交18個各懷絕技的朋友。所以老先生遇到化學反應工程方面的問題，就找中央大學時的師兄、中科院過程工程所陳家鏞院士；遇到膜分離方面的問題，就找他的師弟、南京工業大學副校長徐南平院士；遇到物理化學方面的問題，就找化學所研究員韓布興……有了這些智力支援，他的問題也都迎刃而解。”姚志龍說。
 
“‘在戰爭中學習戰爭’、‘邊打邊學’、‘失敗和挫折教育著我們，使我們變得聰明起來’，老先生經常用毛主席的話來激勵自己也鼓勵大家，邊學習、邊實踐、邊總結，從試驗到失敗，從失敗再到試驗，在探索中摸索前進，一直到成功。”姚志龍說，他很佩服先生學透了矛盾論和實踐論。
 
閔恩澤在多個場合談過《西游記》中4人取經的啟示。現在的年輕人聰明、肯鉆研、善于創新，但團隊精神較差。“孫悟空有七十二般變化，有火眼金睛這樣的‘現代武器’，但他也離不開那個團隊，如果沒有八戒、沙僧，他一人也不能幫助唐僧完成取經的任務。”隨著科學的發展，學科間的交叉地帶越來越多，一個課題、一個項目可能涉及多個學科，需要與其他科技工作者合作。“取經要經過九九八十一難，唐僧就很執著，碰到再多困難，也沒有動搖取經的決心……做事情還要講規矩，要守法誠信。唐僧的緊箍咒就是約束孫悟空的規矩。做學問尤其如此，不講規矩，不成方圓；不講誠信，難以成大器。譬如學術上的弄虛作假、剽竊之風等，萬萬不可取。”
 
2003年，閔恩澤與重慶畫家古月閑談，古月說四川的名山大川都去過多次，創作一幅畫時，會把在這些寫生中所見的險峻奇峰、陡峭崖壁、奔騰江流、壯闊瀑布等聯想起來，組成創作。這次看似平凡的對話，閔恩澤“想到我們也要博覽古今中外的論文、ZL、著作，汲取精華，醒悟清楚自己科研的起點是‘詳人之不詳，補人之所缺，還是自主開拓創新’。到國家政府部門、技術市場、企業工廠、產品用戶中去了解國家和市場需求，然后去設想為當前技術服務、開發下一代產品、工藝和開辟新興技術需要開展的課題”。

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2007年度國家最高科學技術獎頒獎