【人物】閔恩澤：催化人生,綠色化學(xué)的開拓者

【人物】閔恩澤：催化人生，綠色化學(xué)的開拓者中國科學(xué)院院士、中國工程院院士、第三世界科學(xué)院院士、2007年度國家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)獲得者、我國煉油催化應(yīng)用科學(xué)的奠基者閔恩澤，因病于2016年3月7日5時(shí)5分在北京逝世，享年93歲。閔恩澤院士主要從事石油煉制催化劑制造技術(shù)領(lǐng)域研究，是中國煉油催化應(yīng)用科學(xué)的奠基者，石油化工技術(shù)自主創(chuàng)新的先行者，綠色化學(xué)的開拓者，在國內(nèi)外石油化工界享有崇高的聲譽(yù)。本文于2008年1月9日刊發(fā)于當(dāng)日由版的《科技日?qǐng)?bào)》。2008年1月8日，國家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)在人民大會(huì)堂召開，閔恩澤獲得了2007年度國家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)。他的精神是激勵(lì)我國石油和化工領(lǐng)域科技人員致力科技創(chuàng)新、打造化工強(qiáng)國的不竭力量。我們這些后人都應(yīng)該學(xué)習(xí)他，繼承他的精神。如釋重負(fù)，沒有想到，自己的專業(yè)興趣和國家建設(shè)、人民需要相吻合，是最大的幸福！由人意料的獲獎(jiǎng)感言在迄今為止所有國家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)獲得者中，閔恩澤的獲獎(jiǎng)感言可能是最由人意料的一一面對(duì)在場(chǎng)的十幾位大小媒體記者，他用“如釋重負(fù)”來表述他確定自己已獲該獎(jiǎng)之后的第一感。負(fù)重感并非來自對(duì)能否獲獎(jiǎng)本身的焦慮，而是“大家的期望對(duì)我形成了壓力”。閔恩澤被推薦為最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)候選人之后，在相關(guān)學(xué)術(shù)界、企業(yè)界，碰到同事、朋友、學(xué)生，人人都會(huì)問上一句“怎么樣了？”真正使他感至盡個(gè)獎(jiǎng)不只代表自己，而是代表整個(gè)石化、化工領(lǐng)域。這副“重?fù)?dān)”他一直扛著，“恐怕只有到人民大會(huì)堂把獎(jiǎng)拿到手里，才能真正卸下頗能說明閔恩澤個(gè)性的，還有他的夫人陸婉珍女士在他獲獎(jiǎng)之后的感言一一“以前看王選、袁隆平獲國家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)，總有神秘之感；而閔恩澤對(duì)我來講很平常。我要說的是，有平常人的能力，加上系統(tǒng)訓(xùn)練和勤奮，人人都能獲得成功?！币灰挥锌茖W(xué)證據(jù)說夫妻共同生活日久，連性格甚至長(zhǎng)相都會(huì)趨同。而閔、陸作為為數(shù)不多的院士伉儷中的一對(duì)，即將邁入“鉆石婚”的殿堂?！皼]有想到”，是閔恩澤獲最高獎(jiǎng)之后的第二感?！皼]有想到”的還有，他所在的中國石化石油化工科學(xué)研究院50年來變化之大。上世紀(jì)50年代閔恩澤剛到這里，放眼望去一片麥田;50年間，他和他的學(xué)生以及學(xué)生的學(xué)生的學(xué)生，五六代人精誠合作，做到今天的境界。“大家都變了，就我的四川話沒變?！钡旎恕⑾刃姓吆烷_拓者由中石化集團(tuán)和侯祥麟、師昌緒、張存浩、李靜海四名院士聯(lián)署的《國家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)推薦報(bào)告》，在概括閔恩澤科技成就和貢獻(xiàn)時(shí)用了這樣的言語：“他被公認(rèn)為我國煉油催化應(yīng)用科學(xué)的奠基人，石油化工技術(shù)自主創(chuàng)新的先行者和綠色化學(xué)的開拓者。”這三項(xiàng)中的任意一項(xiàng)，可能都足以把他推上最高領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)。新中國石油工業(yè)創(chuàng)建人余秋里在其《回憶錄》中曾多次提到閔恩澤：“196肝開始，蘇聯(lián)逐步減少以至最后停止了對(duì)我國的催化劑供應(yīng)，當(dāng)時(shí)庫存的催化劑只能維持一年，直接威脅到我國航空汽油的生產(chǎn)，形勢(shì)十分嚴(yán)峻……我把研制催化劑的重?fù)?dān)，交給了石油科學(xué)研究院從美國回來不久的閔恩澤同志。"危難之際，閔恩澤毅然領(lǐng)受了緊急開發(fā)催化劑的重任。他全身心投入，發(fā)明表面張力控制方法，設(shè)計(jì)控溫控濕干燥箱，使催化劑完整率達(dá)到92%,高于進(jìn)口劑的86%;其后，又參與催化劑工廠的設(shè)計(jì)和試運(yùn)轉(zhuǎn)，制定開工方案、操作規(guī)程，并解決了油柱成型柱冒泡、干燥帶上濕膠球干燥不均勻、小球漏入焙燒爐進(jìn)氣管等難題。1964年5月工廠投產(chǎn)時(shí)，庫存催化劑僅夠用兩個(gè)月，國防和民用航空汽油供應(yīng)終得及時(shí)保障。這座工廠年產(chǎn)催化劑2400噸，催化劑完整率、抗磨強(qiáng)度和雜質(zhì)含量等技術(shù)指標(biāo)均優(yōu)于蘇聯(lián)進(jìn)口催化劑，而且價(jià)格只有進(jìn)口劑的一半，每年節(jié)省移動(dòng)床催化裂化裝置運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用上千萬元。閔恩澤的專業(yè)領(lǐng)域，在絕大多數(shù)非專業(yè)人士看來，晦澀難懂，許多名詞甚至讀起來都有些拗口。但我們的日常生活，幾乎沒有一天離得開他的那些催化裂化、聚合、重整、加氫反應(yīng)、分子篩等。比如，我們現(xiàn)在很難想象沒有汽車的生活,可是如果沒有石油煉制和化工過程中占80%以上的催化工藝，原油就變不成汽油、柴油、煤油，汽車就一步也動(dòng)彈不得;比如我們也很難想象沒有塑料、橡膠和化纖的生活，可是如果沒有聚合催化劑將小分子轉(zhuǎn)化為大分子，這些人工材料就永無由頭之日，要養(yǎng)活現(xiàn)在這么多人，把樹砍光、糧田全種上棉花，恐怕也未必應(yīng)付得了。煉油催化應(yīng)用科學(xué)、石油化工技術(shù)自主創(chuàng)新和綠色化學(xué)，分別涵蓋了閔恩澤科學(xué)人生的三個(gè)主要階段，同時(shí)也跟我國石化、化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的脈搏合拍。這是閔恩澤科學(xué)人生的最大閃光點(diǎn)一一作為奠基人、先行者和開拓者，他在自己的專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)造詣精深，成就非凡，并在每一階段都有屬于自己的標(biāo)志性貢獻(xiàn)；但他又不是孤芳自賞，自娛自樂，他在專業(yè)領(lǐng)域的所作所為，都是緊扣國家重大需求，并及時(shí)提供解決之道。“自己的專業(yè)興趣和國家建設(shè)、人民需要相吻合，是最大的幸福！”這是他獲最高獎(jiǎng)之后面對(duì)記者所說的唯一具“豪言壯語”意味的話，但卻是大實(shí)話。創(chuàng)新來自聯(lián)想2006年秋天，閔恩澤和來自四川家鄉(xiāng)的畫家古月擺龍門陣，問起他：“在繪畫中是如何創(chuàng)新的？”畫家脫口而生:“創(chuàng)新來自聯(lián)想！”閔恩澤對(duì)此感同身受。作為催化劑大師的他，曾由自己的專業(yè)聯(lián)想到烹調(diào)：“做菜，是個(gè)技巧；吃著好，就想怎么做。催化劑，也是技巧，經(jīng)驗(yàn)、藝術(shù)多于科學(xué)！”不明白個(gè)中原委，可以從2005年度國家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)唯一的一等獎(jiǎng)“非晶態(tài)合金催化劑和磁穩(wěn)定床反應(yīng)工藝的創(chuàng)新與集成”體味其奧妙。上世紀(jì)80年代初，閔恩澤負(fù)責(zé)組建石科院基礎(chǔ)研究部，特意邀請(qǐng)美國美孚公司的中心研究實(shí)驗(yàn)室主任來訪。當(dāng)問及美孚在分子篩領(lǐng)域?yàn)楹我恢碧幱谑澜珙I(lǐng)先水平時(shí)，對(duì)方回答，工業(yè)催化劑基礎(chǔ)研究的關(guān)鍵在于新催化材料。閔恩澤大受啟發(fā)：“這就好比布料和服裝的關(guān)系，有好的布料才能做生好的服裝?！本唧w到選擇哪一類具有發(fā)展前景的新催化材料，閔恩澤從1976年美國紐約州科學(xué)院“固態(tài)無機(jī)物的催化化學(xué)”專題討論會(huì)報(bào)告中得到啟示：首先應(yīng)分析催化材料的物質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和對(duì)催化反應(yīng)可能帶來的影響；在催化材料物質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的前提下，允許材料元素、組成變化的范圍要大，這涉及尋找優(yōu)異催化材料范圍的大小和成功的機(jī)會(huì)；還要考慮材料的耐熱、耐水蒸氣、抗氧化性能，這涉及新催化材料可以應(yīng)用的催化反應(yīng)種類的多少。閔恩澤聯(lián)想到，非晶態(tài)合金表面缺欠多、形成的催化活性中心數(shù)目多，表面原子配位不飽和、催化活性高，所有的金屬和類金屬均可以形成非晶態(tài)合金，組成變化范圍大，于是選擇目標(biāo)逐漸指向非晶態(tài)合金。晶態(tài)型的雷尼鎮(zhèn)催化劑由美國科學(xué)家雷尼于1925年發(fā)明，80多年來廣泛用于有機(jī)合成中的加氫反應(yīng)。經(jīng)50多年不斷改進(jìn)，其制備方法已趨成熟。但其制造過程易污染環(huán)境，其催化性能也有待進(jìn)一步提高；而且工業(yè)應(yīng)用中只能采用釜式反應(yīng)器，反應(yīng)效率低，分離困難。1984年開始，閔恩澤與復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系和原東北工學(xué)院材料系合作，采用冶金工業(yè)的急冷法來研制共熔點(diǎn)低的銀-硼、鎂-磷非晶態(tài)合金。鎮(zhèn)-硼、鎂-磷非晶態(tài)合金的結(jié)構(gòu)是亞穩(wěn)態(tài)，其比表面積不足1平方米/克，比雷尼鎮(zhèn)的140平方米/克低許多，活性也不夠高。于是聯(lián)想到采用雷尼鎮(zhèn)的鎮(zhèn)-鋁體系來制備非晶態(tài)鎂合金，并且用化學(xué)抽鋁的辦法來提高比表面，這才走上創(chuàng)新之路。以后又優(yōu)化制造工藝，提高成品率，終于開發(fā)成功具有工業(yè)化價(jià)值的非晶態(tài)合金催化劑。同時(shí)利用化學(xué)法抽鋁生成的偏鋁酸鈉溶液來合成分子篩，實(shí)現(xiàn)零排放清潔生產(chǎn)。非晶態(tài)鎂合金催化劑發(fā)明后，閔恩澤開始思考如何開發(fā)配套的新反應(yīng)器。由于非晶態(tài)鎂合金具有優(yōu)異的低溫加氫活性，同時(shí)又具有磁性，正符合磁穩(wěn)定床加氫催化劑的要求，他聯(lián)想到將非晶態(tài)鎂合金與磁穩(wěn)定床集成。2000年，磁穩(wěn)定床冷模實(shí)驗(yàn)裝置建立。通過冷模研究，閔恩澤認(rèn)識(shí)到要控制磁穩(wěn)定床操作，實(shí)現(xiàn)鏈?zhǔn)綘顟B(tài)。設(shè)計(jì)一個(gè)均勻磁場(chǎng)的磁穩(wěn)定床反應(yīng)器還要取得優(yōu)化線圈設(shè)計(jì)，優(yōu)化線圈安裝間距，設(shè)備磁格柵內(nèi)構(gòu)件，強(qiáng)制水冷等工程知識(shí)，最后把這些知識(shí)聯(lián)想到一起，才將非晶態(tài)鎂合金催化劑與磁穩(wěn)定床反應(yīng)器應(yīng)用于己內(nèi)酰胺加氫過程，首次在國際上實(shí)現(xiàn)工業(yè)化?？梢?，聯(lián)想并非胡思亂想。非晶態(tài)合金催化劑和磁穩(wěn)定床反應(yīng)器開發(fā)成功，是對(duì)市場(chǎng)需要、科研開發(fā)經(jīng)驗(yàn)、新催化材料、新反應(yīng)工程、新反應(yīng)及其他交叉學(xué)科知識(shí)綜合聯(lián)想而來。閔恩澤從中得到的最終啟示是：自主創(chuàng)新來自聯(lián)想，聯(lián)想源于博學(xué)廣識(shí)和集體智慧。技術(shù)進(jìn)步S型曲線閔恩澤在其科學(xué)人生的每一階段，在我國石化、化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的每一階段，都有屬于自己的標(biāo)志性貢獻(xiàn)，其原動(dòng)力在哪？面對(duì)本報(bào)記者的這一提問，他的答案中首要一條是，作為科學(xué)家，就要了解世界學(xué)科前沿，知己知彼，才能適應(yīng)現(xiàn)在的全方位競(jìng)爭(zhēng)。他的學(xué)生和同事何鳴元院士為這一答案提供了一個(gè)佐證：石科院訂有不少國際學(xué)術(shù)期刊，每一期新刊來了，第一個(gè)看的，總是閔老；他不光看看而已，還要挑由國際最新動(dòng)向,復(fù)印幾份，送給同事、學(xué)生及其他相關(guān)的人?！翱偸撬脕硭徒o我們，很少有我們送給他的。”1991年，閔恩澤從《催化科學(xué)與技術(shù)》上首次看到一篇文章引用福斯特的“技術(shù)進(jìn)步S型曲線規(guī)律”，即技術(shù)進(jìn)步通常經(jīng)歷一個(gè)慢一快一慢的發(fā)展周期；而當(dāng)莫一技術(shù)達(dá)到或接近其發(fā)展極限時(shí)，技術(shù)進(jìn)步將通過“非連續(xù)式”一一即轉(zhuǎn)移到一個(gè)全新的和完全不同的知識(shí)基礎(chǔ)上來實(shí)現(xiàn)。閔恩澤發(fā)現(xiàn)，1930年至1980年間化學(xué)工業(yè)的重大新技術(shù)開發(fā)就遵循了這種S型曲線規(guī)律；并且，當(dāng)“非連續(xù)式”技術(shù)進(jìn)步發(fā)生時(shí)，70%%的情況下技術(shù)領(lǐng)先地位易主，現(xiàn)有技術(shù)的擁有者不再是領(lǐng)先者；“非連續(xù)式”技術(shù)的發(fā)明創(chuàng)造人，要具有深刻的洞察力認(rèn)識(shí)現(xiàn)有技術(shù)的極限，設(shè)想由繞過它們另行開拓的可能途徑，并把這一構(gòu)想變成現(xiàn)實(shí)。“噴氣燃料加氫脫硫醇(RHSS)技術(shù)的開發(fā)和工業(yè)應(yīng)用”，正是這一理念的成功范例。噴氣燃料是民航和軍用飛機(jī)燃料，其中的硫醇不僅使油品發(fā)生臭味，而且對(duì)飛機(jī)材質(zhì)有腐蝕作用并影響燃料的熱安定性。以往國外普遍采用液體堿作為催化劑，通過催化氧化反應(yīng)加以脫除，但同時(shí)產(chǎn)生廢堿排放，污染環(huán)境。上世紀(jì)80年代后期，國外嘗試開發(fā)固體堿催化劑，以求緩解污染。閔恩澤率領(lǐng)他的博士生團(tuán)隊(duì)，一開始沿用固體堿催化氧化的思路，卻屢屢走進(jìn)死胡同。1996年年底的一天，閔恩澤下班回家路上跟人聊天時(shí)，靈感突現(xiàn)：噴氣燃料中的硫醇最易于加氫脫除，可否利用這一原理另辟捷徑，在比常規(guī)加氫工藝更緩和的條件下加氫脫硫醇？思路大開，流程一下子打通，短時(shí)間內(nèi)開發(fā)成功RHSS新工藝，廢渣排放降低99.8%%,并顯著降低操作費(fèi)用，能從多種原料油生產(chǎn)合格的噴氣燃料。目前已建成7套15—100萬噸/年規(guī)模的工業(yè)裝置，總加工能力420萬噸/年。RHSS技術(shù)占國內(nèi)新建或改建裝置80%%的份額。1995年，閔恩澤成為進(jìn)入綠色化學(xué)這一前沿領(lǐng)域的科學(xué)家第一人，有意識(shí)地將自己在石油化工催化方面的才能引上了綠色化學(xué)之路，并逐漸把對(duì)單項(xiàng)綠色石化工藝的研究拓展為成套綠色石化技術(shù)的開發(fā)。在國內(nèi)“綠色化學(xué)”概念提由以來僅有的十幾年里，他已經(jīng)策劃和指導(dǎo)開發(fā)了一系列從源頭根治環(huán)境污染的綠色新工藝。進(jìn)入新世紀(jì)，已是資