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艱難困苦,玉汝于成——專訪2018年度國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人李小年教授


  【編者按:
  在剛剛結(jié)束的年度國(guó)家科技獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)上,校長(zhǎng)李小年教授領(lǐng)銜的“取代芳胺系列產(chǎn)品綠色催化合成關(guān)鍵技術(shù)與工業(yè)應(yīng)用”項(xiàng)目喜獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。本報(bào)記者在第一時(shí)間采訪了李校長(zhǎng),試圖了解這一得來(lái)不易的成果背后的探索和實(shí)踐,以饗讀者?!?br>記者:李老師,您好!首先要祝賀您和您的團(tuán)隊(duì)牽頭完成的項(xiàng)目榮獲2018年度國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。請(qǐng)簡(jiǎn)單地向讀者介紹一下這個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)的背景和您的主要工作。
  答:謝謝。在化工領(lǐng)域,催化劑技術(shù)是最核心的技術(shù)之一。
  如果把一個(gè)反應(yīng)歷程看作是翻越一座山峰,那么開發(fā)催化劑就相當(dāng)于穿鑿隧道,催化劑在此反應(yīng)中的作用就相當(dāng)于從走盤山公路改為穿越隧道。催化劑不僅能縮短反應(yīng)時(shí)間、提高原料利用率和產(chǎn)物收率,同時(shí)還可減少污染物排放,降低生產(chǎn)成本,因此具有十分重要的意義。
  取代芳胺系列產(chǎn)品是以硝基苯為母核連有不同取代基團(tuán)的一類大宗、核心基礎(chǔ)精細(xì)化學(xué)品。改變?nèi)〈鶊F(tuán)種類及其在苯環(huán)上的取代位置,取代芳胺會(huì)呈現(xiàn)出多種多樣的性能。
  目前,取代芳胺系列產(chǎn)品被廣泛地應(yīng)用于抗高溫、阻燃、絕緣、抗紫外光等特需材料的合成,滿足軍用裝備、高鐵、特高壓輸電和核能等高端需求;還被應(yīng)用在醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料等大宗化學(xué)品的合成,比如抗生素、染衣服的染料、農(nóng)業(yè)領(lǐng)域里的除草劑等;同時(shí),它還是一類重要的化學(xué)工業(yè)添加劑。比如,對(duì)苯二胺系列橡膠抗老化劑具有非常好的防止橡膠老化的功能。舉例來(lái)說(shuō),20171年,我國(guó)生產(chǎn)約5億條輪胎,因?yàn)榭估匣芰Σ蛔愕仍蚨a(chǎn)生的廢舊輪胎高達(dá)3億條,高品質(zhì)橡膠防老劑的市場(chǎng)需求量巨大。
  我和我的團(tuán)隊(duì)的工作,就是通過(guò)一系列技術(shù)創(chuàng)新,提升了催化劑技術(shù)及工藝,解決取代芳胺系列產(chǎn)品生產(chǎn)的關(guān)鍵共性催化劑技術(shù)與工藝、設(shè)備等問(wèn)題過(guò)程中,發(fā)明了三項(xiàng)核心關(guān)鍵催化劑技術(shù)及其成套工藝——催化加氫合成鹵代芳胺技術(shù)及無(wú)溶劑工藝,催化加氫合成對(duì)苯二胺類橡膠防老劑技術(shù)及連續(xù)化工藝,催化加氫合成氨基苯磺酸技術(shù)及工藝。
  記者:您和您團(tuán)隊(duì)發(fā)明的技術(shù)和工藝,與現(xiàn)有的技術(shù)和工藝相比,最重要的進(jìn)步表現(xiàn)在哪些方面?
  答:目前,中國(guó)是全球取代芳胺系列產(chǎn)品的主要生產(chǎn)國(guó)和最大消費(fèi)國(guó)。工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)事關(guān)產(chǎn)品國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力與滿足國(guó)家重大需求安全。但是,由于原有生產(chǎn)技術(shù)與工藝存在著過(guò)程不安全、生產(chǎn)效率低、污染排放大、產(chǎn)品品質(zhì)差等諸多問(wèn)題,造成取代芳胺系列產(chǎn)品合成技術(shù)存在著巨大安全及環(huán)保壓力,產(chǎn)品品質(zhì)缺乏國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力,高端市場(chǎng)長(zhǎng)期受限。
  我們這個(gè)項(xiàng)目發(fā)現(xiàn)了取代芳胺系列產(chǎn)品合成的催化機(jī)理、失活機(jī)制等,發(fā)明了催化劑活性中心設(shè)計(jì)、宏量可控制備、原位再生與工程裝備等技術(shù),建立了安全高效合成取代芳胺系列產(chǎn)品用新工藝。在工藝安全、操作環(huán)境、生產(chǎn)效率等上有了顯著變革,源頭上實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排和保障了生產(chǎn)過(guò)程的安全性,實(shí)現(xiàn)了行業(yè)整體技術(shù)換代升級(jí)。
  截至目前,項(xiàng)目成果獲中美日等國(guó)家授權(quán)發(fā)明專利21件。成果獲得了教育部技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、中國(guó)中化集團(tuán)公司科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)1項(xiàng)。目前,這個(gè)項(xiàng)目已經(jīng)在河北、安徽和浙江等地區(qū)實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn),催化劑性能穩(wěn)定,萬(wàn)噸級(jí)工業(yè)裝置運(yùn)行平穩(wěn)高產(chǎn)。產(chǎn)品遠(yuǎn)銷二十余個(gè)國(guó)家和地區(qū)。近三年,新增銷售約20億元、新增利稅約5億元。
  記者:聽了您的介紹,覺得很振奮。那么,在研發(fā)過(guò)程中,項(xiàng)目組成員是否遇到過(guò)很多困難,又是怎樣去克服的?
  答:思想觀念方面和技術(shù)上的困難都有。
  鉑族金屬屬于貴金屬,價(jià)格昂貴,生活中我們常用作彰顯高貴的首飾和飾品(比如俗稱白金的鉑)。因此,有些廠家在成本上顧慮重重,擔(dān)心產(chǎn)品生產(chǎn)成本上會(huì)大大上漲。一旦采用新技術(shù)后出現(xiàn)買得起用不起的尷尬境地。我們團(tuán)隊(duì)通過(guò)數(shù)以千計(jì)的小試實(shí)驗(yàn)和不同規(guī)模的中試放大試驗(yàn),拿出來(lái)真實(shí)可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),逐漸打消了企業(yè)的擔(dān)心,增強(qiáng)了他們對(duì)新技術(shù)的信心和認(rèn)可。規(guī)?;a(chǎn)后,催化劑的催化性能穩(wěn)定、壽命長(zhǎng),不但產(chǎn)品品質(zhì)得到了大大提高,成本還遠(yuǎn)低于老工藝。
  催化劑是個(gè)十分嬌貴的東西,如同眼里揉不得半點(diǎn)沙子,無(wú)論是在制備合成過(guò)程中還是在使用過(guò)程中,微量級(jí)的雜質(zhì)或者結(jié)構(gòu)上的細(xì)微差別都有可能使其失去催化性能。而工業(yè)化大生產(chǎn)是個(gè)宏觀控制的系統(tǒng)工程,難以做到面面俱到細(xì)致入微。因此如何讓嬌貴的催化劑適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境的工業(yè)化生產(chǎn)是個(gè)必須跨越的鴻溝。我們經(jīng)過(guò)數(shù)以千計(jì)的催化劑制過(guò)程參數(shù)的調(diào)變、反應(yīng)工藝參數(shù)及流程的優(yōu)化、催化劑制備及反應(yīng)工藝放大效應(yīng)的摸索等等,歷經(jīng)近十年的不斷精益求精,終于克服了種種難題,攻克了一道道難關(guān),實(shí)現(xiàn)了取代芳胺系列產(chǎn)品的工業(yè)化生產(chǎn)。
  世上無(wú)難事,只怕有心人。
  記者:謝謝李老師、李校長(zhǎng),我們覺得很受鼓舞。