——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求
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龍化云在實(shí)驗(yàn)室。受訪者供圖
在化學(xué)工業(yè)中,催化劑如同一位無聲卻至關(guān)重要的指揮家,能精準(zhǔn)調(diào)控反應(yīng)路徑,加速目標(biāo)產(chǎn)物的生成,提升效率,牽動著工藝的綠色與經(jīng)濟(jì)命脈。
對于中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所(以下簡稱大連化物所)高級工程師龍化云而言,催化劑既是貫穿他科研生涯的“日?;锇椤?,也是他心里一直追求的“信仰”。
“我的目標(biāo)始終如一,就是做出能投入工業(yè)實(shí)際應(yīng)用的催化劑?!饼埢普f,“我也希望自己像催化劑一樣,真正‘嵌入’團(tuán)隊(duì),發(fā)揮更大作用。”
催化劑的“召喚”
龍化云與催化劑結(jié)緣于學(xué)生時(shí)代。
“我本科專業(yè)是精細(xì)化工,碩士期間的研究課題是精細(xì)化學(xué)品合成工藝開發(fā),這是我第一次真正意義上接觸到Pd/C催化劑?!饼埢苹貞浀馈?/p>
隨后,龍化云跟隨大連理工大學(xué)教授王祥生攻讀博士學(xué)位。求學(xué)期間,他經(jīng)常參加大連化物所的學(xué)術(shù)會議。“老師們交流時(shí)展現(xiàn)出的深厚功底和解決實(shí)際問題的能力都讓我心生向往?!?017年底,他正式加入大連化物所研究員黃家輝課題組。
真正從事催化劑設(shè)計(jì)工作后,他才了解到,實(shí)驗(yàn)室的成功只是萬里長征第一步。催化劑設(shè)計(jì)的真正價(jià)值,在于能否經(jīng)受工業(yè)放大的嚴(yán)苛考驗(yàn)。
2021年12月,在天津一個(gè)寒冷的冬日,龍化云迎來了科研生涯中一個(gè)“里程碑式”的挑戰(zhàn)——負(fù)責(zé)由他開發(fā)的催化劑在環(huán)氧丙烷新工藝中試裝置上進(jìn)行首次驗(yàn)證。然而,推進(jìn)應(yīng)用的過程卻沒那么容易。
“當(dāng)催化劑投入裝置運(yùn)行一段時(shí)間后,活性突然變差,我們都特別焦慮?!饼埢苹貞浀?。最終,他們在現(xiàn)場緊急對催化劑進(jìn)行檢測,發(fā)現(xiàn)是一個(gè)微小的誤操作導(dǎo)致催化劑中毒,而不是催化劑本身性能出現(xiàn)了異常,他們這才松了一口氣。
從裝置建設(shè)、水聯(lián)運(yùn)、氣密性試驗(yàn)到催化劑裝填,每一個(gè)環(huán)節(jié)都凝聚著團(tuán)隊(duì)心血與期待。原料投料的那一刻,現(xiàn)場氣氛十分緊張?!爱?dāng)看到反應(yīng)溫度曲線平穩(wěn)爬升,在反應(yīng)器出口檢測到產(chǎn)品,原料轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)品選擇性等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí),那種喜悅難以言表?!饼埢普f。
中試場上“戰(zhàn)斗”
有了第一次中試經(jīng)驗(yàn),龍化云在催化劑設(shè)計(jì)之路上走得越發(fā)穩(wěn)健。
他與團(tuán)隊(duì)共同研制出具有高活性、高穩(wěn)定性和優(yōu)異機(jī)械強(qiáng)度的微球型鈦硅分子篩催化劑。為了推動其從實(shí)驗(yàn)室走向工業(yè)化生產(chǎn),龍化云帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)奔赴大連長興島、江蘇南京等外場,在8立方米合成釜中進(jìn)行分子篩合成與催化劑生產(chǎn)。
“實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的分子篩配方只是工業(yè)化的基礎(chǔ)?!饼埢平忉尩溃靶「形锪匣旌暇鶆?、溫度恒定,而8立方米大釜的傳質(zhì)傳熱效率下降,容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失穩(wěn)和性能異常?!卑l(fā)現(xiàn)問題后,團(tuán)隊(duì)通過多次現(xiàn)場試驗(yàn),成功打通了工業(yè)化生產(chǎn)全流程,實(shí)現(xiàn)了催化劑多批次穩(wěn)定生產(chǎn)。
除了催化劑研制,推動綠色新工藝發(fā)展也是團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)。“液固循環(huán)流化床雙氧水直接氧化氯丙烯生產(chǎn)環(huán)氧氯丙烷(FHPECH)工藝”便是其中之一。這是環(huán)氧氯丙烷生產(chǎn)的綠色新路徑,而環(huán)氧樹脂應(yīng)用極其廣泛。
“催化劑在其中扮演著‘高效氧搬運(yùn)工’的角色,直接決定了反應(yīng)的效率與經(jīng)濟(jì)性?!贝_定方向后,龍化云和團(tuán)隊(duì)開發(fā)出微球型鈦硅分子篩催化劑和液固循環(huán)流化床反應(yīng)器工藝,具有綠色低碳、安全性高、經(jīng)濟(jì)性好等特點(diǎn)。
團(tuán)隊(duì)與企業(yè)合作建設(shè)的FHPECH千噸級工業(yè)化試驗(yàn)裝置通過了連續(xù)72小時(shí)考核標(biāo)定,實(shí)現(xiàn)了滿負(fù)荷運(yùn)行,雙氧水轉(zhuǎn)化率為99.7%,環(huán)氧氯丙烷選擇性為96.6%,雙氧水有效利用率為99.8%。
把自己“鑲嵌”到系統(tǒng)里
在催化劑領(lǐng)域耕耘近10年,作為一名應(yīng)用研究者,龍化云始終銘記團(tuán)隊(duì)的力量。
“催化劑是整個(gè)工藝的必要條件,而非充分條件?!彼赋?,“這提醒我們,個(gè)人價(jià)值在與外界的互動中體現(xiàn)。能力再強(qiáng),若無法融入團(tuán)隊(duì)、契合行業(yè)或社會需求,價(jià)值也會大打折扣。與其糾結(jié)‘我有多優(yōu)秀’,不如思考‘我的能力如何嵌入更大的系統(tǒng)’?!?/p>
因此,工作中龍化云格外注重與團(tuán)隊(duì)成員現(xiàn)場討論解決方案,這加速了催化劑研發(fā)進(jìn)程。“對應(yīng)用研究工作者而言,實(shí)驗(yàn)室工作要立足實(shí)際問題,實(shí)驗(yàn)須細(xì)致、扎實(shí)?!饼埢茝?qiáng)調(diào),“外場實(shí)驗(yàn)時(shí)間長、強(qiáng)度大、問題難料,更需團(tuán)隊(duì)精誠團(tuán)結(jié)。再難的事,一群人擰成一股繩就不怕?!?/p>
未來,龍化云和團(tuán)隊(duì)將更加積極開發(fā)綠色氧化技術(shù),聚焦新材料研究進(jìn)展,擴(kuò)展研究組現(xiàn)有氧化體系在大宗化學(xué)品和精細(xì)化學(xué)品選擇氧化領(lǐng)域的應(yīng)用,創(chuàng)建新材料綠色氧化新工藝技術(shù)集群。
(原載于《中國科學(xué)報(bào)》 2025-08-20 第4版 綜合)
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