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艱難困苦,玉汝于成——專訪2018年度國家技術發(fā)明獎二等獎項目負責人李小年教授


  【編者按:
  在剛剛結束的年度國家科技獎勵大會上,校長李小年教授領銜的“取代芳胺系列產(chǎn)品綠色催化合成關鍵技術與工業(yè)應用”項目喜獲國家技術發(fā)明二等獎。本報記者在第一時間采訪了李校長,試圖了解這一得來不易的成果背后的探索和實踐,以饗讀者?!?br>記者:李老師,您好!首先要祝賀您和您的團隊牽頭完成的項目榮獲2018年度國家技術發(fā)明獎二等獎。請簡單地向讀者介紹一下這個獎項的背景和您的主要工作。
  答:謝謝。在化工領域,催化劑技術是最核心的技術之一。
  如果把一個反應歷程看作是翻越一座山峰,那么開發(fā)催化劑就相當于穿鑿隧道,催化劑在此反應中的作用就相當于從走盤山公路改為穿越隧道。催化劑不僅能縮短反應時間、提高原料利用率和產(chǎn)物收率,同時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的一類大宗、核心基礎精細化學品。改變?nèi)〈鶊F種類及其在苯環(huán)上的取代位置,取代芳胺會呈現(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;還被應用在醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料等大宗化學品的合成,比如抗生素、染衣服的染料、農(nóng)業(yè)領域里的除草劑等;同時,它還是一類重要的化學工業(yè)添加劑。比如,對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。舉例來說,20171年,我國生產(chǎn)約5億條輪胎,因為抗老化能力不足等原因而產(chǎn)生的廢舊輪胎高達3億條,高品質(zhì)橡膠防老劑的市場需求量巨大。
  我和我的團隊的工作,就是通過一系列技術創(chuàng)新,提升了催化劑技術及工藝,解決取代芳胺系列產(chǎn)品生產(chǎn)的關鍵共性催化劑技術與工藝、設備等問題過程中,發(fā)明了三項核心關鍵催化劑技術及其成套工藝——催化加氫合成鹵代芳胺技術及無溶劑工藝,催化加氫合成對苯二胺類橡膠防老劑技術及連續(xù)化工藝,催化加氫合成氨基苯磺酸技術及工藝。
  記者:您和您團隊發(fā)明的技術和工藝,與現(xiàn)有的技術和工藝相比,最重要的進步表現(xiàn)在哪些方面?
  答:目前,中國是全球取代芳胺系列產(chǎn)品的主要生產(chǎn)國和最大消費國。工業(yè)生產(chǎn)技術事關產(chǎn)品國際市場競爭力與滿足國家重大需求安全。但是,由于原有生產(chǎn)技術與工藝存在著過程不安全、生產(chǎn)效率低、污染排放大、產(chǎn)品品質(zhì)差等諸多問題,造成取代芳胺系列產(chǎn)品合成技術存在著巨大安全及環(huán)保壓力,產(chǎn)品品質(zhì)缺乏國際競爭力,高端市場長期受限。
  我們這個項目發(fā)現(xiàn)了取代芳胺系列產(chǎn)品合成的催化機理、失活機制等,發(fā)明了催化劑活性中心設計、宏量可控制備、原位再生與工程裝備等技術,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,源頭上實現(xiàn)了節(jié)能減排和保障了生產(chǎn)過程的安全性,實現(xiàn)了行業(yè)整體技術換代升級。
  截至目前,項目成果獲中美日等國家授權發(fā)明專利21件。成果獲得了教育部技術發(fā)明獎一等獎1項、中國中化集團公司科技進步一等獎1項。目前,這個項目已經(jīng)在河北、安徽和浙江等地區(qū)實現(xiàn)規(guī)?;a(chǎn),催化劑性能穩(wěn)定,萬噸級工業(yè)裝置運行平穩(wěn)高產(chǎn)。產(chǎn)品遠銷二十余個國家和地區(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)過程中,項目組成員是否遇到過很多困難,又是怎樣去克服的?
  答:思想觀念方面和技術上的困難都有。
  鉑族金屬屬于貴金屬,價格昂貴,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,擔心產(chǎn)品生產(chǎn)成本上會大大上漲。一旦采用新技術后出現(xiàn)買得起用不起的尷尬境地。我們團隊通過數(shù)以千計的小試實驗和不同規(guī)模的中試放大試驗,拿出來真實可靠的實驗數(shù)據(jù),逐漸打消了企業(yè)的擔心,增強了他們對新技術的信心和認可。規(guī)?;a(chǎn)后,催化劑的催化性能穩(wěn)定、壽命長,不但產(chǎn)品品質(zhì)得到了大大提高,成本還遠低于老工藝。
  催化劑是個十分嬌貴的東西,如同眼里揉不得半點沙子,無論是在制備合成過程中還是在使用過程中,微量級的雜質(zhì)或者結構上的細微差別都有可能使其失去催化性能。而工業(yè)化大生產(chǎn)是個宏觀控制的系統(tǒng)工程,難以做到面面俱到細致入微。因此如何讓嬌貴的催化劑適應復雜環(huán)境的工業(yè)化生產(chǎn)是個必須跨越的鴻溝。我們經(jīng)過數(shù)以千計的催化劑制過程參數(shù)的調(diào)變、反應工藝參數(shù)及流程的優(yōu)化、催化劑制備及反應工藝放大效應的摸索等等,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,實現(xiàn)了取代芳胺系列產(chǎn)品的工業(yè)化生產(chǎn)。
  世上無難事,只怕有心人。
  記者:謝謝李老師、李校長,我們覺得很受鼓舞。