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邢爱华:终身学习的践行者

2020-07-31 15:46:00 《能源评论》杂志   作者: 张琴琴  

“终身学习”是邢爱华一直用行动践行的事情,她把它当作法宝,来应对科研路上的难题,应对行业变局的挑战。

邢爱华说自己属于“先成家后立业”那种类型。

1994年本科毕业后,邢爱华去了唐山冀东化工厂从事生产和设计工作,化工生产要求装置安全、稳定、长周期运行,从事生产的人员可以进行局部的技改,但空间有限。不安于现状、喜欢创新和接受挑战的邢爱华发现这点后,就有回校园深造的想法,但当时的她已经结婚生子,继续深造就意味要与在唐山的爱人和年幼的孩子异地而居。与家人商量,得到理解和支持后,她终于在工作5年后决定为自己心中的梦想拼搏一把。白天工作,晚上回到家准备考研的课程,经过4个多月的努力,邢爱华终于考取了天津大学化工学院化学工程专业硕士研究生,之后又继续攻读博士学位。

此后,邢爱华一直从事煤化工领域研究工作,与催化剂打交道多年。

希腊语中,“催化”的意思是解除束缚。

当初选择离开工厂继续深造这一举动,无疑就是邢爱华此后“立业”路上的“催化剂”,投身科研,她敢付出、能付出、也愿意付出,而终身学习就是她在科研这条路上“如鱼得水”的法宝。

“回头看,觉得自己能量还挺高的”

博士毕业,邢爱华到清华大学反应工程实验室做了两年的博士后,主攻流化床甲醇制丙烯(FMTP)技术开发,这个项目与当时神华集团(注:神华集团与国电集团于2017年合并为如今的国家能源集团)做的甲醇制烯烃技术(MTO)研究工作高度契合。正是由于有流化床甲醇制烯烃的研究经历和背景,2008年邢爱华博士后出站后就进入当时的中国神华煤制油化工有限公司北京研究院(注:2011年8月,北京研究院集体并入北京低碳清洁能源研究院,后隶属于国家能源集团,以下简称“低碳院”)继续从事甲醇制烯烃技术开发工作。

彼时,正值“十一五”(2006年~2010年)第二年,我国现代煤化工正从工程化走向产业化示范阶段,建成了一批现代煤化工商业化示范项目。其中,煤制烯烃是煤化工与石油化工相衔接的纽带,不仅实现了石化原料多元化,也拓宽了煤化工发展领域,实现了煤炭对石油资源的部分替代,是新型煤化工最有前途的发展领域。煤制烯烃工艺流程包括煤气化、合成气净化、甲醇合成、甲醇制烯烃、烯烃聚合或生产烯烃衍生物等五个关键环节。以甲醇制烯烃为节点,上游的煤气化、合成气制甲醇为成熟煤化工技术,烯烃下游产品的生产为传统石油化工产业。一旦甲醇制烯烃这一核心技术实现工业化,将成功实现煤化工向石油化工领域延伸,为石油化工行业下游产品开辟新的原料路线,同时也拓展了传统煤化工的发展空间。

神华包头煤制烯烃示范工程于2010年8月8日打通了工艺流程,世界第一批以煤为原料生产出的聚烯烃产品在神华包头煤制烯烃项目现场顺利出厂。邢爱华所在团队的任务就是开发出具有神华自主知识产权的甲醇制烯烃(MTO)催化剂。

两年的小试研究后,项目进入中试放大环节,这一环节包括分子筛放大、催化剂成型和循环流化床运行。在没有放大条件的情况下,如果团队自己建装置,不仅耗时长,期间还牵涉到装置设计、加工和运营等问题,“每套装置如果都要自己建,时间肯定抢不出来。”2010年3月~4月,团队调研了多家具备分子筛放大和催化剂成型的生产厂家,分别选择具有分子筛放大生产能力和催化剂喷雾成型能力的生产厂,采取租赁设备的方式,大大节省了研发周期。

一个技术最终要实现产业化,往往要历经“九九八十一难”,在项目“渡劫”的过程中,邢爱华高度表现出了敢担当、乐于奉献和精益求精的专业精神。

在天津一家催化剂厂进行分子筛放大时,30公斤高压釜发生泄漏,作为模板剂的三乙胺气体大量外泄。三乙胺易燃易爆、刺激性大,发生外泄属于非常危险的情况,当时别人都往外面跑,邢爱华和一个车间主任却是往里跑,去找问题的根源并及时遏制了危险的蔓延。

2011年8月,邢爱华做了个耳科方面的大手术,出院后只休息了一周就匆匆投入到了为期8个月的高强度工作中。2011年9月至2012年5月,邢爱华带领由一名正式员工、四名合同工、六名鄂尔多斯直接液化大厂调来的同事组成11人的团队,采用四班两倒的方式,利用租来的固定流化床和循环流化床评价了自主知识产权的MTO催化剂性能。循环流化床的评价结果表明,自制剂与工业参比剂性能相当,最终确定了自主研发的MTO催化剂具备了工业试用条件。在试生产过程中,由于批量生产的催化剂质量不稳定,团队需要对每一批次的催化剂质量控制进行把关,采取的手段就是对每一批催化剂进行性能评价,只有经过固定流化床评价性能合格的批次才能送往工业装置进行试用。

在此期间,邢爱华除了要建立科学、可靠的催化剂性能评价和表征方法外,还要组织所有操作人员的培训,解决装置出现的各种问题,汇总、分析、处理海量的数据,以确保装置的稳定运行和数据的可靠性。在邢爱华的印象里,那段时间她都是早上7点到现场,夜里12点之后才睡觉。她说:“对这个技术应用到工业上的渴望以及在技术开发过程中自己各种能力的锻炼和提升,使得我始终有力量去对付一个个难题,没觉得苦和累”。由于设备比较老旧,出问题是常有的事。白天人都在现场,问题解决起来相对容易。一天夜里,操作人员报告设备运行出现问题,邢爱华半夜十一点半从家里骑自行车往现场赶,结果行至桥洞下自行车链条断了,大晚上、桥洞下、一个人,当时就想着赶紧到项目现场,事后回想那情景,邢爱华也感到一阵后怕。

“我确实有那么一股子勇往直前的精神,有些事情现在想想有点后怕,回过头看,觉得自己能量还挺高的。”团队共同努力研制出的神华自主知识产权的MTO催化剂(SMC-1)最终于2012年3月8日实现了工业替代和应用,截至2018年底,工业应用累计达8000吨。

“科研得耐得住寂寞,坐得住冷板凳”

做科研,不仅需要有“热情和执着”的那股子劲儿,而且需要“耐得住寂寞,坐得住冷板凳”。

在做MTO技术开发伊始,邢爱华就把相关业务领域的专利和文章分门别类地整理出来(分子筛合成、催化剂的成型、MTO反应机理、反应工艺、积碳失活机理、反应器设计、分子筛存储、分子筛表征方法分析等等)并装订成册。从2008到2011年,伴随着MTO技术开发过程,邢爱华用了差不多3年的时间阅读完了煤制烯烃领域相关文献和专利著作,经过消化、吸收,按类别将归纳总结的结果以文献综述的形式发表论文多篇。

至此,邢爱华对煤制烯烃这项技术有了全面、系统地认识,对催化剂和工艺开发的理解更为深刻。她已经在大脑里形成清晰的树状图,这张图上有煤制烯烃完整的技术路线、每个技术要点需要解决的关键问题和解决方案,也有竞争对手的技术方向、特点、进展和布局等等。“我觉得这种积累对我当时乃至现在的帮助和影响都非常大”,大量熟读相关专利、文献和专业书籍,对邢爱华日后深入挖掘技术创新点、有效保护技术开发过程中形成的知识产权、提高竞争力、避免成果转化过程中引起专利侵权和加快技术开发进度等都起到了积极作用。

靠着人前的努力拼搏和人后的付出积累,邢爱华至今申请发明专利49项,发表学术论文56篇,并于2016年获得当时神华集团“专利之星”的称号和科技论文一等奖。基于对反应机理深入理解和工业生产工业过程的熟悉,邢爱华提出的发明专利ZL201210453599.5“有机含氧化合物制低碳烯烃与C5+烃催化裂解耦合工艺”于2019年在神华包头180万吨甲醇制烯烃装置获得实施应用,每年为180万吨甲醇制烯烃装置增加经济效益超过1000多万元。

邢爱华说她的这种经验方法,也与另一位煤化工领域的专家产生共鸣。这位专家也曾经用三年时间阅读上千篇文献和专利,最终在脑子里形成一幅体系图,之后成为该领域的精英人物。邢爱华也把这套研究方法介绍给年轻人,希望他们在技术开发过程中也要耐得住寂寞,深入研读专利、文献和专著,把根扎下去,把理论基础和技术根基打牢。

究竟什么样的人适合搞科研?以前的邢爱华只是想着把自己的项目做好,对这个问题并没有太深的感触。在担任低碳院煤化工技术研究中心代理技术总监一职后,她要为煤化工领域技术方向的合理布局和成果转化负责,而招聘到搞科研的好苗子、培养科研人才,对技术开发成果转化至关重要,她对这个问题也多了几分思考。她说,好的科研人才要“毋意,毋必,毋固,毋我”。她也提到了几个方面,一是对科研有强烈的好奇心;二是头脑清楚、想象力丰富,既能着眼大局,又能关注细节,具有创造性思维;三是要有激情。

“很多东西对我来说也是新的,应对的方式就是学习”

现在的煤化工行业正处在低谷期。

全球新冠肺炎疫情蔓延加上国际社会争端,石油价格偏低的态势将存续较长时间,而如今中国沿海地区千万吨级别的炼油厂已经投产,这些炼油厂的下游产品聚乙烯和聚丙烯,与煤化工产品同质化严重。油价若长期处在低价区间,石化下游产品就会对煤化工制品形成压制。这就迫使煤化工产品升级,走高端路线,但是核心技术又掌握在外国供应商手中。目前,国内煤化工行业处境艰难。

自2019年担任代理技术总监一职后,邢爱华就积极思考布局低碳院的煤化工技术开发方向,以期在不甚乐观的行业形势下,为国家能源集团创造出更大的收益。“我们煤化工的相关技术主要是围绕两大方面,一个是围绕国家能源集团煤化工的生产以及子分公司相关业务进行技术开发,以期通过升级换代提高企业的经济效益。另一个是希望在煤化工领域提前布局一些有潜在影响力的、能够对整个行业格局有影响的创新性项目”,邢爱华说。

作为技术总监,邢爱华的主要工作是煤化工领域相关项目的立项把关、确保项目执行顺利、与集团公司兄弟单位的沟通以及参加院里各领域项目的季度和年度评审。

煤化工技术开发主要包括催化剂及配套工艺技术开发,从实验室小试、经中试放大到工业应用,蕴含着的大量的实践逻辑,遵循着一些普适性规律。工程师很重要的工作就是认识并利用这些逻辑一步步将自己的产品推向工业化。

技术成败取决于能否实现工业化应用,能否给企业带来效益。此前,项目人员都是在完成中试验证进入工艺包开发阶段时,开始与内外部客户沟通,洽谈合作事宜。邢爱华改变了这种做法,让项目人员在小试阶段就开始与内外部客户沟通,并鼓励科研人员到工厂去熟悉工艺流程、设备特点,提前了解工艺操作参数。她这么考虑,是基于两个原因:一是实验室在开发过程的测试参数评价与工业装置的工艺条件应尽量接近;二是若能提早与工厂沟通,就能了解客户的真正需求和痛点,了解装置运行过程中的参数波动范围,从而为实验室和中试放大研究需要考察的边界条件提供借鉴。在后续的工程放大、与客户对接过程中,项目人员还可以根据客户需求对CTQ(品质关键点)进行纠偏、调整、更新。提早与客户沟通,对项目人员扫除技术盲点,强化风险分析,提出解决方案和应对策略大有裨益。客户的最终目标是追求高经济效益,研究人员需要确定能给企业带来经济效益的关键技术指标及其目标值,项目技术开发进入到中试验证阶段,研究人员根据生产所需要的关键参数中值可以建立成本模型,而技术先进性和准确的成本模型对该技术能否用于工业装置至关重要。此外,邢爱华还要求各项目团队在技术开发过程中通过运用技术成熟度分析、风险分析和专利布局分析方法,组织处于不同开发阶段的项目之间进行经验分享,减少试错成本,这对提高项目人员科研开发效率、加快技术开发进度具有重要的意义。

目前,邢爱华管理的项目超过10个,项目多了,首要的考验就是时间安排,确保每一个项目都能够得到关注和推动;项目多了,涉及的领域也广了,她还得确保自己的知识库能时时更新。她在采访中也不时表露出一种紧迫感,坦言每天提前1.5~2个小时到办公室,用这段时间来自我充电。“很多东西对我来说也是新的,应对的方式就是学习,包括阅读文献、专利、专著和向行业内专家请教,走访产业界同行”。

邢爱华没有说关于“终身学习”的大道理,却在用实际行动践行这件事,并把它当作法宝,来应对科研路上的难题,应对行业变局的挑战。




责任编辑: 李颖

标签:邢爱华,煤化工领域