国家技术发明一等奖背后的创新秘密

　　<font color="#ff0000">编者按：国家技术发明一等奖难拿，难就难在它有几个“硬指标”：<strong>必须是国内外首创的重大技术发明，技术经济指标必须达到同类技术领先水平，必须推动相关领域的技术进步，产生显著的经济和社会效益。</strong>正是由于这样的“高门槛”，１９９８年至２００３年，这个奖项曾经连续６年空缺。<br/></font><br/>　　在今年年初召开的全国科学技术大会上，凭借“非晶态合金催化剂和磁稳定床反应工艺的创新与集成技术”，中国石化股份有限公司石油化工科学研究院顺利获得２００５年度唯一的国家技术发明一等奖。尽管当时本报曾经作过介绍性报道，但是，大奖背后的故事依然为许多读者所关注。在自主创新的道路上，人们希望从中得到启迪。<br/><br/>　　本报记者近日专门走访了这项技术的“总设计师”――８２岁的石油炼制与化工催化专家、两院院士闵恩泽，以及全程参与项目管理的石油化工催化材料专家、中科院院士何鸣元。两位院士的讲述告诉我们，自主创新不仅要有创新的智慧，还要有创新的环境，更要有创新的勇气和毅力。<br/><br/>　　独辟蹊径的跨越<br/><br/>　　１９８０年，５６岁的闵恩泽到东京参加国际催化会议。会后，美孚石油公司的中心研究室主任来华访问，他讲到美孚在分子筛领域成功的经验是：搞新的催化材料，而不是搞催化剂。闵恩泽很受启发，此后便和同事们广泛调查石化技术创新的历史，调查催化材料怎么发展，研究国外大公司怎么干，最后明确新催化材料是创造发明新催化剂和新工艺的源泉。<br/><br/>　　在调查研究的基础上，闵恩泽先生认识到非晶态合金符合新催化材料的要求，于是就在中石化石油化工科学研究院部署了这一领域的基础研究。<br/><br/>　　记者：闵先生，您把这项技术称为化工领域自主创新的“新式武器”，能解释一下这一提法吗？<br/><br/>　　闵恩泽：１９２５年，美国科学家雷尼发明了晶态型的雷尼镍催化剂，８０多年来全世界在有机合成中广泛使用这一催化剂。但是制造这种催化剂容易污染环境，它的催化性能也有待进一步提高；工业应用这种催化剂只能采用釜式反应器，反应效率低，分离困难。<br/><br/>　　在化工领域，新催化材料是创造发明新催化剂和新工艺的源泉，新反应工程是开发创新新工艺的必由之路，我们把新催化材料和新反应工程称为化工技术创新的“新式武器”。<br/><br/>　　实现化学工业的跨越式发展，需要催化材料和反应工程的创新与集成。这就提出一个问题：是在雷尼镍催化剂原有科学知识的基础上去改进，还是另辟蹊径，开发新催化材料和反应工艺？<br/><br/>　　我们走的是后一条路。雷尼镍催化剂的材料是晶态的，我们采用非晶态的材料，从而转移了这种催化材料的科学基础；传统的反应器是釜式的，我们采用磁场控制催化剂，形成磁稳定床，从而转移了反应工程的技术基础。所以说，非晶态合金和磁稳定床是这项技术的“新式武器”。<br/><br/>　　记者：从自主创新的角度来看，这项技术是原始创新，还是集成创新，还是引进消化吸收再创新？<br/><br/>　　闵恩泽：是原始创新和集成创新。<br/><br/>　　不搞晶态而搞非晶态，经过基础研究，摸清了晶态材料的科学特性，首次实现工业化，可以说是原始创新；在做晶态材料时，把冶金工业中制造非晶态合金的骤冷法与化学工业中制造催化剂的抽铝法相结合，搞出非晶态合金，可以说是原始创新和集成创新；有了非晶态材料，需要与之适应的反应器，就想到用磁场控制它，也可以说是工业应用中的原始创新和集成创新。<br/><br/>　　“新式武器”新在哪里<br/><br/>　　１９８５年，闵恩泽的硕士研究生宗保宁肩负着导师的期望离开石化科学研究院，到复旦大学学习催化剂的表征。后来他又跑到东北大学，远离化工的本行，开始学习冶金有关技术。年轻的宗保宁那时候根本不会想到，２０年之后，他会成为一项国家技术发明一等奖的第一完成人。但辗转南北，他逐渐看出了一点门道：要搞出一项有影响力的发明，局限在一个小圈子里是绝对不行的。<br/><br/>　　记者：归纳起来，这一“新式武器”在创新上有哪些突破？<br/><br/>　　何鸣元：第一是观念上的突破。一般的催化材料晶态的多，现在用的是非晶态的概念。但是非晶态并不稳定。闵先生提出我们可以想办法让它稳定；非晶的也不一定做不到比表面积大，不是不能做，能做。这就在观念上把传统的东西突破了，而且我们都做到了。<br/><br/>　　第二是突破了行业的限制。我们做的是非晶态合金，但我们是搞化学的，并不会炼合金，同时在表征分析方面也不擅长。闵先生说，我们要突破行业、专业的限制，一方面要学会冶金，另一方面利用现代物理手段把非晶的基础科学道理搞清楚，做深入。于是闵先生派他的学生宗保宁到东北大学和复旦大学的不同专业学习取经。<br/><br/>　　第三是催化剂应用上的突破。对镭尼镍粉状催化剂的使用，就是把原料和催化剂放在“锅里”（釜式反应器）搅拌，搅完以后把产品和原料分离出来。我们的新催化材料做得很细，用这一办法搅完后，很细的粉末跟催化剂分离比较困难，催化材料的特性不能充分发挥，生产效率比较低。所以，新催化材料必须有新的反应工程与之配合。催化材料是磁性物质，为什么不用磁性物质形成磁场，把它流化、稳定起来呢？当时美国人也正在用磁性材料、水、空气介质开发这一设想。我们首先用非晶态合金工业催化剂在己内酰胺加氢精制工艺中取得突破，实现了工业化。<br/><br/>　　总起来说，这一技术突破了传统化学生产中催化剂和反应过程的局限，以新的思路、新的工艺、新的技术实现了质的跨越。<br/><br/>　　创新好似吃“麻辣烫”<br/><br/>　　在闵恩泽看来，他们选择这个项目，不是选了一个好题目，而是选了一个新领域。在这个新领域，没有现成的模式和经验可以借鉴，只能自己摸索，中间的曲折坎坷可就多了。当然，这些问题最后都解决了。总结２０年创新的体会，闵恩泽诙谐地说：“好似吃‘麻辣烫’，又辣又爱，坚持下去，终获成果！”<br/><br/>　　记者：这项技术从布局到成熟，持续了２０年，中间有哪些曲折经历？<br/><br/>　　闵恩泽：非晶态合金催化剂开发中，问题是一个接着一个。先是研究镍磷、镍硼非晶态合金，但发现磷、硼可能污染医药产品；转而研制镍铝非晶态合金，但镍铝的熔点高，用一般的骤冷法来制备合金困难很大，而且工厂在抽铝时，迅速放出大量氢气，非常危险，抽铝废液还污染环境；第一次工业试用，合金没有活性，第二次试用，活性好，但一周就失活；此外还遇到了运输、推销中的困难……<br/><br/>　　磁稳定床开发中的问题也是层出不穷。“非晶态合金催化剂／磁稳定床”在重整抽余油选择性加氢首次应用时，它的优越性与“贵金属／固定床”加氢相比不显著；中型冷模试验原计划在石化科学研究院进行，但是安装遇到重重困难，只好改在中石化巴陵分公司进行；冷模装置阀门漏水，非晶态合金自燃；工业示范装置的液位计被腐蚀……<br/><br/>　　最初，我安排了我的硕士研究生宗保宁做非晶态合金的研究。宗保宁从硕士读到博士，一个人转了３个地方。后来又安排慕旭宏将磁稳定床的研究作为博士论文题目。此外，我的学生张晓昕、孟祥堃、朱泽华等都参与了这一项目的研发工作。<br/><br/>　　宗保宁和慕旭宏等也是科研领头人，还有很多硕士生、博士生、博士后，以及企业的技术人员参与攻关，可以说，通过这一项目，我们培养了一批科技创新人才。<br/><br/>　　企业要看得远，敢投入<br/><br/>　　项目开始时的上世纪８０年代，中石化总公司专门设立了一项基础研究基金。申请成功的项目一般资助５万元，这在当时已经是很大的一个数了。而闵恩泽他们的这个项目，中石化总公司一口气就给了２０万元。直到今天，闵恩泽仍然对总公司领导的远见感佩不已。<br/><br/>　　闵恩泽是幸运的。这些年来，他遇到了不少这样有远见的企业，而他也深深体会企业对创新的需求，尽量让项目做到“安全、稳定、长周期、满负荷、效益优”。<br/><br/>　　记者：这个项目之所以能取得今天这样的成效，据说得到了企业强有力的支持。这是一个带有较强基础研究色彩的应用项目，以效益为首位的企业怎样才能做到对它的长久支持呢？<br/><br/>　　闵恩泽：我的经验是，搞任何研究，都要首先确定思想方法和工作方法。比较幸运的是，当时中石化已经开始重视基础研究了。上世纪８０年代初，中石化石油化工科学研究院成立了基础研究室，后来扩大到基础研究部。我们做这一项目的基础研究时，总公司基金给了２０万元。<br/><br/>　　记者：这一技术在中石化巴陵分公司和石家庄分公司进行工业化试验时，企业还有哪些投入？<br/><br/>　　闵恩泽：技术创新有好处，企业才会干。我们是用“新式武器”为企业解决问题，但采用新技术，要投入大量的财力、人力、物力，还有风险，如果企业看不到那么远，就不积极。所以关键是企业领导要有眼光。我们在中石化巴陵分公司做试验，他们的技术处长叫朱泽华，后来当了副总工程师、副厂长，现在是经理，没有他的支持，我们的技术不会在那里很快推开。石家庄分公司的经理毕建国也是一样。<br/><br/>　　记者：如果企业不积极，这件事就干不成了？<br/><br/>　　何鸣元：我们说企业是技术创新的主体，为什么呢？如果不是企业，一是不知道创新方向在哪里，二是没有钱，根本做不起。但是，企业追求的是“安、稳、长、满、优”这五个字，也就是“安全、稳定、长周期、满负荷、效益优”，搞技术创新，就是让企业在这五个字的基础上做大做强。<br/><br/>　　任何创新都不会马上见效，可能是三年五年，可能时间更长。我们的“新式武器”在理论上成熟了，小型试验也做过了，还必须进行工业化试验，这就需要企业的配合参与。因为企业是追求“安、稳、长、满、优”的，所以我们做试验，还不能影响它的正常生产，一般选在它停工检修之前做。但就是这样，也并不是所有的企业都有这个积极性。<br/><br/>　　记者：这项技术给企业带来多大的效益？<br/><br/>　　闵恩泽：我们是用“新式武器”帮助企业实现了产品升级。举例来说吧，中石化巴陵分公司鹰山石化厂是国内最大的己内酰胺生产企业之一，过去由于产品质量不稳定，市场价格低，应用非晶态合金催化剂后，不仅成品己内酰胺的优级品率达到１００％，而且催化剂的消耗也明显降低。从１９９８年至今，仅这一技术就使鹰山石化厂每年获得上千万元的直接效益。己内酰胺可用来生产尼龙、地毯、纺丝绸等化纤产品。２００３年，石家庄分公司上了这个项目之后，彻底消除了过去的氧化方法带来的严重环境污染，而且降低了成本，显著改善了产品质量。<font color="#ff0000">编者按：国家技术发明一等奖难拿，难就难在它有几个“硬指标”：<strong>必须是国内外首创的重大技术发明，技术经济指标必须达到同类技术领先水平，必须推动相关领域的技术进步，产生显著的经济和社会效益。</strong>正是由于这样的“高门槛”，１９９８年至２００３年，这个奖项曾经连续６年空缺。<br/></font><br/>　　在今年年初召开的全国科学技术大会上，凭借“非晶态合金催化剂和磁稳定床反应工艺的创新与集成技术”，中国石化股份有限公司石油化工科学研究院顺利获得２００５年度唯一的国家技术发明一等奖。尽管当时本报曾经作过介绍性报道，但是，大奖背后的故事依然为许多读者所关注。在自主创新的道路上，人们希望从中得到启迪。<br/><br/>　　本报记者近日专门走访了这项技术的“总设计师”――８２岁的石油炼制与化工催化专家、两院院士闵恩泽，以及全程参与项目管理的石油化工催化材料专家、中科院院士何鸣元。两位院士的讲述告诉我们，自主创新不仅要有创新的智慧，还要有创新的环境，更要有创新的勇气和毅力。<br/><br/>　　独辟蹊径的跨越<br/><br/>　　１９８０年，５６岁的闵恩泽到东京参加国际催化会议。会后，美孚石油公司的中心研究室主任来华访问，他讲到美孚在分子筛领域成功的经验是：搞新的催化材料，而不是搞催化剂。闵恩泽很受启发，此后便和同事们广泛调查石化技术创新的历史，调查催化材料怎么发展，研究国外大公司怎么干，最后明确新催化材料是创造发明新催化剂和新工艺的源泉。<br/><br/>　　在调查研究的基础上，闵恩泽先生认识到非晶态合金符合新催化材料的要求，于是就在中石化石油化工科学研究院部署了这一领域的基础研究。<br/><br/>　　记者：闵先生，您把这项技术称为化工领域自主创新的“新式武器”，能解释一下这一提法吗？<br/><br/>　　闵恩泽：１９２５年，美国科学家雷尼发明了晶态型的雷尼镍催化剂，８０多年来全世界在有机合成中广泛使用这一催化剂。但是制造这种催化剂容易污染环境，它的催化性能也有待进一步提高；工业应用这种催化剂只能采用釜式反应器，反应效率低，分离困难。<br/><br/>　　在化工领域，新催化材料是创造发明新催化剂和新工艺的源泉，新反应工程是开发创新新工艺的必由之路，我们把新催化材料和新反应工程称为化工技术创新的“新式武器”。<br/><br/>　　实现化学工业的跨越式发展，需要催化材料和反应工程的创新与集成。这就提出一个问题：是在雷尼镍催化剂原有科学知识的基础上去改进，还是另辟蹊径，开发新催化材料和反应工艺？<br/><br/>　　我们走的是后一条路。雷尼镍催化剂的材料是晶态的，我们采用非晶态的材料，从而转移了这种催化材料的科学基础；传统的反应器是釜式的，我们采用磁场控制催化剂，形成磁稳定床，从而转移了反应工程的技术基础。所以说，非晶态合金和磁稳定床是这项技术的“新式武器”。<br/><br/>　　记者：从自主创新的角度来看，这项技术是原始创新，还是集成创新，还是引进消化吸收再创新？<br/><br/>　　闵恩泽：是原始创新和集成创新。<br/><br/>　　不搞晶态而搞非晶态，经过基础研究，摸清了晶态材料的科学特性，首次实现工业化，可以说是原始创新；在做晶态材料时，把冶金工业中制造非晶态合金的骤冷法与化学工业中制造催化剂的抽铝法相结合，搞出非晶态合金，可以说是原始创新和集成创新；有了非晶态材料，需要与之适应的反应器，就想到用磁场控制它，也可以说是工业应用中的原始创新和集成创新。<br/><br/>　　“新式武器”新在哪里<br/><br/>　　１９８５年，闵恩泽的硕士研究生宗保宁肩负着导师的期望离开石化科学研究院，到复旦大学学习催化剂的表征。后来他又跑到东北大学，远离化工的本行，开始学习冶金有关技术。年轻的宗保宁那时候根本不会想到，２０年之后，他会成为一项国家技术发明一等奖的第一完成人。但辗转南北，他逐渐看出了一点门道：要搞出一项有影响力的发明，局限在一个小圈子里是绝对不行的。<br/><br/>　　记者：归纳起来，这一“新式武器”在创新上有哪些突破？<br/><br/>　　何鸣元：第一是观念上的突破。一般的催化材料晶态的多，现在用的是非晶态的概念。但是非晶态并不稳定。闵先生提出我们可以想办法让它稳定；非晶的也不一定做不到比表面积大，不是不能做，能做。这就在观念上把传统的东西突破了，而且我们都做到了。<br/><br/>　　第二是突破了行业的限制。我们做的是非晶态合金，但我们是搞化学的，并不会炼合金，同时在表征分析方面也不擅长。闵先生说，我们要突破行业、专业的限制，一方面要学会冶金，另一方面利用现代物理手段把非晶的基础科学道理搞清楚，做深入。于是闵先生派他的学生宗保宁到东北大学和复旦大学的不同专业学习取经。<br/><br/>　　第三是催化剂应用上的突破。对镭尼镍粉状催化剂的使用，就是把原料和催化剂放在“锅里”（釜式反应器）搅拌，搅完以后把产品和原料分离出来。我们的新催化材料做得很细，用这一办法搅完后，很细的粉末跟催化剂分离比较困难，催化材料的特性不能充分发挥，生产效率比较低。所以，新催化材料必须有新的反应工程与之配合。催化材料是磁性物质，为什么不用磁性物质形成磁场，把它流化、稳定起来呢？当时美国人也正在用磁性材料、水、空气介质开发这一设想。我们首先用非晶态合金工业催化剂在己内酰胺加氢精制工艺中取得突破，实现了工业化。<br/><br/>　　总起来说，这一技术突破了传统化学生产中催化剂和反应过程的局限，以新的思路、新的工艺、新的技术实现了质的跨越。<br/><br/>　　创新好似吃“麻辣烫”<br/><br/>　　在闵恩泽看来，他们选择这个项目，不是选了一个好题目，而是选了一个新领域。在这个新领域，没有现成的模式和经验可以借鉴，只能自己摸索，中间的曲折坎坷可就多了。当然，这些问题最后都解决了。总结２０年创新的体会，闵恩泽诙谐地说：“好似吃‘麻辣烫’，又辣又爱，坚持下去，终获成果！”<br/><br/>　　记者：这项技术从布局到成熟，持续了２０年，中间有哪些曲折经历？<br/><br/>　　闵恩泽：非晶态合金催化剂开发中，问题是一个接着一个。先是研究镍磷、镍硼非晶态合金，但发现磷、硼可能污染医药产品；转而研制镍铝非晶态合金，但镍铝的熔点高，用一般的骤冷法来制备合金困难很大，而且工厂在抽铝时，迅速放出大量氢气，非常危险，抽铝废液还污染环境；第一次工业试用，合金没有活性，第二次试用，活性好，但一周就失活；此外还遇到了运输、推销中的困难……<br/><br/>　　磁稳定床开发中的问题也是层出不穷。“非晶态合金催化剂／磁稳定床”在重整抽余油选择性加氢首次应用时，它的优越性与“贵金属／固定床”加氢相比不显著；中型冷模试验原计划在石化科学研究院进行，但是安装遇到重重困难，只好改在中石化巴陵分公司进行；冷模装置阀门漏水，非晶态合金自燃；工业示范装置的液位计被腐蚀……<br/><br/>　　最初，我安排了我的硕士研究生宗保宁做非晶态合金的研究。宗保宁从硕士读到博士，一个人转了３个地方。后来又安排慕旭宏将磁稳定床的研究作为博士论文题目。此外，我的学生张晓昕、孟祥堃、朱泽华等都参与了这一项目的研发工作。<br/><br/>　　宗保宁和慕旭宏等也是科研领头人，还有很多硕士生、博士生、博士后，以及企业的技术人员参与攻关，可以说，通过这一项目，我们培养了一批科技创新人才。<br/><br/>　　企业要看得远，敢投入<br/><br/>　　项目开始时的上世纪８０年代，中石化总公司专门设立了一项基础研究基金。申请成功的项目一般资助５万元，这在当时已经是很大的一个数了。而闵恩泽他们的这个项目，中石化总公司一口气就给了２０万元。直到今天，闵恩泽仍然对总公司领导的远见感佩不已。<br/><br/>　　闵恩泽是幸运的。这些年来，他遇到了不少这样有远见的企业，而他也深深体会企业对创新的需求，尽量让项目做到“安全、稳定、长周期、满负荷、效益优”。<br/><br/>　　记者：这个项目之所以能取得今天这样的成效，据说得到了企业强有力的支持。这是一个带有较强基础研究色彩的应用项目，以效益为首位的企业怎样才能做到对它的长久支持呢？<br/><br/>　　闵恩泽：我的经验是，搞任何研究，都要首先确定思想方法和工作方法。比较幸运的是，当时中石化已经开始重视基础研究了。上世纪８０年代初，中石化石油化工科学研究院成立了基础研究室，后来扩大到基础研究部。我们做这一项目的基础研究时，总公司基金给了２０万元。<br/><br/>　　记者：这一技术在中石化巴陵分公司和石家庄分公司进行工业化试验时，企业还有哪些投入？<br/><br/>　　闵恩泽：技术创新有好处，企业才会干。我们是用“新式武器”为企业解决问题，但采用新技术，要投入大量的财力、人力、物力，还有风险，如果企业看不到那么远，就不积极。所以关键是企业领导要有眼光。我们在中石化巴陵分公司做试验，他们的技术处长叫朱泽华，后来当了副总工程师、副厂长，现在是经理，没有他的支持，我们的技术不会在那里很快推开。石家庄分公司的经理毕建国也是一样。<br/><br/>　　记者：如果企业不积极，这件事就干不成了？<br/><br/>　　何鸣元：我们说企业是技术创新的主体，为什么呢？如果不是企业，一是不知道创新方向在哪里，二是没有钱，根本做不起。但是，企业追求的是“安、稳、长、满、优”这五个字，也就是“安全、稳定、长周期、满负荷、效益优”，搞技术创新，就是让企业在这五个字的基础上做大做强。<br/><br/>　　任何创新都不会马上见效，可能是三年五年，可能时间更长。我们的“新式武器”在理论上成熟了，小型试验也做过了，还必须进行工业化试验，这就需要企业的配合参与。因为企业是追求“安、稳、长、满、优”的，所以我们做试验，还不能影响它的正常生产，一般选在它停工检修之前做。但就是这样，也并不是所有的企业都有这个积极性。<br/><br/>　　记者：这项技术给企业带来多大的效益？<br/><br/>　　闵恩泽：我们是用“新式武器”帮助企业实现了产品升级。举例来说吧，中石化巴陵分公司鹰山石化厂是国内最大的己内酰胺生产企业之一，过去由于产品质量不稳定，市场价格低，应用非晶态合金催化剂后，不仅成品己内酰胺的优级品率达到１００％，而且催化剂的消耗也明显降低。从１９９８年至今，仅这一技术就使鹰山石化厂每年获得上千万元的直接效益。己内酰胺可用来生产尼龙、地毯、纺丝绸等化纤产品。２００３年，石家庄分公司上了这个项目之后，彻底消除了过去的氧化方法带来的严重环境污染，而且降低了成本，显著改善了产品质量。