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邢愛華:終身學習的踐行者

2020-07-31 15:46:00 《能源評論》雜志   作者: 張琴琴  

“終身學習”是邢愛華一直用行動踐行的事情,她把它當作法寶,來應對科研路上的難題,應對行業變局的挑戰。

邢愛華說自己屬于“先成家后立業”那種類型。

1994年本科畢業后,邢愛華去了唐山冀東化工廠從事生產和設計工作,化工生產要求裝置安全、穩定、長周期運行,從事生產的人員可以進行局部的技改,但空間有限。不安于現狀、喜歡創新和接受挑戰的邢愛華發現這點后,就有回校園深造的想法,但當時的她已經結婚生子,繼續深造就意味要與在唐山的愛人和年幼的孩子異地而居。與家人商量,得到理解和支持后,她終于在工作5年后決定為自己心中的夢想拼搏一把。白天工作,晚上回到家準備考研的課程,經過4個多月的努力,邢愛華終于考取了天津大學化工學院化學工程專業碩士研究生,之后又繼續攻讀博士學位。

此后,邢愛華一直從事煤化工領域研究工作,與催化劑打交道多年。

希臘語中,“催化”的意思是解除束縛。

當初選擇離開工廠繼續深造這一舉動,無疑就是邢愛華此后“立業”路上的“催化劑”,投身科研,她敢付出、能付出、也愿意付出,而終身學習就是她在科研這條路上“如魚得水”的法寶。

“回頭看,覺得自己能量還挺高的”

博士畢業,邢愛華到清華大學反應工程實驗室做了兩年的博士后,主攻流化床甲醇制丙烯(FMTP)技術開發,這個項目與當時神華集團(注:神華集團與國電集團于2017年合并為如今的國家能源集團)做的甲醇制烯烴技術(MTO)研究工作高度契合。正是由于有流化床甲醇制烯烴的研究經歷和背景,2008年邢愛華博士后出站后就進入當時的中國神華煤制油化工有限公司北京研究院(注:2011年8月,北京研究院集體并入北京低碳清潔能源研究院,后隸屬于國家能源集團,以下簡稱“低碳院”)繼續從事甲醇制烯烴技術開發工作。

彼時,正值“十一五”(2006年~2010年)第二年,我國現代煤化工正從工程化走向產業化示范階段,建成了一批現代煤化工商業化示范項目。其中,煤制烯烴是煤化工與石油化工相銜接的紐帶,不僅實現了石化原料多元化,也拓寬了煤化工發展領域,實現了煤炭對石油資源的部分替代,是新型煤化工最有前途的發展領域。煤制烯烴工藝流程包括煤氣化、合成氣凈化、甲醇合成、甲醇制烯烴、烯烴聚合或生產烯烴衍生物等五個關鍵環節。以甲醇制烯烴為節點,上游的煤氣化、合成氣制甲醇為成熟煤化工技術,烯烴下游產品的生產為傳統石油化工產業。一旦甲醇制烯烴這一核心技術實現工業化,將成功實現煤化工向石油化工領域延伸,為石油化工行業下游產品開辟新的原料路線,同時也拓展了傳統煤化工的發展空間。

神華包頭煤制烯烴示范工程于2010年8月8日打通了工藝流程,世界第一批以煤為原料生產出的聚烯烴產品在神華包頭煤制烯烴項目現場順利出廠。邢愛華所在團隊的任務就是開發出具有神華自主知識產權的甲醇制烯烴(MTO)催化劑。

兩年的小試研究后,項目進入中試放大環節,這一環節包括分子篩放大、催化劑成型和循環流化床運行。在沒有放大條件的情況下,如果團隊自己建裝置,不僅耗時長,期間還牽涉到裝置設計、加工和運營等問題,“每套裝置如果都要自己建,時間肯定搶不出來。”2010年3月~4月,團隊調研了多家具備分子篩放大和催化劑成型的生產廠家,分別選擇具有分子篩放大生產能力和催化劑噴霧成型能力的生產廠,采取租賃設備的方式,大大節省了研發周期。

一個技術最終要實現產業化,往往要歷經“九九八十一難”,在項目“渡劫”的過程中,邢愛華高度表現出了敢擔當、樂于奉獻和精益求精的專業精神。

在天津一家催化劑廠進行分子篩放大時,30公斤高壓釜發生泄漏,作為模板劑的三乙胺氣體大量外泄。三乙胺易燃易爆、刺激性大,發生外泄屬于非常危險的情況,當時別人都往外面跑,邢愛華和一個車間主任卻是往里跑,去找問題的根源并及時遏制了危險的蔓延。

2011年8月,邢愛華做了個耳科方面的大手術,出院后只休息了一周就匆匆投入到了為期8個月的高強度工作中。2011年9月至2012年5月,邢愛華帶領由一名正式員工、四名合同工、六名鄂爾多斯直接液化大廠調來的同事組成11人的團隊,采用四班兩倒的方式,利用租來的固定流化床和循環流化床評價了自主知識產權的MTO催化劑性能。循環流化床的評價結果表明,自制劑與工業參比劑性能相當,最終確定了自主研發的MTO催化劑具備了工業試用條件。在試生產過程中,由于批量生產的催化劑質量不穩定,團隊需要對每一批次的催化劑質量控制進行把關,采取的手段就是對每一批催化劑進行性能評價,只有經過固定流化床評價性能合格的批次才能送往工業裝置進行試用。

在此期間,邢愛華除了要建立科學、可靠的催化劑性能評價和表征方法外,還要組織所有操作人員的培訓,解決裝置出現的各種問題,匯總、分析、處理海量的數據,以確保裝置的穩定運行和數據的可靠性。在邢愛華的印象里,那段時間她都是早上7點到現場,夜里12點之后才睡覺。她說:“對這個技術應用到工業上的渴望以及在技術開發過程中自己各種能力的鍛煉和提升,使得我始終有力量去對付一個個難題,沒覺得苦和累”。由于設備比較老舊,出問題是常有的事。白天人都在現場,問題解決起來相對容易。一天夜里,操作人員報告設備運行出現問題,邢愛華半夜十一點半從家里騎自行車往現場趕,結果行至橋洞下自行車鏈條斷了,大晚上、橋洞下、一個人,當時就想著趕緊到項目現場,事后回想那情景,邢愛華也感到一陣后怕。

“我確實有那么一股子勇往直前的精神,有些事情現在想想有點后怕,回過頭看,覺得自己能量還挺高的。”團隊共同努力研制出的神華自主知識產權的MTO催化劑(SMC-1)最終于2012年3月8日實現了工業替代和應用,截至2018年底,工業應用累計達8000噸。

“科研得耐得住寂寞,坐得住冷板凳”

做科研,不僅需要有“熱情和執著”的那股子勁兒,而且需要“耐得住寂寞,坐得住冷板凳”。

在做MTO技術開發伊始,邢愛華就把相關業務領域的專利和文章分門別類地整理出來(分子篩合成、催化劑的成型、MTO反應機理、反應工藝、積碳失活機理、反應器設計、分子篩存儲、分子篩表征方法分析等等)并裝訂成冊。從2008到2011年,伴隨著MTO技術開發過程,邢愛華用了差不多3年的時間閱讀完了煤制烯烴領域相關文獻和專利著作,經過消化、吸收,按類別將歸納總結的結果以文獻綜述的形式發表論文多篇。

至此,邢愛華對煤制烯烴這項技術有了全面、系統地認識,對催化劑和工藝開發的理解更為深刻。她已經在大腦里形成清晰的樹狀圖,這張圖上有煤制烯烴完整的技術路線、每個技術要點需要解決的關鍵問題和解決方案,也有競爭對手的技術方向、特點、進展和布局等等。“我覺得這種積累對我當時乃至現在的幫助和影響都非常大”,大量熟讀相關專利、文獻和專業書籍,對邢愛華日后深入挖掘技術創新點、有效保護技術開發過程中形成的知識產權、提高競爭力、避免成果轉化過程中引起專利侵權和加快技術開發進度等都起到了積極作用。

靠著人前的努力拼搏和人后的付出積累,邢愛華至今申請發明專利49項,發表學術論文56篇,并于2016年獲得當時神華集團“專利之星”的稱號和科技論文一等獎。基于對反應機理深入理解和工業生產工業過程的熟悉,邢愛華提出的發明專利ZL201210453599.5“有機含氧化合物制低碳烯烴與C5+烴催化裂解耦合工藝”于2019年在神華包頭180萬噸甲醇制烯烴裝置獲得實施應用,每年為180萬噸甲醇制烯烴裝置增加經濟效益超過1000多萬元。

邢愛華說她的這種經驗方法,也與另一位煤化工領域的專家產生共鳴。這位專家也曾經用三年時間閱讀上千篇文獻和專利,最終在腦子里形成一幅體系圖,之后成為該領域的精英人物。邢愛華也把這套研究方法介紹給年輕人,希望他們在技術開發過程中也要耐得住寂寞,深入研讀專利、文獻和專著,把根扎下去,把理論基礎和技術根基打牢。

究竟什么樣的人適合搞科研?以前的邢愛華只是想著把自己的項目做好,對這個問題并沒有太深的感觸。在擔任低碳院煤化工技術研究中心代理技術總監一職后,她要為煤化工領域技術方向的合理布局和成果轉化負責,而招聘到搞科研的好苗子、培養科研人才,對技術開發成果轉化至關重要,她對這個問題也多了幾分思考。她說,好的科研人才要“毋意,毋必,毋固,毋我”。她也提到了幾個方面,一是對科研有強烈的好奇心;二是頭腦清楚、想象力豐富,既能著眼大局,又能關注細節,具有創造性思維;三是要有激情。

“很多東西對我來說也是新的,應對的方式就是學習”

現在的煤化工行業正處在低谷期。

全球新冠肺炎疫情蔓延加上國際社會爭端,石油價格偏低的態勢將存續較長時間,而如今中國沿海地區千萬噸級別的煉油廠已經投產,這些煉油廠的下游產品聚乙烯和聚丙烯,與煤化工產品同質化嚴重。油價若長期處在低價區間,石化下游產品就會對煤化工制品形成壓制。這就迫使煤化工產品升級,走高端路線,但是核心技術又掌握在外國供應商手中。目前,國內煤化工行業處境艱難。

自2019年擔任代理技術總監一職后,邢愛華就積極思考布局低碳院的煤化工技術開發方向,以期在不甚樂觀的行業形勢下,為國家能源集團創造出更大的收益。“我們煤化工的相關技術主要是圍繞兩大方面,一個是圍繞國家能源集團煤化工的生產以及子分公司相關業務進行技術開發,以期通過升級換代提高企業的經濟效益。另一個是希望在煤化工領域提前布局一些有潛在影響力的、能夠對整個行業格局有影響的創新性項目”,邢愛華說。

作為技術總監,邢愛華的主要工作是煤化工領域相關項目的立項把關、確保項目執行順利、與集團公司兄弟單位的溝通以及參加院里各領域項目的季度和年度評審。

煤化工技術開發主要包括催化劑及配套工藝技術開發,從實驗室小試、經中試放大到工業應用,蘊含著的大量的實踐邏輯,遵循著一些普適性規律。工程師很重要的工作就是認識并利用這些邏輯一步步將自己的產品推向工業化。

技術成敗取決于能否實現工業化應用,能否給企業帶來效益。此前,項目人員都是在完成中試驗證進入工藝包開發階段時,開始與內外部客戶溝通,洽談合作事宜。邢愛華改變了這種做法,讓項目人員在小試階段就開始與內外部客戶溝通,并鼓勵科研人員到工廠去熟悉工藝流程、設備特點,提前了解工藝操作參數。她這么考慮,是基于兩個原因:一是實驗室在開發過程的測試參數評價與工業裝置的工藝條件應盡量接近;二是若能提早與工廠溝通,就能了解客戶的真正需求和痛點,了解裝置運行過程中的參數波動范圍,從而為實驗室和中試放大研究需要考察的邊界條件提供借鑒。在后續的工程放大、與客戶對接過程中,項目人員還可以根據客戶需求對CTQ(品質關鍵點)進行糾偏、調整、更新。提早與客戶溝通,對項目人員掃除技術盲點,強化風險分析,提出解決方案和應對策略大有裨益。客戶的最終目標是追求高經濟效益,研究人員需要確定能給企業帶來經濟效益的關鍵技術指標及其目標值,項目技術開發進入到中試驗證階段,研究人員根據生產所需要的關鍵參數中值可以建立成本模型,而技術先進性和準確的成本模型對該技術能否用于工業裝置至關重要。此外,邢愛華還要求各項目團隊在技術開發過程中通過運用技術成熟度分析、風險分析和專利布局分析方法,組織處于不同開發階段的項目之間進行經驗分享,減少試錯成本,這對提高項目人員科研開發效率、加快技術開發進度具有重要的意義。

目前,邢愛華管理的項目超過10個,項目多了,首要的考驗就是時間安排,確保每一個項目都能夠得到關注和推動;項目多了,涉及的領域也廣了,她還得確保自己的知識庫能時時更新。她在采訪中也不時表露出一種緊迫感,坦言每天提前1.5~2個小時到辦公室,用這段時間來自我充電。“很多東西對我來說也是新的,應對的方式就是學習,包括閱讀文獻、專利、專著和向行業內專家請教,走訪產業界同行”。

邢愛華沒有說關于“終身學習”的大道理,卻在用實際行動踐行這件事,并把它當作法寶,來應對科研路上的難題,應對行業變局的挑戰。




責任編輯: 李穎

標簽:邢愛華,煤化工領域