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高雄厚:为创新而生
——记中国石油石油化工研究院副院长、2017年度国家科技进步奖获得者高雄厚

作者:本刊记者 胡 敬  来源:科学中国人  发布时间:2018-04-10

导读:  4个月时间研制出新一代降烯烃催化剂,15年内3获国家科技奖在高雄厚身上,似乎总能看到科研旅途的跌宕感。不管外人如何看待这些艰辛与成绩,高雄厚自己都乐在其中。   “说实话,我并不觉得自己这些年的经历如何坎坷多艰,反而非常享受,我就是喜欢创新。”高雄厚说道。

        2018年开年之际,在国家科学技术奖励大会上,由中国石油石油化工研究院副院长高雄厚团队承担的项目“高汽油收率低碳排放系列催化裂化催化剂工业应用”获得了2017年度国家科技进步奖二等奖。作为第一完成人,15年时间内3次站上国家科学技术奖的领奖台,高雄厚难掩激动之情。
  “我喜欢创新,能够将自己的知识转化成财富,对国家对人民有用,这就是我最大的愿望。”高雄厚说。30年时间,高雄厚用实际行动践行了自己的愿望:研发出4大系列15个品种的催化剂,全部实现了产业化,创造了显著的经济效益,产品远销美国等海外市场,为提升我国炼油催化剂产品在国际上的整体竞争优势做出了突出贡献......

  4个月时间研制出新一代降烯烃催化剂,15年内3获国家科技奖在高雄厚身上,似乎总能看到科研旅途的跌宕感。不管外人如何看待这些艰辛与成绩,高雄厚自己都乐在其中。
  “说实话,我并不觉得自己这些年的经历如何坎坷多艰,反而非常享受,我就是喜欢创新。”高雄厚说道。
  

“创新其实有规律可循”


  1988年从兰州大学化学系硕士毕业后,高雄厚被分配到了兰州炼油厂炼制所。因为勤奋努力,不到一年时间,他的科技论文就在全厂比赛中获得了第一名。不过,大西北科研环境本就困顿,更何况是30年前——那时的研发条件非常艰苦,只能用农用三轮车拉催化剂原料。受客观条件限制,多年难以取得重要成果,一些研究人员在感到前途渺茫的情况下,有的选择了改行,有的选择了离开兰州,前往经济更加发达的地区寻找机会面对种种不利现状,高雄厚心中难以平静,很长一段时间内都陷入了迷茫。
  “看到那时的环境,周围人都选择了‘孔雀东南飞’,我自然也产生过动摇的念头。但经过仔细判断后,我还是觉得做科研更有乐趣,就坚持了下来。”高雄厚说道。他所从事的专业其实说来也很简单,就是催化剂。学过化学的人都知道,催化剂可以改变反应物的化学反应速率而不改变化学平衡,且这一过程中自身并不会消耗。“石油开采出来后不能直接使用,必须进行进一步深度加工,转变成可用的油品。在这一过程中就需要一个神奇的东西——催化剂,将它加入到油的转化装置中就会生产出我们需要的产品,很神奇。”
  就这样,高雄厚在科研一线坚持了下来。虽然没有承担重要项目,但他仍然将这段“自由”时光充分利用了起来。国内外各种炼油催化剂的专利技术及相关专家的资料,高雄厚几乎翻了个遍。整整10年时间,他研究了300多种专利技术和十几位有影响的专家,有时一项专利技术要研究半年。
  并且,在这一过程中,他还不忘钻研基础理论和技术,努力为自己“充电”。1994年,高雄厚以优异的成绩考入中科院兰州化物所攻读博士。读博期间,他还开发出一个程序软件,利用热平衡计算提升管试验装置剂油比的方法,不但简单易行,而且计算准确。
  1997年取得博士学位后,高雄厚拒绝了多家单位递来的橄榄枝,仍然返回了兰州石化研究院继续“摇瓶子”(做实验)。这时,对于已“旁观”别人创新多年的高雄厚,心中早已有了自己的想法,不再迷茫。在他看来,当时催化剂没有大的突破,是技术研发没有长足进步,只要不懈努力,总有新的天地。
  “在查找文献资料的过程中我看了很多别人的创新案例,一个个进行分析研究,到后来就发现创新其实是有规律可循的。第一就是需要你有丰富的想象力,漫无边际地去想,许多颠覆性的创新成果不是做不到而是想不到;第二就是想时要想得无限大,做时就要从无限小处开始着手。很多时候创新失败就是因为这两点没有做到,要么没有发挥无限的想象力,要么没有把特别小的地方作为出发点,这也是我这些年来慢慢摸索出来的经验。”高雄厚说。结合这些所见所闻,再加上自己分析总结的规律,高雄厚对“创新”这件看不见、摸不着的东西也慢慢琢磨出了一些规律,在他遭受挫折和遇到难以突破的困难时,这些信念无疑给了他在黑暗中坚持的力量。
  不过,是否找到了规律之后人人都可以创新呢?答案显然没有那么简单。“虽说要从非常小的细节开始,但小的地方太多了,究竟从哪里入手,这些就需要自己慢慢摸索了。”
  

危难中脱颖而出


  如果现在回过头再看,当初在炼油厂蛰伏的那十年,对于高雄厚而言或许是一件“好事”。
  1999年,由于国内外环保标准的提高,对汽油品质提出了新的更高的要求。在当时国家颁布新的汽油质量标准中,要求车用汽油的烯烃含量必须降到35%以下。然而,彼时承担大部分汽油生产任务的催化裂化装置汽油烯烃含量普遍在50%以上,国内绝大部分炼油企业生产的汽油产品都面临着烯烃含量超标不能出厂的困境。
  谁也没有想到,关键时刻,位于甘肃兰州的催化剂团队研发出了新一代降烯烃催化剂,填补了中国石油在这一领域的空白。并且,与国际上催化剂研发几年的周期比,用时仅半年就研制出新一代催化剂,可谓奇迹。而这一奇迹的创造者就是高雄厚。
  “汽油中的烯烃经过汽车发动机燃烧产生的尾气,极易发生光化学反应,光化学反应的烟雾对人体和环境危害极大,因此生产清洁汽油最关键的技术之一就是降低汽油中烯烃的含量。发达国家一直采用调和的方式,稀释汽油中的烯烃含量,很容易就能生产出清洁汽油。而中国主要靠单一的工艺路线生产汽油,依赖催化剂技术的创新。如果改用发达国家的方式,就得大幅度地调整我国石化企业生产装置的结构,不光需要投入巨额的资金,时间上也来不及。因此,我们必须在短时间内攻破降烯烃催化剂的难关。”高雄厚说。
  任务是1999年11月9日正式接受的。那时高雄厚所在的催化剂研究所,研发设备陈旧,科技人员少,又缺乏重要技术积累,而且研发时间非常急迫,只有短短几个月时间,谁能相信他们能够成功呢?但高雄厚非做不可。不管是对于国家、行业、研究所还是个人而言,这样的重任不能错过。
  凭着长期磨砺的韧劲,他带着一群年轻人开始了日夜攻关。白天,他带着课题组成员泡在实验室,所有试验都坚守现场;晚上,他挑灯夜战,四处查阅资料,探索机理,寻求突破口。吃饭、睡觉、走路,不管什么时间,他的大脑一刻都没有停止过运转,总是不断地寻找出路。一个个离奇古怪的想法在他脑中不断诞生,又一次次在实践中否定。前前后后共经历了11次失败之后,他终于寻找到了一条正确路径:传统的催化剂是把已生成的烯烃转化为其他产物,以达到降烯烃的目的,难道不能突破这种技术路线,从源头控制烯烃的生成?
  此后,柳暗花明,仅仅4个月时间,高雄厚带领团队一举完成了小试和中试,新一代降烯烃催化剂就这样诞生了。应用表明,这一新型催化剂的使用,在辛烷值保持不变的情况下,最终使得汽油烯烃含量下降了13个单位,达到国际先进水平,标志着中国石油催化裂化催化剂的研发水平实现了质的飞跃,中国石油炼油催化剂研究也由此翻开了崭新的篇章
  国际著名催化剂制造商Grace公司在给中国石油的一封信中说:你们的催化剂,给我们留下了很深的印象。这一技术成果“新型FCC汽油降烯烃催化剂的研制与工业化开发”项目获得了2004年度国家科技进步奖二等奖。
  人们说,高雄厚创造了奇迹,是快出成果、出大成果的奇迹。其实,哪有什么奇迹可言,若没有那十年的日积月累,又怎会一朝喷薄而出?更为重要的是,那十年的考验更磨砺出了高雄厚不畏艰难、锲而不舍的精神和韧劲,这些都为那4个月的高压生活奠定了坚实的根基。新型催化剂在实验室诞生只是起点,更为艰难的是实现工业化生产和应用。在这一过程中,更有许多意想不到的艰难和考验。在按照高雄厚的方案投入生产之初就出现了意外,分子筛被粘在生产线上,只能用人工一点点往下刮。那天下着暴雨,高雄厚的心情无比沉重。他带着几个年轻人冒雨取回样品,通宵达旦研究改进方案,第二天再试生产,团队终于获得成功,并连续生产160吨此后,一个又一个难关被相继攻克,团队终于开发出可满足市场需求的高性能降烯烃催化剂,成功的大门正在打开!
  

最精彩的演讲


  一个地处西北的研究所竟研发出了新一代降烯烃催化剂,谁能相信?谁又敢用?新型催化剂走向市场的第一步,无疑是极具挑战性的。
  那天,正在家中休息的高雄厚,忽然得知国内某家石油公司要通过公开招标的方式选用降烯烃催化剂,全球排名前三的催化剂公司全都参加了。此时,尽管已连续奋战弄得多天高烧不退,病体难支,高雄厚还是咬牙强打起精神,立即赶赴机场,前往现场,这是他们难得的机遇,必须争取!
  到的当天,他与先期到达的销售和科技人员沟通情况,连夜准备技术资料。第二天清早,高雄厚几乎是被扶着走上讲台。临近虚脱的身体让他感到混沌,但站在讲台的那一刻,看着用户迫切的目光还有国内外强劲对手志在必得的神情,高雄厚瞬间感到了清明,一股无法抑制的激情油然而生。他不慌不忙地打开资料,有条不紊地介绍起新型催化剂的技术机理和优良性能。近半个小时的演讲,几次被热烈的掌声打断。最终,新型降烯烃催化剂独家中标。国外大公司的负责人主动走上前与高雄厚握手,伸出大拇指,表示敬佩。那样的场景,让他终身难忘。
  高雄厚说:“这是我一生中最精彩的一次演讲。”
  但是,还没等他高兴多久,第一次闯市场的命运又变得岌岌可危起来。新型催化剂在使用中发生问题,装置操作参数波动十分严重,炼油企业甚至要求立即停止使用,高雄厚让技术人员张忠东找到该公司,希望对方生产时不要用老经验,按新的工艺进行。不过,炼油生产需要满负荷运转,调整操作工艺风险很大,可能导致全面停工,甚至带来巨大的经济损失,炼厂领导十分犹豫。在张忠东坚持不懈的努力下,对方最终被感动了,同意调整生产方案。这天,身在兰州的高雄厚电话一直通到调整现场,当听到一声“成功了”传来时几乎立即瘫坐下来,半天起不来。
  此后,高雄厚带着他的团队势如破竹般冲向市场,西北、东北、南方中国石油降烯烃催化剂取得了质量第一、销量第一、市场占有率和经济效益第一的惊人成绩。并且,国外不少催化剂企业也纷纷前来开展技术交流,寻求技术合作。高雄厚团队的新产品,不仅有生产清洁汽油的催化剂,而且还有用于增产柴油、提高资源利用率的重油催化剂等系列产品,技术性能达到国际先进。高雄厚和团队也由此脱颖而出,成为了中国石油炼化技术创新的排头兵,推动了我国催化裂化催化剂技术的进步。
  “这些年我做的只有一件事,就是不断创新。这也是我体会最深的地方,模仿永远无法战胜对手,唯有创新才能制胜,才能站在世界的顶尖。”
  

“他能把事情做到极致”


  对于绝大部分行业而言,只有随着时代的进步不断创新,才能有持续的发展。
  为应对更为严格的国IV/国V标准汽油生产,作为主要负责人之一,高雄厚又组织完成了催化轻汽油醚化LNE系列技术的开发,与中国石油大学(北京)联合开发了汽油选择性加氢脱硫GARDES工艺技术及配套系列催化剂。如今,LNE系列技术已建成6套装置,实现了增产汽油、降低汽油烯烃含量、提高辛烷值的目标,年新增效益6亿元以上。并且,另有9套装置也已陆续建成投产,GARDES技术在集团公司8家企业实现应用,目前均按照国家汽油标准平稳运行;GARDES技术与LNE技术已成为中国石油国家清洁汽油生产的关键技术依托。
  针对石油资源重劣质化不断加剧的现实问题,高雄厚和他的团队在前人研究的基础上进行持续探索,以高岭土原位晶化工艺为基础,通过自主创新,有效提高了原位晶化型催化剂的重油转化和抗重金属能力,开发出拥有自主知识产权、符合炼油工业发展要求的新型原位晶化催化剂及成套工程化技术,在国际上首次提出了正碳离子“晶内产生、晶外传递、表面裂解”的新观点并取得了初步试验验证,研究出具有高稳定性的Y型分子筛新材料,开发出半合成型重油高效转化LDO/LDR多功能系列催化剂,可以根据炼厂原料、工艺、产品的不同需求,进行配方优化调整,实现在国内外30余套装置成功实现应用。“原位晶化型重油高效转化催化裂化催化剂及其工程化成套技术”同时获得了2008年度国家科技进步奖二等奖。
  与此同时,面对我国成品油消费结构发生重大变化和环保需求,高雄厚又开发出高汽油收率低碳排放系列催化剂,为降低柴汽比、低碳排放可持续发展提供了关键技术支撑和保障。并且,根据炼化业务转型升级重大技术需求,他还负责开发出了增产丙烯、增产低碳异构烯烃系列FCC催化剂,应用这种催化剂可使丙烯收率提高50%,助剂可为炼厂增加经济效益上亿元,为我国炼油化工一体化技术进步提供了支持。
  一项又一项突破性成果接连涌现,高雄厚身上的荣誉也开始多起来,国家的、集团公司的、学术领域的人们只看到了他的“高产”“高创”,却不知道他的身上失败更多。
  “其实成功就只是那一次,前面失败更多。但我就是喜欢创新,当你的一个奇思妙想实现了之后,那种满足感是其他什么都给不了的。”高雄厚笑着说。正所谓“衣带渐宽终不悔,为伊消得人憔悴”,也正是这样的信念让他一往无前,乐在其中。为了一个解不开的难题,高雄厚曾经创下了六天六夜没有合眼的记录,脑子里一直在思考,反复琢磨,直到神经衰弱迷迷糊糊中冲开云雾他才停歇。同事说,“他能把事情做到极致”。的确,对于每一个技术机理、技术路线和技术方法,他都想方设法做到最好,总在跟自己“较劲”。
  并且,生活中高雄厚也同样如此。他喜欢打乒乓球,如果输了一次,他就会琢磨几天想出一个新招赢回来。只要想做,他似乎总能做到“极致”。
  

一生难忘


  “洮云陇草都行尽,路到兰州是极边。”兰州,已在历史的长河中蹒跚前行了两千多年。千年的雄浑壮丽,流连可以,但不会驻足。对于在这里奋斗了近30年的高雄厚,人们也总会发出疑问,为何他能一直扎根不动摇?
  其实,不过是信念已驻扎到心底而已,那才是一种无形的力量。
  “对于科技工作者而言,情怀很重要。在兰州,我能感受到一种使命、一种责任还有一种尊重,我觉得这样挺好,精神的力量是无比强大的。”高雄厚说。
  那时的高雄厚也以为这就是一辈子,没想到在兰州扎根了30年的他,最终还是因为工作需要调到了北京,接过了中国石油石油化工研究院副院长的重担。离开的这两年,高雄厚对谁都没说,也不知从何说起,没想到一个意想不到的电话却让他心中泛起了涟漪。
  “前几天甘肃省的领导忽然给我打了个电话,问我什么时候回来一趟,顺便对我悄悄离开、没有打一声招呼的做法爱惜中有些责怪。”说到这里,高雄厚微微笑了一下,接着他又低声发出了感叹,“我觉得这样挺好的。你用心做的事情总有人能看到,对于科研工作者而言,这些就是精神上最大的动力。”
  2008年,对于高雄厚而言无疑是特殊的一年。这年4月,他获得了甘肃省科技功臣奖;这年7月,作为科技战线上的佼佼者,他成为了奥运圣火兰州站的第3棒火炬手;这年10月,他又获得了何梁何利基金科学与技术创新奖所有的荣誉与奖励,几乎都与执着和坚持分不开。
  并且,这其中不得不提关于何梁何利奖背后的一个故事。当年评选时,甘肃省将唯一的一个候选人名额给了高雄厚。但是,作为一个竞争力十分强劲的科技奖项,这位西北地区科研所来的人并没能引起多少人注意。后来,还是一位亲眼看见过高雄厚所做的科研的老专家站了出来。他说,“即使是在院士团队里面做出高雄厚这样的成绩也是非常难得的,更何况他是在那样差的环境下,就那么几个人——中专生、大学生,就用简陋装备做出了别人都不能做出的事情,这背后的困难我不可想象”。这番话辗转落入高雄厚耳中后,一直令他铭记在心。当年,他以高票顺利当选。而他所在的实验室如今也已成为当地艰苦创业教育基地。尽管他自己丝毫不觉得过程之艰辛。
  “我不觉得艰苦,只感觉到了快乐。”高雄厚笑着说。也许在大多数人眼中的兰州,经济欠发达,但对于高雄厚而言,这里却给他留下了太多宝贵的财富。获得甘肃省科技功臣奖时,省里重奖了他,而这些都是当地农民用一车又一车的土豆换来的。“甘肃省没多少资源,就这样他们还努力拿出钱来给你奖励,你怎么能不好好为他们做出贡献呢?而且,我最大的愿望就是能将自己的知识转换成财富。”高雄厚说。
  为创新而生的人,眼中只看得到创新的乐园。要在创新上有所建树,高雄厚认为,除了自身努力,良好的环境和氛围是最关键的。从课题组长到副院长一路走来,中国石油和石油化工研究院都从项目实施、平台和队伍建设各方面对他给予了大力支持,提供的良好科研条件和创新氛围,均成为高雄厚取得一项项科研成果的重要保障。短短几年投资一亿多元建成的设施完备、国际一流的实验室,使他能心无旁骛一心搞创新。每一次重大专项的支持、每一个创新平台的建设,无不为高雄厚提供了无限发挥的平台。几十年的创新生涯,让高雄厚走上了一条不平凡的科研之路。他说:“作为一个科技工作者,做了这么多创新成果,我觉得挺快乐的。当年纪越来越大回头再看的时候,你会发现这其中有故事,这就是幸福。创新是我这一生都很难忘的事。”
  2017年注定是一个收获的季节,高雄厚被评为中国石油首届杰出成就奖获得者之一,第3次获得国家科技进步奖二等奖。但在创新的路上,只有起点,没有终点。
  
    
  
专家简介:
  
  高雄厚,教授级高工、博士生导师。自参加工作以来,一直工作在炼油催化剂技术创新与工程化技术实践的第一线。作为中国石油相关技术领域的学科带头人,先后主持完成了国家“973”计划、国家科技支撑计划、集团公司重大科技专项、重大现场试验、重大推广专项等在内的40余项科研项目,累计申请国内外发明专利70余件(其中第一发明人43件)。围绕清洁汽油生产、重劣质原油高效转化、成品油消费结构调整、降低碳排放以及低成本基本有机化工原料生产等方面取得了突出成绩。
  先后获得各类省部级以上科技奖励20余项。其中作为第一完成人,先后获得国家科技进步奖二等奖3项,集团公司科技进步奖一等奖5项,中国发明专利优秀奖2项(1项金奖提名),中国石油和化学工业联合会科技进步奖一等奖1项。获得新世纪百千万人才工程国家级人选、何梁何利基金技术创新奖、中央企业劳动模范、中国石油首届杰出成就奖、中国石油杰出科技工作者、甘肃省科技功臣等荣誉。主持开发的30余个牌号FCC催化剂系列产品在兰州石化催化剂厂已累计生产40余万吨,在国内外60余套装置成功实现应用,为提升我国炼油催化剂产品在国际上的整体竞争优势做出了应有贡献。

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