【弘揚(yáng)科學(xué)家精神：優(yōu)秀科技工作者風(fēng)采錄】

【編者按】為大力弘揚(yáng)科學(xué)家精神，生動展現(xiàn)化工領(lǐng)域科技工作者報國為民的風(fēng)采，引領(lǐng)廣大化工科技工作者肩負(fù)起歷史責(zé)任，不斷向科學(xué)技術(shù)廣度和深度進(jìn)軍，中國化工學(xué)會開展“弘揚(yáng)科學(xué)家精神：優(yōu)秀科技工作者風(fēng)采錄”系列活動。活動將展示化工領(lǐng)域優(yōu)秀科學(xué)家和科技工作者篤行不怠、科技報國、勇當(dāng)高水平科技自立自強(qiáng)排頭兵的卓越風(fēng)采和創(chuàng)新精神，以增強(qiáng)榮譽(yù)感和科技報國的使命感，形成推進(jìn)高水平科技自立自強(qiáng)、建設(shè)科技強(qiáng)國的強(qiáng)大合力。

        為堅持科技是第一生產(chǎn)力、人才是第一資源、創(chuàng)新是第一動力，加快實(shí)施人才強(qiáng)國戰(zhàn)略，培養(yǎng)造就德才兼?zhèn)涞母咚刭|(zhì)人才，中國化工學(xué)會于2018年開始會士評選工作，以表彰在化工科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域方面做出重大、創(chuàng)造性的貢獻(xiàn)和成就的會員。截至目前，學(xué)會已完成六屆評審，評選出會士89名。為弘揚(yáng)科學(xué)家精神、充分發(fā)揮中國化工學(xué)會會士在會員中的表率作用，中國化工學(xué)會在官方網(wǎng)站、微信公眾號上開設(shè)“會士風(fēng)采”欄目，邀請部分會士作為首批宣傳對象展示風(fēng)采，并以科普的形式，用通俗易懂的語言介紹其研究領(lǐng)域，向公眾宣傳普及化工知識、展示化工在科技強(qiáng)國中所做的貢獻(xiàn)。敬請關(guān)注！

中國化工學(xué)會會士風(fēng)采：張來勇

一、 張來勇個人簡歷

        張來勇，現(xiàn)任中國寰球工程有限公司首席技術(shù)專家。

        長期從事乙烯、煤化工等技術(shù)開發(fā)、成果轉(zhuǎn)化及工業(yè)應(yīng)用工作，主持完成400萬噸/年煤間接液化技術(shù)創(chuàng)新及產(chǎn)業(yè)化、首套大型乙烯成套技術(shù)、百萬噸級乙烷制乙烯成套技術(shù)、大型氮肥成套技術(shù)等15項(xiàng)國家和中國石油集團(tuán)重大科技專項(xiàng)攻關(guān)及重大工程建設(shè)任務(wù)，創(chuàng)新成果總體達(dá)到國際先進(jìn)水平、部分達(dá)到國際領(lǐng)先，已應(yīng)用于30多個項(xiàng)目，為提升我國重要化工原料乙烯自給率、國家能源及糧食安全自主保障能力做出重大貢獻(xiàn)。

        榮獲國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎一等獎1項(xiàng)、二等獎1項(xiàng)，榮獲首屆國家卓越工程師、全國工程勘察設(shè)計大師、全國創(chuàng)新爭先獎、杰出工程師獎、侯德榜化工科學(xué)技術(shù)獎成就獎、中國化工學(xué)會會士等榮譽(yù)，任中國石油科技委員會委員、中國石油科學(xué)技術(shù)協(xié)會委員、并擔(dān)任中國勘察設(shè)計協(xié)會總承包分會副會長、中國石油工程建設(shè)協(xié)會副理事長等。       

二、研究領(lǐng)域介紹

1. 乙烯及相關(guān)技術(shù)

        對大眾來說，乙烯是一個說不大清楚的專業(yè)詞匯。其實(shí)，這種由2個碳原子和4個氫原子組成的化合物，與每個人的日常生活密切相關(guān)，是世界上產(chǎn)量和消費(fèi)量最大的有機(jī)基礎(chǔ)化工原料之一，被稱為石化工業(yè)的“面粉”。乙烯產(chǎn)能也是衡量一個國家石油化工水平的重要標(biāo)志。作為生產(chǎn)乙烯的“磨面機(jī)”，乙烯裝置通常被稱為“石化之母”。把黑黑的石油煉制產(chǎn)品送入這臺巨無霸“磨面機(jī)”，生產(chǎn)出來的就是乙烯、丙烯、丁二烯等無色的重要工業(yè)原料。我們?nèi)粘Ｉ钏玫降乃芰稀⑾鹉z、建材、農(nóng)業(yè)、交通、航空航天工業(yè)及軍工用的大部分化工材料，都是由這些原料加工而成。

        2008年，中國石油決定設(shè)立“大型乙烯裝置工業(yè)化成套技術(shù)開發(fā)”重大科技專項(xiàng)（即“大乙烯一期”），實(shí)施乙烯技術(shù)國產(chǎn)化。2012年10月，采用攻關(guān)技術(shù)建設(shè)的大慶石化60萬噸/年乙烯裝置一次開車成功，標(biāo)志著我國終于成為世界上第4個掌握乙烯技術(shù)的國家。2017年，中國石油啟動大型乙烯關(guān)鍵技術(shù)升級與工業(yè)應(yīng)用（即“大乙烯二期”），在“大乙烯一期”成果的基礎(chǔ)上，“大乙烯二期”以原料多元化、裝置大型化、節(jié)能綠色化等為方向，推動技術(shù)迭代、成果創(chuàng)新和功能升級，實(shí)現(xiàn)了中國石油乙烯技術(shù)“從有到強(qiáng)”的跨越。2023年，采用“大乙烯二期”技術(shù)成果建成的國內(nèi)最大規(guī)模的廣東石化120萬噸/年乙烯裝置是我們的另一杰作。該裝置一年生產(chǎn)的乙烯可加工制成2億畝農(nóng)田所需的地膜材料，生產(chǎn)的丙烯如果制作成2寸管材可繞地球18圈，生產(chǎn)的丁二烯則可制成5300萬個家用車輪胎。

塔里木乙烷制乙烯項(xiàng)目乙烯裝置

2. 氮肥及相關(guān)技術(shù)

        氮，是富含于空氣中的元素，同時也是蛋白質(zhì)的主要成分，是植物生命活動的基礎(chǔ)。當(dāng)作物缺氮時，葉片會變得又薄又小，根部變得細(xì)小，花、果、穗生育遲緩，種子少而小。氮?dú)馀c氫氣在一定反應(yīng)條件下合成為氨，再和二氧化碳反應(yīng)生成尿素，也就是氮肥。氮肥施于土壤可提供植物氮元素營養(yǎng)的單元肥料，是世界化肥生產(chǎn)和使用量最大的肥料品種，生產(chǎn)氮肥是實(shí)現(xiàn)國家糧食安全戰(zhàn)略的重要保障。上世紀(jì)以來，我國以天然氣為原料的大型氮肥技術(shù)均由國外引進(jìn)，為實(shí)現(xiàn)科技自立自強(qiáng)，2009年中國石油設(shè)立重大科技專項(xiàng)，張來勇及團(tuán)隊(duì)聯(lián)合高等院校、科研院所、裝備制造企業(yè)，成功開發(fā)出我國首套以天然氣為原料的大型氮肥工業(yè)化成套技術(shù)（以下簡稱“大氮肥”），在寧夏石化、緬甸石化、國能寧煤等國內(nèi)外4套裝置成功應(yīng)用，單項(xiàng)技術(shù)在20余家企業(yè)應(yīng)用，成功帶動我國化肥及相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展及技術(shù)和裝備出口。

        大氮肥技術(shù)對推動國家產(chǎn)業(yè)升級及裝備制造業(yè)技術(shù)進(jìn)步起到重大的作用，有力支撐了國家綠色化工低碳轉(zhuǎn)型任務(wù)，也為我國糧食“二十連豐”做出了積極貢獻(xiàn)。

        與氮肥技術(shù)緊密相關(guān)的液氨儲氫技術(shù)正處于迅速發(fā)展階段，相同體積的液氨比液氫多約60%的氫，與氫的液化溫度需要降至-253℃相比，氨的液化溫度只有-33℃，非常容易液化，能在常溫下被液化，以氨的形式運(yùn)載氫氣會有極大的優(yōu)勢，經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢凸顯，因此以氨儲氫、供氫、代氫是氫能的發(fā)展趨勢之一。此外氨還是一種零碳燃料，它和氧氣燃燒反應(yīng)產(chǎn)物為水和氮?dú)猓抢硐氲臒o碳燃料。

3. 煤制油及相關(guān)技術(shù)

        煤炭，除了作為燃料，還可以通過化學(xué)加工過程轉(zhuǎn)化為與我們生活中息息相關(guān)的汽油、柴油、以及高附加值的化工產(chǎn)品。

        我國石油對外依存度超過70%，依存就代表了不確定性。為了國家能源安全，必須在以石油為原料的同時，“另辟蹊徑”的開展其他原料制化工品技術(shù)開發(fā)和工程化應(yīng)用。我國富煤的資源稟賦就決定了煤炭占國家一次能源產(chǎn)量的90%以上，煤炭液化作為一種先進(jìn)潔凈煤技術(shù)，自然成為我國煤炭資源綜合利用的新道路。張來勇及其團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)多年攻堅克難和創(chuàng)新研發(fā)，在大型單噴嘴干煤粉氣化、煤間接液化工程放大等關(guān)鍵技術(shù)、重大裝備及材料方面實(shí)現(xiàn)重大突破，開發(fā)形成了國際領(lǐng)先水平的大型煤間接液化成套技術(shù)。

三、事跡和故事分享

1. 國產(chǎn)大乙烯共成長

        在張來勇的職業(yè)生涯中，他和他的團(tuán)隊(duì)在一起完成了很多挑戰(zhàn)，他和團(tuán)隊(duì)也獲得同行的贊許和大大小小各項(xiàng)榮譽(yù)，但他把這些稱贊和榮譽(yù)歸結(jié)為“時代造就的幸運(yùn)”，他謙虛的說：“與化工打了快40年交道，現(xiàn)在看只能說是做到了說‘化’算‘化’。”

       1988年，從天津大學(xué)碩士研究生畢業(yè)的張來勇入職寰球公司，剛?cè)肼毜乃?jīng)常聽到前輩們談到開發(fā)這一石化關(guān)鍵技術(shù)的事，那時候我國乙烯技研發(fā)雖然取得了一些進(jìn)展，但大型乙烯成套技術(shù)國產(chǎn)化始終沒有突破，這在當(dāng)時是我國石化工藝技術(shù)開發(fā)人員的一塊“心病”，張來勇立志要努力實(shí)現(xiàn)大型乙烯成套技術(shù)國產(chǎn)化，他將“中國人要有自己的乙烯生產(chǎn)技術(shù)！”這句話寫在了自己工作筆記本上。

        1990年，張來勇作為第一批聯(lián)合工作和培養(yǎng)人員被派往意大利，去熟悉國際上的工作方式，包括設(shè)計理念。在意大利的一年半時間，國際上先進(jìn)的工作方式、設(shè)計理念為他打開了一扇窗，同時也讓青年工程師受到強(qiáng)烈的震撼，不服輸?shù)膭蓬^更是激發(fā)著他暗自用功、工程報國的信念。每每回憶那段歲月，張來勇總是動情的說：“那種差距是巨大的，用現(xiàn)在的話講就是降維打擊，但也是動力，身處異國他鄉(xiāng)，才真的對過去那些留洋科學(xué)家、工程師的心情和干勁感同身受”。回國之后，張來勇在黃文等老一代寰球乙烯人的帶領(lǐng)下，開始摸索研究，從機(jī)理探究、工藝技術(shù)研發(fā)、關(guān)鍵裝備國產(chǎn)化等，持續(xù)突破，一步步踏出了自有大型乙烯成套技術(shù)的光輝征程。

        時間來到2008年，我國已成為世界第二大乙烯消費(fèi)國，但當(dāng)量自給率僅為38%，且國內(nèi)乙烯生產(chǎn)依然全部采用引進(jìn)技術(shù)，實(shí)施乙烯技術(shù)國產(chǎn)化刻不容緩。終于，經(jīng)反復(fù)論證后，2008年中國石油集團(tuán)公司做出了一個重大決定：設(shè)立“大型乙烯裝置工業(yè)化成套技術(shù)開發(fā)”（即“大乙烯一期”）重大科技專項(xiàng)，由寰球公司作為牽頭單位，以大慶石化公司新建60萬噸/年乙烯裝置為依托，對乙烯成套技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備的國產(chǎn)化進(jìn)行攻關(guān)，實(shí)施乙烯技術(shù)國產(chǎn)化，該項(xiàng)目也被列入國家科技支撐計劃。時任寰球公司總工程師的張來勇接過重?fù)?dān)，擔(dān)任項(xiàng)目長，帶領(lǐng)公司技術(shù)專家和研發(fā)團(tuán)隊(duì)投入到乙烯國產(chǎn)化的攻堅戰(zhàn)中。

        那段時間，張來勇帶著大家一門心思撲在研發(fā)上，“只要不投入生產(chǎn)，就不能松勁兒”，一干就是五年多，團(tuán)隊(duì)成功完成了“百萬噸級乙烯成套工藝技術(shù)、關(guān)鍵裝備研發(fā)及示范應(yīng)用”和中國石油重大科技專項(xiàng)“大型乙烯裝置工業(yè)化成套技術(shù)開發(fā)”的攻關(guān)。2012年10月5日，首套采用自主成套技術(shù)建設(shè)的大慶乙烯裝置一次投產(chǎn)成功，比原計劃提前一年，且總體達(dá)到國際先進(jìn)水平，部分關(guān)鍵指標(biāo)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。中國大型乙烯成套技術(shù)實(shí)現(xiàn)了從0到1的突破，我國成為世界上第四個掌握乙烯技術(shù)的國家。

        面對全球乙烯行業(yè)呈現(xiàn)裂解原料輕質(zhì)化、多元化，裝置規(guī)模大型化的新發(fā)展格局，2017年，中國石油設(shè)立“大乙烯二期”重大科技專項(xiàng)，依舊由寰球公司擔(dān)綱、張來勇任項(xiàng)目長。張來勇和團(tuán)隊(duì)持續(xù)深耕自有技術(shù)，攻克百萬噸級乙烷裂解制乙烯成套技術(shù)，形成了裂解技術(shù)、分離工藝及工程化技術(shù)、系列催化劑技術(shù)、裂解產(chǎn)物預(yù)測與運(yùn)行優(yōu)化技術(shù)四大系列44項(xiàng)成果，乙烷裂解制乙烯的綜合收率高達(dá)83%，噸乙烯綜合能耗低于320千克標(biāo)油，達(dá)到國際先進(jìn)水平，乙烯技術(shù)跨入2.0時代。2021年8月，應(yīng)用該技術(shù)的長慶、塔里木兩個乙烷制乙烯國家示范工程先后成功投產(chǎn)；2023年2月12日，基于大乙烯二期成果建設(shè)的廣東石化120萬噸/年乙烯裝置一次開車成功。

張來勇（前排中間）在項(xiàng)目現(xiàn)場檢查指導(dǎo)

張來勇在蘭州石化長慶乙烷制乙烯項(xiàng)目中交儀式發(fā)言

2. 提升國家能源安全自主保障能力

        2010年，面對國家戰(zhàn)略需求，張來勇積極投身“年產(chǎn)400萬噸煤間接液化成套技術(shù)創(chuàng)新開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”重大項(xiàng)目（簡稱400萬噸煤制油項(xiàng)目），擔(dān)任設(shè)計總負(fù)責(zé)人，主持技術(shù)工程化和設(shè)計工作。

        2016年7月，習(xí)近平總書記在視察國能集團(tuán)寧夏煤業(yè)集團(tuán)400萬噸/年煤制油項(xiàng)目建設(shè)現(xiàn)場時，向全國發(fā)出了“社會主義是干出來的”偉大號召。這對正在攻堅400萬噸煤制油項(xiàng)目的張來勇及團(tuán)隊(duì)來說，給予了強(qiáng)大動力。最終，經(jīng)過近6年創(chuàng)新研究和協(xié)同攻關(guān)，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)與合作伙伴一起完成了煤制油技術(shù)創(chuàng)新及工業(yè)應(yīng)用工作，突破了工程技術(shù)放大、系統(tǒng)集成和優(yōu)化等關(guān)鍵工程建設(shè)難題，解決了煤化工產(chǎn)業(yè)污水規(guī)模化處理難、水耗大的瓶頸；形成了可復(fù)制、可推廣的煤間接液化成套技術(shù)。同年12月28日，煤制油項(xiàng)目產(chǎn)油成功，習(xí)近平總書記發(fā)賀信指出，這一重大項(xiàng)目建成投產(chǎn)，對我國增強(qiáng)能源自主保障能力、推動煤炭清潔高效利用、促進(jìn)民族地區(qū)發(fā)展具有重大意義，是對能源安全高效清潔低碳發(fā)展方式的有益探索，是實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略的重要成果。

3. 躬身入局保障國家糧食安全

        合成氨是做氮肥的必要原材料。天然氣制合成氨是目前世界上應(yīng)用最廣的技術(shù)之一，占合成氨生產(chǎn)的79%，相比國內(nèi)較多采用的煤制合成氨方式，CO₂排放可以減少51%，達(dá)到2.16噸/噸氨。我國的天然氣制合成氨技術(shù)上一直受制于人，多年來一直依賴進(jìn)口。

        2010年，在中國石油“大型氮肥工業(yè)化成套技術(shù)開發(fā)”重大科技專項(xiàng)的支持下，張來勇與團(tuán)隊(duì)一起鉆研方案，在能耗上精益求精，在參數(shù)上不斷優(yōu)化，在流程上大膽創(chuàng)新。張來勇說：“自主合成氨技術(shù)要對標(biāo)國際先進(jìn)，必須抓好每一個細(xì)節(jié)，不放過任何一個降低能耗的辦法。”合成氨弛放氣回收過程將影響到原料消耗、氫氮比調(diào)節(jié)和合成氨全系統(tǒng)協(xié)同。研發(fā)團(tuán)隊(duì)深入調(diào)研了國內(nèi)外包括膜分離、變壓吸附、深冷分離等可以實(shí)現(xiàn)氫氣回收的技術(shù)，并將每種技術(shù)分別與合成氨整體流程相結(jié)合進(jìn)行迭代優(yōu)化計算。經(jīng)過反復(fù)討論，選擇了膜分離法的氫回收系統(tǒng)和氨回收系統(tǒng)，最大程度減少原料消耗。2018年，重大科技專項(xiàng)的依托工程寧夏石化年產(chǎn)45萬噸合成氨、80萬噸尿素項(xiàng)目成功開車運(yùn)行，標(biāo)定期間合成氨裝置綜合能耗達(dá)到30.17GJ/噸氨，經(jīng)中國石油集團(tuán)組織的鑒定，技術(shù)整體達(dá)到國際先進(jìn)水平。

        習(xí)近平總書記指出“中國人的飯碗任何時候都要牢牢端在自己手上”。作為以化肥起家的國內(nèi)第一家化工設(shè)計院，大氮肥國產(chǎn)化之路，就是張來勇及團(tuán)隊(duì)堅實(shí)踐行保障國家糧食安全戰(zhàn)略的初心和使命。

4. 綠色低碳向未來

        隨著黨和國家對世界作出的“雙碳”目標(biāo)莊嚴(yán)承諾，對大乙烯、煤制油、大氮肥技術(shù)來說，實(shí)現(xiàn)綠色低碳發(fā)展是躲不開、繞不過去的問題，這為張來勇與團(tuán)隊(duì)提出了新的課題、新的挑戰(zhàn)，更是新的機(jī)遇。

張來勇（前排中間）與團(tuán)隊(duì)一起討論方案

       “一套乙烯裝置的能量消耗約有3/4發(fā)生在裂解爐。過去乙烯裂解用烴類燃料，現(xiàn)在我們正在開展用綠電加熱裂解的研究，采用綠電加熱裂解，二氧化碳排放量基本為零，減碳潛力巨大。”張來勇如是說。

        “這是我們未來5年甚至更長一段時間要去解決的問題，也是大乙烯三期攻關(guān)要解決的問題。”目前，張來勇正在牽頭開展石化節(jié)能和綠色減碳、化工新材料技術(shù)的開發(fā)工作，并指導(dǎo)開展氫能的制、儲、運(yùn)、用技術(shù)開發(fā)。征途漫漫，他還未停下腳步，在堅守中時刻洞察前路，為綠色煉化“計深遠(yuǎn)”。

         就像國家工程師的頒獎宣傳報道里說的一樣。卓越工程師之“卓越”，代表的不只是我國工程技術(shù)領(lǐng)域“摘取皇冠上的明珠”的實(shí)力，還有“十年磨一劍”的決心、心懷“國之大者”的站位。

        站在新起點(diǎn)，張來勇和團(tuán)隊(duì)錨定新的目標(biāo)，整裝再出發(fā)。