【弘揚科學家精神：優秀科技工作者風采錄】

【編者按】為大力弘揚科學家精神，生動展現化工領域科技工作者報國為民的風采，引領廣大化工科技工作者肩負起歷史責任，不斷向科學技術廣度和深度進軍，中國化工學會開展“弘揚科學家精神：優秀科技工作者風采錄”系列活動。活動將展示化工領域優秀科學家和科技工作者篤行不怠、科技報國、勇當高水平科技自立自強排頭兵的卓越風采和創新精神，以增強榮譽感和科技報國的使命感，形成推進高水平科技自立自強、建設科技強國的強大合力。

        為堅持科技是第一生產力、人才是第一資源、創新是第一動力，加快實施人才強國戰略，培養造就德才兼備的高素質人才，中國化工學會于2018年開始會士評選工作，以表彰在化工科學技術領域方面做出重大、創造性的貢獻和成就的會員。截至目前，學會已完成六屆評審，評選出會士89名。為弘揚科學家精神、充分發揮中國化工學會會士在會員中的表率作用，中國化工學會在官方網站、微信公眾號上開設“會士風采”欄目，邀請部分會士作為首批宣傳對象展示風采，并以科普的形式，用通俗易懂的語言介紹其研究領域，向公眾宣傳普及化工知識、展示化工在科技強國中所做的貢獻。敬請關注！

中國化工學會會士風采：張來勇

一、 張來勇個人簡歷

        張來勇，現任中國寰球工程有限公司首席技術專家。

        長期從事乙烯、煤化工等技術開發、成果轉化及工業應用工作，主持完成400萬噸/年煤間接液化技術創新及產業化、首套大型乙烯成套技術、百萬噸級乙烷制乙烯成套技術、大型氮肥成套技術等15項國家和中國石油集團重大科技專項攻關及重大工程建設任務，創新成果總體達到國際先進水平、部分達到國際領先，已應用于30多個項目，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。

        榮獲國家科學技術進步獎一等獎1項、二等獎1項，榮獲首屆國家卓越工程師、全國工程勘察設計大師、全國創新爭先獎、杰出工程師獎、侯德榜化工科學技術獎成就獎、中國化工學會會士等榮譽，任中國石油科技委員會委員、中國石油科學技術協會委員、并擔任中國勘察設計協會總承包分會副會長、中國石油工程建設協會副理事長等。       

二、研究領域介紹

1. 乙烯及相關技術

        對大眾來說，乙烯是一個說不大清楚的專業詞匯。其實，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，是世界上產量和消費量最大的有機基礎化工原料之一，被稱為石化工業的“面粉”。乙烯產能也是衡量一個國家石油化工水平的重要標志。作為生產乙烯的“磨面機”，乙烯裝置通常被稱為“石化之母”。把黑黑的石油煉制產品送入這臺巨無霸“磨面機”，生產出來的就是乙烯、丙烯、丁二烯等無色的重要工業原料。我們日常生活所用到的塑料、橡膠、建材、農業、交通、航空航天工業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，中國石油決定設立“大型乙烯裝置工業化成套技術開發”重大科技專項（即“大乙烯一期”），實施乙烯技術國產化。2012年10月，采用攻關技術建設的大慶石化60萬噸/年乙烯裝置一次開車成功，標志著我國終于成為世界上第4個掌握乙烯技術的國家。2017年，中國石油啟動大型乙烯關鍵技術升級與工業應用（即“大乙烯二期”），在“大乙烯一期”成果的基礎上，“大乙烯二期”以原料多元化、裝置大型化、節能綠色化等為方向，推動技術迭代、成果創新和功能升級，實現了中國石油乙烯技術“從有到強”的跨越。2023年，采用“大乙烯二期”技術成果建成的國內最大規模的廣東石化120萬噸/年乙烯裝置是我們的另一杰作。該裝置一年生產的乙烯可加工制成2億畝農田所需的地膜材料，生產的丙烯如果制作成2寸管材可繞地球18圈，生產的丁二烯則可制成5300萬個家用車輪胎。

塔里木乙烷制乙烯項目乙烯裝置

2. 氮肥及相關技術

        氮，是富含于空氣中的元素，同時也是蛋白質的主要成分，是植物生命活動的基礎。當作物缺氮時，葉片會變得又薄又小，根部變得細小，花、果、穗生育遲緩，種子少而小。氮氣與氫氣在一定反應條件下合成為氨，再和二氧化碳反應生成尿素，也就是氮肥。氮肥施于土壤可提供植物氮元素營養的單元肥料，是世界化肥生產和使用量最大的肥料品種，生產氮肥是實現國家糧食安全戰略的重要保障。上世紀以來，我國以天然氣為原料的大型氮肥技術均由國外引進，為實現科技自立自強，2009年中國石油設立重大科技專項，張來勇及團隊聯合高等院校、科研院所、裝備制造企業，成功開發出我國首套以天然氣為原料的大型氮肥工業化成套技術（以下簡稱“大氮肥”），在寧夏石化、緬甸石化、國能寧煤等國內外4套裝置成功應用，單項技術在20余家企業應用，成功帶動我國化肥及相關產業發展及技術和裝備出口。

        大氮肥技術對推動國家產業升級及裝備制造業技術進步起到重大的作用，有力支撐了國家綠色化工低碳轉型任務，也為我國糧食“二十連豐”做出了積極貢獻。

        與氮肥技術緊密相關的液氨儲氫技術正處于迅速發展階段，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，以氨的形式運載氫氣會有極大的優勢，經濟性優勢凸顯，因此以氨儲氫、供氫、代氫是氫能的發展趨勢之一。此外氨還是一種零碳燃料，它和氧氣燃燒反應產物為水和氮氣，是理想的無碳燃料。

3. 煤制油及相關技術

        煤炭，除了作為燃料，還可以通過化學加工過程轉化為與我們生活中息息相關的汽油、柴油、以及高附加值的化工產品。

        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開發和工程化應用。我國富煤的資源稟賦就決定了煤炭占國家一次能源產量的90%以上，煤炭液化作為一種先進潔凈煤技術，自然成為我國煤炭資源綜合利用的新道路。張來勇及其團隊歷經多年攻堅克難和創新研發，在大型單噴嘴干煤粉氣化、煤間接液化工程放大等關鍵技術、重大裝備及材料方面實現重大突破，開發形成了國際領先水平的大型煤間接液化成套技術。

三、事跡和故事分享

1. 國產大乙烯共成長

        在張來勇的職業生涯中，他和他的團隊在一起完成了很多挑戰，他和團隊也獲得同行的贊許和大大小小各項榮譽，但他把這些稱贊和榮譽歸結為“時代造就的幸運”，他謙虛的說：“與化工打了快40年交道，現在看只能說是做到了說‘化’算‘化’。”

       1988年，從天津大學碩士研究生畢業的張來勇入職寰球公司，剛入職的他經常聽到前輩們談到開發這一石化關鍵技術的事，那時候我國乙烯技研發雖然取得了一些進展，但大型乙烯成套技術國產化始終沒有突破，這在當時是我國石化工藝技術開發人員的一塊“心病”，張來勇立志要努力實現大型乙烯成套技術國產化，他將“中國人要有自己的乙烯生產技術！”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合工作和培養人員被派往意大利，去熟悉國際上的工作方式，包括設計理念。在意大利的一年半時間，國際上先進的工作方式、設計理念為他打開了一扇窗，同時也讓青年工程師受到強烈的震撼，不服輸的勁頭更是激發著他暗自用功、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，用現在的話講就是降維打擊，但也是動力，身處異國他鄉，才真的對過去那些留洋科學家、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下，開始摸索研究，從機理探究、工藝技術研發、關鍵裝備國產化等，持續突破，一步步踏出了自有大型乙烯成套技術的光輝征程。

        時間來到2008年，我國已成為世界第二大乙烯消費國，但當量自給率僅為38%，且國內乙烯生產依然全部采用引進技術，實施乙烯技術國產化刻不容緩。終于，經反復論證后，2008年中國石油集團公司做出了一個重大決定：設立“大型乙烯裝置工業化成套技術開發”（即“大乙烯一期”）重大科技專項，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，對乙烯成套技術和關鍵設備的國產化進行攻關，實施乙烯技術國產化，該項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擔，擔任項目長，帶領公司技術專家和研發團隊投入到乙烯國產化的攻堅戰中。

        那段時間，張來勇帶著大家一門心思撲在研發上，“只要不投入生產，就不能松勁兒”，一干就是五年多，團隊成功完成了“百萬噸級乙烯成套工藝技術、關鍵裝備研發及示范應用”和中國石油重大科技專項“大型乙烯裝置工業化成套技術開發”的攻關。2012年10月5日，首套采用自主成套技術建設的大慶乙烯裝置一次投產成功，比原計劃提前一年，且總體達到國際先進水平，部分關鍵指標達到國際領先水平。中國大型乙烯成套技術實現了從0到1的突破，我國成為世界上第四個掌握乙烯技術的國家。

        面對全球乙烯行業呈現裂解原料輕質化、多元化，裝置規模大型化的新發展格局，2017年，中國石油設立“大乙烯二期”重大科技專項，依舊由寰球公司擔綱、張來勇任項目長。張來勇和團隊持續深耕自有技術，攻克百萬噸級乙烷裂解制乙烯成套技術，形成了裂解技術、分離工藝及工程化技術、系列催化劑技術、裂解產物預測與運行優化技術四大系列44項成果，乙烷裂解制乙烯的綜合收率高達83%，噸乙烯綜合能耗低于320千克標油，達到國際先進水平，乙烯技術跨入2.0時代。2021年8月，應用該技術的長慶、塔里木兩個乙烷制乙烯國家示范工程先后成功投產；2023年2月12日，基于大乙烯二期成果建設的廣東石化120萬噸/年乙烯裝置一次開車成功。

張來勇（前排中間）在項目現場檢查指導

張來勇在蘭州石化長慶乙烷制乙烯項目中交儀式發言

2. 提升國家能源安全自主保障能力

        2010年，面對國家戰略需求，張來勇積極投身“年產400萬噸煤間接液化成套技術創新開發及產業化”重大項目（簡稱400萬噸煤制油項目），擔任設計總負責人，主持技術工程化和設計工作。

        2016年7月，習近平總書記在視察國能集團寧夏煤業集團400萬噸/年煤制油項目建設現場時，向全國發出了“社會主義是干出來的”偉大號召。這對正在攻堅400萬噸煤制油項目的張來勇及團隊來說，給予了強大動力。最終，經過近6年創新研究和協同攻關，他帶領團隊與合作伙伴一起完成了煤制油技術創新及工業應用工作，突破了工程技術放大、系統集成和優化等關鍵工程建設難題，解決了煤化工產業污水規模化處理難、水耗大的瓶頸；形成了可復制、可推廣的煤間接液化成套技術。同年12月28日，煤制油項目產油成功，習近平總書記發賀信指出，這一重大項目建成投產，對我國增強能源自主保障能力、推動煤炭清潔高效利用、促進民族地區發展具有重大意義，是對能源安全高效清潔低碳發展方式的有益探索，是實施創新驅動發展戰略的重要成果。

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用最廣的技術之一，占合成氨生產的79%，相比國內較多采用的煤制合成氨方式，CO₂排放可以減少51%，達到2.16噸/噸氨。我國的天然氣制合成氨技術上一直受制于人，多年來一直依賴進口。

        2010年，在中國石油“大型氮肥工業化成套技術開發”重大科技專項的支持下，張來勇與團隊一起鉆研方案，在能耗上精益求精，在參數上不斷優化，在流程上大膽創新。張來勇說：“自主合成氨技術要對標國際先進，必須抓好每一個細節，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、氫氮比調節和合成氨全系統協同。研發團隊深入調研了國內外包括膜分離、變壓吸附、深冷分離等可以實現氫氣回收的技術，并將每種技術分別與合成氨整體流程相結合進行迭代優化計算。經過反復討論，選擇了膜分離法的氫回收系統和氨回收系統，最大程度減少原料消耗。2018年，重大科技專項的依托工程寧夏石化年產45萬噸合成氨、80萬噸尿素項目成功開車運行，標定期間合成氨裝置綜合能耗達到30.17GJ/噸氨，經中國石油集團組織的鑒定，技術整體達到國際先進水平。

        習近平總書記指出“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第一家化工設計院，大氮肥國產化之路，就是張來勇及團隊堅實踐行保障國家糧食安全戰略的初心和使命。

4. 綠色低碳向未來

        隨著黨和國家對世界作出的“雙碳”目標莊嚴承諾，對大乙烯、煤制油、大氮肥技術來說，實現綠色低碳發展是躲不開、繞不過去的問題，這為張來勇與團隊提出了新的課題、新的挑戰，更是新的機遇。

張來勇（前排中間）與團隊一起討論方案

       “一套乙烯裝置的能量消耗約有3/4發生在裂解爐。過去乙烯裂解用烴類燃料，現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要解決的問題。”目前，張來勇正在牽頭開展石化節能和綠色減碳、化工新材料技術的開發工作，并指導開展氫能的制、儲、運、用技術開發。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”。

         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領域“摘取皇冠上的明珠”的實力，還有“十年磨一劍”的決心、心懷“國之大者”的站位。

        站在新起點，張來勇和團隊錨定新的目標，整裝再出發。