从石化技术开发案例探寻自主创新之路

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1、从石化技术开发案例探寻自主创新之路闵恩泽（中国石化石油化工科学研究院北京，100083）摘要：从2005年国家技术发明一等奖“非晶态合金催化剂和磁稳定床反应工艺的创新与集成”和“己内酰胺绿色成套技术”两个工业化的案例，探寻自主创新之路。探讨原始创新，集成创新和消化、吸收、再创新的科研思想和工作方法。关键词：自主创新科研思想工作方法在2006年1月9日全国科学技术大会上，胡锦涛总书记提出“坚持走中国特色自主创新的道路，为建设创新型国家而努力奋斗”，还指出“建设创新型国家是时代赋予我们的光荣使命，是我们这一代必须承担的历史责任。”自主创新包括原始创新、集成创新和

2、消化吸收再创新。下面试图从近年石化开发成功并工业化的两个案例，探寻自主创新之路。（1）2005年国家技术发明一等奖“非晶态合金催化剂和磁稳定床反应工艺的创新与集成”-------原始创新、集成创新的案例（2）己内酰胺绿色成套技术-----消化、吸收、再创新的案例一、原始创新和集成创新的案例-----2005年国家技术发明一等奖“非晶态合金催化剂和磁稳定床反应工艺的创新与集成”金属骨架镍合金催化剂是美国科学家MurrayRaney在1925年发明的，并被命名为雷尼镍（RaneyNickel），广泛用于有机合成的加氢反应中，包括医药、农药、化纤、石油化工等多种行

3、业，世界年消耗量巨大，我国年消耗量达10Kt。经过几十年的不断改进，这种催化剂的活性已趋稳定，制备方法已趋成熟。雷尼镍是粉状催化剂，多年来一直在釜式搅拌反应器中使用。2005年国家技术发明一等奖中有哪些原始创新和集成创新呢？先谈非晶态合金催化剂。Raney镍合金是晶态的。这种规整的晶态合金，其活性中心一般存在于晶体的边角，而非晶态合金的活性中心不仅仅限于边角，还存在于合金的表面。图1和图2是Raney镍和非晶态镍合金的XRD和TEM图，展示了两者的结构差别。图3显示了在多种有机合成的加氢反应中，非晶态镍合金的活性都比晶态的Raney镍高，所以非晶态镍合金就是

4、一个原始创新，其中包括使其骨架化和稳态的组成配方。关于非晶态镍合金的制造方法，它的原始创新首先是把冶金工业中急冷法与化工催化剂生产中化学抽铝法相结合，然后还在生产关键设备和工艺中有集成创新，包括：（1）适合于粘稠、易氧化体系的急冷关键设备，如坩埚、喷嘴、铜辊等；（2）预处理技术提高非晶度；（3）抽铝碱液合成分子筛，实现零排放清洁生产等。图1：XRD图Raney镍TEM图非晶态镍合金TEM图图2：TEM图图3：非晶态镍合金与Raney镍的加氢活性磁稳定床是以磁性颗粒为固体，在轴向不随时间变化的空间均匀磁场下形成稳定床层。它兼有固定床和流化床的许多优点：它可以使

5、用小颗粒固体而不造成过高的压力降；固体颗粒流失少；外加磁场可以控制相间返混，改善相间传质；细小颗粒的流动性使得装卸固体催化剂非常方便。国外研究开发磁稳定床一直未采用工业催化剂和反应体系，所以没有工业化。非晶态镍合金优异的低温加氢活性和磁性正好满足磁稳定床的要求，与磁稳定床反应器优异的传质、传热性能相结合，开发成功己内酰胺磁稳定床加氢精制新工艺，并建成工业装置。磁稳定床取代了传统的釜式反应器，实现了反应工程的原始性创新，也是非晶态镍合金新催化材料与磁稳定床新反应工程组合实现的一项集成创新。此外，在其中溶解氢加氢工艺、磁场控制流化态和磁稳定床反应器结构等中还有集

6、成创新。上述原始性、集成创新的启示是：实现原始性创新的途径之一是把现有技术的科学知识基础转移到全新的科学知识基础上。从化工技术进步的S型曲线规律（见图4）来看：在这2005年国家技术发明一等奖中，是把原有的晶态Raney镍合金和釜式反应器的科学知识基础转移到全新的非晶态和磁稳定床反应器的科学知识基础上去实现的。同时，为了实现这一科学知识基础转移的工业化，还形成一些集成创新。新催化材料与新反应工程的集成也往往带来集成创新。非连续式技术进步连续式全新科学知识：非晶态、磁稳定床原有科学知识：晶态、釜式投入的人力、物力图4：化工技术进步的S型曲线非晶态镍合金催化剂和

7、磁稳定床反应工艺技术创新过程又有什么启示呢？去年秋天，我与来自四川家乡的一位画家讨论创新。我问他“您在绘画中是如何创新的？”他告诉我，首先要广泛写生，收集大量林木、山水信息，然后对其中自己欣赏的美景加以联想，就能创新地绘制出自己的佳作。他归纳为“创新来自联想”。受他的启发，我回顾了非晶态镍合金和磁稳定床反应器的创新过程。80年代初，我负责组建石科院基础研究部。为了学习国外开展基础研究的经验，特意邀请了美国美孚研究和工程公司的中心研究实验室主任来北京访问、讲学。这家公司，在分子筛领域，不论技术还是学术上都一直处于世界领先水平。这次访问中，他告诉我，工业催化剂基

8、础研究的关键是开发新催化材料。这使我认识到要开发新催