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一项技术发明的轨迹
  文章来源: 发布时间:2004-10-10 【字号: 小  中  大   

吴迪镛 研究员,博士生导师,1937年1月生于江苏如皋。1960年毕业于北京石油学院,1965年于大连化物所研究生毕业。“3018干法脱硫剂及技术”技术发明专利第一发明人。从“六五”期间开始,一直在能源和环境领域承担国家科技攻关和工业示范工程。近年来,在工业气体污染治理方面做了很有成效的工作。“3018干法脱硫剂及技术”是应我国石油天然气工业的迫切需求而研制开发的具有自主知识产权的适合野外无人操作的干法脱硫技术。攻关组科研人员仅用三年多的时间,实现了从“概念创新”到“形成关键技术”、到“脱硫剂及技术产业化”的全过程。该技术具有世界领先水平,获得了中国发明专利,并先后获得了中国科学院和国家技术发明奖二等奖。目前已在我国四大油田同时使用。

一个偶然的机会,我随时任所长的袁权院士赴长庆油田洽谈“天然气膜法脱除酸性气体”项目,与会专家介绍,我国正处在天然气大规模开发的前夜,“陕-京天然气输气工程”即将启动,这一工程已确定使用成熟的“湿法脱硫”和“三甘醇脱水”技术。我国很需要适合野外使用的简便、高效的干法脱硫技术,美国已在长庆81号井(长庆试验基地)建有一套日处理量为12万立方米的干法脱硫装置,而我国没有自己的可用于油田野外作业的干法脱硫剂。会上,长庆石油管理局史副局长询问袁权院士,大连化物所能否研制开发我国自己的“天然气干法脱硫剂”,并表示油田方面将大力配合。“天然气干法脱硫剂在我国是空白,现场只能用美国的干法脱硫剂……”这一现实重重地捶击着我们这些科学工作者的心,第一次到油田现场的欣喜之情很快被沉重的心情所代替。当即,袁权院士和我交换了意见,认为我们有化学反应工程的基础,又有煤制气脱硫的实践,有条件搏一搏,这一课题正符合我们“国家最需要,我们最合适”的选题原则。于是,我们同意先进行试探性研究,并提出了惟一的要求:一旦大连化物所拿出了干法脱硫剂,希望在长庆81号井现有的脱硫装置上,卸下美国的脱硫剂,用中国的脱硫剂进行现场工业试验,有效果再签合同。就这样,为满足生产第一线的需求,凭一颗科学工作者的爱国心,我们接下了研究我国自己的脱硫剂这项攻关任务。

在招待所的客房内、在返回的旅途中,我们已经开始了新的脱硫剂的策划。回所后,袁权院士带领我们认真分析国内外现有干法脱硫剂存在的技术缺陷,找到了最主要的问题:一是脱硫速率太低,二是工作硫容太低。这就导致现有的干法脱硫技术虽然具有流程简单、设备少及操作方便的优势,但在成本和规模上无法与湿法脱硫技术相匹敌,使现有的干法脱硫技术主要用于精脱硫工艺。也就是说,只有提高其反应速率以及工作硫容,干法脱硫剂才能改变目前的局面。技术难点找到了,并不等于有了解决难点的思路和办法,更重要的是首先必须提出一整套创新方案。然而,制定一个什么样的方案,摆在我们面前有两种办法:一种是走别人的老路去填补中国的空白;另一种是走自己的路,开创新局面。在这一点上,袁权院士的态度是明确的,他认为走老路,做得再漂亮也总是修修补补,走自己的路,每一步都是新的。作为一名科技工作者就应当敢于碰世界级的难题。

那么,我们研制脱硫剂的新思路又在哪里呢?我们几位主要发明人一起分析了现有脱硫剂的脱硫原理,认为最有前景的应当是催化氧化脱硫,而且既然要脱硫,就必须不产生硫的二次污染,即脱硫产物必须是单质硫。也就是说,我们必须将天然气中的硫化氢和少量有机硫选择性氧化为单质硫。在进一步从反应工程角度深入分析后,我们找到了制约提高反应速率的“瓶颈”和硫容太低的原因。于是我们进一步集思广益,制定了解决“瓶颈技术难点”的创新思路,提高硫容技术举措……。终于,一条新型高硫容天然气干法脱硫剂的研究思路在我们脑海中鲜明地形成了。

时间不等人。从4月10日我们回所后,几天内我们就组成了有技术人员参加的制备、评价、分析、测试的攻关队伍,仅仅一个多月,我们已取得了下列结果:我们加入了没有催化作用的微量物质,大大提高了脱硫剂的催化反应速率,结果反应活性提高了5~10倍,反应空速提高了10倍;我们在催化担体上下功夫,大大提高了硫容,工作硫容达到70%(湿)~100%(干)。一项催化反应工程新成果问世了,一个我国自有的新的天然气干法脱硫剂诞生了。6月,我们与长庆局商谈了准备做工业试验,并派出了刚来所工作的博士带领技术人员赴81号井进行12万m3/天的现场工业试验,10吨首批批量生产的3018脱硫剂装车启程了,要与美国的干法脱硫剂一决高低。这段时间我们经历了从无到有、一次次改进、提高、生产放大试验及批量生产。11月中旬,在长庆油田一次投产完成了工业试验,两个多月的时间里,下厂的同志吃、住都在无定河边的沙漠现场。这些成绩的取得,与研究集体团结攻关的传统团队精神是分不开的。

从课题立项到工业试验完成,为时8个月,我们就拿出了高硫容的高效“天然气干法脱硫剂”。在当年的全国天然气公司会议上,大连化物所作为惟一的公司外代表,宣布了这一成果。

虽然,干法脱硫剂在短时间内研究成功并工业化,但是更多深入的工作仍摆在我们面前,比如:脱硫反应机理、反应控制步骤、脱硫产物的形态分布的研究、规模化生产的工艺流程的建立以及如何将成果尽快转化为生产力。“九五”期间,3018脱硫剂的应用工程开发作为国家攻关项目,得到了国家科委和中科院的支持。1997年,陕-京输气首期工程于“十五大”前向北京送气,用的就是“3018干法脱硫剂”。就在这次应用中,脱硫剂达到了61%的工作硫容的好结果,得到了科学院院长路甬祥通报表扬以及长庆局的好评。紧接着克拉玛依油田60万m3/天的石油伴生气开工,大庆油田60万m3/天的天然气脱硫装置开工,接着更多用户找上门来,要求采用这一技术。而开发中更实际的技术问题要我们去解决,3018应用范围也在日益扩展,目前已从天然气脱硫扩展到伴生气、煤制合成气的脱硫,既可用于各种工业气源初脱硫(20mg/m3),也可用于精脱硫(0.1 mg/m3),而且,处理费用也较低,以长庆为例,在含硫不太高的情况下,其设备一次投入和运行成本远低于湿法。而我们和美国脱硫剂硫容相比,硫容提高了4倍,成本降低了50~60%。就这样,我们在干法脱硫剂的研究开发中开拓了一个新的局面。

撰稿人:吴迪镛

点评:

“3018干法脱硫剂及技术”从立项到工业试验完成,历时仅8个月。为什么能在较短时间内取得成果?一靠生产实践出课题;二靠大连化物所在化学反应工程方面的科研积累和煤制气脱硫的实践经验;三靠课题组的团队精神。案例给我们的启示是:1. “国家最需要,我们最适合”的选题原则;2. 走自己的路,敢于解决世界级难题的创新精神;3. 以对国家、人民和子孙后代负责的态度,设计脱硫方案,既脱硫,就不产生硫的二次污染。

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