1994年，《讀者》雜志登出第一則廣告，“開創(chuàng)美好生活”的廣告語來自一家化工企業(yè)。18歲的張利軍看到后第一次對化工萌生了興趣。他不曾料到，這份最初的心動，會引領自己走入化工科研深水區(qū)，一扎根就是20余年。
近日，第十七屆侯德榜化工科學技術獎揭曉，已是北京化工研究院(以下簡稱“北化院”)乙烯研究所所長的張利軍獲“創(chuàng)新獎”。面對祝賀，他依然謙遜：“榮譽屬于團隊，我只是運氣比較好?！?/span>
傳承：助力乙烯技術“從一到百”
“我算是國產乙烯技術研發(fā)的第三代‘傳承者’?！睆埨娀貞浀?，“在北化院念書時，我曾見證科研前輩‘為祖國獻石油’的愛國情懷和淡泊名利潛心研究的科學家精神。他們將乙烯技術引進、消化、吸收，開創(chuàng)國產乙烯技術‘從0到1’的局面，提出CBL裂解技術的開發(fā)思路?，F(xiàn)在，CBL——‘中國北方爐’已成為國產乙烯裂解技術的代名詞?！?/span>
乙烯技術被譽為石化工業(yè)“皇冠上的明珠”。直到上世紀末，乙烯成套技術一直被國外專利商壟斷，也使得我國石化工業(yè)在一定程度上受制于人。2002年，張利軍進入北化院乙烯研究所工作，從前輩手中接過“接力棒”，開始參與攻關乙烯裂解爐的核心技術——強化傳熱技術。
他嘗試把計算流體力學引入裂解爐的模擬計算和設計開發(fā)?！按饲埃黧w力學多用于導彈、火箭發(fā)射時的計算。當時我就想：裂解爐的工作原理也是高溫下的流動，能否用軟件來計算流動過程，以降低研發(fā)成本?”張利軍回憶說，這是當時世界乙烯裂解領域較為前瞻的嘗試。實踐證明，超過80%的實驗都可通過軟件完成。這大幅減少了實驗量，為強化傳熱技術的核心部件扭曲片管的結構優(yōu)化按下“加速鍵”。
然而，科研成果從實驗室走向工廠，道阻且長。最大的難關，是扭曲片管的成品率?！耙蚁┝呀猸h(huán)境溫度在900~1200攝氏度，對扭曲片管而言，微小的鑄造瑕疵在長期熱應力下會擴展成裂痕，最終導致管材撕裂?！睆埨娞寡?，“當時成品率極低，而工業(yè)要求瑕疵率低于萬分之一?！睘榇?，團隊與中國科學院金屬研究所攜手，經過近兩年的探索，嚴格把控十幾道鑄造工序，最終破解了扭曲片管成品率低的瓶頸，大幅延長了裂解爐運行周期，邁出了引領裂解技術發(fā)展的關鍵一步。
從規(guī)模10萬噸到30萬噸，從單爐膛到雙爐膛，從國內應用到技術出口，在張利軍和團隊的努力下，我國乙烯成套技術實現(xiàn)從跟跑到領跑、“從一到百”的跨越。截至目前，“中國北方爐”已推廣應用127臺套，出口馬來西亞、泰國等地，成為我國乙烯技術出海的閃亮“名片”。
攻堅：推動乙烯裝置工業(yè)化落地
2020年，以CBL裂解技術為核心的復雜原料百萬噸級乙烯成套技術獲國家科技進步一等獎。張利軍卻淡然處之：“有一兩千人參與項目，我比較幸運能出現(xiàn)在獲獎名單里?！睒s譽加身，卻初心不改，他繼續(xù)奔赴下一場攻堅。
隨著國民經濟發(fā)展，如何大幅增加乙烯產量，同時又顯著降低綜合能耗和碳排放成為新課題。張利軍和團隊步步推進，跌倒爬起，不斷優(yōu)化設計?！翱蒲胁慌伦咤e路。一條路走不通也是成功的——因為別人就不用再走了?！痹趶埨姷目蒲凶值淅?，“成功”有著另一重含義。
2021年，原油裂解制乙烯技術在天津石化成功完成工業(yè)實驗，實現(xiàn)大幅縮短生產流程、降低生產成本、減排二氧化碳等多個目標，國產乙烯技術工業(yè)化應用再進一步。
“工業(yè)化成功離不開大兵團作戰(zhàn)中每個鏈條的傾力付出。我們裂解技術團隊歷時8年，開展了數百次試驗，針對各種重質原料和原油的裂解性能開展研究，形成了原油蒸汽裂解生產低碳烯烴的技術方案，這才有了在天津完成工業(yè)試驗的把握?！睆埨娬f。
回憶起試驗開車當天，張利軍記憶猶新。一般裂解爐開車僅需2小時，但那天從上午10點到晚上11點，整整13個小時，原油液位依然不穩(wěn)。他們頂著巨大壓力，繼續(xù)堅持，駐守在現(xiàn)場時刻關注裝置運行狀況。凌晨3點，裂解爐終于順利完成進料，工業(yè)試驗一次開車成功，張利軍高高懸起的心才終于落下。
在隨后1個月裝置穩(wěn)定運行的過程中，張利軍和團隊一起，每天背著30多公斤重的取樣設備，在30多米高的裂解爐上爬上爬下、取樣分析，成功獲取了原油裂解技術的工業(yè)基礎數據，為成套技術后續(xù)開發(fā)、設計、推廣打下了堅實基礎。
探索：期待實現(xiàn)乙烯生產“自動駕駛”
“現(xiàn)在的乙烯生產工藝已接近極限?！睆埨娬f，他和團隊也在考慮探索新的生產工藝，以及節(jié)能降耗、應用人工智能(AI)的新路徑。
“乙烯裂解的高溫導致能耗和排放較大——生產1噸乙烯要排放超1噸二氧化碳。我們正在探索通過降低裂解溫度來降低能耗。此外，更短流程也是我們的攻堅目標?！睆埨姳硎?。
他和團隊還在嘗試做“智能乙烯”，以期通過數學模型實現(xiàn)乙烯生產的“自動駕駛”。他說：“乙烯裂解流程復雜，由700多臺設備串成一個大流程，需要上百人來操作。我們希望能像汽車自動駕駛一樣，讓裝置自動運行。其核心在于模型的快速、精準預測，這是我們結合AI正在攻關的方向?！?/p>
深耕20余年，張利軍深感科研之無垠?！皠倕⒓庸ぷ鲿r，我的老師提出過一個問題：裂解反應的路徑究竟是怎樣的?這個問題，我思考了20多年。雖未有完美答案，但追尋過程中產生的成果，已反哺于原位涂層、原油裂解等技術開發(fā)?！彼ь^一笑，“我所做的，無非是幾十年如一日，持續(xù)深度思考一個問題，保持專注而已?！?/p>
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