

“摘星星”的科研先锋
发布时间:2025-01-02 10:05:00
本报通讯员 李树鹏 张伟斌 卞海珠
刘宗健在做样品色谱分析
【人物档案】
刘宗健,中国石化扬子石化研究院有机所党支部书记兼副所长。在扬子石化从事科研工作的十多年中,始终坚持面向国际石油化工技术的发展、面向公司急需解决的关键技术,致力于科技成果转化,为企业技术进步作出贡献。近五年来,围绕石化行业的共性技术问题,主持中石化总部项目7项、扬子石化项目8项,实现成果转化4项,新增利润近5000余万元。致力于新型金属有机骨架材料(MOFs)开发和应用,高级氧化废水处理技术开发和应用,发表论文26篇,其中SCI论文13篇,申请中国发明专利19项,授权10项,编制工艺包4项,以自己的无悔青春诠释科研工作者的初心和担当。
“科研工作者的使命,就是探索未知,我愿意做一名急先锋,架起梯子,踮起脚尖,去摘星星。” 16年前从南京工业大学硕士毕业后,刘宗健扎根科研一线,一边致力于科研开发,一边攻读博士学位,2021年博士毕业时,科研工作也取得了累累硕果。
“冷板凳”与“新高峰”
“科研工作者首先要有远大的目标,还要有解决重大科研难题的毅力和恒心,不仅要坐得住冷板凳,也要攀得上新高峰。”刘宗健是这样说的,也是这样做的。
分子炼油是这些年来石油化工技术发展的一个重要方向,也是充分、有效利用石油资源的重要手段,是国内外科研机构追求的一项前沿目标。自2008年入职以来,刘宗健一直关注吸附分离技术在石油化工行业的发展和应用。从传统的5A分子筛到新型金属有机骨架材料,从固定床吸附到模拟移动床吸附,从二甲苯吸附分离到石脑油吸附分离,提起吸附,刘宗健总是如数家珍。
“原油和几乎所有石油产品是混合物,可以开发新型分离技术,让石油产品更加单一和纯洁,在新时代新领域有更新的应用。”早在2012年前后,刘宗健首次提出“反择形吸附制备高纯度溶剂油工艺”课题,研发新型吸附材料,在正构烷烃中吸附掉少量或微量异构烷烃,有效降低分离能耗。
金属有机骨架UiO-66是一种国际上先进的反择形吸附材料,可以高效吸附分离正构烷烃和异构烷烃,是行业内的一种高端产品;但合成路线复杂,产品提纯难,溶剂回收麻烦,制备成本高,因此应用也受到限制。同一领域的科研人员这样描述:UiO-66挂在天上,是一颗特别明亮的星星,但难以摘取,望而生畏。
刘宗健结合扬子石化生产和科研的实际,勇敢地提出并开展UiO-66金属有机骨架材料的研究。谁知这一搞就是10年,其中的艰辛,只有长期仰望星空的人才能知晓。
偶然的“错误”或许就是机遇
“上午四小时,温度一直在正负10℃范围吗?”刘宗健不放心地来到干燥实验室询问道。成型温度是合成的关键指标,范围太宽,大多数情况下行不通;温度太低,杂质不分解,溶剂挥发不干净;温度太高,吸附剂的结构会烧坍塌。刘宗健叮嘱实验室年轻同志:“时间严格控制在六小时,实验期间,不要离人!”
实际上,把炉温精确控制在正负10℃并不简单。炉子控制系统未改造前,刘宗健常常抱着几本资料,守在几百摄氏度炉温的炉子旁,一坐就是几个小时,随时对炉温进行手动调节。每次成型试验,都是满头大汗,大半年时间里做了近百次试验,才摸索得到理想的成型温度。
“记得有一次误将少量水溶性溶剂滴加至反应液中,反应液中立即出现了白色沉淀。这让我大为好奇,通常需要十几个小时才会生成沉淀的反应,怎么会如此之快?”正是这样一次偶然的“错误”,让刘宗健发现了快速合成UiO-66的方法,也使得将传统的间歇合成变为连续合成成为可能。
成功合成出低成本高效的UiO-66,意味着把遥远天际的星星,摘到了扬子江畔的这片土地,成为扬子石化众多璀璨明珠中的一颗。2017年首次实现了公斤级 UiO-66合成 ,收率达 82.9%,溶剂可回用 10 次,再生时间缩短60 倍;样品 200℃下对正庚烷/甲基环己烷双组分的动态分离,用于反择形吸附提纯的正庚烷产品纯度最高可达 99.9%,99.5%以上的产品收率可达 76%,相关研究成果发表在国际权威学术期刊。
这一系列复杂的研究过程和研究数据,不太容易理解,却代表了刘宗健在科研道路上不断“升级打怪”、不断取得突破的成长印记。
笑容像朝阳一样
在石化大装置旁建设并运行环保撬装装置,此前并无先例。有众多意想不到的困难,比如装置易堵,加热不均,加剂不匀,要适应原料变速变量加剂,装置腐蚀严重,管线易泄漏等等。刘宗健带领大伙,和炼油厂生产装置人员一起,积极沟通,加班加点,想尽办法,逐个分析,分解难点,依次解决,最终取得完美效果。
2023年,刘宗健几乎全身心扑在撬装装置上。在设备厂家未到现场之时,他带领大家自己动手,维修维护单元,更改更换备件,确保装置处理废液的进度。
“把6英寸的扳手递给我。”骄阳似火的撬装现场,刘宗健钻进狭小的装置内,从装置右侧伸出了手。“现场弯一个20 cm+10 cm+20 cm的1/4英寸不锈钢U型弯管,带卡套。”刘宗健继续吩咐在外配合的老徐,随后又躺在地上调整计量泵流量。撬装装置的每一个部件大小、配管尺寸、接头类型以及各个点位的温度、压力和PH值数据,刘宗健都能够随口报出。装置调试的后期,细小的改动和维修,90%都是刘宗健自己动手,有时一干就是半天。光是疏通2.5米高处的换热器堵塞,刘宗健就爬上爬下10多次。
有一天傍晚,刘宗健临走之前还是有点不放心,他多看了几眼装置,留意了一下当时的工艺参数,并交代大家注意事项。半夜1点,朦胧之中仿佛听到水流声,他猛然惊醒。回忆当时工艺数据,觉得与先前不同,立刻起身,查找电脑数据,果然有异,他判断后续可能会造成切水阀堵。好在先前小试时也遇到过这一状况,翻找详细的小试数据,刘宗健很快便拟定了一份隐患发生时的处置方案。半小时过后,在装置值班的老徐打来了电话,确实切水阀堵了!刘宗健即刻起身,一边从容指挥做一些微调,一边开车赶往厂里……黎明时分,问题得以解决,装置恢复正常运行,笑容像朝阳一样,绽放在刘宗健和伙伴们的脸上。
把根扎在现场
“服务生产不是简单完成一些分析测试工作,后续如何改进调整等深层次问题才是科研人员应该做的。”为了充分了解装置,刘宗健一有机会就向装置技术人员请教,逐个消化装置工艺技术规程,时时跟踪装置运行情况。
芳烃厂的一些装置,刘宗健一个月能去好几次,记录不同工况下的工艺参数、原料及产品质量数据,以期找到技术关键点。装置大修时,他总会去现场钻进装置内部看结构,采集不同应用周期的催化剂样品,分析性能,寻找到更多对科研有帮助的信息。
从上游的炼油到下游的芳烃和化工,从听不懂到了然于心,从刚开始的被动完成任务,到后来装置主动向他寻求帮助,这是一个慢慢积累的过程。“这个过程的转变让我非常有成就感!”刘宗健经常将自己这段不一样的成长经历与青年员工分享。
“站在生产装置区的现场,看着科研装置正常有序运行,我心里才感到踏实,仿佛自己在继续撰写着科研论文,并且是铺展开来,写最为辉煌的那个篇章……”刘宗建有次在现场对同事如是说。
■采访手记
脚踏大地,仰望星空
刘宗健博士的研究内容之一是研发新型吸附材料,从石油馏分中有效分离出正构烷烃,除去微量异构烷烃,有效降低分离能耗,得到高纯度的烃类,让石油这一宝贵资源得到更充分的利用。
刘宗健回忆研究开发实验过程时,仍然非常兴奋和激动。从2012到2022年的10年间,多少次挑灯夜战检索文献资料,多少次实验失败的无情打击,他已记不清,但无论是成功还是失败,刘宗健对科研创新工作的初心始终没有改变。
刘宗健的研究成果是接地气的,“宜烯则烯、宜芳则芳、宜油则油”一直是扬子石化提倡的目标,实现“分子炼油”则是今后值得努力的更高的目标。刘宗健完成的反择形吸附技术为这些目标的实现提供了一条新的技术路线。目前反择形吸附技术可用来制备高纯度溶剂油,可以生产出高附加值的高档特种油产品,调整公司的产品结构,增加经济效益。这一工艺的提出和实现,为中石化石油化工吸附分离技术的升级和“分子炼油”相关技术工业化提供了依据和思路。
从来没有一个伟大的成功是一蹴而就的,科研过程充满挫折和失败是常态,但在整个过程中刘宗健始终无比自信,始终眼中带光,始终面向未来,始终充满斗志。
“做科研课题难,踏踏实实做好一个科研课题很难,要将科研成果转化成生产,难上加难。”刘宗健经常对团队成员说,“申请专利是保护知识产权和科技创新的有效手段,科研工作者要多申请能够转化为实际生产力的专利,能够实现工业应用的专利才是高质量的专利。”
作为科研人员和基层管理人员,刘宗健更看重自己科研人员的身份。“科研人员要有勇气,脚踏大地,仰望星空。”刘宗健对身边的青年员工常常这样说,“静下心来安排好管理工作,踏踏实实做出一些对公司发展有益的成果,这是一件幸福的事情。”
同事眼中的他
为了时刻以饱满的精神,投入到紧张而又高效的工作中,他会喝杯咖啡提提神接着干。他的敬业精神值得我学习。 ——缪金妹
在工作中以身作则,始终保持着高度的责任心,高标准要求自己;但有时会以对自己的要求来要求团队成员,我认为是一个“缺点”。我敬佩这一“缺点”,能较快速提升团队整体精气神。 ——徐永业
憨厚朴实,科研工作冲在一线,经常可以看到他一身汗水地从撬装现场回来。 ——魏凯峰
左图:与攻关团队成员讨论试验方案
右图:刘宗健(左)在橇装试验装置现场