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中國化工學會會士風采：張來勇
【弘揚科學家精神：優(yōu)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(xiàn)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(yōu)秀科技工作者風采錄”系列活動。活動將展示化工領域優(yōu)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(chuàng)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(chuàng)新是第一動力，加快實施人才強國戰(zhàn)略，培養(yǎng)造就德才兼?zhèn)涞母咚刭|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(chuàng)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(fā)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(xiàn)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(fā)、成果轉化及工業(yè)應用工作，主持完成400萬噸/年煤間接液化技術創(chuàng)新及產業(yè)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(chuàng)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(chuàng)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(xié)會委員、并擔任中國勘察設計協(xié)會總承包分會副會長、中國石油工程建設協(xié)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(yè)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(yè)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(yè)原料。我們日常生活所用到的塑料、橡膠、建材、農業(yè)、交通、航空航天工業(yè)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(yè)化成套技術開發(fā)”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(yè)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(jié)能綠色化等為方向，推動技術迭代、成果創(chuàng)新和功能升級，實現(xiàn)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(guī)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(yǎng)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(xiàn)國家糧食安全戰(zhàn)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(xiàn)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(lián)合高等院校、科研院所、裝備制造企業(yè)，成功開發(fā)出我國首套以天然氣為原料的大型氮肥工業(yè)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(yè)應用，成功帶動我國化肥及相關產業(yè)發(fā)展及技術和裝備出口。
大氮肥技術對推動國家產業(yè)升級及裝備制造業(yè)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(fā)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(yōu)勢，經濟性優(yōu)勢凸顯，因此以氨儲氫、供氫、代氫是氫能的發(fā)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(fā)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(chuàng)新研發(fā)，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(xiàn)重大突破，開發(fā)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(yè)生涯中，他和他的團隊在一起完成了很多挑戰(zhàn)，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(xiàn)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(yè)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(fā)這一石化關鍵技術的事，那時候我國乙烯技研發(fā)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(fā)人員的一塊“心病”，張來勇立志要努力實現(xiàn)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(lián)合工作和培養(yǎng)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?shù)膭蓬^更是激發(fā)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(xiàn)在的話講就是降維打擊，但也是動力，身處異國他鄉(xiāng)，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(fā)、關鍵裝備國產化等，持續(xù)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(yè)化成套技術開發(fā)”（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(fā)團隊投入到乙烯國產化的攻堅戰(zhàn)中。
那段時間，張來勇帶著大家一門心思撲在研發(fā)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(fā)及示范應用”和中國石油重大科技專項“大型乙烯裝置工業(yè)化成套技術開發(fā)”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(xiàn)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(yè)呈現(xiàn)裂解原料輕質化、多元化，裝置規(guī)模大型化的新發(fā)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(xù)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(yōu)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(xiàn)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(fā)言
2. 提升國家能源安全自主保障能力
2010年，面對國家戰(zhàn)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(chuàng)新開發(fā)及產業(yè)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(yè)集團400萬噸/年煤制油項目建設現(xiàn)場時，向全國發(fā)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(chuàng)新研究和協(xié)同攻關，他帶領團隊與合作伙伴一起完成了煤制油技術創(chuàng)新及工業(yè)應用工作，突破了工程技術放大、系統(tǒng)集成和優(yōu)化等關鍵工程建設難題，解決了煤化工產業(yè)污水規(guī)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(fā)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(qū)發(fā)展具有重大意義，是對能源安全高效清潔低碳發(fā)展方式的有益探索，是實施創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)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(yè)化成套技術開發(fā)”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(shù)上不斷優(yōu)化，在流程上大膽創(chuàng)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(jié)，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(jié)和合成氨全系統(tǒng)協(xié)同。研發(fā)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(xiàn)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(yōu)化計算。經過反復討論，選擇了膜分離法的氫回收系統(tǒng)和氨回收系統(tǒng)，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(zhàn)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(xiàn)綠色低碳發(fā)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(zhàn)，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(fā)生在裂解爐。過去乙烯裂解用烴類燃料，現(xiàn)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(jié)能和綠色減碳、化工新材料技術的開發(fā)工作，并指導開展氫能的制、儲、運、用技術開發(fā)。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(fā)。
