缺钱缺设备,这支团队靠“化缘”炼出新燃料
2022年初的一个冬日傍晚,在bet36体育投注:青岛生物能源与过程研究所(以下简称青岛能源所)位于山东平度的中试基地,一套外观略显“简陋”的百吨级中试装置开始运行。色泽深褐、如茶水般浓酽的高温煤焦油在进料泵沉稳而有力的节奏中被缓缓注入,此时,令人揪心的等待开始了。
“有东西了!”黎明时分,在控制室仪表上,低压分离器的液位信号显现。经过一个通宵,青岛能源所多相催化转化研究组组长陈松团队等来了装置的首次出料。晨曦中,看着一杯泛着黄绿色亮光的液体,团队成员欣喜万分。
随后的每一次排料,颜色都在转淡。当投料24小时后,终于得到了清澈如水的燃料成品,陈松迅速将它倒入矿泉水瓶中分辨,外观看起来与未开封的矿泉水十分相似。
近年来,陈松带领团队通过创新加氢技术,将煤焦化副产的高温馏分油转化为煤基液体燃料。该燃料凭超高密度、超低凝点的特性,成为无人机、民用卫星等航空航天设备实现“更高、更快、更远”目标的理想动力来源。
日前,青岛能源所与河南利源集团、成都新能联工程技术公司三方合作搭建的千吨级中试评价装置,一次性开车成功,标志着此项科研成果朝着工程转化又迈出了坚实的一步。

陈松在千吨级中试装置现场。受访者供图
因为缺钱,四处“化缘”
煤基液体燃料是以煤炭为原料,通过化学加工转化制成的液态燃料及替代产品。煤焦化制油过程简单、成本低,焦化产生的煤焦油属于炼焦副产物,产量大且富含多环芳烃,非常适合生产低凝点液体燃料。国内煤焦油转化技术主要集中在中低温煤焦油,杂质含量高、难加工的高温煤焦油的深度转化制备燃料油技术并不成熟。
2017年,一次偶然的机会,陈松承接了“揭榜挂帅”项目,开始研制新型燃料。他敏锐地洞察到煤焦化副产的高温馏分油的分子结构特殊性,凭借20余年的研究积累,仅用1年时间就取得了预期的成果。2018年,他带领团队成功开发出非贵金属系列加氢催化剂和全加氢工艺。经过深度加氢精制和选择性加氢裂化,原料成功转化为清洁液体燃料。
长期以来,我国航天燃料以石油基航天煤油为主,然而石油基航天煤油存在资源稀少、来源单一的问题,无法为我国高速发展的航天工业提供保障。
“在进口燃料长期垄断高端燃料市场、价格居高不下的背景下,这项技术的突破为我国提供了自主、可控、低成本的燃料选项。燃料的成本可降至同品质进口燃料的70%以下,同时完全满足高能量密度航天燃料的要求。”陈松告诉《bet36体育在线:科学报》。
历时7年,该技术从实验室开发到百吨级、千吨级中试,完成了催化剂研发、工艺优化和产品测试阶段。
尽管手里握着实验室里验证的技术,怀里揣着测试单位“油很好”的评语,但陈松团队的工程化之路却卡在了“没钱”。
从2018到2020年,陈松团队接触了不少的机构和企业,大多数因周期太长、有风险等原因不愿“下注”。
为此,陈松东奔西走,他的出差标配是最便宜的火车卧铺。他说:“把睡觉的时间用来赶路,就能用白天的时间干活。”
“那时候,我们连工资都快发不出来了,哪还有几百万元去建中试装置?”陈松苦笑着说。在巨大的资金缺口下,他硬是靠“化缘”筹措来的经费,以及企业家朋友的帮忙,才让工程化向前走了一步。
“外表有锈、内脏扎实”
陈松的电话一直都是企业热线,来电多是咨询技术难题。无论企业规模大小,他都无偿提供技术咨询。在他心中,科研的最终归宿始终在产业。这份不求回报的真诚,也为他换来真挚的信任。
2020年,陈松向江苏一家化工设备厂求助。“材料费我出,工人闲的时候帮我们焊一焊?”就这么靠着讨来的人情,陈松开始了百吨级中试装置的设计建造。
陈松常说:“车到山前必有路,首先你得把车坚持开到山前。”他用多年的情谊换来设备厂的免费建造支持,带着团队开始了一场“省钱大作战”。年龄最大的团队成员、青岛能源所高级工程师任晓东当时被派驻江苏常州,以厂为家,与工厂的技术人员和工人一起,进行了长达半年多的主体设备制造。
从实验室到工程化车间,是很难跨越的距离。在高温煤焦油加氢制液体燃料技术的攻坚战中,任晓东凭借30多年的工程经验,打通这一关键环节。
他笑称“自己的职业生涯已进入了收官阶段”,但正是这样一位“老工程人”,扮演了“工程化转化器”的角色。
面对经费紧张、市场上现有装备型号不合适等多重困难,任晓东采取“因地制宜,因陋就简,因材施用”的对策,从旧装置上拆、从回收市场上淘、从废料堆里翻,实时解决问题。
“当时最难办的是氢气压缩机的选型,市场上没有足够小排量的现成产品,若等厂家定制,不仅花费高,时间也长。”任晓东带着陈松跑到济南市场考察,选择了“气动增压器”,以3万多元的花销解决了30万元的预算难题。
“不少的仪表、电器元件、阀门管件都是网购淘来的,我们团队自己施工组装,本着节省每一块钱的原则,硬是抠出了这套装置。”任晓东说。
历经1年半的时间,这套“外表有锈、内脏扎实”的百吨级中试装置在精打细算中诞生了。
装置造好了,放在哪儿呢?由于装置试验材料的特殊性,安全与环保部门始终保持质疑。最终,通过青岛能源所和地方政府的协调,装置成功落户平度中试基地。
任晓东回忆说:“装置虽然简陋,但许多的电气设备及仪表还是不能任由日晒雨淋,我们的办法就是采用塑料布和遮阳网,经常是拉过来扯过去,顺着风向挡,迎着太阳遮。”
在投料前的催化剂还原过程中,装置中意外出现了腐蚀性液体。找出原因后,团队决定对装置进行冲洗。由于没有保温与伴热条件,装置注水清洗后必须完全排空排尽,否则就会导致设备管道的冰冻堵塞或胀裂损坏。
尽管做了排净处理,在换热器内部的最低点还是出现了余水的冻结,不得已对设备的非关键部位进行了可修复性拆解。用保温毯盖,用暖风机吹,人是受了不少罪,但设备保住了。零下十几摄氏度的寒冬时节,团队坚守在露天实验基地,环境简陋,但所有人的心都牵挂着那套百吨级设备。
“通常装置需要数月来磨合,而这一次,整个过程却异常顺利——从启动到产出理想样品,仅用了一个星期。”任晓东说,他们仅做了两次实验,历时半个月,就得到了理想化的样品。
接下来就需要到外单位做产品的标定测试。团队没有时间沉浸于成功的喜悦,又开始投入设计并建造千吨级中试装置。
“一场不知终点的远征”
2022年,陈松再次“化缘”。他找到了成都新能联工程技术公司总经理丁心悦,希望对方能帮助免费设计建造一套千吨级中试装置。多年的相处,使丁心悦十分信任陈松,也相信该技术的应用前景。他当即决定支持这套价值3000万元的装置。
装置落地,但扩大试验还需原料、人工、动力、场地等经费的大额支出,陈松继续在路上跑着。
2024年下半年,陈松找到了河南利源集团董事长付玉堂。听完陈松“掏家底”的介绍,付玉堂当即拍板:“往后的所有费用,我们全力支持。”
这一刻,陈松泪目了。“从实验室到产业化,就像一场不知终点的远征。”陈松表示,支撑他走下去的是一群志同道合的伙伴。
在陈松看来,理论研究不是“闭门造车”,而是可以和科学实践相协调的。他常对团队说:“我们搞技术,要对产业化成本和企业的盈利进行考量。企业算账有自己的法则——他们不看摩尔收率,只看质量收率。你的技术再好,不能赚钱,那就是纸上谈兵。”
在陈松的信念里,技术真正的价值不止于纸面,而在于解决现实问题,在于能否在车间里落地生根、开花结果。
当同行在论文指标上竞速时,陈松却带着团队为一道道阀门、一台台泵四处奔波,青丝变白发见证了这些日日夜夜的坚守。“下一步,我们的目标就是把民用燃料的成本做成‘白菜价’。”陈松踌躇满志地说道。
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