张利军：国产乙烯技术研发的“传承者”

　　1994年，《读者》杂志登出第一则广告，“开创美好生活”的广告语来自一家化工企业。18岁的张利军看到后第一次对化工萌生了兴趣。他不曾料到，这份最初的心动，会引领自己走入化工科研深水区，一扎根就是20余年。

　　近日，第十七届侯德榜化工科学技术奖揭晓，已是北京化工研究院(以下简称“北化院”)乙烯研究所所长的张利军获“创新奖”。面对祝贺，他依然谦逊：“荣誉属于团队，我只是运气比较好。”

　　传承：助力乙烯技术“从一到百”

　　“我算是国产乙烯技术研发的第三代‘传承者’。”张利军回忆道，“在北化院念书时，我曾见证科研前辈‘为祖国献石油’的爱国情怀和淡泊名利潜心研究的科学家精神。他们将乙烯技术引进、消化、吸收，开创国产乙烯技术‘从0到1’的局面，提出CBL裂解技术的开发思路。现在，CBL——‘中国北方炉’已成为国产乙烯裂解技术的代名词。”

　　乙烯技术被誉为石化工业“皇冠上的明珠”。直到上世纪末，乙烯成套技术一直被国外专利商垄断，也使得我国石化工业在一定程度上受制于人。2002年，张利军进入北化院乙烯研究所工作，从前辈手中接过“接力棒”，开始参与攻关乙烯裂解炉的核心技术——强化传热技术。

　　他尝试把计算流体力学引入裂解炉的模拟计算和设计开发。“此前，流体力学多用于导弹、火箭发射时的计算。当时我就想：裂解炉的工作原理也是高温下的流动，能否用软件来计算流动过程，以降低研发成本?”张利军回忆说，这是当时世界乙烯裂解领域较为前瞻的尝试。实践证明，超过80%的实验都可通过软件完成。这大幅减少了实验量，为强化传热技术的核心部件扭曲片管的结构优化按下“加速键”。

　　然而，科研成果从实验室走向工厂，道阻且长。最大的难关，是扭曲片管的成品率。“乙烯裂解环境温度在900~1200摄氏度，对扭曲片管而言，微小的铸造瑕疵在长期热应力下会扩展成裂痕，最终导致管材撕裂。”张利军坦言，“当时成品率极低，而工业要求瑕疵率低于万分之一。”为此，团队与中国科学院金属研究所携手，经过近两年的探索，严格把控十几道铸造工序，最终破解了扭曲片管成品率低的瓶颈，大幅延长了裂解炉运行周期，迈出了引领裂解技术发展的关键一步。

　　从规模10万吨到30万吨，从单炉膛到双炉膛，从国内应用到技术出口，在张利军和团队的努力下，我国乙烯成套技术实现从跟跑到领跑、“从一到百”的跨越。截至目前，“中国北方炉”已推广应用127台套，出口马来西亚、泰国等地，成为我国乙烯技术出海的闪亮“名片”。

　　攻坚：推动乙烯装置工业化落地

　　2020年，以CBL裂解技术为核心的复杂原料百万吨级乙烯成套技术获国家科技进步一等奖。张利军却淡然处之：“有一两千人参与项目，我比较幸运能出现在获奖名单里。”荣誉加身，却初心不改，他继续奔赴下一场攻坚。

　　随着国民经济发展，如何大幅增加乙烯产量，同时又显著降低综合能耗和碳排放成为新课题。张利军和团队步步推进，跌倒爬起，不断优化设计。“科研不怕走错路。一条路走不通也是成功的——因为别人就不用再走了。”在张利军的科研字典里，“成功”有着另一重含义。

　　2021年，原油裂解制乙烯技术在天津石化成功完成工业实验，实现大幅缩短生产流程、降低生产成本、减排二氧化碳等多个目标，国产乙烯技术工业化应用再进一步。

　　“工业化成功离不开大兵团作战中每个链条的倾力付出。我们裂解技术团队历时8年，开展了数百次试验，针对各种重质原料和原油的裂解性能开展研究，形成了原油蒸汽裂解生产低碳烯烃的技术方案，这才有了在天津完成工业试验的把握。”张利军说。

　　回忆起试验开车当天，张利军记忆犹新。一般裂解炉开车仅需2小时，但那天从上午10点到晚上11点，整整13个小时，原油液位依然不稳。他们顶着巨大压力，继续坚持，驻守在现场时刻关注装置运行状况。凌晨3点，裂解炉终于顺利完成进料，工业试验一次开车成功，张利军高高悬起的心才终于落下。

　　在随后1个月装置稳定运行的过程中，张利军和团队一起，每天背着30多公斤重的取样设备，在30多米高的裂解炉上爬上爬下、取样分析，成功获取了原油裂解技术的工业基础数据，为成套技术后续开发、设计、推广打下了坚实基础。

　　探索：期待实现乙烯生产“自动驾驶”

　　“现在的乙烯生产工艺已接近极限。”张利军说，他和团队也在考虑探索新的生产工艺，以及节能降耗、应用人工智能(AI)的新路径。

　　“乙烯裂解的高温导致能耗和排放较大——生产1吨乙烯要排放超1吨二氧化碳。我们正在探索通过降低裂解温度来降低能耗。此外，更短流程也是我们的攻坚目标。”张利军表示。

　　他和团队还在尝试做“智能乙烯”，以期通过数学模型实现乙烯生产的“自动驾驶”。他说：“乙烯裂解流程复杂，由700多台设备串成一个大流程，需要上百人来操作。我们希望能像汽车自动驾驶一样，让装置自动运行。其核心在于模型的快速、精准预测，这是我们结合AI正在攻关的方向。”

　　深耕20余年，张利军深感科研之无垠。“刚参加工作时，我的老师提出过一个问题：裂解反应的路径究竟是怎样的?这个问题，我思考了20多年。虽未有完美答案，但追寻过程中产生的成果，已反哺于原位涂层、原油裂解等技术开发。”他抬头一笑，“我所做的，无非是几十年如一日，持续深度思考一个问题，保持专注而已。”