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《江阴骄子》曹湘洪:科技报国 振兴石化(上集)

 360_ss_note2 2019-12-20

1962年盛夏的一天,烈日当空、知了声声,江阴申港集市上人流稀稀落落。这时从集市深处走来挑着豆腐担儿的父子俩,他们一早就来到集市。这不临近中午,才卖出了所有的豆腐收摊回家,沿着澄常公路匆匆赶路。
 
快到于门桥时,迎面走来一位邮递员,看到曹父时一脸兴奋,在确认了收信人后,对方递给他们一个特别的信封。当这父子俩打开信封,顿时俩人不约而同展开了笑颜,这正是他们一直翘首以盼的大学录取通知书。
 
这个收到大学录取通知书的青年名叫曹湘洪。此时的他不曾想到,他会与我国的石化工业一起成长,成为我国石化领域的知名专家。

 

 穷且益坚 科技报国

1945年,曹湘洪出生在于门桥的一户贫苦农民家庭。家里地少人多,生活艰难,往往是吃了上顿没下顿。无奈之下,曹湘洪的父母听从了一个远房亲戚的建议,开始做豆腐来维持生计。从小就目睹父母的种种艰辛,身为家中长子的曹湘洪默默地担起了大哥的责任。
 
为了能多替父母分忧,曹湘洪打小就养成了学习高效、独立自主的习惯,他不仅学习刻苦认真,同时也是校园报刊、板报的积极参与者。
 
人们常说:苦难是最好的锻炼。曹湘洪觉得正是因为小时候的困苦生活以及兄长的这个身份让他养成了能吃苦、敢担责的习性,从而成为了他一生最大的财富。
 
1962年,国家刚刚渡过困难时期,还处于调整期的高校招生大规模缩减,农村的孩子能考上大学的寥寥无几,然而对于一个贫苦家庭来说,要支持孩子上大学更是困难。早在上高中时,有人就劝过曹湘洪的父母,让他们把孩子留在家里当个壮劳力,可是开明的父母觉得家里再难,也不能断了孩子的前程。于是,曹湘洪幸运地踏入了大学的校门。不过他却深深明白,真正支撑着他读完中学甚至大学的是国家。
 
中国工程院院士、美国国家工程院外籍院士 曹湘洪其实上中学的时候,也有助学金,学习成绩比较好么有助学金。到了大学,我呢是学杂费全免,(伙)食费13块钱吃饭足够了。就靠那每个月13块钱,没有国家给13块钱,家里是支持不了上这个学的。

 
19585月,党的八大二次会议正式通过了社会主义建设总路线。会后,全国各条战线迅速掀起了“大跃进”的高潮。就在全国上下超英赶美的大跃进的热潮中,少年曹湘洪却从中听到了祖国的召唤。
 
中国工程院院士、美国国家工程院外籍院士 曹湘洪:为什么学高分子呢?当时不是国家也在说要发展人造卫星啊这些东西,那么这些东西离不了高分子材料。所以当时就想学高分子。
 
从小到大,成绩优异的曹湘洪内心一直都升腾着科技报国的美好愿望,因此在填报大学志愿时,他毫不犹豫地写下了神往已久的高分子专业。值得高兴的是,很快他就实现了这一愿望。他的这个选择,也在日后给他提供了广阔的舞台空间,更出人意料的是,这个一心想着为国效力的年轻人,将在这个领域中绽放出他的耀眼光芒。
 
由于受文化大革命的影响,19677月就大学毕业的曹湘洪,直到1968年夏才分配去了当时化工部所属的一家生产高能燃料的工厂工作。正当他准备去工厂报到时,一纸去安徽城西湖农场劳动锻炼的通知改变了他的人生轨迹。于是,他和江苏、安徽、河南、上海等近十所大学的二千多名大学生一起来到了城西湖军垦农场。
 
初来乍到,曹湘洪就被眼前的辽阔震憾了。站在农场边沿一眼望去,田野无边无际,一直连接到远方的天际线。那时候的城西湖生活条件非常艰苦,住的是自己搭建的草棚,喝的是从百米外的池塘里挑的黄泥水。
 
扛麻包、种蔬菜,劳动之外还有一连串的军事训练……一年零七个月的劳动锻炼,再一次磨砺了曹湘洪,让他在日后的道路上,无论遇到什么样的挫折与困难,都能勇敢面对、坚定前行。

 
19705月劳动锻炼结束,曹湘洪被重新分配到当时的北京石油化工总厂胜利化工厂,即后来的燕山石化橡胶厂。
 

 顺丁橡胶 会战大捷

橡胶是生产轮胎重要的原料。没有轮胎,军车无法开动,战机不能起飞。上世纪六十年代,我国橡胶资源十分缺乏,严重影响国防安全和经济发展。1969年,新成立的燃料化学工业部决定采用国内开发的技术,在北京西南的山沟里建设我国第一个万吨级生产顺丁橡胶的工厂,曹湘洪参与了工厂建设和工厂中心实验室的设备安装调试。19714月,工厂建成投产。由于小试中试研究不深入不充分,投产后装置相继出现了“一堵二挂三污水四质量”的四大问题,根本无法正常生产。为了解决存在的问题,燃化部组织了顺丁橡胶攻关会战。
 
当时在厂中心试验室工作的曹湘洪和室里的一批年轻的大学生们都一起加入到了这场规模宏大的攻关大会战。曹湘洪所在的课题组主要研究如何破解聚合釜挂胶的问题。为了找出问题的症结所在,他整天泡在实验室,即便回家也依然在查看资料、研究问题。
 
那时的曹湘洪就像是不知疲倦的机器一样永远不停地运转着。

 
对于聚合釜存在的严重堵胶和挂胶问题,当时许多人认为是使用抽余油作溶剂引起的,建议应像国外已经工业化的顺丁橡胶装置一样,采用芳烃混合溶剂。而曹湘洪则认为,从企业的长远来看,采用毒性小、污染轻的抽余油作溶剂更为优化。
 
中国工程院院士、美国国家工程院外籍院士 曹湘洪:从我们将来工人的操作环境看,如果用芳烃做溶剂的话,工人操作环境非常恶劣,当时的工业装置的跑冒滴漏也还比较多,在这样的环境里生活,对人的健康是有很大的损伤的。所以我们还是觉得应该做这个坚持用抽余油溶剂。
 
抽余油的方法虽然环保,但这条路究竟能否走通?一切都是未知。这注定是一条荆棘密布的道路,难度高,且不被看好,但曹湘洪却义无反顾。经过曹湘洪和课题组的据理力争,他们的执着,改变了领导的初衷,不过也给自己加上了无形的压力。

曹湘洪认为要减轻挂胶,必须突破前人的研究结论。经过一次次的不懈努力,他和课题组成员终于找到了测定挂胶简单而又快捷的方法,首次提出了造成聚合釜挂胶的主要原因是铝硼催化剂中,铝剂与硼剂的分子比有问题。先前研究结论要求其分子比必须大于1是不对的,小于0.7催化剂活性可以明显提高,聚合釜挂胶也能大幅度减少,产品质量还能明显改善。同时他们又一鼓作气,提出了活性更高的催化剂陈化方法和加料程序,开发出了铝镍二元老化稀硼单加顺丁橡胶聚合新工艺。

 
他们的研究成果应用于工业生产之后,聚合釜运行周期一下子提高了20多倍,最长超过了三个月,顺丁橡胶聚合生产过程发生了质的飞跃。曹湘洪的出色工作得到了组织和同事的认可,不到四年,他由一名普通技术员成为了实验室副主任。1976年,他被任命为聚合车间的一把手。
 
经过技术攻关,虽然顺丁橡胶生产过程逐渐变得平稳,但顺丁橡胶装置还存在运转周期时长时短,产品质量时好时差的问题。曹湘洪就针对问题在车间开展了整顿工艺纪律和操作纪律的行动,通过严格工艺纪律和规范员工操作,排除了影响生产的管理因素,但生产波动依然存在。他意识到聚合车间生产不稳定决不像厂里许多人讲的是管理问题,而是存在技术问题。他下决心要把技术问题找出来、解决好。
 
为了找到问题,曹湘洪每天都要到车间各个岗位巡查,仔细查阅操作记录,分析操作数据,侦查“阶级敌人”的踪迹。一天,在溶剂回收岗位,脱水塔因进料带水而突然发生了操作波动,紧接着聚合生产也随之出现波动。此后,他又发现了几次溶剂油带水造成类似的聚合反应波动的现象。这些偶尔的出现不易被人发现,但却被细心的曹湘洪捕捉到了,他立马联想到聚合反应的变化是否与溶剂油中的水有关呢?他感觉这中间似乎有着某种内在的联系。
 


一页页微微泛黄的报告材料,一个个端正工整的图表数据,无声地诉说着曾经的过往。这些记录在案的数据并不是最初的原始数据,而是曹湘洪综合了操作记录中24小时的记录参数计算得出的一天的平均值,在当时一没计算器二无电脑的情况下,曹湘洪要对多年积累的数十万个数据按天再按月进行加权平均统计,然后进行数理分析,最后他提出溶剂油的含水量必须精确控制,并明确了含水量的控制值,含水多了要脱水,少了要加水的结论。
 
中国工程院院士、美国国家工程院外籍院士 曹湘洪:因为传统的观念,这过程里面,系统越清洁越好,水越低越好,最好没有水。我在实验室做研究的时候也是这么看的,当时我也怀疑这些数据,坦率说这些数据出来以后我也很怀疑是不是可靠?但是我反复分析,通过大量的数据积累以后认为这是可靠的,所以我就写材料想说服领导支持,但是没有人赞成我的想法。怎么办?
 
面对众多的反对意见,年轻、执着、充满探索精神的曹湘洪,并不甘心墨守成规。他反复向厂主管领导提出在聚合装置显示水少的时候进行加水试验,可是由于几乎都是反对的声音,一直得不到同意。但曹湘洪并没有因此气馁,他依然一次次递交报告,继续向领导陈述他的观点和意见。
 
198111月,聚合生产又一次出现明显质量波动,导致产品不能出厂。几经权衡研究,厂部决定正式批准聚合车间进行向溶剂油加水的工业试验。结果不出所料,试验取得了巨大成功。

 
1985年,曹湘洪参与研究开发的《顺丁橡胶工业生产新技术》荣获国家科技进步特等奖。他发明的聚合过程精确控制含水量的技术,在国内顺丁橡胶生产企业得到了推广应用。90年代初,燕化的顺丁橡胶成套生产技术向大庆石化等企业进行转让。如今,我国顺丁橡胶工业不仅全部采用的是具有知识产权的国有成套技术,而且总生产能力达到了世界第一位。
 

丁基橡胶  艰苦攻关
 
199510月,在埃克森法国工厂的会议室里,与燕化合资建设丁基橡胶的谈判正在进行,这一场谈判旷日持久。
 
这次重启谈判是中国石化时任总经理盛华仁会见埃克森董事长时,亲自促成,对方专门邀请燕化谈判小组到他们法国的丁基工厂进行。

 
一个谈了十多年都谈不下来的项目为何始终没有放弃?这个丁基橡胶究竟是个什么样的技术?
 
上世纪80年代初,改革开放的春风吹遍了大江南北。随着我国经济的发展,汽车逐渐走入大众的视野,丁基橡胶是生产汽车轮胎内胎或气密层不可或缺也无法替代的材料。

 
世界上只有美国、德国、俄罗斯的三家公司拥有生产技术,但都拒绝转让。我国不得不每年花大量外汇进口丁基橡胶。丁基橡胶以其优越的气密性,还被广泛应用于医用瓶塞等领域,这在当时严重制约了我国汽车、国防、医疗等行业现代化的步伐。


早在橡胶厂工作的时候,曹湘洪就梦想着搞丁基。1984年调任燕山石化公司副总经理后,他依然梦想着搞丁基。如今十一年过去了,引进技术合资建厂仍然没有着落,这次应邀去法国工厂谈判期望能有进展,但结果仍然令人失望。

 
来法国的丁基工厂一趟,说是谈合资合作,却连工厂什么样子都不让看。面对美方如此的缺乏诚意,曹湘洪做出了中止丁基合资谈判的决定。
 
服务中国汽车工业发展,必须把丁基橡胶搞起来。有成熟技术的公司都不转让,合资条件又如此苛刻,对丁基技术有比较深入理解的曹湘洪毅然拍板:引进意大利PI公司实验室的丁基橡胶技术,直接在燕山石化实现工业化。这一决定一出,燕化内部及中国石化机关议论纷纷。

 
PI公司实验室的丁基橡胶技术没有经过模试和中试,直接将一个实验室技术要转化成年产3万吨的工业化装置,这看似天方夜谭的故事却真实发生了。曹湘洪亲自准备材料,到总部机关汇报,有理有据的说明他的决定的可行性、风险和对策,最终总部领导同意了他的决策。曹湘洪的这一冒险决定,无疑是把自己推向了风口浪尖,在接下来的实施过程中,他和他的同事们又将迎来怎样的风浪与考验?
 
20002月,曹湘洪调任中国石化副总经理、股份公司高级副总裁,但丁基橡胶装置开不起来,使他感到压力山大。

曹湘洪在燕山石化丁基橡胶操作室
 
两年中,巨大的成本压力和亏损压力几乎到了公司可以承受的极限,有人建议丁基装置立即停产。面对存在的问题,曹湘洪决定组织燕山石化和北京化工大学开展技术攻关。丁基橡胶聚合过程是典型的阳离子聚合反应,在近负100度温度下瞬间完成,必须很快把反应热移出,否则反应体系不均匀,很容易形成胶团和小分子。
 
通过对现场问题的研究分析,曹湘洪认为要找到控制反应速度的手段,于是找到上世纪70年代做过丁基小试、长期从事阳离子聚合研究的北京化工大学老教授武冠英,让他的团队找出一种能控制反应速度的缓聚剂。
 
长期的研究积累和短期加班加点的实验,不到半年时间,一种能有效控制反应速度又对转化率没有明显影响的缓聚剂找到了。按常规,这一实验室的结果出来后还应通过中试进行进一步的验证,但考虑到燕山石化丁基橡胶装置的亏损局面亟待扭转,在进行了可能存在的风险评估分析后,曹湘洪决定,将这一技术直接在工业装置上进行验证。

 
在燕山石化橡胶厂、燕山石化研究院和北京化工大学的紧密配合下,丁基橡胶装置的问题得到了解决。在此后的一段时间里,全厂员工持续努力,又先后攻克了丁基装置的产品降解、变色、不饱和度低等一系列相关问题,不但生产越来越稳定,质量也变得越来越好。
 
历时两年的艰苦攻关,丁基橡胶装置实现了安稳长满优生产,并且开发出了具有中国自主知识产权的丁基橡胶聚合新工艺。成为了当时燕山石化产品效益最好、市场上最赚钱的“明星”装置。2007年,该项技术荣获国家技术发明二等奖。

 
2004年,拜尔公司的同行们到燕山石化参观丁基橡胶装置,当他们亲眼见到并了解了丁基橡胶装置的运行情况后,一位随行的科技人员感慨到:“你们仅用三年时间就能把意大利的技术提升到这个水平,我们只能说非常佩服,非常佩服!”
 
从此,决策引进没有工业化业绩支撑,建成我国第一套丁基橡胶装置的曹湘洪,用他的敢于担当和执着创新,为我国的合成橡胶领域打开了一片新天地。他的“大胆”,不仅在合成橡胶领域、也在炼油和石化行业里声名远播。他如何发挥他的专业特长,在炼油和石化工业领域中创新开拓、缔造新的传奇?请看下集。

 
中国石化石油化工科学技术研究院院长 达志坚:他不光是我们中国工程院院士,他还是美国工程院的院士。他之所以被别人认可,肯定他有他的道理。
 
燕山石化公司总经理 董事长 李刚:不仅是在橡胶,橡胶生产这个领域,还有我们炼油化工的生产领域,他到了中国石化以后,他在更高的层面上,尤其是主管中国石化的科研工作,在更高的层面上对全系统整个科研有一个总体的把控,对于整个中国石化的科研工作的进步我觉得是发挥了重要的作用。
 
中海油中石化联合国际贸易有限责任公司 常务副总经理 江夏:其实如果仔细审视一下曹院士,我觉得曹院士就可以说是现代的在世界舞台上这个炼油技术、新能源技术整个这个世界舞台上,他就是现代版的中石化版的徐霞客。

为时代画像、为时代立传、为时代明德,“江阴骄子”用突出成就生动诠释了江阴精神,成为向世界推介江阴的闪亮名片!向江阴骄子致敬!


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