郑起(68届)——在科技发明的道路上奋勇攀登

发布时间:2017.11.12

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来源:福州三中

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一氧化碳高变催化剂是合成氨工业最重要的制氢催化剂,其需求量约占化肥催化剂的50%,也是化肥催化剂行业污染最严重的一种催化剂。传统的催化剂中含有6%~14%的氧化铬。铬是最重要的助剂,它的加入能大幅度提高催化剂的活性、耐热性及使用寿命。但医学研究表明铬化合物是强致癌物质,在催化剂制造、使用过程及用后废弃物都给人体和环境带来严重毒害和污染。如何免除高变催化剂的铬污染,是化肥催化剂行业亟待解决的世界性难题。

1986年郑起作为项目技术负责人和课题组同志一起承担了低铬、无铬一氧化碳高变催化剂的研制任务。该工作富有挑战性,它既无前人之经验可学习,又无国外之资料可借鉴,全凭双手去摸索,去创造。需要相当的恒心和毅力,还须具备百折不挠的心理素质。

她和课题组的同志首先从分析变换反应的机理、氧化铬在催化剂中的状态和催化过程的作用入手,摸清铬元素在催化剂中起的化学作用,进行理论分析,然后去寻找合适的元素,取代铬的作用。

为了寻找合适的助剂,郑起和她的同事们反复配方,反复筛选。试验一开始,通宵达旦、日以继夜便是家常便饭。上至魏教授,下到普通实验员,每天平均工作都在10小时以上。十几年来,他们不知放弃多少节假日。吃苦耐劳,成了他们这一集体的风格。作为技术负责人的郑起,更是全力以赴,曾经因工作疲劳,昏倒在实验室里,同事们用单架把她抬到医院,医生说她过度疲劳,需要调养休息。

200多次的反复配方筛选,他们终于找到了取代物——AB两种助剂,使催化剂的铬含量由6%~14%降低到2%,性能达到国内外先进水平。AB助剂,不但无毒,而且价格低廉。

然而,这只是实验室的成果,才走出了成功的第一步,还需在催化剂厂进行工业中试、合成氨厂使用考察,质量达标后,才能做为新型催化剂推广。

催化剂厂高变催化剂车间是全厂最脏、最累的车间,这里有氧化铁粉尘,有氧化铬污染。作为研究人员为了把好质量关,也为了获取第一手资料,他们必须亲自坚持在生产第一线操作,观察生产情况,一道一道工序地跟下去。工人是一人一岗,而他们则要兼顾整条生产线的十几道工序。在车间楼上楼下来回奔波。从早到晚,连续工作,一干就是十几个小时,有时遇到问题,24小时通宵达旦。由于工厂设备不太好,经常会有酸溅到脸上,留下疤痕。每次中试下班,脸上、头发上都积了厚厚的一层污垢,洗三四次都洗不干净,二三天过后,吐出的痰里还有黑的东西。回到家时腰酸背痛,腿都跨不上楼梯。其中的脏和累以及可能致癌的苦处,不是一般人所能想像的,更何况是女同志。

中试生产并不是一帆风顺,其中也有挫折和失败,初期的中试产品存在许多缺陷,她与工厂的技术人员和工人一起讨论、研究解决方案,并把中试中的问题带回实验室,从理论上剖析、工艺上分析,运用现代物化手段,对催化剂进行微观分析,找出问题的症结,再指导工业中试。

前前后后,课题组进行了73轮中试。可喜的是,工业中试,获得成功。她和同事们又奔波于各地氨厂,将研制出的新型催化剂投入工业使用,帮助工厂进行催化剂的升温还原,总结使用情况。工业使用证明,催化剂性能达到国内外先进水平,是一种很有推广价值的低铬、高效、节能的环保型催化剂。被国家正式命名为B116型一氧化碳高温变换催化剂。

这一成果,荣获1993年国家科技进步二等奖,并被国家环保局列入全国推广计划。年产量达1500吨左右,在百余家中、小型氨厂使用。产生了巨大环境效益和社会效益。

作为第一获奖人的郑起,也得到了党和人民的嘉奖:1993年被批准享受政府特殊津贴;1994年被国家人事部评为有突出贡献的中青年专家;省委、省政府表彰的第三批“福建省优秀专家”;福州市劳动模范。

B116型一氧化碳高变催化剂的开发成功,只是寻求无铬之路上的一个里程碑,它距离无铬高变催化剂究竞还有多远,她并不知道,但她相信世上无难事,只要肯登攀,不管多么遥远的目标,只要坚持不懈,勇于登攀,就一定能够实现。

郑起和同事们在魏教授的领导下又开始了冲刺无铬的新征程,她知道这一征程将比B116更加艰难。

国内外的理论研究都认为,铬在一氧化碳高变催化剂中是结构助剂,它的加入使主催化剂四氧化三铁产品粒度变小、分散度提高、比表面增大,阻止了催化剂在高温下的烧结。对于这几十年的传统理论,他们大胆提出了挑战,铬在催化剂中是否还有其他作用?在研究中他们发现铬在高变催化剂中不仅起结构助剂作用,而且还起电子助剂的作用。这一新发现为无铬之路找到了新的途径,要寻找替代铬的助剂,不仅要考虑其结构助剂性能,而且还要考虑电子助剂性能。在这一新理论的指导下,郑起和同事们开始了新的助剂研究工作。经过两年的艰苦探索,她们发明了用特殊工艺制备的多元复合助剂,取代铬助剂,实验样品性能达到了有铬催化剂的水平。

实验室的成功并不意味着工业化能够成功,几百克乃至几公斤的催化剂能够做得到的质量,在几百吨、上千吨规模生产线上并不一定能够做到。郑起知道实验成果转化为生产力,其难度有时候比实验室的研究发明更大,她带着失败和吃苦的思想准备,带着B116工业化扩大试验的经验,再度投身到工业化生产和试用工作中。为了验证新工艺的可靠性,她先后在三个催化剂厂进行工业化扩大试验,试产品两次在合成氨厂投入使用,历时6年。在工业化试产中她曾经病倒在工厂,住院挂瓶治疗,稍微好一点她又回到车间继续工作,工人们被她的精神所感动,积极地配合她做好试产工作,使试产品的质量得到了保证。

6年的艰辛,使她憔悴了许多,头发花白了许多,但她的拼搏精神却在磨练中得到了提升。工夫不负有心人,无铬高变催化剂试产品在合成氨厂经历了4年的生产考验,性能良好,达到了预定目标。事实说明无铬高变催化剂取得了成功。

 1997年该项成果通过专家鉴定,得到的评价是达到国际领先水平。1998年,该项成果获福建省科技进步一等奖,2000年获国家技术发明二等奖,并获得中国、美国专利各一项。

在此基础上,她又带领课题组的同志们开展FBD型低铬、低汽气比高温变换催化剂研究, 该成果于2006年获福建省科学技术一等奖。在全国中小型氨厂推广应用,深受广大用户的欢迎。

成功固然给她带来了一时的喜悦和鼓舞,但她并没有满足于取得的成绩,用她的话来说,成绩只代表过去,未来还需要继续开拓。目前为解决氢能源工业存在的技术问题,她正带领着课题组成员着手新一代高效一氧化碳变换纳米催化剂的研究,朝着新的目标继续攀登。

福州大学供稿

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