中国化工学会会士风采：张来勇

【弘扬科学家精神：优秀科技工作者风采录】

【编者按】为大力弘扬科学家精神，生动展现化工领域科技工作者报国为民的风采，引领广大化工科技工作者肩负起历史责任，不断向科学技术广度和深度进军，中国化工学会开展“弘扬科学家精神：优秀科技工作者风采录”系列活动。活动将展示化工领域优秀科学家和科技工作者笃行不怠、科技报国、勇当高水平科技自立自强排头兵的卓越风采和创新精神，以增强荣誉感和科技报国的使命感，形成推进高水平科技自立自强、建设科技强国的强大合力。

为坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力，加快实施人才强国战略，培养造就德才兼备的高素质人才，中国化工学会于2018年开始会士评选工作，以表彰在化工科学技术领域方面做出重大、创造性的贡献和成就的会员。截至目前，学会已完成六届评审，评选出会士89名。为弘扬科学家精神、充分发挥中国化工学会会士在会员中的表率作用，中国化工学会在官方网站、微信公众号上开设“会士风采”栏目，邀请部分会士作为首批宣传对象展示风采，并以科普的形式，用通俗易懂的语言介绍其研究领域，向公众宣传普及化工知识、展示化工在科技强国中所做的贡献。敬请关注！

中国化工学会会士风采：张来勇

个人简历

张来勇，现任中国寰球工程有限公司首席技术专家。

长期从事乙烯、煤化工等技术开发、成果转化及工业应用工作，主持完成400万吨/年煤间接液化技术创新及产业化、首套大型乙烯成套技术、百万吨级乙烷制乙烯成套技术、大型氮肥成套技术等15项国家和中国石油集团重大科技专项攻关及重大工程建设任务，创新成果总体达到国际先进水平、部分达到国际领先，已应用于30多个项目，为提升我国重要化工原料乙烯自给率、国家能源及粮食安全自主保障能力做出重大贡献。

荣获国家科学技术进步奖一等奖1项、二等奖1项，荣获首届国家卓越工程师、全国工程勘察设计大师、全国创新争先奖、杰出工程师奖、侯德榜化工科学技术奖成就奖、中国化工学会会士等荣誉，任中国石油科技委员会委员、中国石油科学技术协会委员、并担任中国勘察设计协会总承包分会副会长、中国石油工程建设协会副理事长等。

研究领域介绍

乙烯及相关技术

对大众来说，乙烯是一个说不大清楚的专业词汇。其实，这种由2个碳原子和4个氢原子组成的化合物，与每个人的日常生活密切相关，是世界上产量和消费量最大的有机基础化工原料之一，被称为石化工业的“面粉”。乙烯产能也是衡量一个国家石油化工水平的重要标志。作为生产乙烯的“磨面机”，乙烯装置通常被称为“石化之母”。把黑黑的石油炼制产品送入这台巨无霸“磨面机”，生产出来的就是乙烯、丙烯、丁二烯等无色的重要工业原料。我们日常生活所用到的塑料、橡胶、建材、农业、交通、航空航天工业及军工用的大部分化工材料，都是由这些原料加工而成。

2008年，中国石油决定设立“大型乙烯装置工业化成套技术开发”重大科技专项（即“大乙烯一期”），实施乙烯技术国产化。2012年10月，采用攻关技术建设的大庆石化60万吨/年乙烯装置一次开车成功，标志着我国终于成为世界上第4个掌握乙烯技术的国家。2017年，中国石油启动大型乙烯关键技术升级与工业应用（即“大乙烯二期”），在“大乙烯一期”成果的基础上，“大乙烯二期”以原料多元化、装置大型化、节能绿色化等为方向，推动技术迭代、成果创新和功能升级，实现了中国石油乙烯技术“从有到强”的跨越。2023年，采用“大乙烯二期”技术成果建成的国内最大规模的广东石化120万吨/年乙烯装置是我们的另一杰作。该装置一年生产的乙烯可加工制成2亿亩农田所需的地膜材料，生产的丙烯如果制作成2寸管材可绕地球18圈，生产的丁二烯则可制成5300万个家用车轮胎。

塔里木乙烷制乙烯项目乙烯装置

氮肥及相关技术

氮，是富含于空气中的元素，同时也是蛋白质的主要成分，是植物生命活动的基础。当作物缺氮时，叶片会变得又薄又小，根部变得细小，花、果、穗生育迟缓，种子少而小。氮气与氢气在一定反应条件下合成为氨，再和二氧化碳反应生成尿素，也就是氮肥。氮肥施于土壤可提供植物氮元素营养的单元肥料，是世界化肥生产和使用量最大的肥料品种，生产氮肥是实现国家粮食安全战略的重要保障。上世纪以来，我国以天然气为原料的大型氮肥技术均由国外引进，为实现科技自立自强，2009年中国石油设立重大科技专项，张来勇及团队联合高等院校、科研院所、装备制造企业，成功开发出我国首套以天然气为原料的大型氮肥工业化成套技术（以下简称“大氮肥”），在宁夏石化、缅甸石化、国能宁煤等国内外4套装置成功应用，单项技术在20余家企业应用，成功带动我国化肥及相关产业发展及技术和装备出口。

大氮肥技术对推动国家产业升级及装备制造业技术进步起到重大的作用，有力支撑了国家绿色化工低碳转型任务，也为我国粮食“二十连丰”做出了积极贡献。

与氮肥技术紧密相关的液氨储氢技术正处于迅速发展阶段，相同体积的液氨比液氢多约60%的氢，与氢的液化温度需要降至-253℃相比，氨的液化温度只有-33℃，非常容易液化，能在常温下被液化，以氨的形式运载氢气会有极大的优势，经济性优势凸显，因此以氨储氢、供氢、代氢是氢能的发展趋势之一。此外氨还是一种零碳燃料，它和氧气燃烧反应产物为水和氮气，是理想的无碳燃料。

煤制油及相关技术

煤炭，除了作为燃料，还可以通过化学加工过程转化为与我们生活中息息相关的汽油、柴油、以及高附加值的化工产品。

我国石油对外依存度超过70%，依存就代表了不确定性。为了国家能源安全，必须在以石油为原料的同时，“另辟蹊径”的开展其他原料制化工品技术开发和工程化应用。我国富煤的资源禀赋就决定了煤炭占国家一次能源产量的90%以上，煤炭液化作为一种先进洁净煤技术，自然成为我国煤炭资源综合利用的新道路。张来勇及其团队历经多年攻坚克难和创新研发，在大型单喷嘴干煤粉气化、煤间接液化工程放大等关键技术、重大装备及材料方面实现重大突破，开发形成了国际领先水平的大型煤间接液化成套技术。

事迹和故事分享

国产大乙烯共成长

在张来勇的职业生涯中，他和他的团队在一起完成了很多挑战，他和团队也获得同行的赞许和大大小小各项荣誉，但他把这些称赞和荣誉归结为“时代造就的幸运”，他谦虚的说：“与化工打了快40年交道，现在看只能说是做到了说‘化’算‘化’。”

1988年，从天津大学硕士研究生毕业的张来勇入职寰球公司，刚入职的他经常听到前辈们谈到开发这一石化关键技术的事，那时候我国乙烯技研发虽然取得了一些进展，但大型乙烯成套技术国产化始终没有突破，这在当时是我国石化工艺技术开发人员的一块“心病”，张来勇立志要努力实现大型乙烯成套技术国产化，他将“中国人要有自己的乙烯生产技术！”这句话写在了自己工作笔记本上。

1990年，张来勇作为第一批联合工作和培养人员被派往意大利，去熟悉国际上的工作方式，包括设计理念。在意大利的一年半时间，国际上先进的工作方式、设计理念为他打开了一扇窗，同时也让青年工程师受到强烈的震撼，不服输的劲头更是激发着他暗自用功、工程报国的信念。每每回忆那段岁月，张来勇总是动情的说：“那种差距是巨大的，用现在的话讲就是降维打击，但也是动力，身处异国他乡，才真的对过去那些留洋科学家、工程师的心情和干劲感同身受”。回国之后，张来勇在黄文等老一代寰球乙烯人的带领下，开始摸索研究，从机理探究、工艺技术研发、关键装备国产化等，持续突破，一步步踏出了自有大型乙烯成套技术的光辉征程。

时间来到2008年，我国已成为世界第二大乙烯消费国，但当量自给率仅为38%，且国内乙烯生产依然全部采用引进技术，实施乙烯技术国产化刻不容缓。终于，经反复论证后，2008年中国石油集团公司做出了一个重大决定：设立“大型乙烯装置工业化成套技术开发”（即“大乙烯一期”）重大科技专项，由寰球公司作为牵头单位，以大庆石化公司新建60万吨/年乙烯装置为依托，对乙烯成套技术和关键设备的国产化进行攻关，实施乙烯技术国产化，该项目也被列入国家科技支撑计划。时任寰球公司总工程师的张来勇接过重担，担任项目长，带领公司技术专家和研发团队投入到乙烯国产化的攻坚战中。

那段时间，张来勇带着大家一门心思扑在研发上，“只要不投入生产，就不能松劲儿”，一干就是五年多，团队成功完成了“百万吨级乙烯成套工艺技术、关键装备研发及示范应用”和中国石油重大科技专项“大型乙烯装置工业化成套技术开发”的攻关。2012年10月5日，首套采用自主成套技术建设的大庆乙烯装置一次投产成功，比原计划提前一年，且总体达到国际先进水平，部分关键指标达到国际领先水平。中国大型乙烯成套技术实现了从0到1的突破，我国成为世界上第四个掌握乙烯技术的国家。

面对全球乙烯行业呈现裂解原料轻质化、多元化，装置规模大型化的新发展格局，2017年，中国石油设立“大乙烯二期”重大科技专项，依旧由寰球公司担纲、张来勇任项目长。张来勇和团队持续深耕自有技术，攻克百万吨级乙烷裂解制乙烯成套技术，形成了裂解技术、分离工艺及工程化技术、系列催化剂技术、裂解产物预测与运行优化技术四大系列44项成果，乙烷裂解制乙烯的综合收率高达83%，吨乙烯综合能耗低于320千克标油，达到国际先进水平，乙烯技术跨入2.0时代。2021年8月，应用该技术的长庆、塔里木两个乙烷制乙烯国家示范工程先后成功投产；2023年2月12日，基于大乙烯二期成果建设的广东石化120万吨/年乙烯装置一次开车成功。

张来勇（前排中间）在项目现场检查指导

张来勇在兰州石化长庆乙烷制乙烯项目中交仪式发言

提升国家能源安全自主保障能力

2010年，面对国家战略需求，张来勇积极投身“年产400万吨煤间接液化成套技术创新开发及产业化”重大项目（简称400万吨煤制油项目），担任设计总负责人，主持技术工程化和设计工作。

2016年7月，习近平总书记在视察国能集团宁夏煤业集团400万吨/年煤制油项目建设现场时，向全国发出了“社会主义是干出来的”伟大号召。这对正在攻坚400万吨煤制油项目的张来勇及团队来说，给予了强大动力。最终，经过近6年创新研究和协同攻关，他带领团队与合作伙伴一起完成了煤制油技术创新及工业应用工作，突破了工程技术放大、系统集成和优化等关键工程建设难题，解决了煤化工产业污水规模化处理难、水耗大的瓶颈；形成了可复制、可推广的煤间接液化成套技术。同年12月28日，煤制油项目产油成功，习近平总书记发贺信指出，这一重大项目建成投产，对我国增强能源自主保障能力、推动煤炭清洁高效利用、促进民族地区发展具有重大意义，是对能源安全高效清洁低碳发展方式的有益探索，是实施创新驱动发展战略的重要成果。

躬身入局保障国家粮食安全

合成氨是做氮肥的必要原材料。天然气制合成氨是目前世界上应用最广的技术之一，占合成氨生产的79%，相比国内较多采用的煤制合成氨方式，CO2排放可以减少51%，达到2.16吨/吨氨。我国的天然气制合成氨技术上一直受制于人，多年来一直依赖进口。

2010年，在中国石油“大型氮肥工业化成套技术开发”重大科技专项的支持下，张来勇与团队一起钻研方案，在能耗上精益求精，在参数上不断优化，在流程上大胆创新。张来勇说：“自主合成氨技术要对标国际先进，必须抓好每一个细节，不放过任何一个降低能耗的办法。”合成氨弛放气回收过程将影响到原料消耗、氢氮比调节和合成氨全系统协同。研发团队深入调研了国内外包括膜分离、变压吸附、深冷分离等可以实现氢气回收的技术，并将每种技术分别与合成氨整体流程相结合进行迭代优化计算。经过反复讨论，选择了膜分离法的氢回收系统和氨回收系统，最大程度减少原料消耗。2018年，重大科技专项的依托工程宁夏石化年产45万吨合成氨、80万吨尿素项目成功开车运行，标定期间合成氨装置综合能耗达到30.17GJ/吨氨，经中国石油集团组织的鉴定，技术整体达到国际先进水平。

习近平总书记指出“中国人的饭碗任何时候都要牢牢端在自己手上”。作为以化肥起家的国内第一家化工设计院，大氮肥国产化之路，就是张来勇及团队坚实践行保障国家粮食安全战略的初心和使命。

绿色低碳向未来

随着党和国家对世界作出的“双碳”目标庄严承诺，对大乙烯、煤制油、大氮肥技术来说，实现绿色低碳发展是躲不开、绕不过去的问题，这为张来勇与团队提出了新的课题、新的挑战，更是新的机遇。

张来勇（前排中间）与团队一起讨论方案

“一套乙烯装置的能量消耗约有3/4发生在裂解炉。过去乙烯裂解用烃类燃料，现在我们正在开展用绿电加热裂解的研究，采用绿电加热裂解，二氧化碳排放量基本为零，减碳潜力巨大。”张来勇如是说。

“这是我们未来5年甚至更长一段时间要去解决的问题，也是大乙烯三期攻关要解决的问题。”目前，张来勇正在牵头开展石化节能和绿色减碳、化工新材料技术的开发工作，并指导开展氢能的制、储、运、用技术开发。征途漫漫，他还未停下脚步，在坚守中时刻洞察前路，为绿色炼化“计深远”。

就像国家工程师的颁奖宣传报道里说的一样。卓越工程师之“卓越”，代表的不只是我国工程技术领域“摘取皇冠上的明珠”的实力，还有“十年磨一剑”的决心、心怀“国之大者”的站位。

站在新起点，张来勇和团队锚定新的目标，整装再出发。