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​“国家和人民有需要的时候, 我们就要拿得出技术”

——记2024年度中国石化科技创新功勋奖获得者聂红

来源:《中国石化》杂志2025年第2期 时间:2025-02-17 16:07

本刊记者 任卓 于莹 胡漪

聂红,女,汉族,1962年12月生,中共党员。中国石化集团公司首席专家、中国石化石油化工科学研究院科学家,正高级工程师。长期从事炼油加氢催化剂和技术研发工作,为我国炼油绿色低碳发展作出了重大贡献。成果获国家科技进步二等奖2项、国家技术发明二等奖1项(均为第一完成人),中国专利金奖2项,省部级科技进步一等奖12项。被评为全国优秀科技工作者,获何梁何利基金科学与技术创新奖、侯德榜化工科学技术奖成就奖、第三届全国创新争先奖状、赵永镐科技创新奖、2024年度中国石化科技创新功勋奖等荣誉。

在1月16日召开的集团公司2025年工作会议暨HSE工作会议上,集团公司首席专家、中国石化石油化工科学研究院科学家聂红获得2024年度中国石化科技创新功勋奖。集团公司党组书记、董事长马永生为她现场颁奖。

亲和又干练的仪态、温柔而有力的话语,蕴含一种鼓舞人心的力量—近日,我们来到石科院,拜访了这位多项国家级重大科研成果的主持者。

1985年以来,聂红全身心投入炼油加氢催化领域,攀越一座又一座科研高峰:持续创新柴油加氢催化剂和工艺技术,提前提供油品质量高效升级方案,支撑国Ⅰ到国Ⅵ柴油质量持续升级;主持开发重油高效转化技术,有效提高轻质油收率,保障国家能源安全;自主开发生物航煤生产技术并率先在国内工业应用,生产的生物航煤实现国内外商业飞行,为航空业碳减排、实现“双碳”目标奠定技术基础……成果获国家科技进步二等奖2项、国家技术发明二等奖1项、中国专利金奖2项、省部级科技进步一等奖12项,开发的系列催化剂和技术在工业装置应用233套次,为我国炼油技术整体达到世界先进水平作出了重大贡献。

面对荣誉,聂红始终保持着拳拳初心,她说:“我有幸赶上了国家炼油工业发展的好时代,感谢中国石化这么广阔的平台,让我们科研人员能够大展身手。对于行业前沿问题,集团公司领导和科研前辈们一直高瞻远瞩,提前研判、提早入手开展科技攻关,一旦国家和人民有需要的时候,我们就要拿得出技术。”

“好苗子”扎根加氢催化沃土

一张老照片把我们带回到1987年。在盛夏时节的广州石化总厂(现中国石化广州分公司),我国炼油加氢领域奠基人李大东院士与科研团队的合影中,一位年轻娟秀的姑娘和她炯炯有神的大眼睛,让人印象深刻—当时的聂红年仅25岁,已在李大东院士带领的1501组工作近两年。

当时正值李大东院士团队开发的RN-1加氢精制催化剂首次工业应用试验进入关键阶段。能参与这项具备国际先进水平的加氢催化剂工业应用试验,是聂红主动请缨的结果。16岁便考入南开大学化学系、以优异成绩硕士毕业的聂红,初到1501组这片科研沃土时,感受到不小的压力—在现场看到化工企业反应装置之巨大宏伟、领略工艺流程之复杂,她认识到从象牙塔里学来的理论基础知识与工业实践之间的差距。但出身于军人家庭的聂红,骨子里有股永不服输的劲头。她迅速沉下心来,带着问题钻研学习,积极主动走出实验室,在科研前辈的引领下,参与到真正的工业生产中。

在广州石化蒸笼般酷热的装置现场,15室第二任主任石亚华带她熟悉操作流程,了解工业装置的特点和原理,使聂红进一步认识到,基础研究和应用开发只有跟工业应用紧密结合,才能更好满足实际需求。项目结束石科院大部队离开时,聂红愉快地接受了留守工厂的值班任务,一待就是几个月。那段时间,聂红每天跟着工人师傅在装置上取样、取数据,留下了扎实准确的一手资料;参加催化剂性能标定工作,并独立完成了石脑油加氢标定报告的编写任务。这段深入一线学习锻炼和接受科研前辈“传帮带”的经历,为聂红日后的科研攻关和技术管理工作奠定了良好基础。

聂红勇于突破自我、严谨踏实、任劳任怨的精神,受到了科研前辈的赞赏,成为院里重点培养的“好苗子”。一边在前辈带领下投身炼油加氢催化剂的科研攻关和工业实践,一边紧跟国内外行业前沿动向,不断学习新理论、新技术,年轻的聂红迅速积累经验,成长为石科院炼油加氢领域的骨干。

系列柴油加氢技术支撑国家油品质量持续升级

进入20世纪90年代,随着油品质量升级的进程,炼油加氢技术有了更广阔的发展空间。我国自主研发的炼油催化剂RN-1成功销往海外,成为具有里程碑意义的创新成果。接过科研前辈的接力棒,聂红带领团队以RN-1加氢催化剂为基础,开始向着研发新一代加氢催化剂发起冲击。

为了创制性能优且成本低的催化剂,聂红把精力聚焦到催化剂载体氢氧化铝上。当时国内市场量产的氢氧化铝粉种类繁多,但完全满足高性能加氢催化剂研制需求的几乎没有。由于氢氧化铝粉颗粒较大、难以成型,聂红就天天泡在实验室里磨粉、筛粉。“那时候的工作条件没有现在好,设备密封性不强,磨粉时头上全是粉,就像满头白发似的。”这些艰苦细致的前期工作,为催化剂成型奠定了坚实的基础。最终,RN-10催化剂的脱硫活性比当时国内外最好的催化剂高14%以上,采用国产的氢氧化铝粉替代昂贵进口原材料,催化剂成本显著降低,为生产国1和国2柴油提供了技术支撑。由于对科技、经济的重大贡献,该技术于2001年获得国家科技进步奖二等奖。

2010年以来,我国油品质量升级步伐加快,市场对清洁油品的要求越来越高,对柴油中的硫和多环芳烃含量提出更严格的要求。当时已经是石科院副院长的聂红带领团队提前预判,瞄准深度脱硫和降低多环芳烃含量的方向,同时兼顾工业装置稳定性,从催化剂孔结构、金属分散度等方面展开研究,提前开发出了具有高活性且稳定性的RS-2100和RS-2200加氢催化剂,以及可调控环境的反应分级强化工艺,不仅使得油品硫含量降到10ppm以下,而且使稳定性提高30%以上,推动柴油质量标准快速从国Ⅳ升级到国Ⅵ。

重油高效转化技术缓解原油对外依存

1996年后,我国原油对外依存度持续上升,2018年后一直在70%以上,在全球地缘政治冲突加剧的背景下,如何缓解原油对外依存问题、保障国家能源安全,是聂红和科研工作者们一直思考的问题。“通过重油高效转化技术,我们能对获得的原油进行更好地利用,让原油发挥最大价值。”20世纪90年代中期,聂红开始加入攻克重油高效转化难题的队伍。

“重油”是指原油分离出石脑油、煤油和柴油馏分后剩余的重质油,占原油总量的40%以上,其组分分子大且结构复杂、杂质含量高,转化难度极大。当时国内企业的重油加氢装置普遍存在运转周期短、催化裂化重循环油难转化等问题。

“很多复杂的问题,可以换一个角度来思考—‘珠穆朗玛峰’难爬,那就换成走低矮、易于攀爬的小山坡,只要能到达终点,就是正确的路。”聂红团队解放思想、转换思路,找准了重油转化的解题之道。他们通过分析发现,要实现重油转化,一方面可以创新催化剂及级配技术,强化沥青质传质和加氢转化,提高催化剂抗结焦、脱金属和容金属能力,延长重油加氢装置运转周期;另一方面可以通过改变重循环油的循环方式改变反应路径,促进多环芳烃转化为轻质油品。

立足于这两个认识,聂红带领团队勇闯催化剂技术前沿区域,开发了“双通道”催化剂和活性组元非均匀分布的脱金属催化剂,促进沥青质扩散与转化,催化剂可容纳更多的金属。他们基于新催化剂,构建了个性化催化剂专有级配技术,大幅延长装置运转周期。此外还开发了新型双向组合技术(RICP),使汽柴油收率有效提升。目前,重油高效转化技术已在海内外25家炼厂工业应用,仅一套390万吨/年装置三年就为企业新增利润11亿元,为我国石油资源高效利用提供了关键技术支撑。该成果获得2011年度国家科技进步二等奖。

中国石化1号生物航煤助力航空领域净零排放

2020年,我国明确提出2030年碳达峰、2060年碳中和目标。在航空领域,航煤由于其特殊性,难以用电、氢替代。而以“地沟油”(餐饮废油)、农林废弃物等生物质为原料的生物航煤,因其全生命周期碳排放量可减少65%以上,最高可达85%,成为替代化石燃料、实现航空领域净零排放的有效途径之一。然而,由于原料杂质多、氧含量高、含不饱和基团等,生物航煤研发难度大、投入成本高,难以大规模发展。

为解决航煤低碳转型难题,中国石化很早就着手布局生物航煤产业链。早在2009年,聂红团队就借助集团公司炼油加氢技术平台,在国内率先开启了以餐饮废油等为原料生产生物航煤的技术研发。

想让“地沟油”飞上天,需要对标石油基航煤来研制,但难度巨大。面对挑战,聂红带领团队经过反复试验,创新研发出专用催化剂和工艺,使催化剂的脱氧活性、选择性和氢耗可调,反应器温升得到有效控制,并通过了工业规模装置示范验证。2011年12月,中国石化在镇海炼化生产基地产出中国石化1号生物航煤。

有了产品不是终点,飞行用的产品和设备等还需要经过严格的审核认证,才能真正飞上天。为了解决这一难题,团队积极推进产业链合作,助力民航局自主构建了一整套适合中国国情的适航认证体系,仅用两年时间便完成了产品的适航认证,获得我国第一张生物航煤适航许可证。

2015年3月、2017年11月,中国石化1号生物航煤的首次国内、跨洋商业载客飞行先后取得成功。除了安全认证,2022年还获得了亚洲首张可持续生物材料认证(RSB)证书,自此我国具有了生物航煤自主创新技术、自主生产、自主审定的整体能力。2024年6月,国产C919大飞机加注中国石化1号生物航煤并试飞成功。

科学家精神薪火相传

聂红的办公室不大,但“含书量”极高—她几乎是被各种书籍、资料包围着办公的。扎根炼油加氢科研领域近40载,聂红带领团队不断勇攀高峰,创造了平均每十年拿出一项国家级重大科研成果的佳绩。从行政岗位退下来、专职负责科研工作后,她的工作强度有增无减。最近,她正在审阅一部由她主编的行业新材料方面的关键技术丛书。“前沿研究、指导学生、课题立项、奖项申报、与外部科研机构和行业企业交流合作,聂老师都亲力亲为,很多时候直到深夜还在工作。”聂红的博士生孙佳新说,“她的科学思维和科研态度让我们受益匪浅,是我们学术生涯中的榜样。”

聂红的科研眼光一直盯准最前沿的技术领域。下一步,她希望将传统炼油与人工智能技术结合,通过数据驱动的智能优化,提升研发效率;通过引入机器学习和大数据分析技术,实现催化剂的理性设计。

谈及行业未来,聂红的话鼓舞人心:“我们的目标不仅是解决问题,而且是要创造未来,能够推动中国炼油行业的技术创新和可持续发展。”

( 责任编辑:孙艳 )