當(dāng)我在學(xué)生時期，錢學(xué)森、鄧稼先等老一輩科學(xué)家不惜放棄國外優(yōu)越環(huán)境和待遇，沖破百般險阻堅決回國，并為國家建設(shè)發(fā)展奮斗一生的事跡，就深深感染了我。那時我就立下志向，將來要成為像他們那樣的科學(xué)家，為祖國的繁榮富強作出貢獻。1999年我在美國完成博士后工作決定回國。我深知，祖國才是我需要用一生回報的地方，更是我實現(xiàn)人生夢想的地方。
回國后不久，我來到中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所（以下簡稱大連化物所）工作，擔(dān)任一碳化學(xué)與精細(xì)化工催化研究組（805組）組長，致力于催化新材料以及多相催化反應(yīng)工藝的研究，聚焦合成氣轉(zhuǎn)化和精細(xì)化工催化等領(lǐng)域。20多年來，我?guī)ьI(lǐng)科研團隊，把目標(biāo)鎖定在趕超世界一流、解決國內(nèi)急需的關(guān)鍵技術(shù)上，攻克了一系列核心技術(shù)難題，開發(fā)了多項工藝技術(shù)，已有8項技術(shù)實現(xiàn)了工業(yè)示范或工業(yè)化，總產(chǎn)值超過20億元/年，還有6項技術(shù)正在進行工業(yè)示范或工業(yè)化。研究組也成為該領(lǐng)域在國內(nèi)外有影響力的科研團隊之一。
“煤變油”：20年不懈努力結(jié)碩果
我們研究團隊的一個重要研究方向是合成氣化工，在我國“富煤、貧油、少氣”的資源稟賦下是一條可行的煤炭清潔利用、降低石油對外依存度的重要技術(shù)路線。我們的研究重點主要集中在鈷基催化劑和以其為核心的工藝技術(shù)上。經(jīng)過20多年的不懈努力，兩種新的煤制油技術(shù)都取得了較大進展，正在向工業(yè)化應(yīng)用穩(wěn)步推進。
在固定床合成油蠟方面，我們從基礎(chǔ)理論出發(fā)，成功創(chuàng)制了硅膠負(fù)載的高性能鈷基催化劑，并以此為核心技術(shù)，2007年在浙江寧波建設(shè)了一套3000噸/年的鈷基固定床合成氣制合成油蠟工業(yè)中試裝置。經(jīng)過5000小時的試驗，催化劑綜合性能與殼牌公司同類催化劑水平相當(dāng)，這標(biāo)志著我們掌握了鈷基費托合成氣制合成油蠟這一關(guān)鍵技術(shù)。在該中試的基礎(chǔ)上，我們與北京三聚環(huán)保新材料股份有限公司合作，建設(shè)了20萬噸/年合成氣制合成油蠟工業(yè)裝置，將于2019年底投料開車。
在漿態(tài)床高選擇性合成柴油方面，團隊創(chuàng)制了碳材料負(fù)載的具有高柴油餾分選擇性的新晶型鈷基催化劑。在從實驗室到工業(yè)化的開發(fā)進程中，我一直工作在第一線，帶領(lǐng)團隊攻克了碳材料載體前處理、催化劑現(xiàn)場還原活化等重要關(guān)鍵難點。2015年10月，我們與延長石油集團合作建設(shè)的15萬噸/年合成氣制油工業(yè)示范裝置一次開車成功。這是世界上首套碳材料負(fù)載的鈷基漿態(tài)床合成氣制油工業(yè)示范裝置。現(xiàn)在，示范裝置正在進行最后的消缺整改工作，即將開始滿負(fù)荷生產(chǎn)。
與此同時，團隊還開發(fā)了合成氣油—醇聯(lián)產(chǎn)技術(shù)。在基礎(chǔ)研究方面，首次提出了金屬鈷與碳化鈷的界面是合成高碳醇的催化活性位這一理論，并研發(fā)了具有直鏈伯醇選擇性高的催化劑。在此基礎(chǔ)上，還研發(fā)了有別于國外跨國公司現(xiàn)有的乙烯齊聚技術(shù)、適合于我國資源稟賦的煤基α-高碳烯烴生產(chǎn)技術(shù)，為聚α-烯烴基礎(chǔ)油、高密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯全產(chǎn)業(yè)鏈提供關(guān)鍵原料的核心技術(shù)。
單原子催化：從基礎(chǔ)研究到工業(yè)化
單原子催化是大連化物所張濤院士團隊與清華大學(xué)教授李雋、美國亞利桑那大學(xué)教授劉景月合作，首先提出的催化領(lǐng)域的一個新興概念和理論，我們致力于針對特定的反應(yīng)體系，不僅在實驗室中深入研究單原子催化的機理和控制策略，還將其應(yīng)用于實際工業(yè)化體系，真正實現(xiàn)這一新概念從基礎(chǔ)研究到形成現(xiàn)實生產(chǎn)力。
通過不斷研究和探索，我們不僅發(fā)表了一系列基于多孔有機聚合物（POPS）的高水平學(xué)術(shù)論文，還解決了包括單體批量制備和催化劑成型等工程問題，創(chuàng)制出了一系列具有高活性、高選擇性和高穩(wěn)定性的催化劑，以此為核心形成了工藝軟件包。其中，乙烯氫甲?；捌浼託渲普嫉墓潭ù矄喂芊糯笤囼炓呀?jīng)通過技術(shù)鑒定，與浙江寧波巨化新材料公司合作，正在建設(shè)一套5萬噸/年的工業(yè)裝置，將于2019年底投料試車。這是世界上第一套采用多相催化劑的烯烴氫甲酰化反應(yīng)裝置，具有原創(chuàng)性和先進性。多相丙烯氫甲酰化制丁辛醇和丁烯二聚物多相氫甲?；飘惾纱嫉妊b置正在規(guī)劃之中，尤其是將寧煤神華的400萬噸/年煤制油產(chǎn)物的石腦油餾分中烯烴多相氫甲酰化及其加氫轉(zhuǎn)化為高碳醇的技術(shù)，包括百公斤級油/醇萃取—精餾分離精制技術(shù)，都初步取得了成功。
在甲醇多相羰基化制C2含氧化合物的研究中，我們發(fā)現(xiàn)碳材料負(fù)載的大多數(shù)貴金屬催化劑具有自發(fā)形成單核絡(luò)合物活性位的特性，據(jù)此開發(fā)了甲醇—合成氣經(jīng)多相羰基化制乙酸甲酯及其加氫制乙醇的技術(shù)、酯交換制乙酸乙酯以及水解制醋酸的集成性組合新技術(shù)，完成了原創(chuàng)性的核心技術(shù)工業(yè)性中試，擬在馬來西亞進行工業(yè)示范。
上述兩項技術(shù)，屬于我們研究團隊近年來取得的重要進展，也是對單原子催化這一理論的深入解讀和工程化發(fā)展。
精細(xì)化工技術(shù)填補國內(nèi)空白
2011年8月，我主持研制的國內(nèi)首套乙醇胺（MEA）臨氫氨化生產(chǎn)乙撐胺（EDA）的1萬噸/年工業(yè)化裝置，在山東聯(lián)盟化工股份有限公司開車成功，標(biāo)志著我國掌握了國際上先進清潔的MEA法生產(chǎn)EDA成套技術(shù)，打破了國外公司在該領(lǐng)域的技術(shù)壟斷。該裝置已平穩(wěn)運行近7年，實現(xiàn)產(chǎn)值超16億元。在此基礎(chǔ)上，又新建了1套年產(chǎn)3萬噸的乙撐胺裝置，于2015年3月順利投料生產(chǎn)，該裝置產(chǎn)值超過了24億元，相關(guān)成果獲“遼寧省科學(xué)技術(shù)獎二等獎”和“中國專利優(yōu)秀獎”。該項技術(shù)已日趨成熟，與印度Balaji有機胺公司簽訂了整套技術(shù)許可合同，并于2019年1月順利投料開車并產(chǎn)出合格產(chǎn)品。
由我主持的中科院戰(zhàn)略先導(dǎo)項目“低階煤清潔高效梯級利用關(guān)鍵技術(shù)與示范”子課題“煤基合成氣制乙醇技術(shù)的研發(fā)”，其中煤經(jīng)合成氣制C2含氧化物，再加氫轉(zhuǎn)化為乙醇，經(jīng)過多年的不懈努力研制出了高選擇性的新型合成乙醇催化劑以及產(chǎn)物后處理的加氫催化劑，并完成了實驗室立升級模試。在此基礎(chǔ)上，世界上第一套千噸級合成氣制乙醇工藝技術(shù)完成了工業(yè)中試。乙酸直接加氫制乙醇技術(shù)與索普集團公司和中國五環(huán)工程有限工程公司合作進行了3萬噸/年乙酸加氫制乙醇工藝技術(shù)的工業(yè)示范。與美國Celanese公司的技術(shù)相比，在相近的能耗和物耗下，我們的技術(shù)更有優(yōu)勢。團隊還開發(fā)了世界上首套15萬噸/年乙酸—丙烯酯化及其加氫制乙醇和異丙醇的工業(yè)化技術(shù)，該技術(shù)具有原子經(jīng)濟性，產(chǎn)品純度達(dá)到了99.9%以上。
除此之外，采用我們團隊技術(shù)的2萬噸/年對苯二甲酸二甲酯（DMT）加氫制1,4-環(huán)己烷二甲醇（CHDM）工業(yè)裝置，2014年在江蘇張家港成功投產(chǎn)并穩(wěn)定運行，該生產(chǎn)廠家成為世界上第三家具備生產(chǎn)PETG和PCT聚酯工程塑料CHDM中間體能力的企業(yè)。
經(jīng)過20多年努力，我們已經(jīng)形成了一系列基于加氫、氨化、氫甲?；汪驶木?xì)化工成套技術(shù)，填補了我國精細(xì)化工行業(yè)多個生產(chǎn)技術(shù)的空白，縮小了與世界先進水平的差距。
經(jīng)驗與感悟
“把論文寫在祖國的大地上?！边@是習(xí)近平總書記對中國科技工作者的殷切希望，也是我和團隊多年來共同努力奮斗的目標(biāo)?；ù罅庾龊没A(chǔ)研究，是支撐原創(chuàng)性技術(shù)工業(yè)化的關(guān)鍵，也是我們能始終保持技術(shù)領(lǐng)先的原動力所在。例如我們首次系統(tǒng)地提出了在碳材料負(fù)載的鈷基催化劑中Co-Co2C界面是合成混合伯醇活性位的理論；首次提出了多孔聚合物配體自負(fù)載“新的均相催化多相化”概念，成為烯烴氫甲酰化工程化技術(shù)的重要理論依據(jù)。在2016年大連化物所“我們身邊的科學(xué)家”報告會上，我曾以“怎樣當(dāng)研究組組長”為題與大家交流經(jīng)驗。在我看來，能解決實際問題的基礎(chǔ)研究是催化技術(shù)原始創(chuàng)新的基礎(chǔ)和源頭；開展應(yīng)用研究要主動適應(yīng)國家經(jīng)濟發(fā)展的新常態(tài)，在瞄準(zhǔn)國內(nèi)市場的同時，也要積極開拓國際技術(shù)市場。在確定課題的時候，要將我國企業(yè)的實際需求與我們的研究積累結(jié)合起來。通過與適應(yīng)我們技術(shù)特點的伙伴強強聯(lián)合，來縮短研發(fā)時間，突破技術(shù)鏈上的瓶頸，實現(xiàn)從“科學(xué)語言”向“工程語言”轉(zhuǎn)換，這樣才能擁有推動科學(xué)技術(shù)向工業(yè)應(yīng)用轉(zhuǎn)化的“真本事”。
作者簡介：
丁云杰，浙江海寧人，博士、研究員、博士生導(dǎo)師。現(xiàn)任大連化物所合成氣轉(zhuǎn)化和精細(xì)化學(xué)品催化研究中心主任。
