试论煤化工的科研之路

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     发表于“化工设计通讯”2015年2期
　　摘要：叙述煤化工课题的建立，煤化工行业中两类主要科研课题的产生及作用，还讨论了知识产权等问题，建议合理规范开展科研，使科研最大限度发挥作用和效率。
　　关键词：科技创新，知识产权，煤化工，科研
　　与煤化工热伴随，煤化工科研也红红火火。煤制油、甲醇制烯烃、甲醇制芳烃、煤制天然气、煤制乙二醇等几大课题成果频出，在大规模工业化的道路上领跑，各种研究机构、各类研究课题大量出笼。一些企业成立煤化工研究所，并出现用高薪来引进世界顶尖科学家为国内服务的热潮，此时此刻中国煤化工科研名声大振，在世界上遥遥领先。
　　如何来设立煤化工的科研题目？这是一些企业和工业科研机构非常关心的事情，本文就是来剖析这个问题。
　　1 课题是如何建立的
　　在煤化工科研热潮中，‘人、钱、题’是三个必不可少的主题。前两个对于煤炭企业来说不难办到，而第三个主题确实令企业有些迷茫，不知道该干什么。
　　如何来确定科研题目？
　　(1)从社会市场的需要来命题
　　做课题为了什么？这也就是课题的根本。大家很明白，任何课题的命题前提必须是在国家的需要指引下，也就是从社会市场的需要来命题，否则立下的题是毫无意义的。
　　现在市场需要什么？热门大项是煤制油、甲醇制烯烃、甲醇制芳烃、煤制天然气、煤制乙二醇，此外还有煤制低碳醇等，许多项目的命题就是围绕着这些内容，进行子课题的研究。
　　(2)科研单位命题------从领导人的认知中产生
　　不可否认，许多科研单位的领导人来自于有经历的科研人员，他们逐步晋升到领导岗位，根据他们对本学科发展的理解来确定题目，大部分还是对路的，少数人信息封闭，立下的题目早被别人做出结论。
　　(3)投入社会已经在研的课题
　　查阅科技部公布的科研项目，你会发现，很多项目并不新鲜，十几年甚至几十年来一直存在，决定题目的不是现在的科学家，而是以前的科学家。
　　这些课题已经被人做了多年，研究的方向很明确，现在后继者的起点可以很高，好像一下子就有成果。例如在催化剂方面，有一部分是剖析历史上已经成型的样品，再加点新研究内容，变成新的了，只有很少一部分是在开天辟地进行创新。
　　现在出现了不少课题重复现象，即‘我也来做现象’。这个现象现在很热门，这是由于这样的课题容易被主管部门接受，容易出成果，容易实现‘自主知识产权’，行政层面上很光彩，经济上划得来。
　　(4)生产企业需求命题
　　------从生产中产生的课题，改进现有技术
　　在一些大型企业中，有专门的费用来扶植企业内的科研机构，主要是改进生产装置的能力和水平，节能降耗，改善环境等，也有用自己研究的催化剂更换引进或外面购买的催化剂，这对于企业来说是技术改造或技术革新，在大多数的情况下有积极的一面，但是在少数情况下，有难以解释的知识产权问题。
　　(5)自由命题------想做什么就做什么
　　目前有些高层次的科研机构在学习西方的科研体制，提倡自由命题。这在非常尖端的科研方面是很大的进步，能够充分发挥尖端科研人员的主观积极性，使得一些非常有才华的科学家摆脱干扰，从而有可能完成创造性的成果，甚至去进军诺贝尔科学方面的奖。
　　但是，这个办法也只是极少数人能够适应，而且这类课题往往是前沿性的课题，要去开创一个新的天地，对于多数科研人员来说，没有对世界科研的深入了解和高超的创造性思维，难以实现自由命题。
　　2 煤化工行业中两类主要的科研课题
　　煤化工行业中存在两大类主要研究课题，即催化剂和工艺流程。大部分研究工作与这两大类有关，科研的投资方向也主要在这两大方面。
　　催化剂的研究往往容易见到效果，可以从小实验开始，起初投入人力不多，在有一定成果后，再投入到工业试验装置中去论证，然后再投入工业运用。因此，有的集团就有工艺靠引进和催化剂自主开发的不成文方针，从而实现产能扩展、技术进步。
　　也有一些课题是另类的，例如研究溶剂、吸附剂等。此外工业研究中，许多属于工程问题的研究，也十分重要，例如，如何让阀门耐磨、如何从反应液中过滤出催化剂，如何提高塔效率等，也是让人费尽心机的。
　　(1)催化剂
　　催化剂是可以改变化学反应速率,但不能改变反应平衡点的物质。催化剂加速反应过程一般具有两个途径，一个是增加反应物的活性中心，另一种是改变反应途径。催化剂分均相催化剂与非均相催化剂。非均相催化剂呈现在不同相的反应中，而均相催化剂则是呈现在同一相的反应。
　　一般工业中较常用非均相催化剂，利用不同状态的特性，可以在反应后比较容易分离出产物与催化物。
　　现代煤化工的流程中，往往要经过几个反应步骤，使用几次催化剂。例如煤制烯烃的过程，就要经过变换催化剂、甲醇合成催化剂、甲醇裂解催化剂、烯烃聚合催化剂等。
　　催化剂研究甚至要耗费毕生的精力，许多人为了研究一种催化剂或者一类催化剂而贡献一生。
　　(2)工艺流程
　　工艺流程指工业品生产中，从原料到制成成品各项工序安排的程序。为了使生产能够合理有效地进行，必须要有一个先后顺序的安排，这个程序就是工艺流程。对工艺流程的研究就是要达到如何以最安全的过程、最稳定的运行状况、最少的排放、最低的成本、最高的生产效率来制造产品。
　　工艺流程的研究可以是局部流程的或者是全流程整体的。
　　通常在一种新类型的催化剂开发后，要进行一个单元流程的研究，目的是验证这个新类型催化剂工业化的可能性。
　　单元流程的研究完成后，可以与已经成熟的现有单元流程组合，建立全流程装置，这样的工作属于工程研究，不可缺少。
　　例如，近年来不断有新的煤气化技术的研究成果出现，就像航天炉、两段炉、清华炉、多喷嘴等煤气化技术，它们的研究不涉及到最终的产品，目的是給后续工艺配个头，这类研究对现代煤化工的发展贡献很大。
　　对一个新产品进行全新的全流程研究，一般很少能够见到，难度也太大了。
　　3 课题的目标
　　研究的课题要达到什么目标？这是课题的本质，也是研究人员最关心的问题。实际上每个课题的情况是不同的，各有各的打算。但是无论什么样的课题，最终都要有经济效益，否则成果就没有意义了。下面就是要说明，不是每一个课题都是有用的。
　　(1)填补国内的空白
　　填补国内的空白，表明这个课题的成果国外有而国内没有，这是工业课题研究最理想的目标之一，这样的课题最受管理部门的欢迎，因为他的起点为零，从无到有，国内没有别人在做，不会发生‘低水平重复’的情况，一旦成功，就会找到用户，做得好还可能大面积的推广。
　　例如，甲醇制丙烯的催化剂研究。
　　(2)赶超世界先进水平
　　有时候国外有的技术，若干年前国内的水平较差，因此要立项进行赶超世界的先进水平，这样的课题也是相当不错的，虽然有一定的起点，但是目标清晰，催人奋进，值得鼓励。但是这类课题的难度很大，需要研究者有较高的智力和水平。
　　例如：费托合成铁基、甲醇制低碳烯烃、甲醇制汽油和芳烃等催化剂的研究，已经超过世界先进水平。
　　(3)国内外没有成功先例的创新
　　这是最困难的课题，它往往要攻克世界难题、或者国外不研究的课题，甚至文献上鲜有报道，如何达到目的，要研究人员自己看着办，没有实力的科学家，难以完成这样的使命。
　　例如，合成气直接合成乙醇。到目前为止，国内外没有可以工业化成功的先例。
　　(4)规避国外专利
　　这类课题在行业内不是极少数，有许多研究题目的结果有国外的成果摆在面前，在经济利益的推动下，为了摆脱引进的高额费用，也从国家的利益考虑出发，要实现‘自主知识产权’，自己也作一个题目，但是又不能侵犯专利。在目前国家需要加快发展的情况下，我们很难说这样的课题不应该去做。
　　例如，这样的情况在煤气化技术上和某些催化剂研究上，表现得特别明显。
　　(5)对外谈判的筹码
　　国内个别有实力的大型集团，心系国外技术，但是限于国外技术的要价很高，难以承受，所以希望在国内也有同类成果，目的是在对外谈判的时候可以压价，公开的说法就是‘国内的科研就是对外谈判的筹码’，它们收购国内已有的成果或者自己成立一个研究所，将此作为科研的方向。这給国内科研人员带来最悲哀的后果，往往在自己出成果的时候，国外引进技术已经到来，在购买了国外技术后，这类课题的实际成果最终将被淘汰，其后果是严重地摧残科研人员的心灵。
　　(6)改变了原料路线后的创新
　　化学工业的原料从天然气转向煤炭，有许多新的课题可以研究，这也是非常受企业欢迎的题目。
　　例如褐煤制浆、焦炉气的利用等等，课题的领域非常广，大有可为。特别是如果褐煤制浆能够大规模工业化，将开创我们褐煤利用的新纪元。
　　(7)与同行竞争------抢占市场制高点
　　这是企业内最没有出息的研究，明明国内已经有成果得到国家或者行业的肯定，就是不肯用别人的成果，认为用国内的成果是‘技不如人’，而用国外的成果是‘引进先进技术’。于是出现‘我也来做现象’，在国内重复立题，在同样水平上竞争。表面看来出成果很快，实际上是变相地侵犯国内同类科研单位的知识产权而且难以界定。由于国内保护知识产权的力度不够和细则不详，因此这种现象难以避免。
　　获取同行的成果，不是不可能的事情，已经在工业装置上在线的催化剂，获取样品后有可能被剖析，这使一些研究人员伤心，几十年几代人的成果被别人一二年赶上，以后谁从头研究？没有人从头研究，谁创新？
　　(8)难有工业意义的研究
　　有的研究目标只是验证某一个机理，研究者可能忽略工业化的可能，通常只能产生一篇论文。最常见的题目是研究者提出要开展CO2加氢制甲醇催化剂的研制。研究者认为[1]，“可以预期，一旦这一瓶颈得以突破，CO2化学将对未来社会的能源结构和化工产业起到不可估量的巨大推动作用”。
　　这样的课题还真的得到许多人的支持。他们可能不知道工业上氢气是如何得到的，不明白得到氢气会产生更多的CO2，实际上对国家来说是瞎忙活一场，只有在极个别的特殊情况下才有可能得到应用。
　　国内再三出现这种课题的原因是，研究人员和审核人员对化学工业不了解，眼界不够开阔，工厂去得太少，文献看得太少，与别人交流太少。
　　4 研究是如何进行的
　　从传统的科研方法来说，查阅文献是不可缺少的一步，这是继承前人研究的成果的必经之途。但是目前在一部分工业科研人员中产生一个很奇怪的现象：对前人的研究和评价一无所知，以为天下的研究从自己开始。因此，有必要来说明一下，工业研究是如何进行的。
　　(1)从头开始研究
　　在确立课题以后，前提是进行文献调查，知道别人做过什么，自己从何处入手。例如在某些集团的科研立项中，就是要写明文献调查的情况，这就避免走弯路，避免重复别人已经做过而且结论已经明确可靠的工作。这个工作方法的起点高，成就也就高，通常是要做新的事情。
　　从头开始研究包括实验室小试、中试、工业化试验等步骤，费时费力，有时一个催化剂的研究经历了几代人，几十年，这是正宗的科学研究。例如国内费托合成铁基催化剂、甲醇制烯烃催化剂就是这样。
　　(2)从购买国内外专利和研究成果开始
　　在近期工业研究中，就出现购买国内外专利的先例。在此基础上再进行研究，起点也就高，国内有实力的集团，采用过这个办法。
　　(3)从购买国内外已经退役的试验装备开始
　　通常，工业试验的装置在试验取得数据以后，这个装置没有生产价值，就要关闭甚至拆掉。新研究者为了节省时间和经费，购买国内外已经退役的试验装备开始按照自己想法进行的试验。国内有实力的集团，也采用过这个办法。
　　(4)模仿、重组、改进、创新和借鉴已有成熟技术
　　对已经生产的工业化装置上的工艺、催化剂等进行模仿、重组、改进、借鉴和创新，产生‘自主知识产权’的成果，目的大都是想不再交纳专利费，降低成本，并且在行政上有一个说法。
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　　知识产权辨析
　　近期国内一些生产企业对‘自主知识产权’十分看重，认为这是一种十分显示实力的行为。但是，从经济学的观点来看，企业要的是利润，企业是不愿意推广新技术的，不愿意培养对手的，不愿意看到其它企业与自己一样拥有新技术，因此我们不难发问企业，要‘自主知识产权’除了要行政说法以外有何用？
　　显然，问题在于‘自主知识产权’的定义是什么？他对于企业究竟有什么作用。
　　(1)‘专利技术’与‘专有技术’的区别
　　‘专利技术’是公开的技术，是可以推广的技术，因此科研单位开发的新技术可以去申请国家专利，目的是在推广过程中保护自己，不被别人无偿复制。科研单位在推广的过程中获取经济利益，成为延续开发的资本。专利技术受相关法律的保护，目的是保护开发单位延续开发的能力。
　　‘专有技术’是不公开的技术，是不可以在企业外部推广的技术，往往是企业内部的科研院所做的工作，不可以去申请国家专利，目的是用‘不允许推广’来保护自己，不被别人赶超。企业内部的科研单位靠本企业投资或在本企业内部推广的过程中获取经济利益，来延续开发的资本。专有技术不受法律的保护，只能自己保护自己。
　　显然，生产企业集团拥有‘专有技术’已经足够，没有必要拥有‘专利技术’，没有必要申请专利。
　　(2)‘自主知识产权’与‘自己知识产权’的区别
　　显然，‘自主知识产权’是国家的知识产权，许多国企的开发成果是国家投资的，有责任在国内推广。否则，国家的企业拿了国家的资金开发的新技术，不在国内推广，把它变成特定企业‘自己的知识产权’，损害了国家的利益。
　　如果国家的企业用本企业的资金开发的新技术成为‘专有技术’，也就是‘自己的知识产权’，不打算推广，也无可非议了。
　　(3)保护知识产权路漫漫日长长
　　总的来说，国内保护知识产权的力度，远没有达到国家的要求，新技术被无偿复制的情况时有发生，新技术被外来技术排挤的情况也时有发生。
　　一些财大气粗的国企心系国外技术，对国内科研单位开发的技术不支持，或采用种种办法无偿复制，或引进国外同类水平的技术，借口国外技术先进来排挤国内技术，使国内技术几十年的努力付之东流。
　　保护国内知识产权的路漫漫日长长。
　　(4)新技术的输出和输入
　　就目前国内煤化工的新技术来说，输出技术已经开始，如水煤浆气化、两段炉干煤粉气化、低温甲醇洗净化等，都已经开始输出，但是尚未在国外形成真正工业化产业，而且总量来说还很少。
　　但是，相反的情况倒是出现了，国外一些没有工业化的‘新技术’，或者是不在一个行业的并非很成熟的显示技术，却被引进在国内作大规模工程化的试验，例如‘壳牌煤气化’、‘GSP煤气化和科林煤气化’、
　　‘UOP的MTO’等，这已经习以为常了。
　　现在又在引进‘KBR煤气化’、‘E-GAS煤气化技术。这些技术的引进初期，本质上并不成熟，靠国内企业替外商来完善，然后在下一批装置再引进的时候逐步变成了成熟技术。
　　这里讲一个国内化工界近年最痛心的事件。为了开发甲醇制烯烃成套技术，中科院有关单位化了三十多年的时间，几代科学家从基础开始到工业化研究，采用某化工工程公司的创新设计，在内蒙神华集团建设了一个世界上独一无二的年产60万吨的煤制烯烃厂。在该生产装置运行后，惠生工程公司不去推广这项技术，却引进了没有成熟工程经验美国UOP甲醇转化MTO工艺包，并在南京建厂。显然这不是竞争，而是給国家的科技创新帮倒忙。
　　6 结论和建议
　　许多人认为，提高科研创新能力，必须增加科研投入与改革科研体制两手抓。
　　(1)提高科研的投入
　　近日发布的《2012年全国科技经费投入统计公报》[2]显示，2012年，我国研究与试验发展经费投入首次突破万亿元大关。中国科研费用规模排在世界第三，紧跟在美国和日本之后。2012年，全国共投入研究与试验发展经费10298.4亿元，其中‘化学原料和化学制品制造业’占554.7亿元，应该说比例不小了。但是与美国和日本比，尚有不足，提高科研的投入是绝对必须和正确的。
　　(2)科研体制改革
　　提高科研创新能力的另一个手段是科研体制改革，这是一个通用命题，实际上体制改革的方针是很明确的。
　　2013年7月17日，国家领导人提出[3]‘率先实现科学技术跨越发展’，‘率先建成国家创新人才高地’，‘率先建成国家高水平科技智库’，‘率先建设国际一流科研机构’。对科研来说，这“四个率先”的要求既为未来发展指明了方向，也为深化改革明确了目标。
　　煤化工行业怎么办？
　　如果能够从企业上层开始废除‘自己知识产权’的思想，真正保护‘自主知识产权’，吸纳和鼓励外部专职科研成果新技术在本企业内能够流通，能抵制国外同类技术的排挤，从而鼓舞我国广大科研人员的创造性，发挥每个人的聪明才智，真正赶上和超过世界先进水平。这就是说，煤化工的科研要心系国家，把国家的利益置于企业的利益之上。在这个基础上实现上述的‘四个率先’，就能够深化改革的目标。
　　只有让科技创新像春风一样传播，煤化工才有美好的明天。
　　参考文献
　靳治良等，‘二氧化碳化学—-现状及展望’，化学进展2010 ，22(6):1102-1115
　‘2012年全国科技经费投入统计公报’，国家统计局，2013，9，26
　‘深化科技体制改革’，人民网，2014，1，9