闵 恩 泽

(中国石化石油化工科学研究院，北京 100083)

寻路：创新、发明
——改变经济发展方式

闵 恩 泽

(中国石化石油化工科学研究院，北京 100083)

路的起点是原始创新和创造发明，所以首先探讨了什么是原始创新和发明创新，以及它们构思形成的途径。然后总结了国内将发明、创新用于改变现有企业发展方式的成功经验，探讨了国外转变经济发展形成新兴产业的成功途径。最后归纳总结了从创新发明到转变经济发展方式之路。

原始创新 创造发明 新构思形成 经济发展方式

2012年11月8日，中国共产党第十八次全国代表大会在北京胜利召开。通过电视聆听了胡锦涛同志代表第十七届中央委员会在开幕式上所作的大会报告，笔者有两点深刻感触：一是创新驱动发展，二是我国处于加快转变经济发展方式的攻坚阶段。

如何去寻路？回顾历史，总结经验，发现规律，指导未来。因此，从50多年来科研实践中的经验和教训，去探索从创造发明到转变经济发展方式之路。

路的起点是创新和发明，所以寻路之前，先探讨一下什么是创新？什么是发明？

1 创新与发明

原始创新必须改变技术的科学知识基础，如我们日常生活中的电视机由阴极射线管发展为液晶电视、照像机由胶卷照像发展为数码照相机等；在石油化工领域，重油催化裂化催化剂由无定型硅铝发展为结晶硅铝的分子筛，大幅度提高了转化率，增产汽油；加氢催化剂雷尼镍由晶态镍发展为非晶态镍，也大幅度提高了加氢活性、减少了催化剂用量。

技术发明是要推出一个前所未有的技术。如尽人皆知的爱迪生发明电灯；近年开发的替代能源，如风力发电、光伏电池太阳能发电、微藻生物柴油均属世界上前所未有的发明。

2 创新和发明构思的形成

原始创新和发明构思的形成渠道是多种多样、十分广阔的。回顾石油炼制和石油化工技术创新和发明案例，新构思形成的途径有：受文献启发和交流讨论，如分子筛裂化催化剂的发明；移植其它学科的知识，如铂重整工艺的发明；实验中的意外发现，如异丁烷丁烯烷基化；已有科学知识的新应用，如喷气燃料缓和临氢脱硫醇新工艺；其它行业会议的收获，如累托石层柱分子筛；此外，还有国外专利的启发、学术交流讨论的启发等，真是“条条道路通罗马”、条条道路通创新、发明。所以创新、发明新构思形成的道路十分广阔；它的形成要靠多学习，多实践，日积月累，同时也要靠多交流，多讨论，依靠集体智慧。下面举四个实例来阐明。

2.1 分子筛裂化催化剂[1]

重油催化裂化催化剂，其活性组分由无定型硅铝转化为结晶硅铝的分子筛，被誉为“20世纪60年代炼油工业的技术革命”，其原始性新构思的形成源于文献的启示和交流讨论。

分子筛裂化催化剂发明人之一的Plank，曾在《美国多相催化历史选编》一书中，介绍了他在美孚研究和发展公司(Mobil Research & Development Co.)工作时发明分子筛的经过。1956年Plank开始研究催化裂化催化剂，不久Rosinski也参加进来。当时，美孚研究和发展公司催化裂化催化剂科研工作的目的就是要改进硅铝裂化催化剂。如果能通过这种改进来降低催化剂上气体和焦炭产率，使汽油产率提高1%，那么，每年就可以为美孚石油公司增加100万美元以上利润。

如何去降低硅铝裂化催化剂上气体和焦炭产率，他们从Blanding的论文中了解到裂化催化剂活性下降与积炭有定量关系，这使他们认识到：寻找的催化剂应该有比裂化原料分子稍大的中孔，这样催化裂化反应就可以比较有选择性地进行，减少结焦，而且使催化剂活性维持在较高水平。至于如何去制备这种催化剂，他们从Dickey和Pauling的分子模板剂制备选择硅胶吸附剂得到启发，于是采用分子模板剂制备了分子筛和硅铝凝胶两种新催化材料加以比较，最后选择分子筛来制备裂化催化剂，研发成功了重油分子筛裂化催化剂。

此外，他们在研发过程中，还克服了其它不少困难。例如，建立正确评价裂化催化剂选择性的方法，通过离子交换提高分子筛裂化和选择性、分子筛与基质调配制备小球、微球催化剂等。

1930年，Pines在美国环球油品公司分析化验室负责测定热裂化过程所产汽油的不饱和烃含量。当时他使用的分析方法是磺化法：先将汽油样品与定量的96% H2SO4加入带有活塞的刻度量瓶，再把量瓶浸入冰水中，然后振荡。振荡一段时间后，从量瓶上读出油层减少的体积，即为与硫酸反应的不饱和烃含量。一日，他把量瓶长时间置入在冰水中，发现油层增加。1930年9月，Ipatieff到美国环球油品公司工作，Pines向他报告了自己的发现。Ipatieff以丰富的科研经验和真知灼见，决定用纯烯烃和含有烯烃和烷烃的混合物对此进行系统研究。这一决定导致烷基化反应的发现，最后导致发明了异丁烷丁烯烷基化新工艺。

2.3 累托石渣油裂化催化剂

20世纪80年代，我国迫切需要开发渣油催化裂化催化剂，以扩大催化裂化原料来源，增加炼油厂效益。笔者受东京第七届国际催化会议论文的启发[3]，跟踪开展了氢-铝交联蒙脱土渣油催化裂化催化剂的研究，发现铝-交联层柱蒙脱土的水热稳定性差，不能满足催化裂化装置中高温再生的要求，于是开展导向性基础研究，研究其水热稳定性差的原因[4]。发现水热稳定性好的原土必须具备：①层柱结构必须十分稳定，同时又要能膨胀；②四面体层中应有较多的铝离子取代硅离子。这就为寻找所需要的原土指明了方向。

经过多方寻找，得知在广西中越边境军事管制区内发现了一种累托石，其结构正符合笔者要找原土的要求，取回这种矿石后，用铝溶胶制成铝-交联累托石，果然具有高渣油裂解活性和高水热稳定性的特点，可以用来制备渣油裂解催化剂[5]。

2.4 喷气燃料临氢脱硫醇新工艺

喷气燃料临氢脱硫醇新工艺的发明，来自已有知识的应用，在各种硫化物中，硫醇加氢反应最容易进行。

硫醇是喷气燃料中的有害杂质，油品中的少量硫醇会使油品发出臭味，它对飞机发动机材料有腐蚀作用，并且影响喷气燃料的热安定性。

喷气燃料脱硫醇的工艺主要是催化氧化脱硫醇法：将磺化酞箐钴催化剂分散于苛性碱液中，与喷气燃料接触，通入空气，将硫醇氧化为烷基二硫化物，溶于喷气燃料中而达到脱硫醇的目的。氧化产物需要经水洗、脱盐脱水以及白土脱色等工艺除去。因此，要产生废碱、废白土渣排放，污染环境。

对于喷气燃料的加氢精制，中国石化石油化工科学研究院采用W-Ni催化剂，工艺条件为氢气分压3.6 MPa、温度321 ℃、体积空速1.55、氢油体积比473～516。其目的是加氢脱硫、脱氮及部分芳烃饱和，以改善其燃烧性能。一天突然想到硫醇是在所有硫化物中最容易脱除的，应该可以采取十分缓和的加氢条件去脱除。对这一想法讨论后，决定采用下列条件开展开拓性探索试验：①采用W-Ni金属含量低的催化剂以降低成本；②催化剂不硫化，简化开工手续；③采用0.7 MPa低压、氢油体积比40、240 ℃低温等缓和条件，降低加氢费用[6]。

由此可见，喷气燃料临氢脱硫醇技术不仅工艺条件缓和、对原料油有较好的适应性、投资及操作费用低，而且环境友好，是绿色技术。目前已建成12 套0.3～1.0 Mta工业装置，总加工能力6 Mta。

从上面的原始创新和发明的石油化工新工艺案例，充分说明原始创新构思的来源多种多样，所以要博学广识，依靠集体智慧。但在科学技术日新月异的今天，这远远不够了，还要大力开展导向性基础研究，在核心技术的科技前沿领域，积累新的科学知识，形成创新发明的新构思，同时也要纵览世界科技前沿，与世界并驾齐驱，根据需求，大力开展开拓性探索，论伯仲，比高低，争取首先突破。

3 利用创新与发明去转变现有企业发展方式

对于现有企业如何利用发明创新去转变经济发展方式。前面所述的喷气燃料临氢脱硫醇新工艺取代现有的催化氧化脱硫醇法即是一例。这几年中国石化巴陵分公司还在化纤单体己内酰胺生产中，开发成功钛硅分子筛一步法环己酮氨氧化制环己酮肟新工艺[7]，替代了原有国外引进装置的四步法，即环己酮氨氧化、NOx吸收、羟胺合成和肟化四步法工艺；设备投资和能耗大大降低，反应条件温和，运行成本低，产品质量好、环境友好。二者的装置分别见图1、图2。

图1 引进的氨氧化、NOx吸收、羟胺合成和肟化装置

图2 “四合一”的钛硅分子筛环己酮氨肟化装置

中国石化石家庄炼油化工股份有限公司引进意大利SNIA己内酰胺生产工艺中，己内酰胺精制采用高锰酸钾氧化法，是间断生产，操作复杂，还使部分己内酰胺氧化而损失，造成产品收率低，优级品率低，产生废渣污染环境，采用非晶态合金磁稳定流化床加氢新工艺替代后，从源头根治了高锰酸钾法引起的环境污染，而且提高了产品收率和质量。

如何帮助现有企业走上转变经济发展方式之路，根据上述案例的成功经验，主要是：

(1) 想企业之所想，急企业之所急。要对企业减少成本、环境污染的问题，了如指掌，而且能提出投资少、见效快的解决方案。

(2) 要展望国内外新催化材料、新反应工程和新反应的进展，预先研发成功企业所需投资小、见效快的解决方案所需的技术。在上述介绍的国内实例中应有一类“新式武器”，如非晶态骨架镍、空心结构钛硅分子筛、磁稳定流化床、微孔陶瓷过滤膜以及喷气燃料临氢脱硫、环己酮“原子经济”反应一步制环己酮肟新反应等。

(3) 从原始创新走向工业化需要克服一系列困难，技术才能达到安全、可靠、经济合理。

4 利用创新与发明形成新兴产业，走上发展新兴产业之路

如何去探寻走上发展新兴产业之路，收集了国外近年发展新兴产业取得突出成就的企业，分析和探讨美国杜邦公司、德国赢创公司、美国道康宁公司的发展策略。

4.1 美国杜邦公司[8]

2003年10月7日杜邦公司总裁Holiday获得美国国际企业联合会(United States Council for International Business)荣誉奖励，表彰在他领导下，杜邦由化学工业公司(Chemical Industries Co.)转为市场驱动的科学公司(A Market-Driven Science Co.)。杜邦公司被认为是美国“转型”最成功的企业，其成功的经验值得探讨。

杜邦公司的口号由“通过化学，提供优质产品，开创美好生活(Better Things for Better Living through Chemistry)”转为“创造科学奇迹 (The Miracles of Science)”杜邦公司认为要从世界发展大趋势出发，制订发展战略，推动科学发展，不断发明创新。

(1) 随着世界人口的不断增长，需要增加食品产量和提供更多的优质食物，因此，要在农业和营养领域开展研究，研究农业种子、机械化收获、食物与营养品、食物包装材料等。

(2) 为了减少对石油的依赖，减少温室气体CO2的排放，减少汽车尾气等对空气的污染，需要开发替代能源，包括燃料电池组件，高能效Tyvek材料、轻质聚合物、生物燃料、生物材料等。

(3) 为了保护人民生命和保护环境，开发了劳动保护用的Kevlar，Nomex，开展安保服务，开发了环保材料SentryGlas。

(4) 由于中国、印度、巴西等新兴国家的兴起，人口众多，将是世界广阔的销售市场，因此要开展所需的农产品、建筑和内构专业用材料、涂料、光伏电池和食品包装。

4.2 德国赢创公司

该公司面向社会经济发展大趋势，及早建立以下技术平台：

生物中心(Bio-Center)——从天然原料，开发生物制造技术来生产产品；

纳米电子中心(Nanotronics Center)——从纳米材料，开发整体方案来解决电子应用问题；

工艺强化部(Process Intensification Project House)——建有灵活的生产设备，研发精细化工产品制造中的工艺策略和反应器构思。

4.3 美国道康宁公司[9]

道康宁公司指导创新的要点是：

①研发关注社会经济发展大趋势的多个领域，包括碳排放与捕集、水的安全供应、减少能耗和开发替代能源、健康、营养等；

②根据社会大趋势，针对一些选择出的市场，优先部署研发与投资；

③加快速度是创新的关键，不能全靠自己研发，要与用户、高等院校、其它科研单位等合作；

④安排科研要在不同时间段推出产品，保持好短期科研与长远基础研究的布局；

⑤不能只限于产品，还要有构建新业务的模式和过程，以及服务模式。

在构建新业务的模式和过程中，道康宁公司业务部门分为二部分。一个是Xiamer部门，负责其7 000个产品中的2 100种定型产品的生产与销售，着力提高生产效率。例如建立了低成本上网产品。另一个是道康宁部门，专门负责高成长率、高利润产品的研发和商业化。由于太阳能工业的发展，为多晶硅带来巨大需求。一些用户愿意合资建设工厂，合作研发，以保证未来的供应；进入新兴市场，如在中国与瓦克(Wacker)公司合资建立了工厂。同时不断改进现有产品，如制造更薄的硅片，用于固体LED 照明。另外，在非洲，道康宁公司向农民租赁光伏发电设备提供电能，包括给抽水泵等，在发电后，抽来饮用水，再抽水灌溉农田，几年后农产品增收，农民日渐富裕。这时道康宁公司再向农民回收租赁光伏发电设备的费用。

4.4 走上新兴产业之路

从上述三家企业的成功案例来看，如何走上新兴产业之路：

(1) 首先要分析世界社会经济大趋势中，哪些对企业未来的发展最为重要？

(2) 针对选出的社会经济发展大趋势，深入分析需要研发的技术发明和原始创新。

(3) 如何去开展上述工作，需要三思而行，周密调查和深思熟虑，考虑好“何处是企业最强的实力？何处最有市场销售机会？企业是否有人力去开拓这些机会？”然后确定去实现的途径，是自己组织力量研发？是与外部合作研发？对于自己薄弱的环节，也就是自己没有人力去开拓的部分，兼并有实力的研发单位或者参股。还有很重要的一条，就是现有企业中，与上述发展战略不相符合的已有研发项目要停下来，转移人才。

(4) 企业转型是一个重组的过程，要先易后难，先选择那些已有研发和销售基础的领域选择，创造发明带来利润最高的领域，也要为股东带来更多红利的领域先下手。

(5) 要组织好技术平台，充实和完善已有技术平台；立刻建设新的技术平台，这样才有可能在5～10年后实现目标。

(6) 创新要全方位进行，不只是产品和制造工艺创新，还要销售创新、社会责任创新、环保创新、规划创新和咨询创新等。

(7) 充分认识转型的风险，科技发展日新月异的今天，新技术不断出现，金融危机、社会危机都会影响科技发展和销售市场，因此“转型”计划要与时俱进，及时调整。

[1] Plank C J.The invention of zeolite cracking catalysts—A personal viewpoint[C]Heterogeneous Catalysis Selected American Histories，ACS Symposium Series 222.Washington DC：American Chemical Society，1983：253-271

[2] 美国国家研究委员会，化学科学与技术部，催化科学技术新方向专家组.催化展望[M].熊国兴，陈德安，译.北京：北京大学出版社，1993

[3] Shabtai J，Lazar R，Oblad A G.Acids forms of gross-linked smectites—A novel type of cracking catalysts[C]Seiyama T，Tanabe K.Proceding of the 7th International Congress on Catalysis.Amsterdam：Elsevier Scientific Publishing Company，1981：828

[4] Min Enze.Development of pillared clays for industrial catalysis[M]Hattori T，Yashima T.Zeolites and Microporous Crystals.Tokyo：Kodansha Ltd，Elsevier Science B V，1994：443

[5] Guan Jingjie，Min Enze，Yu Zhiqing.High stable gross-linked rectorite product—A novel type of cracking catalyst[C]Philllips M J，Teman M.Proceedings 9th International Congress on Catalysis，Calgary：The Chemical Institute of Canada，1988：104

[6] 夏国富，朱玫，聂红，等.喷气燃料临氢脱硫醇RHSS技术的开发[J].石油炼制与化工，2001，32(1)：12-15

[7] 吴巍.HTS分子筛催化环己酮氨肟化反应过程[D].北京：石油化工科学研究院，2010

[8] Joseph Chang，DuPont launches $900 million global restructuring program[J].Chemical Market Reporter，2003，264(20)：1

[9] Baker J.ICIS Innovation Awards 2010：Dow Corning seeks innovative ideas in many ways[J].ICIS Chemical Business，2010-10-11

EXPLORING THE TRANSFORMATION OF ECONOMIC DEVELOPMENT BY INNOVATION & INVENTION

Min Enze

(ResearchInstituteofpetroleumProcessing，SINOPEC，Beijing100083)

The pathway starts from innovation and invention，therefore their meaning are defined first，their ways & means of formation are explored.Thereafter，how to utilize innovation and invention to transform the economic development of present enterprise and the formation of new enterprise is discussed.

innovation;invention;pathways for the formation of new ideas; the way to economic development

2013-09-13。

闵恩泽(1924—)，中国石油化工催化剂领域专家。生于四川成都。现任中国石化石油化工科学研究院高级顾问。中国科学院院士、中国工程院院士、第三世界科学院院士、英国皇家化学会会士。中国炼油催化应用科学的奠基人，石油化工技术自主创新的先行者，绿色化学的开拓者。曾获国家科技进步一、二等奖和国家发明奖多项，其中“高水热稳定性的ZRP型分子筛”1995年被评为国家十大科技成就之一，“非晶态合金催化剂和磁稳定床加氢工艺的集成与创新”获2005年国家技术发明一等奖。2006年获首届“中国催化成就奖”。获2007年度国家最高科学技术奖，并被评为2007感动中国年度人物。2011年一颗小行星被永久命名为“闵恩泽星”。2012年获得首届创新方法研究会“创新方法成就奖”。

闵恩泽，E-mail：minenze.ripp@sinopec.com。