尋路：創新、發明
——改變經濟發展方式

閔 恩 澤

(中國石化石油化工科學研究院，北京 100083)

尋路：創新、發明
——改變經濟發展方式

閔 恩 澤

(中國石化石油化工科學研究院，北京 100083)

路的起點是原始創新和創造發明，所以首先探討了什么是原始創新和發明創新，以及它們構思形成的途徑。然后總結了國內將發明、創新用于改變現有企業發展方式的成功經驗，探討了國外轉變經濟發展形成新興產業的成功途徑。最后歸納總結了從創新發明到轉變經濟發展方式之路。

原始創新 創造發明 新構思形成 經濟發展方式

2012年11月8日，中國共產黨第十八次全國代表大會在北京勝利召開。通過電視聆聽了胡錦濤同志代表第十七屆中央委員會在開幕式上所作的大會報告，筆者有兩點深刻感觸：一是創新驅動發展，二是我國處于加快轉變經濟發展方式的攻堅階段。

如何去尋路？回顧歷史，總結經驗，發現規律，指導未來。因此，從50多年來科研實踐中的經驗和教訓，去探索從創造發明到轉變經濟發展方式之路。

路的起點是創新和發明，所以尋路之前，先探討一下什么是創新？什么是發明？

1 創新與發明

原始創新必須改變技術的科學知識基礎，如我們日常生活中的電視機由陰極射線管發展為液晶電視、照像機由膠卷照像發展為數碼照相機等；在石油化工領域，重油催化裂化催化劑由無定型硅鋁發展為結晶硅鋁的分子篩，大幅度提高了轉化率，增產汽油；加氫催化劑雷尼鎳由晶態鎳發展為非晶態鎳，也大幅度提高了加氫活性、減少了催化劑用量。

技術發明是要推出一個前所未有的技術。如盡人皆知的愛迪生發明電燈；近年開發的替代能源，如風力發電、光伏電池太陽能發電、微藻生物柴油均屬世界上前所未有的發明。

2 創新和發明構思的形成

原始創新和發明構思的形成渠道是多種多樣、十分廣闊的。回顧石油煉制和石油化工技術創新和發明案例，新構思形成的途徑有：受文獻啟發和交流討論，如分子篩裂化催化劑的發明；移植其它學科的知識，如鉑重整工藝的發明；實驗中的意外發現，如異丁烷丁烯烷基化；已有科學知識的新應用，如噴氣燃料緩和臨氫脫硫醇新工藝；其它行業會議的收獲，如累托石層柱分子篩；此外，還有國外專利的啟發、學術交流討論的啟發等，真是“條條道路通羅馬”、條條道路通創新、發明。所以創新、發明新構思形成的道路十分廣闊；它的形成要靠多學習，多實踐，日積月累，同時也要靠多交流，多討論，依靠集體智慧。下面舉四個實例來闡明。

2.1 分子篩裂化催化劑[1]

重油催化裂化催化劑，其活性組分由無定型硅鋁轉化為結晶硅鋁的分子篩，被譽為“20世紀60年代煉油工業的技術革命”，其原始性新構思的形成源于文獻的啟示和交流討論。

分子篩裂化催化劑發明人之一的Plank，曾在《美國多相催化歷史選編》一書中，介紹了他在美孚研究和發展公司(Mobil Research & Development Co.)工作時發明分子篩的經過。1956年Plank開始研究催化裂化催化劑，不久Rosinski也參加進來。當時，美孚研究和發展公司催化裂化催化劑科研工作的目的就是要改進硅鋁裂化催化劑。如果能通過這種改進來降低催化劑上氣體和焦炭產率，使汽油產率提高1%，那么，每年就可以為美孚石油公司增加100萬美元以上利潤。

如何去降低硅鋁裂化催化劑上氣體和焦炭產率，他們從Blanding的論文中了解到裂化催化劑活性下降與積炭有定量關系，這使他們認識到：尋找的催化劑應該有比裂化原料分子稍大的中孔，這樣催化裂化反應就可以比較有選擇性地進行，減少結焦，而且使催化劑活性維持在較高水平。至于如何去制備這種催化劑，他們從Dickey和Pauling的分子模板劑制備選擇硅膠吸附劑得到啟發，于是采用分子模板劑制備了分子篩和硅鋁凝膠兩種新催化材料加以比較，最后選擇分子篩來制備裂化催化劑，研發成功了重油分子篩裂化催化劑。

此外，他們在研發過程中，還克服了其它不少困難。例如，建立正確評價裂化催化劑選擇性的方法，通過離子交換提高分子篩裂化和選擇性、分子篩與基質調配制備小球、微球催化劑等。

1930年，Pines在美國環球油品公司分析化驗室負責測定熱裂化過程所產汽油的不飽和烴含量。當時他使用的分析方法是磺化法：先將汽油樣品與定量的96% H2SO4加入帶有活塞的刻度量瓶，再把量瓶浸入冰水中，然后振蕩。振蕩一段時間后，從量瓶上讀出油層減少的體積，即為與硫酸反應的不飽和烴含量。一日，他把量瓶長時間置入在冰水中，發現油層增加。1930年9月，Ipatieff到美國環球油品公司工作，Pines向他報告了自己的發現。Ipatieff以豐富的科研經驗和真知灼見，決定用純烯烴和含有烯烴和烷烴的混合物對此進行系統研究。這一決定導致烷基化反應的發現，最后導致發明了異丁烷丁烯烷基化新工藝。

2.3 累托石渣油裂化催化劑

20世紀80年代，我國迫切需要開發渣油催化裂化催化劑，以擴大催化裂化原料來源，增加煉油廠效益。筆者受東京第七屆國際催化會議論文的啟發[3]，跟蹤開展了氫-鋁交聯蒙脫土渣油催化裂化催化劑的研究，發現鋁-交聯層柱蒙脫土的水熱穩定性差，不能滿足催化裂化裝置中高溫再生的要求，于是開展導向性基礎研究，研究其水熱穩定性差的原因[4]。發現水熱穩定性好的原土必須具備：①層柱結構必須十分穩定，同時又要能膨脹；②四面體層中應有較多的鋁離子取代硅離子。這就為尋找所需要的原土指明了方向。

經過多方尋找，得知在廣西中越邊境軍事管制區內發現了一種累托石，其結構正符合筆者要找原土的要求，取回這種礦石后，用鋁溶膠制成鋁-交聯累托石，果然具有高渣油裂解活性和高水熱穩定性的特點，可以用來制備渣油裂解催化劑[5]。

2.4 噴氣燃料臨氫脫硫醇新工藝

噴氣燃料臨氫脫硫醇新工藝的發明，來自已有知識的應用，在各種硫化物中，硫醇加氫反應最容易進行。

硫醇是噴氣燃料中的有害雜質，油品中的少量硫醇會使油品發出臭味，它對飛機發動機材料有腐蝕作用，并且影響噴氣燃料的熱安定性。

噴氣燃料脫硫醇的工藝主要是催化氧化脫硫醇法：將磺化酞箐鈷催化劑分散于苛性堿液中，與噴氣燃料接觸，通入空氣，將硫醇氧化為烷基二硫化物，溶于噴氣燃料中而達到脫硫醇的目的。氧化產物需要經水洗、脫鹽脫水以及白土脫色等工藝除去。因此，要產生廢堿、廢白土渣排放，污染環境。

對于噴氣燃料的加氫精制，中國石化石油化工科學研究院采用W-Ni催化劑，工藝條件為氫氣分壓3.6 MPa、溫度321 ℃、體積空速1.55、氫油體積比473～516。其目的是加氫脫硫、脫氮及部分芳烴飽和，以改善其燃燒性能。一天突然想到硫醇是在所有硫化物中最容易脫除的，應該可以采取十分緩和的加氫條件去脫除。對這一想法討論后，決定采用下列條件開展開拓性探索試驗：①采用W-Ni金屬含量低的催化劑以降低成本；②催化劑不硫化，簡化開工手續；③采用0.7 MPa低壓、氫油體積比40、240 ℃低溫等緩和條件，降低加氫費用[6]。

由此可見，噴氣燃料臨氫脫硫醇技術不僅工藝條件緩和、對原料油有較好的適應性、投資及操作費用低，而且環境友好，是綠色技術。目前已建成12 套0.3～1.0 Mta工業裝置，總加工能力6 Mta。

從上面的原始創新和發明的石油化工新工藝案例，充分說明原始創新構思的來源多種多樣，所以要博學廣識，依靠集體智慧。但在科學技術日新月異的今天，這遠遠不夠了，還要大力開展導向性基礎研究，在核心技術的科技前沿領域，積累新的科學知識，形成創新發明的新構思，同時也要縱覽世界科技前沿，與世界并駕齊驅，根據需求，大力開展開拓性探索，論伯仲，比高低，爭取首先突破。

3 利用創新與發明去轉變現有企業發展方式

對于現有企業如何利用發明創新去轉變經濟發展方式。前面所述的噴氣燃料臨氫脫硫醇新工藝取代現有的催化氧化脫硫醇法即是一例。這幾年中國石化巴陵分公司還在化纖單體己內酰胺生產中，開發成功鈦硅分子篩一步法環己酮氨氧化制環己酮肟新工藝[7]，替代了原有國外引進裝置的四步法，即環己酮氨氧化、NOx吸收、羥胺合成和肟化四步法工藝；設備投資和能耗大大降低，反應條件溫和，運行成本低，產品質量好、環境友好。二者的裝置分別見圖1、圖2。

圖1 引進的氨氧化、NOx吸收、羥胺合成和肟化裝置

圖2 “四合一”的鈦硅分子篩環己酮氨肟化裝置

中國石化石家莊煉油化工股份有限公司引進意大利SNIA己內酰胺生產工藝中，己內酰胺精制采用高錳酸鉀氧化法，是間斷生產，操作復雜，還使部分己內酰胺氧化而損失，造成產品收率低，優級品率低，產生廢渣污染環境，采用非晶態合金磁穩定流化床加氫新工藝替代后，從源頭根治了高錳酸鉀法引起的環境污染，而且提高了產品收率和質量。

如何幫助現有企業走上轉變經濟發展方式之路，根據上述案例的成功經驗，主要是：

(1) 想企業之所想，急企業之所急。要對企業減少成本、環境污染的問題，了如指掌，而且能提出投資少、見效快的解決方案。

(2) 要展望國內外新催化材料、新反應工程和新反應的進展，預先研發成功企業所需投資小、見效快的解決方案所需的技術。在上述介紹的國內實例中應有一類“新式武器”，如非晶態骨架鎳、空心結構鈦硅分子篩、磁穩定流化床、微孔陶瓷過濾膜以及噴氣燃料臨氫脫硫、環己酮“原子經濟”反應一步制環己酮肟新反應等。

(3) 從原始創新走向工業化需要克服一系列困難，技術才能達到安全、可靠、經濟合理。

4 利用創新與發明形成新興產業，走上發展新興產業之路

如何去探尋走上發展新興產業之路，收集了國外近年發展新興產業取得突出成就的企業，分析和探討美國杜邦公司、德國贏創公司、美國道康寧公司的發展策略。

4.1 美國杜邦公司[8]

2003年10月7日杜邦公司總裁Holiday獲得美國國際企業聯合會(United States Council for International Business)榮譽獎勵，表彰在他領導下，杜邦由化學工業公司(Chemical Industries Co.)轉為市場驅動的科學公司(A Market-Driven Science Co.)。杜邦公司被認為是美國“轉型”最成功的企業，其成功的經驗值得探討。

杜邦公司的口號由“通過化學，提供優質產品，開創美好生活(Better Things for Better Living through Chemistry)”轉為“創造科學奇跡 (The Miracles of Science)”杜邦公司認為要從世界發展大趨勢出發，制訂發展戰略，推動科學發展，不斷發明創新。

(1) 隨著世界人口的不斷增長，需要增加食品產量和提供更多的優質食物，因此，要在農業和營養領域開展研究，研究農業種子、機械化收獲、食物與營養品、食物包裝材料等。

(2) 為了減少對石油的依賴，減少溫室氣體CO2的排放，減少汽車尾氣等對空氣的污染，需要開發替代能源，包括燃料電池組件，高能效Tyvek材料、輕質聚合物、生物燃料、生物材料等。

(3) 為了保護人民生命和保護環境，開發了勞動保護用的Kevlar，Nomex，開展安保服務，開發了環保材料SentryGlas。

(4) 由于中國、印度、巴西等新興國家的興起，人口眾多，將是世界廣闊的銷售市場，因此要開展所需的農產品、建筑和內構專業用材料、涂料、光伏電池和食品包裝。

4.2 德國贏創公司

該公司面向社會經濟發展大趨勢，及早建立以下技術平臺：

生物中心(Bio-Center)——從天然原料，開發生物制造技術來生產產品；

納米電子中心(Nanotronics Center)——從納米材料，開發整體方案來解決電子應用問題；

工藝強化部(Process Intensification Project House)——建有靈活的生產設備，研發精細化工產品制造中的工藝策略和反應器構思。

4.3 美國道康寧公司[9]

道康寧公司指導創新的要點是：

①研發關注社會經濟發展大趨勢的多個領域，包括碳排放與捕集、水的安全供應、減少能耗和開發替代能源、健康、營養等；

②根據社會大趨勢，針對一些選擇出的市場，優先部署研發與投資；

③加快速度是創新的關鍵，不能全靠自己研發，要與用戶、高等院校、其它科研單位等合作；

④安排科研要在不同時間段推出產品，保持好短期科研與長遠基礎研究的布局；

⑤不能只限于產品，還要有構建新業務的模式和過程，以及服務模式。

在構建新業務的模式和過程中，道康寧公司業務部門分為二部分。一個是Xiamer部門，負責其7 000個產品中的2 100種定型產品的生產與銷售，著力提高生產效率。例如建立了低成本上網產品。另一個是道康寧部門，專門負責高成長率、高利潤產品的研發和商業化。由于太陽能工業的發展，為多晶硅帶來巨大需求。一些用戶愿意合資建設工廠，合作研發，以保證未來的供應；進入新興市場，如在中國與瓦克(Wacker)公司合資建立了工廠。同時不斷改進現有產品，如制造更薄的硅片，用于固體LED 照明。另外，在非洲，道康寧公司向農民租賃光伏發電設備提供電能，包括給抽水泵等，在發電后，抽來飲用水，再抽水灌溉農田，幾年后農產品增收，農民日漸富裕。這時道康寧公司再向農民回收租賃光伏發電設備的費用。

4.4 走上新興產業之路

從上述三家企業的成功案例來看，如何走上新興產業之路：

(1) 首先要分析世界社會經濟大趨勢中，哪些對企業未來的發展最為重要？

(2) 針對選出的社會經濟發展大趨勢，深入分析需要研發的技術發明和原始創新。

(3) 如何去開展上述工作，需要三思而行，周密調查和深思熟慮，考慮好“何處是企業最強的實力？何處最有市場銷售機會？企業是否有人力去開拓這些機會？”然后確定去實現的途徑，是自己組織力量研發？是與外部合作研發？對于自己薄弱的環節，也就是自己沒有人力去開拓的部分，兼并有實力的研發單位或者參股。還有很重要的一條，就是現有企業中，與上述發展戰略不相符合的已有研發項目要停下來，轉移人才。

(4) 企業轉型是一個重組的過程，要先易后難，先選擇那些已有研發和銷售基礎的領域選擇，創造發明帶來利潤最高的領域，也要為股東帶來更多紅利的領域先下手。

(5) 要組織好技術平臺，充實和完善已有技術平臺；立刻建設新的技術平臺，這樣才有可能在5～10年后實現目標。

(6) 創新要全方位進行，不只是產品和制造工藝創新，還要銷售創新、社會責任創新、環保創新、規劃創新和咨詢創新等。

(7) 充分認識轉型的風險，科技發展日新月異的今天，新技術不斷出現，金融危機、社會危機都會影響科技發展和銷售市場，因此“轉型”計劃要與時俱進，及時調整。

[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] 美國國家研究委員會，化學科學與技術部，催化科學技術新方向專家組.催化展望[M].熊國興，陳德安，譯.北京：北京大學出版社，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] 夏國富，朱玫，聶紅，等.噴氣燃料臨氫脫硫醇RHSS技術的開發[J].石油煉制與化工，2001，32(1)：12-15

[7] 吳巍.HTS分子篩催化環己酮氨肟化反應過程[D].北京：石油化工科學研究院，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。

閔恩澤(1924—)，中國石油化工催化劑領域專家。生于四川成都。現任中國石化石油化工科學研究院高級顧問。中國科學院院士、中國工程院院士、第三世界科學院院士、英國皇家化學會會士。中國煉油催化應用科學的奠基人，石油化工技術自主創新的先行者，綠色化學的開拓者。曾獲國家科技進步一、二等獎和國家發明獎多項，其中“高水熱穩定性的ZRP型分子篩”1995年被評為國家十大科技成就之一，“非晶態合金催化劑和磁穩定床加氫工藝的集成與創新”獲2005年國家技術發明一等獎。2006年獲首屆“中國催化成就獎”。獲2007年度國家最高科學技術獎，并被評為2007感動中國年度人物。2011年一顆小行星被永久命名為“閔恩澤星”。2012年獲得首屆創新方法研究會“創新方法成就獎”。

閔恩澤，E-mail：minenze.ripp@sinopec.com。