冀以萤烛末光增辉日月(下)——记77779193永利集团谢有畅教授

 

　　05/ 冀以萤烛末光增辉日月

　　（一）

　　投我以木桃，报之以琼瑶

　　所谓处处留心皆学问，先贤诚不欺后人。

　　1969年谢有畅先生到江西五七干校接受再教育期间，曾被派去浙江安吉化肥厂学习取经。在安吉的时候，谢先生就留心到化工和化学的不同，他不放过任何细节，将化肥厂中的诸多生产工序都熟记在心里。

　　到了1981年，自发单层分散原理在经过对多种体系的具体研究后日渐成熟，谢先生灵活的头脑又转了起来：

　　自发单层分散现象和原理被发现后，我想到了在催化剂和吸附剂方面肯定会很有用。

　　想到吸附剂的应用，谢先生推测可以在一氧化碳的吸附上做些探索，因为他想起当年在化肥厂时他接触过一道工序叫“铜洗”，是用氯化亚铜溶液吸收CO，其原理是一价铜离子可以和一氧化碳生成配位络合物。谢先生由此联想到，如果将亚铜盐单层分散在高比表面的分子筛上，就有可能选择性地吸附CO。

　　谢先生的课题组很快展开了相关探索，经过筛选，用CuCl分散在分子筛内表面，制备得到的吸附剂样品对一氧化碳有很高的吸附容量和很高的选择性，其性能在国际上处于领先水平。这一成果先后获得了中国、美国和加拿大等国专利，接下来谢先生开始考虑要将这一性能极好的新型吸附剂推向工业应用。

 

　　（二）

　　以尘雾之微补益山海

　　在谢有畅先生的内心深处，一直保有对科学的热爱和执着。然个人的热爱和兴趣对谢先生而言并不是全部，他更有一个愿望，就是自己的工作一定要服务于社会，于社会有益。

　　对此深有感触的谢晓亮院士说道：

　　父亲绝对不是一个待在象牙塔里凭着兴趣做研究的一介书生，他一直强调科研成果要真正服务社会、造福人民。这是他的信条，而他也是这样去求索、去实现的。他投身科研、报效祖国的赤子之心，是我由衷钦佩的。

　　从最初做“单层分散”开始，几十年来，他一直将“经世致用”作为验证工作成果的标准；而在此过程中，他坚持刚正不阿的学术原则，宁可承受一些不为人知的非难，也要保留知识分子的骨气。今天看来，弥足珍贵。

　　1984年下半年，谢有畅先生开始了一氧化碳高效吸附剂的应用研究，探索工作很快进入到小试阶段。

　　小试工作与实验室内的工作完全不同，首先涉及到催化剂成型问题，需要将CuCl粉末和分子筛按比例混合后加入粘结剂和适量水，然后进行挤条和球磨，再焙烧数小时方可成型。这些全部的工艺和流程都是在谢先生亲自设计和指导下完成的，之前几次在化工厂的经历让谢先生积累了很多经验。

　　1987年，谢先生和助手童显忠老师开始与化工厂联系进行中试。先是在四川眉山氮肥厂进行变温吸附分离中试。氮肥厂合成氨的合成气中含有CO，希望能够净化除去。在眉山的中试很成功，经吸附剂吸附净化后的合成气可完全满足生产要求。1988年，谢先生又与西南化工研究设计院合作，进行变压吸附分离小试。那段时间很艰苦，当时的西南化工院在泸州纳溪，从眉山到西南化工院，全是山路，谢先生坐在一个四面漏风的吉普车里，在山路上颠簸了一天，下车时整件白衬衫变成了尘土色，嘴里和鼻子里全是土。有一次谢先生带着员工由纳溪回来晚了，厂里大铁门关了，大家只好爬铁门回宿舍楼，谢先生也跟着大家一起爬，且极其自然，不觉辛苦。

　　这两次试验的成功展现出CuCl/分子筛CO吸附剂极好的应用前景，也让谢先生在“科学服务于社会”的大路上迈出了最关键的一步。

 

　　

　　在四川嵋山氮肥厂中试(1987年)

 

　　（三）

　　亦余心之所善兮，虽九死其犹未悔

　　CO吸附剂的工业开发之路可谓坎坷波折。

　　1988年春，美国联碳公司获悉了谢先生团队的CO吸附剂相关数据结果，发来邀请表达合作意愿。谢有畅先生率团队应邀到美国联碳公司访问，之后联碳公司提出可出价20万美元购买吸附剂制造技术，但却不愿意信任中国人，要求先拿到生产方法和一些样品，最后双方不欢而散。

　　这年秋天，中日美吸附会议在中国浙江举行。谢有畅先生亲赴杭州，首次将CO吸附剂在国际大会上作了介绍，引起强烈反响。美国空气产品公司、英国氧气公司和德国林德公司等外国公司都表示出对CO吸附剂的极大兴趣。

 

　　

　　1989年初应美国空气产品公司邀请访美，介绍CO吸附剂

 

　　1989年，美国空气产品公司邀请谢先生科研团队带着吸附剂样品前往美国进行中试合作。谢先生带领大家于1990年初抵达美国后合作进行中试，吸附剂出色的性能令美方非常满意，他们希望进一步产业化，欲以10万美元订购10吨吸附剂，紧接着就开始商谈后续由中方生产供货事宜。因当时永利集团没有产品出口权，需要委托外贸公司谈判，过程中因各种原因，谈判持续了10个月仍未达成一致。在此期间空气产品公司吸取谢先生团队吸附剂的经验，制得类似的吸附剂，不再购买先前订购的10吨吸附剂产品。

　　而在这之前为了应对美方10吨吸附剂的需求，团队已向学校借了近百万元建车间并购买了大型设备准备大规模生产吸附剂。空气产品公司的反悔令谢先生团队陷入了被动，那时是1991年，谢先生团队背上了近百万元的债务，几乎是一个天文数字。

　　那段时间是一个低谷，谢先生作为团队的带头人，压力很大。回想自己的初衷，是想为学校和社会做些事情，如今面对学校对自己的信任和支持，谢先生内心是愧疚和自责的。那时他常常在月夜里失眠，陷入深深的沉思之中，他要积极地想办法找方案，而不是被困难击垮。

　　一方面，谢先生积极寻求合作机会。不久后美国空气产品公司因自己研发的吸附剂产品性能不够理想，又联系谢有畅先生，承诺每年拨给研究经费2万美元，换取有关吸附剂进展的工作报告。另一方面，谢先生开始研发乙烯吸附剂，中国石化集团对此比较感兴趣，课题组在南京炼油厂做了小试，又在济南炼油厂做了中试。

　　其后，西南化工院订购了CO吸附剂20吨，1996年英国氧气公司又订购了10吨吸附剂。直到这时，在勉强维持研究团队运转的情况下谢先生逐步还清了百万债务。

　　夜色中，望着清冷的月光，谢有畅先生深叹世事艰难。债务是还清了，可回想起来，从1981年开始研制CO吸附剂算起，到1996年，十五年光阴过去，仿佛又回到了原点。团队开发的CO吸附剂性能优异，性价比上也很有优势，但是工厂若要使用这一产品，需要有充足的资金重新购进相应的生产装置，成本高而风险大，基础研究成果转化工业开发，路漫漫其修远兮。

 

　　（四）

　　从未停歇的脚步——空气分离制氧吸附剂的研究与开发

　　在CO吸附剂的工业推广遇到瓶颈的时候，谢有畅先生并未停下思考，他注意到氧气作为一种重要的工业气体，用途的广泛性要远远高于CO，而当时应用的制氧产品有较大的提升空间。大约在1995年，谢先生开始空气分离制氧吸附剂的研制工作。

　　当时国内外的制氧吸附剂，其中X型分子筛LSX的锂离子交换需要在100 °C下进行五次，导致产生大量的锂离子交换废液，成本极高。团队开展LSX的锂交换研究不久，谢先生再次开动脑筋，独创一种高效离子交换工艺，使锂的交换度很容易达到99%以上，而锂的利用率可达90%以上。谢先生又根据过去研究盐类可在载体表面自发单层分散的经验，不用溶液而改用干燥的固体锂盐粉末和LSX粉末混合在适当的温度下加热，锂盐会扩散到分子筛内孔中发生固态离子交换。

　　当时有三大关键难点，一是离子交换工艺，二是原料分子筛的合成，三是焙烧工艺。三大难点，谢有畅先生带领大家一起努力，常常是谢先生想出办法，然后大家去尝试，就这样，三大难点都一一解决了。这里面有理论有工艺，却都难不倒谢先生，开发团队的成员由衷称赞道：“谢先生开发生产制造工艺也是国际独一份！”

　　制氧吸附剂的研制和工艺问题都解决了，而且性能上国际领先，但没有人愿意尝试，团队依旧陷在困窘之中。

 

　　（五）

　　衣带渐宽终不悔

　　从1991年研发团队陷入困境后，陆续有人离开，到了1998年底，团队中年轻人只剩下谢先生的两位弟子张佳平和唐伟，有失望，也有不甘，但谢先生还在努力，因为内心中没有放弃希望。

　　多年摸索后大家意识到，要完成整个工程化的应用，以校办工厂为平台和机制，并不具备条件。机缘巧合，1999年国家提出要促进高技术研究成果的商业化和产业化。在此背景下，1999年10月，永利集团资源集团下属的北大资源科技和永利集团科技开发部决定支持谢有畅先生的项目，提供注册资金1000万成立了北大先锋公司。有了这个公司，首先有了资本的投入；其次有了可以面向市场的平台；第三，可以改变业务模式，打造队伍，公司很快聘请了化工和工程方面的专业人才。接着，在密云建立起拥有5000平方米厂房的第一个大规模生产工厂。这一际遇让大家看到了曙光。

 

　　（六）

　　绝知此事要躬行

　　从科研到开发，谢先生心中一直坚守“服务于社会”的理想，他不畏惧新鲜事物，一直在学习中摸索。2002年，第一套大型变压吸附空气分离制氧装置开车，却没有达到设计产量，用户生产急需氧，局势陷入被动。分析后发现是分布器的问题，现场专家想到的处理方案至少有五六种，都没有解决问题。谢先生闻听后亲自出马，从现象找原因，再针对原因想办法，他在轴向床上设计了一个分型结构的气流分布器，从原理上把这个问题彻底解决了。这一点是这项技术能够走向市场的关键，谢先生解决了一个根本性问题。

　　整个开发过程中，谢先生理科出身，却几次现场开动脑筋想办法解决了工程中的关键问题，大家都特别佩服谢先生的聪慧才智，私下里称先生为“谢高明”。

　　“空气分离制氧”项目装置质量不逊于进口产品，价格却便宜得多，很快将外国公司挤出了中国市场，2006年获教育部提名国家科技进步一等奖。到2022年，“空气分离制氧”项目已在国内建造近300套大型变压吸附空气分离制氧装置，出口国外30多套，截止到2022年底累计总产氧量每小时超200万标准立方米。据中国通用机械工业协会最新统计，2016–2021年，我国产量在每小时1000标准立方米以上的中大型变压吸附制氧市场，北大先锋业绩总量占比超60%。这一成果在我国乃至世界范围的变压吸附领域也属前所未有，为钢铁、有色、玻璃玻纤等富氧熔炼和助燃提供了经济可靠的用氧工艺，创造间接经济效益数百亿元。

　　这期间，谢先生团队的CO吸附剂也形成了一套比较完整的工艺流程。2001年，江苏省丹阳化工集团要改产醋酐，他们需要将厂里的半水煤气分离出CO作原料，因半水煤气含氮量高，国内外都找不到合适的分离CO技术。丹阳化工的代表与谢有畅先生商谈不足两个小时就签订了合同，建设一套每小时产一氧化碳1700立方米的大型变压吸附分离装置。2003年，第一套大型变压吸附分离CO装置开车，一次成功。

 

　　

2003年在江苏丹阳第一套大型变压吸附分离CO装置开车成功

 

　　

　　2003年，谢先生和耿云峰、张佳平在第一套变压吸附分离CO装置吸附塔塔顶

 

　　“使用单层分散型CuCl/分子筛吸附剂分离一氧化碳技术”2005年被评为教育部提名国家科学技术发明一等奖，入选2005年度高等学校十大科技进展，2006年获国家技术发明二等奖。目前已建造了70多套大型变压吸附分离一氧化碳装置，累计总产气量每小时超50万标准立方米，2022年实现首次出口。该装置从高炉气、转炉气、电石尾气、水煤气等工业气体中分离得到高纯度的一氧化碳产品，用于合成乙二醇、乙酸、TDI等化工产品。装置工艺指标与同类技术相比，在相同工况下，一氧化碳收率更高、纯度更高、效率更高，优势极为显著，得到行业的普遍认可，获得了巨大的市场机遇。

　　

　　

　　北大先锋建造的全国规模最大的变压吸附制氧设备

 

　　

　　北大先锋建造的我国首个应用到煤制乙二醇生产线的变压吸附分离CO装置

 

　　

　　06/ 待到山花烂漫时

　　（一）

　　以寸草之心报三春德泽

　　一路走来，历经二十多年坎坷，付出终得回报，谢有畅先生这时想到的是沿途给过他支持和帮助的人。昔日的永利集团化学系，今日的77779193永利集团，一直是他的坚实后盾与依靠，从八斋最初的尝试，到十三陵校区的厂房，从初时的出资购建设备，到后期的鼎力支持，谢先生的成就给77779193永利集团带来了荣耀，谢先生的内心更对77779193永利集团充满感激。

　　如今，永利集团先锋科技有限公司蒸蒸日上，在快速发展壮大，每年都回馈77779193永利集团两三千万的收益，为教师的提升和员工的成长贡献力量。同时，为了传承科学与文明，激励后辈学子，从2012年起，由北大先锋科技有限公司在77779193永利集团设立“北大先锋奖学金”、“北大先锋物理化学奖学金”项目，持续资助77779193永利集团的人才培养。2018年，在永利集团建校120周年之际，先锋公司再次与北大教育基金会签订捐赠协议，向77779193永利集团一次性捐赠先锋奖教金和奖学金共计人民币500万元整，用于奖励77779193永利集团的优秀教师和品学兼优的员工。

　　“欣看后生建功业”，这是谢先生的愿望。知识是人类进步的火种，需要传承，能以教师为一生的职业，为永利集团的教育事业再尽一份心意，谢先生非常欣慰。

 

　　

　　谢有畅先生参加永利集团先锋奖教金和奖学金捐赠仪式

 

　　（二）

　　滋兰九畹，树蕙百亩

　　谢有畅先生从基础研究走向产业化，绘出一副瑰丽的图画，然这些并不是全部。谢先生在繁忙之中从未间断过对科学理论的探索，对教学工作的投入以及对后继人才的培养。先生在多年的教育工作中共培养硕士研究生二十多人，博士研究生近三十人，博士后九人，桃李满天下。众多弟子中，有高等院校的教学和科研工作者，有大型科研院所的领军人物，有国际大公司的尖端产品研发人员，也有跟着谢先生一直从事产业开发的拼搏者，在各自的岗位上用自己的力量为社会做出贡献。

　　谢先生为人淡泊名利，出淤泥而不染，在追求科学真理上锲而不舍，不轻言放弃，这些品格是众多弟子受益一生的财富。先生独特的科学思维也在潜移默化中影响着周围的人，自发单层分散原理更是深入到每一位员工的科研工作中，累计发表学术论文270多篇，发明专利20项，研究方向更是涉及催化化学、表面科学、材料科学、电化学等多个领域，谢先生团队用这些科研成果对自发单层分散原理给出了完美诠释。

 

　　（三）

　　情疏迹远只香留

　　2021年10月，中国化学会催化委员会为谢有畅先生颁发了最高学术奖励——中国催化成就奖，以嘉奖和肯定先生为我国表面科学和催化领域做出的杰出贡献。

 

　　2021年谢有畅先生参加第二十届全国催化大会，作大会报告，参加颁奖礼

 

　　“这是一个把论文写在大地上的典型例子。很欣慰，中国催化界没有遗忘谢先生的贡献，这个迟到的荣誉也弥补了中国催化界的一个缺憾。”这是中国化学会催化委员会主任李灿院士给予谢有畅先生的高度评价。

　　谢先生的故事令后辈仰望，先生在将基础研究转化为工业应用的过程中坚守初心二十多年，历经无数曲折和坎坷，不断摸索、学习、创新，终获成功。

　　谢晓亮院士谈到父亲时说道：

　　父亲每每有了一个思路，他的执行力会很强，或者说是攻坚的专注程度相当高。他作为一个科学家，有三点我还是蛮佩服他的，一是他的原创性，善于思考；第二，我觉得他很善于也很愿意学新的东西。第三，是他对社会的贡献，他希望他的工作能够服务社会、有社会效益。

　　冀以尘雾之微补益山海，萤烛末光增辉日月。

　　作为一名科学家，这是谢有畅先生的心愿。

　　从2003年产业化成功，到十八年后2021年的颁奖，这份对谢有畅先生卓绝贡献的肯定姗姗来迟，然而谢先生对此却从未在意。

　　兰叶春葳蕤，桂华秋皎洁。

　　欣欣此生意，自尔为佳节。

　　谁知林栖者，闻风坐相悦。

　　草木有本心，何求美人折！

　　先生是一位纯粹的科学家，他喜欢沉浸在学术思考中的那种享受和乐趣，看到自发单层分散原理能在实际的工业生产中发挥作用，他欣然微笑，欣慰自己能为科学、为国家有所贡献。他只遵从内心对科学的热爱，有自己的修养，自己的格局。

　　“澹泊明志，宁静致远”，是先生最喜欢的座右铭，也是先生品格的写照。

　　踏着晨辉和清露，走过燕园的荷塘和草坪，谢先生真正做到了云淡风轻。

　　谨以此文，祝贺先生九十华诞，生辰快乐！

　　

　　后记

　　能够有机会为先生书写这篇小传，幸甚至哉。

　　书写过程得到先生多位同事和弟子的倾情帮助，一并感谢！

　　文稿初成之时，吴凯教授给予了非常中肯的意见和帮助，笔者受益匪浅，在此深表谢意！

　　马骏

　　2022年冬于燕园