执着于碳领域 应用于产业化记大连理工大学高级工程师、博士陈绍云

◎ 文/周海淑 曹 莉

当前，中国工业领域已从高速发展模式转向高质量发展模式，绿色化、低碳化成为工业转型发展的“主旋律”。中国作为全球最大发展中国家和人口最多的国家，能源消费总量逐年上升，成为了碳排放的最主要来源。《2020 年国民经济和社会发展统计公报》数据显示，2020 年全国能源消费总量达到49.8 亿吨标准煤，同比增长2.2%。同时，中国是全球制造业第一大国，随着制造强国战略的深入实施，中国制造业规模持续快速增长，成为了碳排放的另一个重要来源。中国工业化发展亟需向低碳转型，这既是我国高质量发展的需要，也是应对全球气候变化所展现的大国担当，对中国经济社会现代化体系建设具有重要意义。

2020 年12 月16 日至18 日，中央经济工作会议在北京举行。会议确定了明年要抓好的八项重点任务，其中包括做好碳达峰、碳中和工作。会议再次明确，要加快调整优化产业结构、能源结构，推动煤炭消费尽早达峰，大力发展新能源，加快建设全国用能权、碳排放权交易市场，完善能源消费双控制度，让我国二氧化碳排放力争2030 年前达到峰值，力争2060 年前实现碳中和。2021 年3 月的全国两会上，李克强总理在政府工作报告中进一步强调：扎实做好碳达峰、碳中和各项工作，制定2030 年前碳排放达峰行动方案，优化产业结构和能源结构，推动煤炭清洁高效利用,大力发展新能源，加快建设全国用能权、碳排放权交易市场,完善能源消费双控制度，实施金融支持绿色低碳发展专项政策,设立碳减排支持工具。

对于多年从事碳产业化研究的陈绍云来说，这是令人振奋的消息。想到自己在碳领域的长期研究，解决企业难题的往事时，对自己的选择与坚持感到欣慰。身为大连理工大学高级工程师、博士，辽宁省低碳资源高值化利用重点实验室副主任，全国工业催化联盟青年工作委员会委员，陈绍云主要研究领域涉及二氧化碳资源化利用、吸附剂研发与工业化、同步脱硫脱硝技术、碳捕集提纯与运输等，尤其擅长碳捕集、提纯、综合利用以及运输安全等相关科研与工程项目的研究，并取得了累累硕果。

结缘二氧化碳学科

作为优秀的青年教育工作者，他选择二氧化碳学科，曾有一段“结缘”佳话。

刚考上大连理工大学研究生要选导师时，本想选择催化专业老师的，谁知，这个专业的老师已招满了学生，听到自己首选催化导师说“满了”时，他当时有种被抛弃的感觉。当他问第二位做二氧化碳的老师能不能做他的导师时，老师直截了当地说：“一点问题也没有。”

对于学科老师的爽快回应，陈绍云心里暖暖的。导师叫张永春，是以坚持做产学研工作为主的导师。他一直坚持以市场为导向，围绕气体行业搞研究，给企业解难题。他把学生当舵手，交给他们难题，给予资金支持，让他们自己开动脑筋，破解研究中的难点问题。

陈绍云很快适应这种管理模式，他肯吃苦，做事认真。导师让做啥就做啥，一有什么事不会就学，经常向师兄师姐请教。导师提供的各种支持，令他感到不读博士就对不起导师，会遗憾终身。当然，读博士也不是轻而易举的事。每当他快要放弃时，看到导师的坚持不懈，让他感到自己也需要坚持才行。导师在他内心建立了一个榜样，使他无论遇到什么困难都要想办法解决，而不是放弃，或绕道走。

读博期间，他没有放弃任何学习、合作和交流的机会。当时，英国有一个大学的顶尖教授来学校演讲，外国教授讲到二氧化碳时，陈绍云勇敢地提出几个探讨性问题，引起了外国教授的注意，并想和他多交流交流。当他知道外国教授正在寻求合作时，及时把这个情况告诉了导师，导师很支持，他立即带着导师到外国教授住的宾馆里面谈。外国教授见到陈绍云很惊讶：“我准备给你发邮件，没想到你来找我了。”外国教授的合作意向显而易见。谈妥后，陈绍云从外国教授那里争取到了合作项目，也是大连理工大学第一个国际合作项目，2009年，欧盟给他们总投资56 万欧元。在读博期间，因为有这个项目的合作，使他读博士后也顺其自然，最终在国内建立了一套最大的超临界二氧化碳运输实验平台。项目做完后，陈绍云被大连理工大学留了下来。对他来说，自己的成功，离不开学校和导师的培养。最重要的是他自己遇到挫折能够坚持不放弃，因为，遇到的是好导师和好平台。这也是缘分所至，使他在碳产业化研究上将坚持不渝。

碳捕集为企业增效

在陈绍云的印象中，他取得的“全球水泥行业首个水泥窑碳捕集纯化”研究成果应用于国内大企业的要数海螺集团了。那是在江苏镇江参加节能会议时，他了解到海螺集团正满世界考察，寻求合作伙伴，他找准机会与集团有关负责人进行交流，事情的顺利进展出乎他的意料。

江苏之行结束后的第二天，海螺集团就让他们去总部进行详细交流，他们给集团留下了深刻印象。2018 年4 月底，集团领导带队到大连理工大学考察后，当即就拍板合作，建设“全球水泥行业首个水泥窑碳捕集纯化示范项目”。集团仅过了一个星期，就通过招投标确定了与大连理工大学合作的合同。集团“一把手”亲自督促这个项目，速度相当快，效率非常高。

水泥窑碳捕集纯化技术复杂，多年来在产学研领域都未能取得实质性突破。陈绍云作为技术骨干，全程参与项目建设。该示范项目采用当今环保领域最新技术，其核心技术为化学吸收法。通过工艺加工和精馏后，得到纯度为99.9%以上的工业级和纯度为99.99%以上的食品级二氧化碳液体。从技术原理来说，主要分为六大步骤：从水泥窑中采集气体，气体进入脱硫水洗塔、吸收塔、解析塔、精硫床，完成去杂质、提纯等各项工序，最后以液体状态存储于罐内。打个比方来说，等于是二氧化碳这个想从水泥窑逃窜出去的“罪犯”，被及时拦截下来，并集中予以“收押”，最后实现“劳动改造”。这个“劳动改造”，就是将该项目生产的二氧化碳产品广泛应用于焊接、食品保鲜、干冰生产、电子、激光、医药等各个领域。按照目前产能计算，一年将捕集纯化5 万吨二氧化碳，平均每月减少4 千多吨二氧化碳排放。

当时，针对水泥行业生产过程产生的二氧化碳带来的环境问题，为充分履行国有大型企业的社会责任，由海螺集团投资6000 万元，在白马山水泥厂建设一条示范线。项目于2017 年初开工建设，经过一年多时间的艰苦努力，2018 年10 月31 日，全球水泥行业首个水泥窑烟气碳捕集纯化示范项目建成投运，首车纯度为99.9%的工业级二氧化碳产品销售出厂，当日销量为87.62 吨。年产食品级二氧化碳5 万吨/年。截至今日，实现直接经济效益2.4 亿元，间接经济效益约25 亿元。这预示着，海螺集团这一项目填补了世界水泥工业低碳技术的一项空白，朝着高效智能、绿色环保的国际一流企业又迈出了坚实一步。

陈绍云表示，水泥行业捕集纯化二氧化碳因技术上的复杂性，国内外均无成功应用的先例，国际上目前只处于中试阶段。白马山项目示范线的成功建成，填补了世界水泥工业低碳技术空白，标志着中国水泥工业环保技术取得新突破，在全国乃至全球水泥行业都具有强大的引领和示范作用。

与企业合作取得创新成果

善于工业化研究的陈绍云，在业内颇有名气。国内很多针对大量废气排放的企业都会找他咨询，他根据企业的实际情况，给他们提供碳回收利用最优的解决方案和有关建议，提供详细的设计和制造方法，得到企业的信任和欢迎，很多企业都愿意跟他合作。

2020 年11 月19 日，天气越来越冷。然而，大连理工大学与安徽海螺集团的合作却暖流奔涌。海螺集团的党委委员、总经济师，海螺投资公司党委书记、总经理，海螺新材料公司董事长丁锋一行四人访问大连理工大学，双方在大连理工大学精细化工国家重点实验室进行了“新材料开发与工业化”联合研究中心正式签约仪式。大连理工大学工学院院长彭孝军院士、科学技术研究院副院长李伟东副教授、精细化工国家重点实验室副主任高岩教授、工业催化系主任陆安慧教授以及首期参加联合研究中心课题的相关教授和研究人员参加了签约仪式。

该联合研发中心，正是陈绍云根据学校指示运作而成，并担任开发中心执行主任。中心的职能主要是以应用基础研究为基础，以产品研发为目标，聚集双方在技术、人才、市场等方面的优势，将其建设成为重要的应用基础研究基地、人才培养基地和新产品研发基地。

海螺新材料公司为联合研发中心提供研发经费投入、激励措施、产业化保障等资源，联合研发中心与海螺新材料技术中心、生产基地，共同组成“应用基础研究-产品研发-应用技术研究-中试孵化-产业化”一条龙科技创新模式。双方以精细化工重点实验室为依托，联合大连理工大学多学科学者，就新型水泥助磨剂、减水剂、耐高温材料、燃煤助剂、低温脱硝剂以及CCUS 技术等方面进一步深入研究，共同推动全校范围内研究成果在海螺集团内和其他行业不断转化和应用。

2019 年双方共同完成的水泥窑烟气碳捕集纯化关键技术的研发与工程化应用项目荣获中国建筑材料联合会·中国硅酸盐学会建筑材料科技进步一等奖。

在当下，市场竞争十分激烈的情况下，陈绍云几乎不需要跟谁去竞争，或者去抢谁的饭碗，他们做的技术是最前沿的，因为，他们的碳产业化研究一直关联着市场和企业的实际问题，只有贴近市场，从根本上有效解决企业碳排放导致的环境污染问题，才能保护好蓝天白云，才能为企业创造新的发展生机。

把产业化未来做强做大

科研人的未来是有目标的，陈绍云对碳产业化的未来很看好。

在导师张永春教授和郭新闻教授，以及合作伙伴喻健良教授支持下，团队与欧盟的合作比较长久。陈绍云读博士后期间，就建成了世界首个工业规模超临界二氧化碳运输实验平台，通过这个纽带，他们与欧盟CCS行业合作成功，得到国家几百万元的资金支持。

据介绍，第一期项目试验工作已接近完成。全部工作历经三年的筹建和试验，最终获得重大成果：在辽河油田建立了世界上第三条工业规模的二氧化碳高压运输管道泄漏试验基地，并进行了四次大规模液体和超临界二氧化碳管道模拟喷放试验，取得了重要的基础数据和试验经验，定量验证了二氧化碳管道泄漏时的危险性。实验工作得到了欧盟各参与国专家们的一致好评。

目前，陈绍云所在的团队再次获得欧盟第七框架的持续资助。二期项目“Techno-economic Assessment of CO2Quality Effect on its Storage and Transport”总经费为206.7 万欧元，其中学校获得本期欧盟最高资助的科研经费为24.9 万欧元，项目整合了世界各地有关碳捕集封存(CCS)的工业规模试验平台，为开发有效的数学模型提供必不可少的数据支撑，并做出对不同质量的二氧化碳在运输和存储时的技术—经济评估。该项目对欧盟全面实施的碳捕集封存计划具有举足轻重作用，也将为我国在碳捕集封存方面提供重要的经验和借鉴。

陈绍云在科研中始终坚持学以致用的原则，坚持产学研一体化，努力解决一些关键技术问题，把更多的理论通过实践应用焕发为科技创新的力量。

据统计，2008-2016 年，他负责申请并完成了欧盟合作项目CO2PipeHaz和CO2QUEST，建立了当时世界最大的工业规模超临界二氧化碳运输管道安全测试平台，为工业界及理论模拟提供了重要的数据，是CCS 技术进步的关键进展；2017 年，他完成恒力石化年产20 万吨高纯二氧化碳生产工艺设计；2018 年，他设计了世界首套5 万吨/年海螺水泥窑烟气碳捕集提纯项目；2019 年，他作为负责人设计了国内首套8 万吨二氧化碳/年、12000 Nm3N2/h 的电厂碳氮联产项目。此外，他还参与设计了年产量1万吨-15 万吨规模高纯液体二氧化碳工业生产装置20 多套，参与研发了多种气体吸附剂和处理工艺，为二氧化碳工业生产装置匹配。

目前已获得世界首套海螺水泥窑烟气碳捕集提纯项目、世界首套电厂烟气碳氮联产工业化项目、世界首个工业规模超临界二氧化碳管道实验平台、超高纯电子级二氧化碳生产工艺、50 多套年产万/数十万吨级工业化二氧化碳生产项目等数十个研究成果，获得省部级科技进步二等奖3 项、辽宁省科技进步一等奖1 项、建筑材料行业科技进步一等奖1 项。

陈绍云认为，国内外影响的形成，在于学校、在于他们攻关的研究成果。这些年，很多企业给予他们一些项目开发费、技术转让费，为他们培养学生创造更好的研究平台。在他看来，成功离不开所有人的努力。他希望团队紧密合作，相互扶持，相互包容，以解决问题为共同目标，把团队建强，把产业化事业做大，一起攻克国内外合作中产业化研究难题，让每一个项目的技术水平都处于国际领先水平。