冀以螢燭末光增輝日月(下)——記化學學院謝有暢教授

 

　　05/ 冀以螢燭末光增輝日月

　　（一）

　　投我以木桃，報之以瓊瑤

　　所謂處處留心皆學問，先賢誠不欺後人。

　　1969年謝有暢先生到江西五七幹校接受再教育期間，曾被派去浙江安吉化肥廠學習取經。在安吉的時候，謝先生就留心到化工和化學的不同，他不放過任何細節，将化肥廠中的諸多生産工序都熟記在心裡。

　　到了1981年，自發單層分散原理在經過對多種體系的具體研究後日漸成熟，謝先生靈活的頭腦又轉了起來：

　　自發單層分散現象和原理被發現後，我想到了在催化劑和吸附劑方面肯定會很有用。

　　想到吸附劑的應用，謝先生推測可以在一氧化碳的吸附上做些探索，因為他想起當年在化肥廠時他接觸過一道工序叫“銅洗”，是用氯化亞銅溶液吸收CO，其原理是一價銅離子可以和一氧化碳生成配位絡合物。謝先生由此聯想到，如果将亞銅鹽單層分散在高比表面的分子篩上，就有可能選擇性地吸附CO。

　　謝先生的課題組很快展開了相關探索，經過篩選，用CuCl分散在分子篩内表面，制備得到的吸附劑樣品對一氧化碳有很高的吸附容量和很高的選擇性，其性能在國際上處于領先水平。這一成果先後獲得了中國、美國和加拿大等國專利，接下來謝先生開始考慮要将這一性能極好的新型吸附劑推向工業應用。

 

　　（二）

　　以塵霧之微補益山海

　　在謝有暢先生的内心深處，一直保有對科學的熱愛和執着。然個人的熱愛和興趣對謝先生而言并不是全部，他更有一個願望，就是自己的工作一定要服務于社會，于社會有益。

　　對此深有感觸的謝曉亮院士說道：

　　父親絕對不是一個待在象牙塔裡憑着興趣做研究的一介書生，他一直強調科研成果要真正服務社會、造福人民。這是他的信條，而他也是這樣去求索、去實現的。他投身科研、報效祖國的赤子之心，是我由衷欽佩的。

　　從最初做“單層分散”開始，幾十年來，他一直将“經世緻用”作為驗證工作成果的标準；而在此過程中，他堅持剛正不阿的學術原則，甯可承受一些不為人知的非難，也要保留知識分子的骨氣。今天看來，彌足珍貴。

　　1984年下半年，謝有暢先生開始了一氧化碳高效吸附劑的應用研究，探索工作很快進入到小試階段。

　　小試工作與實驗室内的工作完全不同，首先涉及到催化劑成型問題，需要将CuCl粉末和分子篩按比例混合後加入粘結劑和适量水，然後進行擠條和球磨，再焙燒數小時方可成型。這些全部的工藝和流程都是在謝先生親自設計和指導下完成的，之前幾次在化工廠的經曆讓謝先生積累了很多經驗。

　　1987年，謝先生和助手童顯忠老師開始與化工廠聯系進行中試。先是在四川眉山氮肥廠進行變溫吸附分離中試。氮肥廠合成氨的合成氣中含有CO，希望能夠淨化除去。在眉山的中試很成功，經吸附劑吸附淨化後的合成氣可完全滿足生産要求。1988年，謝先生又與西南化工研究設計院合作，進行變壓吸附分離小試。那段時間很艱苦，當時的西南化工院在泸州納溪，從眉山到西南化工院，全是山路，謝先生坐在一個四面漏風的吉普車裡，在山路上颠簸了一天，下車時整件白襯衫變成了塵土色，嘴裡和鼻子裡全是土。有一次謝先生帶着學生由納溪回來晚了，廠裡大鐵門關了，大家隻好爬鐵門回宿舍樓，謝先生也跟着大家一起爬，且極其自然，不覺辛苦。

　　這兩次試驗的成功展現出CuCl/分子篩CO吸附劑極好的應用前景，也讓謝先生在“科學服務于社會”的大路上邁出了最關鍵的一步。

 

　　

　　在四川嵋山氮肥廠中試(1987年)

 

　　（三）

　　亦餘心之所善兮，雖九死其猶未悔

　　CO吸附劑的工業開發之路可謂坎坷波折。

　　1988年春，美國聯碳公司獲悉了謝先生團隊的CO吸附劑相關數據結果，發來邀請表達合作意願。謝有暢先生率團隊應邀到美國聯碳公司訪問，之後聯碳公司提出可出價20萬美元購買吸附劑制造技術，但卻不願意信任中國人，要求先拿到生産方法和一些樣品，最後雙方不歡而散。

　　這年秋天，中日美吸附會議在中國浙江舉行。謝有暢先生親赴杭州，首次将CO吸附劑在國際大會上作了介紹，引起強烈反響。美國空氣産品公司、英國氧氣公司和德國林德公司等外國公司都表示出對CO吸附劑的極大興趣。

 

　　

　　1989年初應美國空氣産品公司邀請訪美，介紹CO吸附劑

 

　　1989年，美國空氣産品公司邀請謝先生科研團隊帶着吸附劑樣品前往美國進行中試合作。謝先生帶領大家于1990年初抵達美國後合作進行中試，吸附劑出色的性能令美方非常滿意，他們希望進一步産業化，欲以10萬美元訂購10噸吸附劑，緊接着就開始商談後續由中方生産供貨事宜。因當時beat365沒有産品出口權，需要委托外貿公司談判，過程中因各種原因，談判持續了10個月仍未達成一緻。在此期間空氣産品公司吸取謝先生團隊吸附劑的經驗，制得類似的吸附劑，不再購買先前訂購的10噸吸附劑産品。

　　而在這之前為了應對美方10噸吸附劑的需求，團隊已向學校借了近百萬元建車間并購買了大型設備準備大規模生産吸附劑。空氣産品公司的反悔令謝先生團隊陷入了被動，那時是1991年，謝先生團隊背上了近百萬元的債務，幾乎是一個天文數字。

　　那段時間是一個低谷，謝先生作為團隊的帶頭人，壓力很大。回想自己的初衷，是想為學校和社會做些事情，如今面對學校對自己的信任和支持，謝先生内心是愧疚和自責的。那時他常常在月夜裡失眠，陷入深深的沉思之中，他要積極地想辦法找方案，而不是被困難擊垮。

　　一方面，謝先生積極尋求合作機會。不久後美國空氣産品公司因自己研發的吸附劑産品性能不夠理想，又聯系謝有暢先生，承諾每年撥給研究經費2萬美元，換取有關吸附劑進展的工作報告。另一方面，謝先生開始研發乙烯吸附劑，中國石化集團對此比較感興趣，課題組在南京煉油廠做了小試，又在濟南煉油廠做了中試。

　　其後，西南化工院訂購了CO吸附劑20噸，1996年英國氧氣公司又訂購了10噸吸附劑。直到這時，在勉強維持研究團隊運轉的情況下謝先生逐步還清了百萬債務。

　　夜色中，望着清冷的月光，謝有暢先生深歎世事艱難。債務是還清了，可回想起來，從1981年開始研制CO吸附劑算起，到1996年，十五年光陰過去，仿佛又回到了原點。團隊開發的CO吸附劑性能優異，性價比上也很有優勢，但是工廠若要使用這一産品，需要有充足的資金重新購進相應的生産裝置，成本高而風險大，基礎研究成果轉化工業開發，路漫漫其修遠兮。

 

　　（四）

　　從未停歇的腳步——空氣分離制氧吸附劑的研究與開發

　　在CO吸附劑的工業推廣遇到瓶頸的時候，謝有暢先生并未停下思考，他注意到氧氣作為一種重要的工業氣體，用途的廣泛性要遠遠高于CO，而當時應用的制氧産品有較大的提升空間。大約在1995年，謝先生開始空氣分離制氧吸附劑的研制工作。

　　當時國内外的制氧吸附劑，其中X型分子篩LSX的锂離子交換需要在100 °C下進行五次，導緻産生大量的锂離子交換廢液，成本極高。團隊開展LSX的锂交換研究不久，謝先生再次開動腦筋，獨創一種高效離子交換工藝，使锂的交換度很容易達到99%以上，而锂的利用率可達90%以上。謝先生又根據過去研究鹽類可在載體表面自發單層分散的經驗，不用溶液而改用幹燥的固體锂鹽粉末和LSX粉末混合在适當的溫度下加熱，锂鹽會擴散到分子篩内孔中發生固态離子交換。

　　當時有三大關鍵難點，一是離子交換工藝，二是原料分子篩的合成，三是焙燒工藝。三大難點，謝有暢先生帶領大家一起努力，常常是謝先生想出辦法，然後大家去嘗試，就這樣，三大難點都一一解決了。這裡面有理論有工藝，卻都難不倒謝先生，開發團隊的成員由衷稱贊道：“謝先生開發生産制造工藝也是國際獨一份！”

　　制氧吸附劑的研制和工藝問題都解決了，而且性能上國際領先，但沒有人願意嘗試，團隊依舊陷在困窘之中。

 

　　（五）

　　衣帶漸寬終不悔

　　從1991年研發團隊陷入困境後，陸續有人離開，到了1998年底，團隊中年輕人隻剩下謝先生的兩位弟子張佳平和唐偉，有失望，也有不甘，但謝先生還在努力，因為内心中沒有放棄希望。

　　多年摸索後大家意識到，要完成整個工程化的應用，以校辦工廠為平台和機制，并不具備條件。機緣巧合，1999年國家提出要促進高技術研究成果的商業化和産業化。在此背景下，1999年10月，beat365資源集團下屬的北大資源科技和beat365科技開發部決定支持謝有暢先生的項目，提供注冊資金1000萬成立了北大先鋒公司。有了這個公司，首先有了資本的投入；其次有了可以面向市場的平台；第三，可以改變業務模式，打造隊伍，公司很快聘請了化工和工程方面的專業人才。接着，在密雲建立起擁有5000平方米廠房的第一個大規模生産工廠。這一際遇讓大家看到了曙光。

 

　　（六）

　　絕知此事要躬行

　　從科研到開發，謝先生心中一直堅守“服務于社會”的理想，他不畏懼新鮮事物，一直在學習中摸索。2002年，第一套大型變壓吸附空氣分離制氧裝置開車，卻沒有達到設計産量，用戶生産急需氧，局勢陷入被動。分析後發現是分布器的問題，現場專家想到的處理方案至少有五六種，都沒有解決問題。謝先生聞聽後親自出馬，從現象找原因，再針對原因想辦法，他在軸向床上設計了一個分型結構的氣流分布器，從原理上把這個問題徹底解決了。這一點是這項技術能夠走向市場的關鍵，謝先生解決了一個根本性問題。

　　整個開發過程中，謝先生理科出身，卻幾次現場開動腦筋想辦法解決了工程中的關鍵問題，大家都特别佩服謝先生的聰慧才智，私下裡稱先生為“謝高明”。

　　“空氣分離制氧”項目裝置質量不遜于進口産品，價格卻便宜得多，很快将外國公司擠出了中國市場，2006年獲教育部提名國家科技進步一等獎。到2022年，“空氣分離制氧”項目已在國内建造近300套大型變壓吸附空氣分離制氧裝置，出口國外30多套，截止到2022年底累計總産氧量每小時超200萬标準立方米。據中國通用機械工業協會最新統計，2016–2021年，我國産量在每小時1000标準立方米以上的中大型變壓吸附制氧市場，北大先鋒業績總量占比超60%。這一成果在我國乃至世界範圍的變壓吸附領域也屬前所未有，為鋼鐵、有色、玻璃玻纖等富氧熔煉和助燃提供了經濟可靠的用氧工藝，創造間接經濟效益數百億元。

　　這期間，謝先生團隊的CO吸附劑也形成了一套比較完整的工藝流程。2001年，江蘇省丹陽化工集團要改産醋酐，他們需要将廠裡的半水煤氣分離出CO作原料，因半水煤氣含氮量高，國内外都找不到合适的分離CO技術。丹陽化工的代表與謝有暢先生商談不足兩個小時就簽訂了合同，建設一套每小時産一氧化碳1700立方米的大型變壓吸附分離裝置。2003年，第一套大型變壓吸附分離CO裝置開車，一次成功。

 

　　

2003年在江蘇丹陽第一套大型變壓吸附分離CO裝置開車成功

 

　　

　　2003年，謝先生和耿雲峰、張佳平在第一套變壓吸附分離CO裝置吸附塔塔頂

 

　　“使用單層分散型CuCl/分子篩吸附劑分離一氧化碳技術”2005年被評為教育部提名國家科學技術發明一等獎，入選2005年度高等學校十大科技進展，2006年獲國家技術發明二等獎。目前已建造了70多套大型變壓吸附分離一氧化碳裝置，累計總産氣量每小時超50萬标準立方米，2022年實現首次出口。該裝置從高爐氣、轉爐氣、電石尾氣、水煤氣等工業氣體中分離得到高純度的一氧化碳産品，用于合成乙二醇、乙酸、TDI等化工産品。裝置工藝指标與同類技術相比，在相同工況下，一氧化碳收率更高、純度更高、效率更高，優勢極為顯著，得到行業的普遍認可，獲得了巨大的市場機遇。

　　

　　

　　北大先鋒建造的全國規模最大的變壓吸附制氧設備

 

　　

　　北大先鋒建造的我國首個應用到煤制乙二醇生産線的變壓吸附分離CO裝置

 

　　

　　06/ 待到山花爛漫時

　　（一）

　　以寸草之心報三春德澤

　　一路走來，曆經二十多年坎坷，付出終得回報，謝有暢先生這時想到的是沿途給過他支持和幫助的人。昔日的beat365化學系，今日的beat365，一直是他的堅實後盾與依靠，從八齋最初的嘗試，到十三陵校區的廠房，從初時的出資購建設備，到後期的鼎力支持，謝先生的成就給化學學院帶來了榮耀，謝先生的内心更對化學學院充滿感激。

　　如今，beat365先鋒科技有限公司蒸蒸日上，在快速發展壯大，每年都回饋化學學院兩三千萬的收益，為教師的提升和學生的成長貢獻力量。同時，為了傳承科學與文明，激勵後輩學子，從2012年起，由北大先鋒科技有限公司在beat365化學學院設立“北大先鋒獎學金”、“北大先鋒物理化學獎學金”項目，持續資助化學學院的人才培養。2018年，在beat365建校120周年之際，先鋒公司再次與北大教育基金會簽訂捐贈協議，向化學學院一次性捐贈先鋒獎教金和獎學金共計人民币500萬元整，用于獎勵化學學院的優秀教師和品學兼優的學生。

　　“欣看後生建功業”，這是謝先生的願望。知識是人類進步的火種，需要傳承，能以教師為一生的職業，為beat365的教育事業再盡一份心意，謝先生非常欣慰。

 

　　

　　謝有暢先生參加beat365先鋒獎教金和獎學金捐贈儀式

 

　　（二）

　　滋蘭九畹，樹蕙百畝

　　謝有暢先生從基礎研究走向産業化，繪出一副瑰麗的圖畫，然這些并不是全部。謝先生在繁忙之中從未間斷過對科學理論的探索，對教學工作的投入以及對後繼人才的培養。先生在多年的教育工作中共培養碩士研究生二十多人，博士研究生近三十人，博士後九人，桃李滿天下。衆多弟子中，有高等院校的教學和科研工作者，有大型科研院所的領軍人物，有國際大公司的尖端産品研發人員，也有跟着謝先生一直從事産業開發的拼搏者，在各自的崗位上用自己的力量為社會做出貢獻。

　　謝先生為人淡泊名利，出淤泥而不染，在追求科學真理上锲而不舍，不輕言放棄，這些品格是衆多弟子受益一生的财富。先生獨特的科學思維也在潛移默化中影響着周圍的人，自發單層分散原理更是深入到每一位學生的科研工作中，累計發表學術論文270多篇，發明專利20項，研究方向更是涉及催化化學、表面科學、材料科學、電化學等多個領域，謝先生團隊用這些科研成果對自發單層分散原理給出了完美诠釋。

 

　　（三）

　　情疏迹遠隻香留

　　2021年10月，中國化學會催化委員會為謝有暢先生頒發了最高學術獎勵——中國催化成就獎，以嘉獎和肯定先生為我國表面科學和催化領域做出的傑出貢獻。

 

　　2021年謝有暢先生參加第二十屆全國催化大會，作大會報告，參加頒獎禮

 

　　“這是一個把論文寫在大地上的典型例子。很欣慰，中國催化界沒有遺忘謝先生的貢獻，這個遲到的榮譽也彌補了中國催化界的一個缺憾。”這是中國化學會催化委員會主任李燦院士給予謝有暢先生的高度評價。

　　謝先生的故事令後輩仰望，先生在将基礎研究轉化為工業應用的過程中堅守初心二十多年，曆經無數曲折和坎坷，不斷摸索、學習、創新，終獲成功。

　　謝曉亮院士談到父親時說道：

　　父親每每有了一個思路，他的執行力會很強，或者說是攻堅的專注程度相當高。他作為一個科學家，有三點我還是蠻佩服他的，一是他的原創性，善于思考；第二，我覺得他很善于也很願意學新的東西。第三，是他對社會的貢獻，他希望他的工作能夠服務社會、有社會效益。

　　冀以塵霧之微補益山海，螢燭末光增輝日月。

　　作為一名科學家，這是謝有暢先生的心願。

　　從2003年産業化成功，到十八年後2021年的頒獎，這份對謝有暢先生卓絕貢獻的肯定姗姗來遲，然而謝先生對此卻從未在意。

　　蘭葉春葳蕤，桂華秋皎潔。

　　欣欣此生意，自爾為佳節。

　　誰知林栖者，聞風坐相悅。

　　草木有本心，何求美人折！

　　先生是一位純粹的科學家，他喜歡沉浸在學術思考中的那種享受和樂趣，看到自發單層分散原理能在實際的工業生産中發揮作用，他欣然微笑，欣慰自己能為科學、為國家有所貢獻。他隻遵從内心對科學的熱愛，有自己的修養，自己的格局。

　　“澹泊明志，甯靜緻遠”，是先生最喜歡的座右銘，也是先生品格的寫照。

　　踏着晨輝和清露，走過燕園的荷塘和草坪，謝先生真正做到了雲淡風輕。

　　謹以此文，祝賀先生九十華誕，生辰快樂！

　　

　　後記

　　能夠有機會為先生書寫這篇小傳，幸甚至哉。

　　書寫過程得到先生多位同事和弟子的傾情幫助，一并感謝！

　　文稿初成之時，吳凱教授給予了非常中肯的意見和幫助，筆者受益匪淺，在此深表謝意！

　　馬駿

　　2022年冬于燕園