科技强国 奋斗有我｜徐晓颖：为低碳能源贡献“青”力量

徐晓颖她将目标瞄准国家需求，研发出可平替进口催化剂的高效甲醇合成催化剂，经中国石油和化学工业联合会鉴定为国际先进水平；围绕“双碳”目标，她在绿色低碳可持续甲醇领域主持开发适配纯二氧化碳加氢制甲醇的催化剂及成套技术，助力能源领域低碳转型。

在科技创新中显担当，让青春在实现“双碳”目标的实践中绽放绚丽之花，徐晓颖先后获评国家能源集团“青年科技创新先锋”、国家能源集团优秀共产党员、北京市科委“卓越工程师”、中国能源研究会能源创新奖“优秀青年科技工作者”等称号。

“从0到1”的突破

走进低碳院绿色燃料研发中心实验室，一尘不染的房间有序摆放着各种实验仪器设备。在样品柜中陈列着各式各样的样品，其中一瓶漂亮的蓝绿色颗粒显得格外醒目。徐晓颖向记者介绍，这种矿物叫孔雀石，是传世名画《千里江山图》中的绿色颜料的主要成分。而孔雀石经过一系列加工工艺，就会成为另外一种黑色的圆柱形颗粒。这就是徐晓颖带领团队研制的MC17高效甲醇合成催化剂，主要用于甲醇的生产中。

煤制甲醇技术，先需要煤气化技术将煤转化为由一氧化碳、氢气及少量二氧化碳组成的合成气，合成气通过高温高压，在催化剂的作用下，就会生成甲醇。一直以来，在大型甲醇生产中使用的都是国外的催化剂，国产的催化剂在逐步替换过程中，但要实现完全替换，难度仍比较大。国家能源集团是全世界最大的甲醇生产企业和用户。为了实现大型煤制甲醇催化剂的国产化，2015年低碳院立项，开始自主研发具有世界先进水平的煤制甲醇催化剂技术。2016年1月，徐晓颖留学回国入职低碳院，加入了项目团队。

徐晓颖说，甲醇催化剂诞生至今已经有百年的历史，工业应用也已经有60年左右了，很多科研单位和企业也一直在进行相关的研究。之所以大型甲醇生产中的催化剂迟迟没有实现完全国产替代，是因为大型甲醇装置的投资比较大，拿180万吨甲醇生产的工业装置为例，总投资要接近200亿元，催化剂又是核心，如果因催化剂更换带来不可控风险，带来的经济损失是比较大的。并且，不同于有些催化剂可以分批次部分更换，根据反应情况随时调整，甲醇合成催化剂是一次性填充，一旦失败了就要重新卸掉换新，这样有可能带来数千万元的损失。鉴于投资高、风险大等原因，影响了甲醇合成催化技术研发的脚步。

“但这也是我们的机会”，在徐晓颖看来，敢于面对挑战，是青年科技工作者的使命。“国家能源集团非常重视我们的研究工作，相关研发投入一直没有中断过，并且我们的队伍还在不断壮大。”

在产品研制期间，项目的牵头专家调离，徐晓颖被委以重任，从一名团队成员成为带头人。刚刚三十出头的她感受到了前所未有的压力，“作为项目带头人，一旦决策失误就会把大家引向错误的方向，因此要不断地学习，让自己尽快成长。”

经过6年的不懈努力，徐晓颖带领团队完成了高效甲醇合成催化剂技术“从0到1”的突破，开发了定向控制前驱体结构的多步连续共沉淀工艺，原创性地提出了控制催化剂前驱体催化结构的慢速除水干燥工艺，创新了增强催化剂物理强度的干法成型工艺。

2021年12月27日，是让徐晓颖难忘的日子。这一天召开的中国石油和化学工业联合会科技成果鉴定会上，“MC17高效甲醇合成催化剂技术”成功通过鉴定。这也是让徐晓颖感到最有成就感的时刻。“中国石油和化学工业联合会代表着国内石油化工行业的最高水平，能够得到认可，我感到非常高兴”，她感慨道，“在各级领导的支持、技术开发团队的不懈努力和合作伙伴的大力配合下，我亲眼见证了一项技术如何逐步实现从无到有的质变和从一再到多的二次量变。”

同时，徐晓颖也感到肩上的担子更重了。不断开拓创新，推动技术继续升级换代，成为她新的目标。在之前的研发基础上，她带领团队又开始了适配“二氧化碳加氢制甲醇”的MC21型催化剂及成套技术的研究。

绿色甲醇助力“双碳”目标

甲醇因为含碳、氧原子，燃烧更加彻底，完全燃烧排放物中只有二氧化碳和水，且二氧化碳又是合成甲醇的原料，是世界公认的可实现碳循环利用的清洁燃料，但绿色甲醇对生产原料端要求更高一些。我国作为甲醇产、销、用大国，随着相关技术的发展，以甲醇作为燃料的轿车、重卡等车型正在被广泛应用，甲醇柴油双燃料船订单也在逐年增加。

二氧化碳加氢制甲醇技术路线若想获得国际绿色认证，绿氢是其中的关键之一。徐晓颖介绍，绿氢除了用可再生能源电解水之外，还可以采用“生物质制氢”技术：用农林废弃物，如秸秆、树木减枝、动物粪便等，经过气化或催化转化制氢，与空气中捕集来的二氧化碳在催化剂的作用下合成甲醇。整个生产过程不仅没有增加二氧化碳的排放，而且还将大量的二氧化碳从空气中捕集，从而实现“碳中和”。绿色甲醇不仅市场前景巨大，而且还可以享受绿色能源的产品溢价。

“得益于之前积累的经验，催化剂产品的开发比较顺利”，徐晓颖说。依托北京市科委“卓越工程师”人才项目，她带领团队完成了二氧化碳加氢制甲醇催化剂小试配方开发、吨级放大和3000小时寿命测试，工业单管模式2000小时长周期寿命测试，完成了100吨/年达产测试，正在开展千吨级甲醇生产的中试测试。

杭州第十九届亚运会开幕式上万众瞩目的数字火炬手，点燃的就是绿色甲醇。负责研发“绿色火炬”的白马湖实验室，和浙江大学等单位合作了二氧化碳生成绿色甲醇项目，利用可再生资源开发绿色氢气，将烟气中收集到的二氧化碳与绿色氢气反应生成绿色甲醇燃料。“这个项目在初期调试阶段使用的就是我们的催化剂产品。”徐晓颖说。目前产品在100吨级/年绿色低碳甲醇中试装置完成达产测试，正在筹建千吨级中试，筹编10万吨/年工艺包。

坚持才能跨越“死亡之谷”

从MC16 、MC17，到MC21、MC22……徐晓颖带领团队将研发产品实现了一系列的迭代。随着能源变革在全球范围内深入推进，绿色氢能源发展步入快车道。在外人看来，抢占了绿色能源的“赛道”，徐晓颖和团队是幸运的，但很少有人知道，她的研发项目也曾经遭遇“死亡之谷”。

第一款产品研发经历了五年的时间，团队一度面临着要被解散的危险。徐晓颖说，产品在实验室的小试很成功，也经过了第三方测试机构的检验，得到很高的评价，但是迟迟不能实现量产。在化工行业，新工艺的过程绕不开逐级放大，从实验室到中试再到工业示范，最后才能产业化。这个过程需要合适的大型生产装置，需要大量的资金。

那段时间，徐晓颖不断地走出去，和企业负责人谈：“我们的催化剂做得很不错，各方面指标都很好，能不能找机会用一下？”她坦言，要跟企业讲清楚技术前景和优势，说服他们支持建设工业规模的催化剂生产装置，对一直从事技术研发工作的自己来说，是很大的挑战。

在多方沟通下，终于有国内的一家企业同意进行试验。但前提是要求双方共同出资分担风险。徐晓颖又去争取院里的支持。“虽然我们一直没有出成果，但是领导决定最后再支持我们一次。现在回头看，颇有点不成功便成仁的感觉。”

之后，徐晓颖来到这家企业，并在这里安营扎寨，开始了工业性试验。2019年底遭遇新冠肺炎疫情，材料运输、人员、生产都受到限制。克服疫情带来的巨大困难，徐晓颖在外地度过了200多个日夜，2020年的春节，她也是在工厂度过的。催化剂生产涉及严格的品控，在这家企业生产的催化剂也邮寄到北京实验室同步测试和开展活性评价，最终在团队的共同努力下，成功实现高效MC17甲醇合成催化剂的百吨级量产试生产。

2020年11月27日，MC17甲醇合成催化剂在江油万利12万吨/年天然气制甲醇工业装置上首次实现工业应用。在现场考核中，评审团队一致认为 ，MC17甲醇合成催化剂在首次工业应用中表现出优异性能：在同等操作条件下表现出优异的低温活性和高选择性。2021年12月18日，中国石油和化学工业联合会组织专家对MC17甲醇合成催化剂开展技术鉴定，在催化剂强度和甲醇时空收率方面处于国际先进水平。

“此后，我们的项目得以继续推进，实现了对外技术许可，慢慢地打开了局面。”回望这个过程，徐晓颖说，“每一个新项目在开发过程中可能都会遭遇‘死亡之谷’。我们年轻，就应该无畏。我常常和大家说，就算最终证明这条路走不通，大不了换一个方向再来。是大家在低谷时的共同坚持，才实现了最终的突破。我深刻体会到技术开发的前行道路充满挑战，但一定要目标明确。”