第08版:人物风采 上一版3  
 
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上一版3 2010年1月31日 星期 放大 缩小 默认
中国工程院院士、化学工程专家金涌
以宽阔视野攀登科技的高峰
本报记者 张 雪

  金涌,1935 年生于北京,满族。1959 年毕业于前苏联乌拉尔工学院。现任清华大学化学工程系教授、化工科学与技术研究院院长、中国工程院院士。

  金涌长期从事化学反应工程、生态工程教学与研究工作,在国内外发表学术论文350余篇,其中SCI 收录138 篇,申请专利20余项,“塔形立构件在萘氧化制苯酐流化床反应器中的应用”获国家技术发明奖二等奖,“气固湍动流态化用于丙烯腈和醋酸乙烯构件流化床反应器的工业试验”获国家科学技术进步奖二等奖,2006年获美国化学工程师协会PSRI讲座教授奖,成为获得该奖的第二位中国教授。1998年获全国五一劳动奖章,并先后被评为北京市优秀教师、全国优秀教师。

  初识金涌,是2009年盛夏,他和一批年轻技术专家到山西调研循环经济。当时天气炎热,到了化工厂,74岁的金涌依然和年轻人一起爬上爬下,了解设备的运转情况,一串串拗口的化工术语在他口中就像是一个个熟悉的老朋友。每当厂里的技术人员有问题向金涌请教,他总是下意识地将身体向前倾,轻声说:“您说,您说。” 

  再见金涌,已是严冬。冬日的暖阳从玻璃窗中照进来,眼前的金涌就是一位慈祥的长者,声音洪亮但语气平和,回忆起自己的经历,他说:“三百六十行,行行都能出状元,重要的是对事业要执着。” 

  第三次见到金涌,是在清华大学的课堂上。老师金涌语重心长地叮咛这些尚未走向社会的学子,“年轻人在规划未来时,一定要想着自己能为国家、为社会做什么,这样才能真正成就一番事业。” 

感悟责任

  “特殊的历史环境教育了我们这代人什么是责任,什么是使命感。而一个人要成才,首先要有信仰,要对国家、社会、家庭负责。”

  金涌1935年出生在北京,父亲早亡,家境贫寒。1937年,“七七事变”爆发,北京沦陷。在金涌童年的记忆中,北京城是灰色的。“大街上八点钟就没人了,马路两旁就有吸大烟的烟馆,到了冬天街上还能瞧见冻死的人。老百姓吃不饱、穿不暖,简直就是一片惨象。”眼前的金涌头发虽已花白,近70年前的往事却依然历历在目。 

  国家从前的贫穷、落后、屈辱在他心里打下了深深的烙印。新中国成立不久,国家工业建设需要大批技术人才,金涌因此被分配学习化学工程专业,和化工的不解之缘就此结下。

  1954年,北上的列车带着19岁的金涌驶向了原苏联乌拉尔工学院。在当时,一个留学生所需的费用是500卢布。“国家花了那么多钱供我们读书,假如考试你只得了三分———及格的分数,自己就会无地自容,我们压力之大可想而知。”然而,要保证次次考试都是五分的成绩谈何容易。“书本从第一页的绪论到最后一页的小结都有可能是考题,老师把300个考题做成考签,要是抽到绪论的内容你答不出来,五分就没戏了,所以必须把书上的每个细节都读到。” 

  金涌读书有着严格的作息表:每天7点起床,7点半上课,有时大课要上到4点才下,中午吃不上热乎的饭菜就买点面包,吃过晚饭后再去图书馆,夜里12点才回家,睡觉的时候就快1点了。“当时我有一个小本,上面密密麻麻写着日程表,就算只有30分钟的空闲,也要排上学习计划。”在乌拉尔工学院五年,除了每年下乡劳动的一个月,金涌每天生活的全部就是学习,“我这绝不是个别现象,中国留学生基本都是这样生活的。” 

  “现在回头看读大学时还挺苦的,但是那时根本不觉苦。”在金涌心中,一直有一个念头———自己的国家还很贫穷,我有机会出国读书,就一定要学好所有能学到的知识,回去建设祖国。可以说,这也是他们那一代留学生共有的信念。在当时,以全五分成绩毕业的人,可以拿到红色的毕业证书,其他人是蓝色的,而多数中国留学生捧着的毕业证书都是红色的。

  “特殊的历史环境教育了我们这代人什么是责任,什么是使命感。而一个人要成才,首先要有信仰,要对国家、社会、家庭负责。”

结缘流化床

  “所有的创造都不是瞬间完成的,每一次都是因为你比别人多做了一点,比别人做得快了一点,站得高了一点,才能看到新的东西。”

  和金涌谈学术生涯,绕不开一个关键词———流化床反应器。在化工行业,流化床反应器只是一个小的领域,但金涌和他所在的科研团队就是在这个小天地里执着探索了三十载,最终成就了一番大事业。

  与流化床反应器结缘,金涌说是一次“偶然”。1975年,已是清华大学化工系老师的金涌和一个同事带着17名学生到北京化工二厂“开门办学”,碰巧赶上化工二厂一个直径3米、高40多米的流化床反应器坏掉,经过研究,厂里决定设计新反应器,而这个任务就交给了金涌所带的小分队。

  “我当时只在书本上见过流化床反应器,没有任何实际经验,这可把我们愁坏了。”翻资料、做实验、向老工人请教,对实在不熟悉的数据,金涌只能采用“笨方法”:戴着防毒面具钻到流化床里面,把一个长口袋绑在下料口,关上门开车,30秒后停车,再把口袋拎出来给流下来的颗粒称重,这样就可以精确地测算关键部位需要多大尺寸。“钻到流化床里面其实很危险,因为里面的管子太多,必须记住钻进去的路,不然防毒面具缠在管子上就容易憋着,而且酸性的催化剂掉在皮肤上,一出汗身上就被烧白一块。”凭着这股执着劲儿,在边学边干的情况下,小分队设计的流化床反应器居然建成了,“一投产,相当棒!我们心里别提多美了!”

  虽说是“偶然所得”,但金涌一直把这次“偶然”当做自己学术生涯开始的契机。1978年,化工系筹建反应工程实验室,流化床反应器被定为主要科研方向之一,金涌因在化工二厂的经历,顺理成章地做起了流化床反应器的研究。

  流化床反应器其实就是一种易于大型化生产的重要化学反应器,通常是指细粉催化剂悬浮于从下而上的气流或者液流之中,气体或者液体中的成分在与催化剂的接触中发生反应。目前流化床反应器主要应用在化工、石油、冶金等行业。

  金涌和他所在团队的主要工作,正是对流化床反应器的理论及应用实践进行研究,不断对流化床反应器进行优化、创新,而目的只有一个———通过提高化学反应的效率,给企业增收,为国民经济带来实际的好处。

  在他们的研究成果中,第一个大的创造就在湍动流化床反应器领域。“这个创造还得益于中国哲学中的辩证思想。”原来,在流化床反应器中常会产生气泡,气泡会让气体发生短路与催化剂接触不足,且如果气泡变大崩破,会加大细粉被气流夹带,造成催化剂损失。“这些现象让人厌恶气泡,但理想的流化床反应器是不是没有气泡最好呢?”金涌从辩证的角度思考,认为事情没有绝对的好与坏,彻底消灭气泡也未必是理想的选择。他和团队提出,只有适当地控制气泡的大小,促使气泡不断合并和破碎,让气泡保持轻而细小,实现湍动的状态,才是最佳反应器设计的追求。通过数理计算和严谨的实验,他们找到了控制气泡出现的时间、条件、频率最优的规律,依此在设计反应器的时候对操作条件进行设定,使气固两相流处于最优的湍动状态,提高化学反应的发生效率。目前,苯胺、氯乙烯、有机硅、丙烯腈和醋酸乙烯等行业使用的湍动流化床反应器大多是金涌所在的实验室设计的。目前,湍动流化床反应器为企业创造的经济效益累计已达数亿。

  实实在在的科研成果,让金涌和他的团队获得了众多荣誉和同行的认可。1987年,“塔形立构件在萘氧化制苯酐流化床反应器中的应用”获得了国家技术发明奖二等奖;1995年,“气固湍动流态化用于丙烯腈和醋酸乙烯构件流化床反应器的工业试验”获得了国家科学技术进步奖二等奖。2006年,金涌还获得了美国化学工程师协会PSRI讲座教授奖,成为了获得该奖的第二位中国教授。从1980年起,金涌所在的实验室就开展了众多国际学术交流,“外国的科研机构很早就知道我们的实验室,有时写书写到湍动床、下行床、超细粉纳米粉体流化床的章节时,就会邀请我们主持撰写。”

  金涌常说自己的研究赶上了好机遇。因为20世纪70到90年代,是流化床反应工程理论和实践在世界上发展最快的时期。

  在机遇的背后,是个人所做出的执着努力。“目不旁顾”是金涌对从前工作状态的形容。“我真正开始学术研究的时候已经40多岁了,总是遗憾时光过得太快,恨不能将浑身的劲儿都用在科研上。”从上世纪70年代末期开始,金涌和团队每天的时光都是在数理计算、实验和讨论中度过的,从早晨进入实验室,直到晚上十一二点才离开,“冬天大家做实验,水溅到衣服上,骑车回去裤子都能冻上。”直到上世纪90年代初,金涌都没有周末的概念,“我们不管是老师还是学生,都实行‘白加黑’、‘五加二’的工作节奏。”对于科研成果中的众多创造,他说,“所有的创造都不是瞬间完成的,每一次都是因为你比别人多做了一点,比别人做得快了一点,站得高了一点,才能看到新的东西。任何创造都是在长期踏实的付出和积累后才呈现的,绝不是做梦做出来的。” 

  “一个人从事什么行业不是最重要的”,金涌说,“重要的是对事业要踏踏实实、执着付出,三百六十行,每一个行业都能做出成绩。”

洒脱转型

  工程的解决方案有各种途径,没有绝对的好和坏,最终的方案需要大家平等的交流、探讨。

  “我想先和你聊聊我们的实验室团队,所有的科研成果和成绩都是属于团队的。”这是初次采访金涌,他说的第一句话。他格外看重团队的建设,“因为一个人可以做计算、写文章,但是很难做工程,只有集体才能做大的工程。”

  为了保证团队持续的战斗力,金涌很早就意识到,一定要把年轻同志推到一线,否则团队就容易老化。“年轻人有很多新思想,要把他们的智慧和才能发挥出来,必须给他们机会,让他们身上有‘担子’。”后来,金涌到外面联系了科研项目就交给年轻人来牵头做,“外面的人不放心,我就跟他们讲:‘如果出了问题,算我的,做好了,算年轻人的。’”

  这几年,金涌坚持“决策让年轻人拿,责任让年轻人担”,早已不再做实验室具体的管理工作,高高兴兴地扮演着“智囊团”的角色。“如果年轻人有技术问题找到我,需要我给出主意,我很乐意参与他们的讨论。因为工程科学不像自然科学只有惟一的标准答案,工程的解决方案有各种途径,没有绝对的好和坏,最终的方案需要大家平等的交流、探讨。”2009年末,由这个年轻人做主力的研究团队参与研发的“流化床甲醇制丙烯(FMTP)工业技术”取得重大突破,这个最新成果让金涌备感自豪。

  现在,金涌已很少做具体的科研攻关工作,他的生活依然忙碌,只不过忙碌的对象由流化床反应器转到了循环经济和低碳经济。

  “循环经济对我国应该有更深层的意义。”顺着这个思路,他想到我们国家的发展阶段与发达国家不同,先进与落后技术并存,或许可以从更广泛的角度发展循环经济。循环经济的思想就是要优化资源的配置,在一定的范围内,让上游的“废物”成为下游的“宝”,使资源循环利用,从源头上治理环境污染。要做好循环经济,首先就需要研究物质和能量变化规律的化工学科的参与和支撑。

  于是,从2002年开始,金涌将研究重点转移到循环经济。他总是在出差,一下北上东北,一下又南下深圳,交流循环经济的指导理念,调研当地循环经济示范园区的运行情况,给他们出主意、提意见。金涌说,在这个过程中,他慢慢意识到发展循环经济不光是技术问题,也是思想教育问题,所以他还特意邀请了一位荷兰皇家科学院的院士与他一起,在清华大学开设了一门和循环经济相关的课程,鼓励学生建立宽泛的研究兴趣。

  从流化床反应器到循环经济,金涌说,这次转型让他从一个小的领域进入了一个更大的领域,他们的工作小组也成为我国循环经济理念最早的倡导团体之一。

  不久前,哥本哈根气候变化大会召开,“低碳”成为了热词。对于金涌来说,对“低碳”的关注却不是最近才开始的,他现在最关心的问题是:化学工程能为低碳经济做些什么,能为解决能源利用问题做些什么。“实现低碳,可以从几个方向努力:一个是开发新能源,采用可再生的风能、太阳能等;一个是在生产和消费的过程中节能减排,提高能源的利用效率;再有一个可以尝试通过化学的方法使碳元素能反复被利用,而我们希望化学工程在这方面做出一些前瞻性的研究。”在金涌看来,化学工程可以从前沿科学研究中找到闪光点,将它用以解决现实问题,这就是化学工程学科的魅力所在。

  金涌说,人的一生应该包括三个阶段:青少年时期,抱着好奇心不知疲倦地学习和探求,聚精会神地观察世界;中壮年时期,通过不断地拼搏、攀登,获得事业上的突破;而到了老年时期,则要鸟瞰超脱,从更客观的角度思考问题,并且和中青年学者合作。

  前两个阶段,金涌已经经历过,他现在的生活,和化工相关的工作依然是重要的组成部分,除此以外,还有众多业余爱好,诗词、书法、收集古钱币……“琼楼宇,欲往又还,古今共陶然。”这两句他自己写下的词,描绘的或许就是他当下的心境。

图1:金涌

图2:金涌在工作中。

图3:少年时代的金涌。

图4:金涌的书法作品。

图5:青年金涌的照片。

图6:爱读书的金涌提起书,总是难掩喜悦。

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