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为了氯碱工业的“中国心”记东岳离子膜研发传奇历程
《氟硅材料》 李危 / 时间:2018-06-01 09:17:34

  据氟硅材料微信公众平台2018年5月8日讯 到东岳集团,许多人都有一个共同的想法:看一看被称为氯碱和燃料电池“芯片”的两张离子膜,一个氯碱离子膜,一个燃料电池膜。
  其实两张膜并没有什么好看,除了轻和薄外,几乎与普通的塑料薄膜没有什么差别。多年前,东岳氯碱离子膜刚刚研发成功时,一位寿光搞塑料大棚的农民,把电话打到集团办公室:“听说你们刚刚研制了一种新薄膜,什么价,开始卖了没?”
  他并不知道,此膜非彼膜。
  中国石化联合会会长李寿生用12个字概括了东岳离子膜:薄如蝉翼,贵比黄金,重于泰山。
  东岳离子膜,一个中国氯碱工业30年受制于人历史终结的符号,一段民营企业承担国家重大难题打破国外垄断挺直民族工业脊梁的佳话,一个著名企业家和科学家联手梦想成趣的传奇,一次中国企业向世界科技高峰攀登的勇敢探索……东岳离子膜成功研发带给我们的启示,甚至远远大于其本身价值。
  问世间膜为何物?令行业爱恨交加
  离子膜制碱是当下最先进的制碱工艺。据东岳研究院院长助理、氯碱离子膜技术总监王丽介绍:在离子膜制碱工艺中,先把工业盐化成浓盐水,精制,进入电解车间。电解车间的核心设备是电解槽,电解槽的核心材料就是离子膜。精制浓盐水进入电解槽阳极,在电场力的作用下,钠离子作为阳离子透过离子膜进入阴极室生成氢氧化钠;氯离子作为阴离子在阳极失去电子形成氯气。
  世界制碱工业大约经历了三个阶段。第一阶段是索尔维制碱法,亦称氨碱法,用食盐、石灰石和氨为原料,制得碳酸钠和氯化钙。这一工艺发明十九世纪六十年代,西方国家对外严格保密。中国化工先驱侯德榜以其天才的创造力揭开了这一秘密,研发出优于西方技术的侯氏制碱法,并把制碱法的全部技术和自己的实践经验写成专著《制碱》,于1932年在美国以英文出版,从此揭去了索尔维制碱法的神秘面纱,并在中国大量建厂,满足了中国对碱的需求。第二个阶段,就是电解化学制碱时代,主要是电解石棉隔膜法制碱和电解水银法制碱。石棉隔膜制碱工艺(极少量地应用水银制碱)在中国应用了半个多世纪。第三个阶段就是电解离子膜工艺。这是世界上迄今最先进最清洁的制碱工艺,物耗、能耗大幅度下降,并有效地解决了氯碱工业的污染问题。恰是这一最先进的工艺,中国长期科研攻关没有成功,一直被美日企业垄断了几十年之久,成为“中国化工人心中的痛”。
  原化工部副部长、前石化联合会会长李勇武接受媒体采访时这样阐述氯碱离子膜:“全氟离子膜是一个国家级难题,曾被列为化工部十大科技难题之首,从七五开始,列入三个五年计划开展攻关,没有攻下来,后来试图买外国技术,也没有成功。”
  进口氯碱离子膜价格昂贵,氯碱装置每两年就要换一次膜,每次换膜费用高达数千万,难怪有人戏言“就像前些年中国电子产业为国外的芯片打工一样,整个中国氯碱工业一直在为国外的离子膜打工。”不仅如此,由于受制于人,我国政府多年来一直实行氯碱离子膜进口零关税。还不仅如此,为确保氯碱工业和相关产业的安全,国家不得不保留大约占氯碱总产能15%的石棉隔膜法制碱产能,以备不时之需。中国氯碱工业协会秘书长张文雷感叹道:“受制于人的滋味太难受了,所以给东岳离子膜科研攻关的成功怎样的溢美之词都不过分!”
  2009年,随着东岳氯碱离子膜的量产和万吨氯碱装置的试用,这一历史被改写了。进口离子膜价格应声而落45%,国家发改委下文,一次性全面淘汰落后的隔膜工艺氯碱产业,据测算,产能转换后可年节电54亿度,节约标准煤216万吨,减排二氧化碳538万吨。东岳,为中国氯碱工业翻开了新的一页。


2010年2月22日,“全氟离子交换膜”获得山东省科技发明奖,张建宏董事长、张永明博士领奖。

2010年2月22日,“全氟离子交换膜”获得山东省科技发明奖,张建宏董事长、张永明博士领奖。


  一次偶然相遇,成就一段传奇
  东岳与离子膜结缘始于一个偶然。2003年,在杭州的一次行业会议上,东岳集团前总裁刘传奇作了一个报告,介绍了东岳集团延长产业链,开发高品质聚四氟乙烯产品的相关情况。当时中国聚四氟乙烯还徘徊在低档次、小规模水平,能大规模涉足的企业并不多。听着刘传奇的报告,有一个人心潮难平。他就是上海交通大学化工学院张永明博士,如今的东岳集团离子膜项目首席科学家。当时张永明正在从事全氟离子膜研究,东岳集团要做的聚四氟乙烯的单体四氟乙烯也正是离子膜的关键原料之一。
  说起与东岳和东岳人的第一次接触,张永明说:“就是感觉山东人讲话很实在,掷地有声。”从那一刻起,张永明就有了到东岳干事创业的想法。
  2003年7月12日,张永明怀着试试看的心情给刘传奇打电话,谈了自己想与东岳合作搞离子膜研发的想法。令他没有想到是,第二天,东岳集团董事长张建宏就安排刘传奇总裁和分管科研的副总裁张恒赶到了上海。他们热情邀请张永明去东岳集团搞离子膜研发和产业化。张永明提出了几个条件,包括建设实验室和实验标准等。当时东岳的科研基础还不太好,张永明估计要达到自己提出的实验要求,怎么也需要几个月的时间。再次出乎意料,东岳方在一星期内打来电话,说他的要求已经全部达到。张永明半信半疑地第一次来到东岳。当他看到东岳为他创造的科研条件,特别是与张建宏董事长一见如故,感受到张建宏那种创业激情和爱才惜才的热切,心里便认定,这就是自己的研发成果落地生根的地方了。
  说起两人的第一次会面,张永明教授记忆犹新:“董事长给我的见面礼很大,除了将生活安排得非常周到细致外,工作上给了我‘三定大权’:项目研发用什么样的人、安排什么工作岗位和职务、给予什么样的工资待遇,完全由我决定。”2003年8月,张永明在第一次接触刘传奇短短的20多天后,便正式到东岳投入了离子膜研发。


2010年10月27日,国家“十二五”科技支撑重点项目“国产全氟离子膜工业应用研究”课题评审会。

2010年10月27日,国家“十二五”科技支撑重点项目“国产全氟离子膜工业应用研究”课题评审会。


  项目论证会开成了批判会
  2003年底,为使搁置多年的离子膜科研攻关重新获利国家支持,张建宏、张永明等赴京参加科技部组织的专家项目论证会。
  “这哪是专业论证会啊,简直是一次对东岳不切实际的批判会。”参加这次会议的一名东岳的科研人员,后来这样评价那次会议。
  一位激进的专家显然不是为论证东岳离子膜研发的可行性而来,他从离子膜的发展史讲到国家科技攻关史,从漫长的膜研发工艺线路讲到近十家国家科研单位携手做出的努力。他当着众人问张建宏董事长:“举国家之力完成不了的科技攻关项目,你一个民营企业能干得了?!”
  晚上回到房间,一位参与过两个五年计划攻关组织工作的专家敲开了张建宏的房间门。他劝张建宏放弃。他说,“科学来不得感情冲动,东岳如果想在行业制造点儿轰动效应,可搞点儿别的,离子膜别碰。”
  张建宏一言未发。
  这次论证会,张建宏更深地了解了这个项目,更清醒地认识到了这个项目的难度和风险。但当他看到张永明自信而坚定的目光时,他心里暗暗下定了决心。这就是一个优秀企业家的非常之处,大家都说行的时候,他可能会犹豫和怀疑,大家都说不行的时候,他的欲望和激情恰恰被点燃了。
  事实上,在科技创新的道路上,同样的境遇张建宏不仅遇到过一次。东岳的几次重大决策,几乎都饱受争议。与清华合作新型环保制冷剂时如此,东岳整合国内技术资源上马3000吨塑料王聚四氟乙烯时同样如此。
  1999年初,在全球关注臭氧层保护的大环境下,张建宏从人民日报上看到清华大学朱明善教授在制冷剂替代品研制方面取得重大突破的消息。这让他如获至宝,暗下决心寻求与清华的合作。一个民营企业欲结亲全国著名高校,“老乡结皇亲”在当时几乎传为了笑谈。虽然那时候东岳的制冷剂产品已坐上了全国行业第一把交易,市场占有率高达30%,但毕竟是一个民营企业,清华会屈尊合作?张建宏抱着舍我其谁的坚定信念,一年往返北京10多次。他清楚地记得取得重要进展的那一次。他和总工于修源到达清华园时正好是中午,骄阳似火。于修源要联系朱教授时却被张建宏拦住了:“朱老师年龄大了,中午他要休息,我们就在外边等等吧。”当朱老师上班,看到还没有吃午饭、满头大汗的张建宏时被感动了。他答应说服学校,带考察组去东岳考察。而第一次到东岳后的考察,使朱明善教授惊叹不已,为一个民营企业,也为张建宏致力于环保事业的目光和境界。东岳就是这样牵手清华的,也由此获利了第一个国家技术发明奖,成为全球最大的新型制冷剂生产企业。
  同样地,2000年,张建宏和管理团队以敏锐的眼光捕捉到国际国内行业最前沿的科技走向,决定要上3000吨/年“塑料王”——聚四氟乙烯项目。这在当时是国内最大的生产装置,千吨以上都是引进的国外技术,而东岳要整合国内技术要干3000吨。专家论证会,几乎遭遇了与后来的离子膜论证同样的境遇,与会专家绝大部分投了反对票。一位同行企业的负责人听说这一消息后哈哈大笑,说“东岳要建3000吨的聚四氟乙烯,我还要造原子弹呢!”
  壮志就是这样被点燃和激发的。张建宏一个个拜访专家与他们交心,告诉他们:“我们要坚决干这个项目,成了算大家的,不成,算我张建宏和东岳的!”2002年4月26日,经过仅仅11个月的建设,以同行三分之一的人员、三分之一的时间和三分之一的投入,东岳3000吨/年聚四氟乙烯装置一次试车成功。当时的项目总指挥张恒从车间捧着白花花的树脂,奔跑到在厂区马路边坐等的张建宏面前,眼里噙着激动的泪水。张建宏董事长从张恒手里接过那些亮晶亮的颗粒,一字一顿地对现场的人员说:“我们要记住这个日子,从今天起,中国聚四氟乙烯的国内格局变了,中国氟化工行业的格局变了!”五年后,东岳的塑料王聚四氟乙烯规模成为全球第一。
  独特的企业家战略目光和之前破釜沉舟取胜的底气,使张建宏认准了氯碱离子膜项目。此战虽难,但这是在为东岳明天而战,在为国家而战!
  尽管饱受质疑,但事情还是有了转机。为慎重起见,专家论证会后,科技部派出调研组,到东岳进行现场考察。2004年1月,东岳离子膜项目成为科技部年度紧急启动的两个国家“863”重大项目之一,另一个是非典疫苗研发项目。


东岳集团氯碱离子膜生产车间

▲东岳集团氯碱离子膜生产车间


  艰难科研攻关中的企业家担当
  离子膜成功后,张永明说,“离子膜成功研发和产业化的头功,不是我和我们的科研团队,应该是张建宏董事长。我这绝不是谦虚。东岳能够干成这件事,花费在科研以外的精力和时间绝对比科研本身多得多。若是没有张建宏董事长承担着巨大风险执着地坚持,若是没有张建宏董事长整合政府、社会、人才资源,扫除一切包括冷嘲热讽、恶意中伤在内的一切障碍,以及我们这些科研人员面对失败、挫折和绝望时,来自他的宽容、理解和支持,这个项目肯定成不了。”
  离子膜攻关,张建宏非常清楚,此战若败,对东岳来说是伤筋动骨,甚至是危及东岳大厦根基的,除国家支持的项目研发引导资金外,东岳配套投资至少5个亿以上,而当时东岳的年销售收入只有8个亿。一位一直以来关心东岳的德高望重的老领导善意地提醒他:“建宏,你这样做值吗?”
  值吗?张建宏也这样问过自己。张建宏真正的创业人生是从他穿上军装的那一刻开始的。虽然只有短短四年,但这却成为了他最重要的一个人生经历,也造就了他有勇气直面所有艰难、困苦、挫折、打击、失败的顽强个性。张建宏记得,自己刚刚入伍便作为参战部队一员被闷罐车拉往海南的情形。作为预备参战部队,他同战友们一起执行命令,在自己的行装包裹上郑重写上家乡地址、父亲姓名。他知道,如果牺牲了,这个包裹会被寄到桓台人武部,然后被送到家里,国家将给予200元的抚恤金。那一刻他意识到:自己可能再也回不了家了,当时他唯一的想法就是能回家再看一眼,抓一把家乡的土回来再浴血沙场。“当年从军守边防青春无悔,而今返乡建家园豪情万丈”——张建宏就是带着这句话从部队回到家乡的。四年的军营生活给予了张建宏强健的体魄,顽强的意志,高尚的品格。而这些都将影响他的一生。多年后,他将“对党最忠诚,永远跟党走”确定为东岳人的共同信仰,将“做最讲政治、最讲正气、最走正道的企业”作为东岳的追求,也将“建设家乡,回报社会,报效国家,报答党恩”作为东岳和自己的人生理想。因此,值还是不值,这就是最好的回答。
  离子膜投资风险非常大,而让张建宏感到巨大压力的并不仅仅是经济方面,来自社会各界的质疑与猜测。长期以来,在中国传统文化中,“成王败寇”,成功意味着数不清的鲜花与掌声,而失败却要面对无尽的责难与质疑。而在通往成功的道路上,奋斗者的身影往往看上去既孤单又令人心酸,奋斗中的甘苦可能只有他们自己能够知道,能够消化。而对于科学,是暂时的困难还是伪科学是一个特别难甄别的问题。在整个科研团队漫长的8年离子膜科研攻关中,张建宏一直是科研团队的一员,承担的压力的确比科研人员更大。
  2008年3月的一个早晨,做实验一夜未睡的张永明走进张建宏的办公室。满脸倦容、一脸绝望的张永明开口就说:“董事长,已经一个月没有任何进展了,感觉做不下去了。”张建宏的心沉至谷底,但他没有表露出来,因为他知道,自己是科研团队最后可依靠的墙。他给张永明倒了一杯水,让他慢慢说。那个上午,他们谈了很久。最后,张建宏握住张永明的手说:“你转告课题组全体成员,失败了也不怕,有我呢!”但送走张永明,张建宏坐在办公椅上,两个多小时,一动未动,午餐也没有吃。总工于修源也讲述了张建宏的一个故事。在几批料不合格后,一个晚上,两人一起来到聚合物树脂车间的试车现场。在听完技术负责人介绍完情况后,张建宏默默地走出了中试车间。“我以为他去洗手间,”于修源说,“但很长时间他都没有回来,我走去找他。发现他一个人在墙角,双手撑墙在踢墙壁。我却不敢也不忍心去劝他。可以看出来,他当时的压力有多大。”办公室的工作人员说:“有一天中午粉碎纸的时候,可能是纸有点厚,碎纸机卡住了。当时董事长就找了一把锤子,提着碎纸机来到洗手间,把自己关到洗手间里,一点一点地砸,直到把碎纸机砸碎。当时我正在附近,董事长每砸一下,我的心里都很难受。”这件事,也发生在离子膜攻关最为困难的时候。对于家里的亲人,他不想让亲人为他担心,对于身边的同事,说出来,他怕打击大家的士气,所以他就一个人闷在心里。


张永明博士荣获何梁何利奖

▲张永明博士荣获何梁何利奖


  张永明把母亲接到了东岳
  “我妻子在上海一家医院担任领导职务,女儿在国外留学。如果不是因此过不来,我就全家一个不剩地拉到东岳来。”张永明说。他做好了破釜沉舟的准备。
  但他没有想到,前面的科研之路会有漫长的8年之久。他有时开开玩笑地对张建宏董事长说:“我得感谢东岳,给我提供这个离子膜研发平台,让我为国尽忠;我妈妈就在自己身边,也能尽孝。”
  事实并非如此。离子膜攻关几乎占据了张永明全部时间,没有办法回河南照顾年迈的母亲,只好把母亲接到了他工作的桓台县。他带领课题组做实验、讨论方案、组织论证,根本没有上下班的概念,经常是加班晚了就在实验室的小床上过夜,饿了吃点饼干和点心。即使回家也比较晚,母亲年龄大睡得早,两人能够在一起说话的时间并不多。和老母亲一起最多的是早晨。每当张永明离家时,老太太总是按照河南家乡风俗念叨一番“一二三、七八九,我儿出门往好处走,七钢八钢护着路,九条青龙护住身。前有青龙,后有白虎,保佑我儿平平安安……”老人就是用这种方式,在儿子科研攻关所在地的桓台县,陪伴了张永明近10年。她始终不知道,儿子把她从河南老家拉来,在这里究竟干什么;始终不知道有一次几个月没有见过儿子,是因为张永明去北京做了肺部肿瘤切除手术;始终不知道在她与儿子相守期间,他的儿子带领自己的科研团队拿下了一个世界级科技难题,获得国家技术发明奖和被称为“世界华人诺贝尔奖”的何梁何利奖,更不知道儿子所拿下这个科研项目,对氯碱工业、对国家意味着什么!也许在她心里,能经常见到儿子,能保佑儿子平安,就是她最大的心愿了。2013年,86岁的老人,就是在桓台县人民医院重症监护室离开了这个世界。
  全氟离子膜从一块普通的萤石开始,到能够满足氯碱生产选择性要求的离子膜,中间要经历氢氟酸、四氟乙烯、全氟磺酸单体和树脂、全氟羧酸单体和树脂,再到全氟离子膜的过程,这需要进行几十步的复杂反应和分离过程。张永明说:“全氟离子膜全工艺生产线摆起来有几千米长。”
  张永明非常感谢前辈们为离子膜攻关做出的努力,那是他所能借鉴和吸取的唯一研发滋养。国外离子膜专利,唯一的用途就是知道他们的研发路线,而这个路线必须是避开的。正如我国材料界泰斗师昌绪到东岳时所提醒的那样:“你们现在面临的一个关键问题,是知识产权问题。国外在研发这个产品时,专利已大面积COVER了,你一不留神,就会惹上国际知识产权官司,这是国外巨头打击国内创新成果的惯用手法之一。你的研发和知识产权保护,要做的是反COVER,就是和他们走不同的研发线路,建立你们的知识产权保护区域,这样你们的离子膜知识产权才安全,你的研发才真正属于自己。”师昌绪是包括钱学森在那批从美国归国的科学家,对知识产权保护有独到的见解。师老说这话时已84岁,身体硬朗,双腿有力,上楼梯都带响声的。4年后,他再次到东岳时,身体已经大不如前,站坐都要人扶一下。这一次来东岳,他故话重提,叮嘱在场的张建宏和张永明,一定保护好知识产权。“这个科研成果对我们国家意义特别重大,凝聚了几代人的心血。你们要搞成,还要保护好它。”
  所有的路,都要自己走,而且要必须避开国外企业的“专利雷区”,另辟蹊径。
  研发和产业化头绪繁杂,工作量太大,不确定性太多。一道道技术难关就象横在他面前的一座难以翻越的大山。张永明数不清自己在实验室度过了多少个不眠之夜,自己遇到了多少棘手的难题。他感到自己时常会遇到一个个难以迈过去的坎儿,自己总是在黑暗中摸索、时常碰壁。有时候助手们熬夜熬不住回去休息,他就一个人在实验室,用实验数据证实他那一瞬间灵感带来的启发。有一次,实验室着了火,他的上衣烧了好几个洞。他谁都没有告诉,当天晚上也没有回家。第二天,课题组的同事到单位看到他衣服上的洞洞,才知道前一天晚上发生了什么。
  现任氯碱离子膜技术总监王丽,华东理工大学材料专业毕业生,她只是东岳离子膜项目上百人研发团队中的一员。当问起她的研发经历,她没有惊人之语,只说自己年复一年、日复一日总是在一遍遍摸索实验条件,一次次改变反应路径,一点点提高收率。她早已记不清自己做了多少次尝试,记不得实验失败了多少回。以至于最后的成功在她看来就是“水到渠成的事”。是的,唐军柯、王学军等上百人的离子膜研发团队按照张永明的思路苦苦探索,摸清了复杂反应的每一个环节。


张永明博士人代会上向李克强总理汇报离子膜科技成果

▲张永明博士人代会上向李克强总理汇报离子膜科技成果


  举全省之力支持东岳离子膜产业化
  东岳离子膜的成功,与国家和省市县各级党委、政府和科技部门的支持密不可分。事实上,这是一个世界级难题,是一个国家项目,需要整合一切资源进行全方位攻关。
  离子膜项目科研攻关,国家、各级政府和科技部门的资源被充分调动。
  北京那次争议大的专家论证会几天后,科技部派高新司材料处调研员谭可荣,在山东省科技厅高新处副处长张茂森配合,到东岳实地考察。百闻不如一见,之后科技部与山东省科技厅合力支持这一项目与两个人此次现场考察关系重大。两位业务型领导,不仅看懂了东岳离子膜全过程科研线路,也看到东岳强大的产业平台优势,以及科研队的执着和坚韧。
  国家科技部在将离子膜列为紧急启动的“863”计划之后,又先后将其列为“十一五”和“十二五”国家科技支撑计划重点项目,两个国际合作项目,支持引导资金过亿。山东省委、省政府和淄博市委、市政府给予配套支持资金1亿元。
  2005年9月8日下午,省政府加快东岳离子膜项目产业化现场办公会在东岳召开。本次会议前期作了精心筹备。事前,时任山东省省长韩寓群与张建宏董事长、张永明博士进行了深入交谈,全面了解离子膜研发和产业化情况,了解东岳研发需求,提出明确支持意见。现场会当天,时任副省长王仁元率领12个省直部门来到东岳,他亲自主持会议,省市县三级党委、政府和相关职能部门60余名主要负责人参加会议。会议提出,将东岳离子膜列为山东省高新技术企业一号工程,举全省之力支持东岳离子膜项目产业化工程。之后,王仁元副省长又亲自带领省发改委、市政府和公司领导,专程到国家发改委汇报离子膜项目产业化及东岳园区建设情况。省政府在一个民营企业、为一个项目召开现场办公会,在山东历史上是空前的。淄博市委、市政府和桓台县委、县政府先后四次在东岳召开现场办公会,主要领导张建国、刘慧晏、周清利都亲临会议。离子膜研发最为关键时刻的一次会议,包括书记刘慧晏、市长周清利在内的7位市领导同时出席会议,针对东岳提出的7大问题和困难,周清利市长用了一个词:照单全收。
  时任科技部部长万钢,科技部党组书记李学勇等科技部领导先后到东岳现场了解情况,现场解决问题。省市科技部门几任主要领导姜代晓、翟鲁宁、周元军、牛圣银、张旭东,桓台县历任县委、县政府主要领导和科技部门的领导全部积极整合和争取资源。
  国家级难题,汇聚起了上下同欲的国家力量。


2009年9月22日,历时八年科研技术攻关的离子膜在东岳集团成功下线。

2009年9月22日,历时八年科研技术攻关的离子膜在东岳集团成功下线。


  最黑暗的时候,也是孕育希望的时刻
  时隔多年,王丽依然十分清楚地记得离子膜攻关最为艰难的日子。2009年9月12日,随着对讲机里传来的各项测试合格,开始投料的指令,几十双眼睛盯着DCS控制面板上跳动的数据,时间一分一分过去,30分钟后,透明的薄膜料条从挤出机的前段出来了,在场人员都雀跃了。赶快去实验机测试一下加工性能,水晶一样的透明粒子加入到膜挤出机后,出来的却是一股股的黑烟。调整工艺参数,技术组开会再次调,等待系统稳定,收料再试验,不行,再来。技术人员不眠不休,累了,女生一张保温板、男生一张报纸,找不碍事的角落里眯一会,3天过去了,终于黑烟消失,物料畅快流出。负责加工的实验人员脸上都被密封圈压出了沟壑。“快来看,怎么这么多晶点?”笑着的表情僵在脸上。怎么办?开会!加工技术人员和现场的设备人员讨论,更换螺纹原件。钳工、仪表工、现场操作工,全集团最好的技术队伍全部聚集。记录每次调整,与成膜型测评结果对应,拆装,拆装,晶点明显减少了却不能消失。9月的天气,所有科研人员盯在实验现场,不洗澡、不睡觉、闷热的车间里充斥着各种味道,心情的低落吞噬着高涨的热情。这时张永明教授从休息室的地板上起身把大家叫过去,讲了他以前做造纸添加剂的事儿,说灵光一现就差一点,最后搞成功了。他说:“没有经历81难,就只能拿回无字经,现在就是差这一难,再查。”
  排队去卫生间洗把脸再来。再次回到现场,一个操作工说刚清理设备时发现挡料板很难清理,快拿来看看,把难清理的物料去做个测试,就是它了,最后一公里,就在一个细节,2个丝的间隙,10天的时间,走完了最后一公里。
  2009年9月22日,是值得东岳人铭记的日子。这天凌晨2点,1.35米×2.65米工业规格的全氟离子膜在东岳集团成功下线。当看见离子膜缓缓走下生产线时,现场所有人员眼里都充满了喜悦的泪水。这时候,所有的科研人员体力已经完全透支,但他们的希望和期待从未如此清晰。氯碱用全氟离子膜向产业化迈出了关键一步。
  就在这一刻,张永明给张建宏发了一个短信:“董事长,谢谢您陪我们一直担惊受怕了8年”。
  这条短信,张建宏直到现在也没舍得删。
  在东岳离子膜产业化和工程化应用期间,李克强、胡锦涛、温家宝等中央领导同志先后视察东岳,亲自观看东岳离子膜研发和生产现场,都对东岳离子膜打破国外垄断,为国家做出的贡献给予高度评价。李克强总理在视察东岳后的会议上说:“东岳集团自主创新,打破垄断,长了民族志气。”胡锦涛同志视察离子膜生产现场时,发表讲话说:“祝贺同志们在离子膜研发中取得的成绩,你们在这个领域为我们国家填补了空白,打破了国外技术垄断。希望大家继续努力,努力走在世界的前列!”温家宝同志在研究院一楼大厅发表了15分钟的讲话,他说:“今天,看了东岳集团很高兴、很振奋,东岳走的是新环保、新材料、新能源之路,大有发展前途,我们要予以重视、培育和支持。”


2012年2月14日上午, 中共中央、国务院在北京隆重举行国家科学技术奖励大会。东岳集团全氟离子膜项目荣获国家技术发明奖,张永明教授代表集团参加会议并领奖。

2012年2月14日上午, 中共中央、国务院在北京隆重举行国家科学技术奖励大会。东岳集团全氟离子膜项目荣获国家技术发明奖,张永明教授代表集团参加会议并领奖。


  氯碱工业终于有了“中国心”
  离子膜下线后,东岳集团对产品的性能进行了全面检测分析,同时为大规模工业化应用做准备。张永明说:“2009年9月22日之后,我们在工程化、标准化过程中又解决了48个难题,其中主要是设备难题。由于国内设备制造水平影响,有的这儿不合适,有的那儿不合适,所以我们一直在改造。”
  当然,国产离子膜最关键的还是要在氯碱工业装置上获得应用。2010年5月,同样经过艰苦努力将离子膜电解槽成功国产化的蓝星(北京)化工机械有限公司,同意在其设在中化集团沧州大化黄骅氯碱公司5000吨级的实验装置上试用东岳离子膜,做了“第一个吃螃蟹”的人。
  当时在黄骅氯碱公司现场5000吨级装置上主持试验工作的蓝星(北京)化机公司服务总监苏克勤心里也是犯嘀咕的:此前20多年,曾有科研机构和企业为此做过不懈努力,但由于诸多原因未能工业化。这次东岳做出来的离子膜,真的就能成?苏克勤坦言,为了防止发生意外,确保实验装置和整个厂区的安全,他们做好了最坏的打算和最周全的预案。
  2010年5月14日,黄骅氯碱厂采用东岳离子膜的氯碱生产装置正式开车。开车的结果,大大出乎所有人的意料。东岳离子膜在黄骅氯碱公司实验装置上一次通电成功,并且生产出合格的工业产品。从运行的结果来看,东岳离子膜与某外国公司的同类型离子膜性能相当。苏克勤长长地松了一口气,他说:“开车成功的那一刻,先前的担心被巨大的开心和喜悦取代了。”
  此后,东岳集团又花几个月时间,在集团内自建了一套万吨级氯碱生产装置。万吨级已经是氯碱装置的最大单套生产规模。该生产装置采用的是蓝星(北京)化机公司的离子膜电解槽和东岳集团的离子膜,实现了所有的装备、原料、技术的100%国产化。2010年6月30日晚9点48分,东岳离子膜在完全国产化的万吨级工业氯碱生产装置上一次通电成功,产出合格的工业产品。从此,中国氯碱工业30年受制于人的历史被彻底改写。
  国外进口膜价格应声而落,直跌50%以上。
  国家发改委下发通知全面淘汰非离子膜工艺氯碱落后产能。


2010年6月30日,东岳集团离子膜应用于万吨装置施工现场,张建宏董事长和专家、工程技术人员展示国产离子膜。

2010年6月30日,东岳集团离子膜应用于万吨装置施工现场,张建宏董事长和专家、工程技术人员展示国产离子膜。


  永远在路上
  事实上,直到2017年,东岳氯碱离子膜成功应用于整套万吨装置的7年后,离子膜在支持了中国氯碱工业用膜成本下降,解除这一领域的安全警报,以及国家氯碱工业节能减排的同时,自身仍然收益甚微。
  东岳离子膜应用市场总监王学军博士说:“在国产离子膜实际推向市场的过程中,由于是新生事物,推广遇到了一些实际困难,但我们以极大地热忱推动着国产化应用,同时也得到一些有民族品牌意识和国货情节的专家和企业家支持。”
  徐荣一,长期工作于氯碱行业,曾先后担任上海氯碱董事长、中国氯碱协会理事长,见证了新中国氯碱行业的发展历史。在得知氯碱膜实现国产化后,非常兴奋地打电话感谢张永明教授,说多少年的愿望终于实现了,这是中国几代化工人几十年的夙愿。2017年,在国产氯碱膜面临推广应用困境时,年近80岁的徐荣一老先生再一次来到东岳,主动为国产膜站台,滔滔不绝地阐述氯碱膜国产化的重要意义,要求氯碱协会支持国产膜,并呼吁氯碱厂负责人支持和积极应用国产膜。
  面对国外对氯碱离子膜的绞杀和市场打压,从2010年起,东岳离子膜研发团队再次进行了6年的升级换代和市场应用技术攻关。营口市的营创三征精细化工有限公司从2011年开始就主动整台套地试用国产膜。几年来,只要新的国产膜面世,该公司技术总监张佳兴总是第一个支持并使用。2017年7月14日,整台套万吨氯碱装置用上了东岳集团最新一代国产氯碱膜DF2806,这代膜打破了东岳研发成功以来国外同行企业的围追堵截,各项运行指标达到世界先进水平。
  有的企业不光积极支持国产氯碱膜的应用,而且非常主动地宣传和现场示范国产膜。2018年元旦,东岳氯碱离子膜在中国铝业山东分公司氯碱厂安装并成功开车运行,按照习惯在装置旁边悬挂了一块小牌子写上“国产氯碱膜运行中”。该厂何冠平厂长看到后安排车间主任说,重新去做一个大些的牌子,要醒目,要让参观的人从远处一眼就能注意到这里。何冠平厂长还积极接待兄弟厂家的考察者,推荐使用国产氯碱膜东岳离子膜。经过大家的努力,东岳国产离子膜现已大面积用于上海氯碱、中盐常州、苏化集团等近20家氯碱企业,各项运行指标均达到和接近国外同类产品水平。
  东岳氯碱膜从2009年下线、2010年成功应用万吨氯碱装置,一直在路上。
  中国石油和化学工业联合会一位领导坦言:“这类打破国外垄断的项目,产业化后的道路比研发的道路还要难。因为这个新生儿面临着国外同行企业的围剿。许多此类项目都是在产业化后被剿杀的。”
  这样一个打破国外垄断,解除国家经济安全,使中国氯碱工业走上健康发展轨道的项目,直接动了国外同行的奶酪。跨国公司打压这类打破垄断项目的通用做法无非以下几种。一是知识产权剿杀。西方发达国家企业特别注重知识产权保护,正如师昌绪老人所说,形成发明后他们将全以专利的形式进行知识产权全领域覆盖。很多中国企业耗尽家底历尽艰难成功打破垄断的项目,往往会被他们的一个知识产权跨国官司给歼灭掉。二是价格战。使打破垄断项目长期处于亏损,把你给拖死。三是产品升级换代。国外巨头有着强大的研发能力,往往是市场应用一批,技术储备一批,研发一批。一旦有打破垄断的同类产品出来,其马上推出新一代产品和下一代产品,使你的产品永远处于技术落后状态,以至于难以为继。东岳氯碱离子膜遇到了国外企业后两种手段的阻击。东岳离子膜研发团队在艰苦条件下让我国离子膜超过了从无到有,又继续攀登实现了从有到优。直到2017年底,也就是成功研发的8年后,终于追上了国外同行企业。
  一个项目,一位企业家和一位科学家,长达15年的坚持和坚守!


2013年11月27日,集团与AFCC(奔驰福特)签约联合开发量产燃料电池膜。

2013年11月27日,集团与AFCC(奔驰福特)签约联合开发量产燃料电池膜。


  “争气膜”,“争光膜”
  2009年10月17日,胡锦涛同志视察东岳。在研究院,张永明博士拿着两张膜向他汇报说:“总书记,我们研发了两张膜。一张是氯碱离子膜,我们打破了国外30多年技术封锁和垄断,所以,我们张建宏董事长说这是东岳的‘争气膜’。”张永明又拿起小试出的另一张膜说:“这里还有一张膜,是氢燃料电池膜,是东岳的‘争光膜’。这张膜,事关未来氢能源利用,特别是汽车动力革命。现在,我们已经研发成功,走在世界前边了。”胡锦涛同志面带微笑,朝张建宏董事长和张永明博士频频点头。他在离子膜生产现场发表了讲话,嘱咐东岳“努力走在世界的前列”。
  被张建宏、张永明称作“争光膜”的燃料电池膜同样意义重大。全球环保形势的日益严峻和人类对环境保护意识和愿望的增强,以及煤炭能源、石油天然气能源的不可持续,太阳能、氢能、风能等新型环保能源成为人类的必然选择。
  燃料电池汽车研发开始于上世纪六十年代,升温于九十年代,而近几年,形成了一股全球性的热流势不可挡,丝毫不亚于上世纪九十年代的互联网。丰田公司于2015年12月在爱知县建成了燃料电池汽车生产线,奔驰、通用、福特、现代、本田、日产、大众、宝马等其他各主要汽车公司方向一致地开发这种新能源汽车。甚至国内外部分企业已经宣布了不再生产柴汽油动能汽车的时间表。日本政府将氢能作为其国策,计划到2025年达到20万辆燃料电池车,2030年达到80万辆。在中国,全国已有近百家单位从事燃料电池及相关技术研发,上汽公司已做出燃料电池轿车,一汽、奇瑞、长城、中车公司开展研究并布局燃料电池车的发展规划;山东潍柴动力拿出500亿进行氢动能转轨,宇通、福田、中通等公司开展燃料电池客车生产。2017年12月26日,《北京市加快科技创新培育新能源智能汽车产业的指导意见》发布。同年北京市氢燃料电池发动机工程技术研究中心正式挂牌。北京市计划到2020年建成国内最大的新能源汽车研发、应用中心。2017年9月,上海市发布《上海市燃料电池汽车发展规划》,目标是成为具有国际影响力的燃料电池汽车应用城市。与此同时,武汉、苏州、广州也出台同样的规划和政策,强力推进。
  在这些消息中,有一条消息更为亮眼:东岳集团实现燃料电池关键材料质子膜的生产。
  一台氢燃料电池汽车,最核心的部位是氢能发动机,氢能发动机最核心的材料是氢燃料电池膜。东岳集团恰恰是掌握了这一核心材料的技术,而且据权威部门发布的消息,全球有这一技术的企业不超过10家,东岳技术位居榜单前列。
  机遇青睐于有准备的人。为迎接这一天的到来,东岳已经准备了十多年。
  唐军柯,中科院化学所博士毕业后2007年进入东岳研究院,成为张永明离子膜团队中的燃料电池膜研发课题组组长。他亲身经历了燃料电池膜研发和产业化的全过程。燃料电池膜与氯碱离子膜有相似之处,但工艺路线、实验参数等又完全不同。研发团队承担了国家“十一五”课题研究。
  为解决清洁能源汽车的关键技术问题,戴姆勒(奔驰)和福特公司在温哥华建立了合资的AFCC公司。2012年,东岳的燃料电池膜样品性能在奔驰福特公司(AFCC)的全球筛选中胜出,双方合作进行量产氢燃料电池车的稳定性、适应性和经济性科研攻关。此后,又历时3年改进,东岳DF260膜厚度约15um,在OCV情况下耐久性大于600小时;膜运行时间达到6000小时;在干湿循环和机械稳定性方面,循环次数都超过2万次。
  2016年11月27日,东岳集团里来了几位特殊的外国人,他们是与奔驰-福特(AFCC)公司燃料电池首席执行官安德鲁斯一行。他们此行目的有两个:一是将燃料电池膜成功突破6000小时寿命加速测试的证书亲手交给东岳集团董事长张建宏;二是双方签署《联合开发协议》,在清洁燃料电池汽车领域全面深化战略牵手。内容不仅包括燃料电池膜的性能和寿命提高,还将开发新的膜电极用离聚物,研究的目标是在确保现有燃料电池膜批量供膜样品基础上,合作研制下一代高性能低成本燃料电池膜和催化层。
  张建宏拿到手的这张证书,意味着东岳燃料电池膜已达到全球一线顶级水平,将用于奔驰、福特的量产氢燃料电池汽车,可以说是拿到了应用于全球燃料电池汽车的“通行证”。这张“通行证”全球只有两家公司拿到了。除东岳外,另一家是美国公司。
  “东岳在燃料电池膜的创新技术、产品质量、低成本运作都有着非常大的优势,我们庆幸找到了正确的合作商,很高兴与东岳公司签署联合开发协议,相信这一合作必然会取得巨大的成功。”安德鲁斯笃定地说。
  张建宏说:“东岳与AFCC公司能够联合开发车用燃料电池膜对于燃料电池车的成本降低和普及有着重要的意义。东岳将确保燃料电池膜产品的质量,满足在AFCC燃料电池车上的供应。”
  “燃料电池膜的竞争主要体现在性能、寿命、成本和服务方面,通过AFCC的6000小时寿命测试表明东岳燃料电池膜在性能和寿命等技术指标方面已经占领了全球制高点,接下来将拼的是成本和服务,而东岳集团拥有完成的氟化工产业链,拥有在充分的市场竞争中脱颖而出的服务能力,因此我们坚信东岳和中国将在全球燃料电池膜领域占据独特优势。”唐军柯信心满满。
  目前,东岳集团DF260膜技术已经成熟并已定型量产,二代规划产能100万平米,而且东岳集团已建成年产50吨燃料电池离子膜所需要的全氟磺酸树脂生产装置,可满足2.5万辆电动汽车的离子膜所需。东岳集团新组建的东岳未来氢能公司已正式运营,确定的8个项目计划今明两年建成投产。东岳将发挥氢燃料电池膜技术优势,全力推动这场能源革命,使氢能膜材料成为东岳未来的重大支撑和代表我国科技水平的大国重器。


东岳第四代氯碱膜生产线

▲东岳第四代氯碱膜生产线


  离子膜,为何花落东岳
  无论氯碱离子膜还是氢燃料电池膜,都是世界级技术难题。在外人看来,这样的顶给高科技项目花落东岳,确实不可思议。
  东岳是一个地地道道的民营企业。起点是两台旧设备和79名农民。上个世纪八十年代,当时的氟化工重点企业济南化工,第一个引进国外无水氟化氢先进生产线,原来陈旧落后的两台设备被扔进了废铁堆。这两台旧设备被当时在济南化工厂从事建筑的张建宏、刘传奇和济南化工退休干部王兆恒拉回了他们家乡桓台。这就是东岳集团的起点。东岳不占天时,在改革开放初没有国家和政府的资金、技术、人才支持;不占地利,不在资源所在地,不在大城市。不管怎么说,离子膜这样的科技难题,也轮不到东岳攻克。
  但东岳恰恰赢在人和上。东岳成立之初,创始人张建宏就提出了“追求卓越,自强不息”的企业精神。这种不靠天、不靠地,一切就靠自己的精神恰恰是中华民族最为宝贵的精神财富。2008年,中组部领导到东岳调研。张建宏董事长向他汇报讲到“以价值体现价值,用财富回报财富”的人才理念时,中组部领导将这句话写在一张纸条上,装进了口袋。不久,中央组织部三人调研组来到东岳,他们蹲点调研了一周,形成了以“以价值体现价值,用财富回报财富”长篇调研报告,在中组部《组工通讯》上推出。李克强总理到东岳视察时,对张建宏董事长说:“你的人才理念和机制非常好,但不易理解,我给你们改一下,你们看怎么样?”李总理给修订的东岳人才理念是“以效益体现价值,用财富回报才智。”
  被李克强总理修订的东岳人才理念,恰恰是东岳的创新活力和科技攻关能力之源。事实上,一个民营企业成败的关键是民营企业家的心胸。更直接一点,成败的分水岭就是:作为企业家,是让大家一起为你赚钱,还是搭建一个公平而阳光的干事创业平台。说得更直白一点,一名企业家有没有与人分钱分权分名的胸襟。张建宏无疑是一个干事创业的平台搭建者。总理亲自修订的东岳人才理念,内含张建宏创建企业的初心和追求:让创造价值的在这个平台上实现人生价值,让创造财富的成为财富拥有者。在这一人才理念指引下,张建宏探索出了东岳的四大人才机制:“股权期权提成加奖励”的人才激励机制,“不求所在,但求所用”的人才整合机制,“特殊人才特殊政策”的人才引进机制和“赛马而不相马”的人才选拔机制。
  作为董事长,张建宏有一个一号工程,那就人才工程。张建宏成就了人才,人才也成就了东岳和张建宏的传奇人生。
  离子膜课题带头人张永明初到东岳时,张建宏对张永明说:“我给你部长级生活待遇”和“三定大权”。这些迅速一一落实。而真正打动张永明的,是张建宏对科研人员的那份特殊的感情。为了让张永明安心工作,张永明的老母亲和姐姐都接到了桓台后,是张建宏亲自安排一家人住进了最高档的小区。一次,张永明与张建宏到德国出席学术会议,不经意间,张永明发现张建宏的角色发生了变化:身为董事长的张建宏竟然成了自己的秘书和助手。吃饭的时候,都是张建宏点,把最好的让他吃。他帮张永明拎东西,上车为张永明开门。会前,他亲自帮张永明打领带。甚至连张永明的鞋、衬衣都是张建宏买的。他当时说的一句话让张永明能记一辈子:“张老师你老是丢东西,以后你找不到东西就上我这里来找,我就是你的跟班。”2007年,两个人一起参加欧盟第六框架项目验收会,由于行程发生变化急着返回国,只得换机票。当时已经没有头等舱的机票,可张建宏硬是通过各种渠道,为张永明买了一张头等舱的机票。张永明说:“上飞机后,看到他安顿好我,走进经济舱的那一刻,我流泪了。有这样的领导,我们能不拼命做么?做不成功,能对得起他么?”
  不仅是张永明,东岳的每一名科技人员说起企业对自己的关心、爱护时都是滔滔不绝。博士王鑫从清华大学一毕业就来到东岳,目前是绿色制冷剂研发与技术推广负责人。他的婚礼就是张建宏和公司领导一手操办的。说起企业的发展环境,他感慨地说:“以我自己的体会来说,选择工作,一个要考虑企业有没有发展,有没有前途,二是你到这个企业后,能不能得到发挥,得到发展。这两方面东岳都具备了。我到东岳16年,印象最深的就是张建宏董事长的真诚,我结婚他亲自张罗,我女儿出生,他亲自出席……”现东岳研究院院长刘体健,原来在政府科技部门工作,到东岳挂职后几乎全程参与了离子膜项目的项目申报等工作。挂职结束,组织上给他安排了一个局的局长岗位,但他思来想去放不下离子膜,放不下张建宏董事长对他的那份信任,辞去公职加盟东岳。
  张建宏于2012年当选第十一届全国工商联副主席;2017年,当选为中国民间商会副会长。作为一位著名的企业家,他深知重任在肩,“晚上想事情,白天干事情”,每天的工作时间都在12小时以上,每天凌晨4点到6点,对他来说,是最宝贵的时间,他把自己的思考记在一张张纸片上。同时,他又是个普通百姓,喜欢听歌,喜欢读书,喜欢打乒乓球。他有着充沛的精力和体力,每周打一次乒乓球,可以连续两个半小时打六个对手。在他喜欢的歌曲清单里,《我爱你中国》、《英雄赞歌》排在最前边,在一些场合唱起来底气十足,激情澎湃。历经东岳集团2007年香港上市的惊险磨难,他把刘欢的《在路上》,唱了无数遍:那一天/我不得已上路/为不安分的心/为自尊的生存/为自我的证明/路上的辛酸/已融进我的眼睛/心灵的困境/已化作我的坚定……而2015年,一首《老阿姨》同样让他动情,他一上车,司机便默契地播放《老阿姨》。在张建宏身上,永远充满着创业的冲动,永远有使不完的劲。
  在采访中,我们找到了2010年张建宏填写的一首《沁园春·虎年初夏抒怀》。这首词袒露了他的家国情怀和赤子之心:神州夏初,青满齐鲁,碧写岱宗。于马踏湖畔,是我东岳,心似海阔,势如山耸。新型制冷,氟硅材料,敢和欧美相争锋。雨清晨,望辽阔园区,欣欣向荣。二十岁月峥嵘,兴我民族工业于胸。氟硅产业,旭日高空。离子膜问世,石破天惊。追求卓越,自强不息,东岳精神力无穷。展未来,取世界东岳,尽在掌中。


中国氟硅协会成立30周年大会暨氟硅产业大会上,张建宏与中国膜工业协会首席顾问尤金德会见。

中国氟硅协会成立30周年大会暨氟硅产业大会上,张建宏与中国膜工业协会首席顾问尤金德会见。


  离子膜,这个世界级难题,这颗氟硅材料皇冠上的明珠花落东岳,实属必然!而且,我们可以断言,迈向世界级品牌公司和千亿级氟硅园区的东岳,一定会带给我们更多的惊喜!