有本畅销书叫《你当像鸟飞往你的山》,讲述了一个在逆境中奋力拼搏,最终寻到梦想与自由的故事。黄莺的故事,恰如这本书。她人如其名,像黄莺一样美丽娇俏,但爬起百米高塔毫不含糊。那一座座高塔,是她的心血,也是她的梦想。
从业近10年,独立完成近30个化工装置超过200台塔器的设计,成为寰球公司“青年科技人才”。在塔的世界里,她就像一只鸟儿振翅高飞,飞越一座座山,见到了更美更广阔的风景,也必将抵达自己心中最向往的那座山。
本期《夜读》,带您走近寰球公司北京分公司高级工程师黄莺,聆听她与塔的那些故事。
人物档案
姓名:黄莺
年龄:36岁
单位:中国寰球工程有限公司北京分公司
岗位:工艺部高级工程师/CCUS技术负责人
履历:2015年博士毕业于中国科学院过程工程研究所化学工程专业,致力于化工核心技术国产化开发,攻克电解质、聚合物等复杂体系热力学及反应动力学模拟等关键技术难题,形成多项原创性、实用性科技成果,获得国家发明专利授权10项,申请国际专利3项,在国际权威期刊发表论文22篇。主持开发的大规模低成本碳捕集工艺包,支撑包头钢铁(集团)有限责任公司50万吨CCUS、新疆油田100万吨CCUS等国家级示范工程;获寰球公司先进工作者、优秀共产党员等多项荣誉。
工作格言:以创新破技术壁垒,用实干铸“双碳”未来。
心在大地上
初识黄莺,她身上的反差感总是不自觉地吸引着周围的人——1.52米的身高,白皙的皮肤,微卷的披肩发,笑起来眼睛弯得像月牙,很难将如此甜美的外形与爬百米高塔、研发自主技术的行业专家联系起来。
这种反差,从她读书的时候就存在。很多同学觉得化学难学,可黄莺觉得这门学科真有趣,特别是那变化多端的化学实验,就像潘多拉的魔盒一样让人着迷。高考填报志愿时,她的所有志愿都跟化学相关。大学本科毕业后,她以专业第一的成绩被推免至中国科学院过程工程研究所硕博连读,跟随杰出学者张锁江和张香平研究绿色化工、过程系统集成。
名师出高徒,高徒的心在大地上。2015年,黄莺博士毕业。在大多数同门选择留在科研院所做前沿研究时,她毫不纠结地选择到中国寰球工程有限公司(简称寰球公司)——国内一流的化工工程设计院工作。在那里,她可以将所学前沿工程技术,用以设计建造更多优质、高效、低能耗的化工生产装置。一直以来,相比实验室研究,她更想将技术落地应用。
入职后,正赶上化工行业经历周期性低谷,大型工程项目短缺,她被分配到工艺模拟技术室从事一些辅助性计算工作。别说设计工程项目,就连去现场感受实际装置的机会都不多。有同事从现场回来,讲起装置的问题,她总是全神贯注地听,生怕遗漏了一点细节。她眼里的渴望,师傅孙淑兰博士看在眼里记在心里,有合适的现场任务就带上她,让她跟着做数据记录。
可对她来说,这远远不够,她想干更大的事情。很快,机会来了。公司正在进行聚丙烯自主技术研发,缺人手。聚合物属于化工的下游,用途广泛,但变化复杂,目前尚有许多难题要攻克。
师傅鼓励她加入这项研发。她跃跃欲试,可她没有相关研究经验,心里难免忐忑。“没什么干不了的,搞科研就是要攀过一座又一座高山。”要想在陌生的领域实现涅槃,过程一定不会是很愉悦的。她首先为自己做了一番心理建设。
实际困难比她预想的多得多。黄莺在读书阶段主要是与溶剂、液体打交道,可做技术开发,不仅要懂得工艺包运行原理,还要做流程模拟计算,时常需要自己编写程序。那段时间,她好像掉进了一个未知的“暗黑空间”,不知道在哪一步就会被一个知识点卡住了。她走路时在思考,吃饭时在想事,被知识点卡住时会焦虑难安,而一刹那的“灵光乍现”又会让她兴奋不已。
为了打破知识壁垒,那段时间,她把身边能用的资源都用上了,啃专业书籍,查英文文献,跟师傅请教,向专家求助。黄莺身上有股“虎劲”。一次,聚合反应中有一个流程计算受阻,她想了好几天都找不到突破口,晚上在查阅资料时惊喜地发现浙江大学有篇论文提供了解决方案。她如获至宝,当晚就通过同学辗转联系上了论文作者,虚心向对方请教,不仅搞懂了该计算的编程原理,还学到了不少别的计算技巧。第二天,她趁热打铁,把新学的知识用在流程模拟中,果然有用!她激动地给论文作者发信息,再次表示感谢。
小丫头的专注和努力,师傅和专家们看在眼里喜在心里,都非常乐意帮助她。为了支持她的模拟计算,在建模一些非常规器件时,专家负责与生产企业沟通,获取温度、压力、转化率等关键参数,悉数提供给她使用;遇到模拟计算和实际不吻合的情况时,专家结合工程经验,指导她找到与实体反应器相吻合的方法。
就这样,不知不觉两年过去了,黄莺成功掌握了聚合反应机理、全流程模拟、产品分析预测等系列关键技术,为聚合物成套技术工艺包开发和工程应用提供了不可或缺的关键支撑,也为自己的能力跃升打好了“地基”。
随着化工行业逐渐走出低谷,2017年前后,一批乙烯和化工项目接踵而至,在技术开发上小有成绩的黄莺终于等来了期盼已久的工程实践。
放歌塔世界
“流程模拟可以看成是装置运行原理的搭建,是底层的逻辑;工艺系统则为装置提供了一种实实在在的呈现方式,达到理论与实际的最佳结合。”经历了聚合物工艺包设计这个“烧脑”的过程后,黄莺开始承担化工项目的工艺系统和塔器设计,在钢铁巨物中攻坚新关卡。
塔器是化工装置的标志性建筑,兼具热量交换、原料输送、产品储存等诸多功能,也是项目投资、场地布置、装置效能等的重点考虑因素。一套乙烯装置的塔器数量一般在10台左右,而一套环氧丙烷/苯乙烯(PO/SM)装置的塔器数量则超过了30台。
工艺工程师们往往对塔器感情复杂——爱那耸入云天的仪表不凡、熠熠生辉,而当需要在现场爬塔检查时,又被繁多的数量、百米的高度、逼仄的空间所劝退。
但是,黄莺不同。她喜欢塔,更喜欢爬上自己设计的塔。这个感受从师傅第一次带她去宁煤项目现场的时候就有了。那时候,不少新人看到丙烯塔百米的高度、近乎90度的镂空楼梯时,腿都忍不住打哆嗦,可黄莺心中更多的是新鲜与好奇。
聊起与塔的那些故事,她简直如数家珍。
对她来说,有些遗憾的是独山子石化乙烯改造项目的塔。这是寰球公司乙烯自主技术应用的经典案例,也是她第一个从流程模拟、工艺包设计,到工艺系统设计、采购过程全参与的项目,内心始终充满着敬畏和忐忑,每一步工作都严谨、务实。经过“精雕细刻”,高塔完美“变身”,实现经济、环保双跃升。光乙烯吸收塔一项,每年就可产生约300万元的经济效益,且尾气中的乙烯含量极低。而她因为怀孕生产,未能到现场见证装置开车的“高光时刻”。这在她心里留下了些许遗憾。
广东石化项目的塔,带给了她最多的满足。2022年,为了进一步提升工程设计能力,黄莺主动申请赴即将开车的广东石化项目现场担任设计代表,对塔器安装进行全程跟进——就如同一位母亲,希望见证自己的孩子蹒跚学步、牙牙学语等每一个成长步骤。
揭阳夏季炎热,黄莺和同事们只能在早上7点钟以前爬塔检查。丙烯塔高近百米,相当于30多层楼高。在安全帽、工作服的包裹下,爬不到一半,大家已经全身湿透。用40分钟左右爬到塔顶后,身形娇小的黄莺还得钻进“人孔”,逐层检查,并记录各项数据,检查完下来已经是下午两三点钟了。为了避免爬塔时候“内急”,她选择不吃不喝。“有时候在塔平台上与业主工程师不期而遇,他们往往会投来惊奇和敬佩的目光,可能想不到这么娇小的专家居然能爬上来吧。”黄莺微笑中透着些许骄傲,“还有一次,平台旁边是飘扬的国旗,我情不自禁地唱起了《我为祖国献石油》。那一刻,心里没有苦和累,只有骄傲与自豪。”
当然,这其中也免不了“挠头”项目。最令她“挠头”的是某项目PO/SM装置的塔。相比乙烯装置,PO/SM装置的塔器数量翻倍,涵盖多种型号的塔盘和分布器,还有多个塔器多股多状态进料,对计算设计提出了更高挑战。更特殊之处在于,这是首套采用国内自主知识产权工艺包的落地装置,无可借鉴的设计及运行经验。回想起整个过程,黄莺觉得自己就像一名救火队员,从设计、现场建设到开工运行,始终都在解决各种难题。披荆斩棘,终获硕果——该项目关键产品的塔整体处理能力提高20%。
多难的路都走过来了。在四五年时间里,黄莺先后参与近30个工程项目,经她手设计检查验收的塔超过了200个,她也从跟着师傅做记录的“小黄”,成为带着徒弟查问题的“黄工”,打通了从技术开发到工程应用的关键路径。
挥洒“碳”天地
对黄莺来说,生命中的每次意外之遇,都是热爱的赠礼。
正当她沉浸在“钻塔查线”的愉悦与充实中,并想继续在大装置深度锤炼的时候,一个新安排的工作内容让她有些为难——作为技术负责人承担自主知识产权的CCUS(碳捕集、利用与封存)技术开发。
她深知自己是该项目的合适人选——她在博士期间的研究方向正是二氧化碳捕集,而碳捕集的核心设备又是自己在工作后“深度结缘”的塔。她也敏锐地感知到这是行业的新风口,但犹豫在于,相较于乙烯、聚合物等生产装置,CCUS项目工艺相对“简单”,流程短、投资小,不足以成为支撑行业发展的“显学”。
但是,作为一名科研工作者,必须服从公司的战略发展需要,况且自己喜欢应用驱动的技术开发——黄莺很快说服了自己。就这样,在广东石化项目现场,她白天在炎炎烈日下穿梭于工地,晚上回到寝室则进行CCUS技术开发,争取早日形成先进的工艺技术,支撑工程项目。
实践是转变观念的重要推手。当逐渐深入CCUS这个“垂直细分领域”的时候,她发现难点处处存在,最大的矛盾在于——CCUS的核心是节能,但节能的优化往往会带来设备和系统投资的上升。如何平衡能耗与投资,最终实现总成本最低?这是她始终绕不开的问题。
胺液降解净化回收就是典型的“拦路虎”。“用来吸收二氧化碳的胺液好几万元一吨,可在使用过程中极容易被烟气污染而失去效能,导致不到一年就得更换一批。以百万吨装置规模来计算,这就是好几千万元的成本。”如何克服这些难题,再一次激发了她的探索欲。
因为目前没有成熟可靠的运行案例,黄莺花费了大量时间和精力查阅国外的专刊、文献,借鉴之前相关装置的设计思路,大胆提出将传统的离子去除手段与新型的真空精馏方法相结合,可以有效去除系统中离子态、分子态污染物,延长胺液的使用寿命。为了验证可靠性,她委托合作高校进行试验。在多方努力下,一套复杂盐类的热力学模型被成功开发,将胺液的更换周期延长至2年,大幅降低了能耗和投资成本。
“小小的‘碳’天地里同样可以有大作为!”她事后总结道。该难题的攻克,形成多项发明专利和技术秘密,并荣获省部级奖励,完成中国石油科技成果登记,成为寰球公司自主CCUS技术的重要组成部分。
在专业之外,她还获得了寰球公司先进工作者、优秀共产党员等多项荣誉。
踏浪新蓝海
技术开发的终点是应用。如何将公司的自主CCUS技术更多地转化成不同规模和类型的装置?这个想法一直萦绕在黄莺的脑海中。而一次偶然的评审会议,让她打开了从技术到市场的大门。
那是2023年7月。彼时,利用寰球公司自主CCUS技术的一些小型项目已经开车成功,黄莺和团队成员又为某特大型工程完成了大量前期工作。在他们的设计中,该工程的塔器直径将超过15米,管道直径也将超过6米。如此大规模的体量必将成为行业的标志性项目。
可惜,市场变化万千。多种原因下,该项目最终并未实施。黄莺失落了一段时间,可没想到,转机就在评审会上到来了。
那是一个为西部某百万吨CCUS项目做的可研评审,黄莺以专家身份担任评委。在认真阅读完某电力设计院完成的可研报告后,她的心中思绪复杂——CCUS本质上是化学反应过程,化工设计院有更大优势,而这个新赛道上存在着巨大的信息差,业主对公司的自主技术了解太少了,必须要主动推广。
那一刻,她前所未有地大胆,在评审过程中提出了几个直击要害的问题,给业主和在场专家留下了深刻印象。会后,她并未像往常一样径直离开,而是电话联系了业主的首席专家,争取到面对面单独交流半个小时,进一步阐述了可研报告中的关键问题以及寰球公司的设计思路,展示了承揽项目的能力水平。此后,经过与首席专家进一步沟通,黄莺带队拜访了业主。“业主的项目经理紧紧握着我的手,说正在为项目焦头烂额的时候,寰球公司技术团队的出现,简直是‘天降神兵’。”时隔一年多,谈起这段经历,黄莺依然难掩激动的心情。
就这样,寰球公司以技术为敲门砖,最终脱颖而出,成为这个百万吨级CCUS一体化示范工程的碳捕集专利技术提供方,其意义不言而喻。在此过程中,黄莺作为技术负责人,从工艺包开发设计到工程初步设计,都格外用心。她带领团队成员打破传统的设计思路,通过工艺、设备、管道、自控等多专业联动,对塔器内件进行了特殊设计,达到能耗与投资的最佳平衡,使碳捕集设计总成本和总投资均处于国际领先水平。
如今,掌握了技术开发、工程设计等多门技艺的黄莺,已经出版专著4部,获得国家发明专利授权10项,申请国际专利3项,在国际权威期刊发表论文22篇。
而今,36岁的黄莺对未来努力的方向更加清晰——“在发展新质生产力的时代要求下,绿色、低碳和新能源蕴含着无数的经济和社会效益,年轻的科研工作者一定能大有作为!”
本文原载于2025年3月7日《中国石油报》5版,原标题为《她像鸟儿飞往她的山》。
策划:邵美玲
文字:记者 王利 通讯员 孙亚南
图片:黄莺
编辑:夏雨晴
责编:栾奕
审核:向爱静