周光耀院士的纯碱人生

　　纯碱学名碳酸钠，是一种基础化工原料，广泛应用于工业制造、食品加工和日常生活三大领域，是被誉为“化工之母”三酸两碱中的两碱之一。周光耀从20岁参加工作起，便与纯碱结下了不解之缘。

　　周光耀1954年在大连碱厂参加工作成为一名技术人员，1965年调入化工部第八设计院成为一名纯碱设计工程师，后任中国成达工程公司副总工程师、首席技术专家，1995年7月当选中国工程院化工、冶金与材料工程学部院士，成为化工部所属设计院第一位中国工程院院士。期间，他研发多项高效、低碳绿色技术，成功运用到纯碱工程项目建设中，有力推动了我国纯碱产业的大型化、绿色化和现代化发展。在周光耀院士90岁之际，特刊发此文，致敬其为我国纯碱事业发展做出的重要贡献。

2010年左右，周光耀在成达大厦办公室。

　　矢志求学　走上纯碱报国之路

　　周光耀1935年12月出生于浙江宁波鄞县的一个小镇。家中有兄弟姐妹8个，他排行老四。父亲在镇上开了一家小杂货店，勉强维持家中基本生活。

　　1942年初，周光耀在鄞县姜山小学读书。1949年初，周光耀考入宁波一所著名的私立学校效实中学读初中。在中学，他对化学很感兴趣，每次做化学实验时，都会被玻璃器皿里奇妙变幻的液体和气体所吸引。

　　1951年7月，周光耀以年级第二名的优异成绩初中毕业。此时，他已深知家里没有条件再支持他读高中，于是报考了中专，进入杭州化工学校无机物工艺专业读书。他在杭州化校学习努力，成绩优秀，为后来步入无机化工领域打下基础。1954年8月，他响应国家号召，投身东北化工基地建设，成为大型国有化工企业大连碱厂(后为大连化工厂)一名技术人员。

　　刚参加工作的周光耀充满了工作热情与创新欲望，但他当时并不明白科学研究与工程设计之间的关系与区别。后来经过专家指点，他才逐步懂得，也意识到自己学到的知识与实际工作要求还相差甚远，必须通过继续学习深造，才能适应化学工程设计工作的需要。于是，他下定决心继续求学。

1989年9月，周光耀在唐山碱厂开车现场。

　　1956年9月，周光耀考上了大连工学院(现为大连理工大学)夜大部化工工艺专业。他白天在碱厂上班，晚上就坐火车去大连郊区的夜校上课。每天一下班，他兜里揣上来不及吃的窝头、馒头赶往火车站，乘坐由货车车厢改装的闷罐车厢，行程1个多小时才能到达学校。

　　长时间的白天上班晚间上课，饮食和作息不规律，加上路途颠簸，周光耀患上严重胃病。尽管工作繁忙，加上疾病折磨，他却始终以顽强的意志白天忠于职守，晚上刻苦学习。1961年12月，他完成了大学本科学业，并被评为优秀学员。

　　周光耀作为一名普通的工程技术人员，对长达6年多的夜大学习没有放松，对白天的各项工作也抓得很紧，并且能够把学到的理论知识运用到纯碱设计工作遇到的各种具体问题上，努力做到了学以致用。

　　20世纪60年代初，我国第一套用联碱法生产纯碱的工业装置在大连化工厂建成投产，但设备运行初期管道结疤成了制约纯碱产量的一个瓶颈。在一次因外冷器结疤严重引发的设备故障中，周光耀在联碱装置高塔和管道爬上爬下、钻进钻出，经过现场大量调查核实和详细数据计算，得出了一个创新解决办法。他提出要控制管壁过饱和度的新概念，并提出不是加大传热面积，而是缩小传热面积，用提高管内流速解决设备运行初期遇到的结疤问题方案，解决了联碱生产装置正常运转的一道拦路虎。

　　周光耀的学习韧劲、钻研精神、创新理念和负责态度，得到了领导和干部职工的普遍认可和充分肯定。他在大连化工厂工作期间，1959年被评为五好团员和先进工作者，1960年1月被评为青年红旗手，1962年1月加入中国共产党，当年被评为年度先进工作者。

1995年，周光耀参加中国工程院院士大会。

　　刻苦钻研　创新制碱技术工艺

　　为适应国家三线建设需要，化工部于1965年将大连、锦西和四川化工企业的部分设计人员与西南化工设计研究院设计部分合并，在成都成立化工部第八设计院(简称化八院)。周光耀也随之调入，成为化八院一名纯碱设计工程师。

　　周光耀说：“技术创新是设计工作的灵魂，没有灵魂就没有生命，设计工作如果没有创新，也就不会有进步。”在他从事纯碱工程设计的职业生涯中，始终坚持勤于思索、大胆思考，敢于尝试新技术、新工艺、新方法、新模式，成功研发了多项创新技术，并把这些创新成果成功运用于纯碱工程建设和生产企业，有力推动了纯碱产业技术进步和生产企业技术改造。

　　周光耀多次获得国家科技进步奖。

　　其中，自然循环外冷式碳化塔技术于1989年获国家科学技术进步奖三等奖。国外厂商的对外冷式碳化塔技术装置要价过高，周光耀从1979年起就大胆提出自主研发自然循环外冷式碳化塔技术。他白天忙业务，晚上和业余时间搞研发。找不到现成资料，他就自己动手做模型测试数据。经过几年从基础理论研究到工业性试验的艰苦探索，周光耀设计团队与生产厂家合作，终于研发成功自然循环外冷式碳化塔，于1987年投入工业化生产，并很快被广泛推广应用。这项重大技术属于国内首创，主要性能指标优于国内外传统碳化塔，达到世界先进水平，于1988年获化工部科技进步二等奖，1989年获国家科学技术进步奖三等奖。

　　联碱工程设计新技术于1990年获国家科学技术进步奖二等奖。周光耀设计成功中国第一套具有完全独立自主知识产权的联碱装置，解决了水平衡问题。该项设计新技术运用于四川成都新都氮肥厂年产4万吨联碱工程，并于1990年12月获国家科学技术进步奖二等奖。

　　随后，周光耀带领设计团队采用多项新技术、新工艺和新型大型设备，研发出具有完全自主知识产权的年产60万吨纯碱装置新技术，运用到多家大型纯碱生产企业，收到显著的经济和社会效益。该技术于1996年获化工部科技进步一等奖，1998年获国家科学技术进步奖二等奖。

　　另外，周光耀带领团队研发的大型绿色低碳纯碱技术成为国家重点推广的低碳技术。从2006年起，周光耀带领设计团队研发成功第三代联碱技术，即大型绿色低碳纯碱技术，使得纯碱清洁生产水平大幅度提升，联碱法(轻质)纯碱能效标杆水平为160千克标准煤/吨，基准水平为200千克标准煤/吨。综合能耗国际领先，较能效标杆水平降低16.87%。成达公司设计中盐昆山公司的单位综合能耗为132千克标准煤/吨纯碱、江苏华昌化工公司的单位综合能耗为133千克标准煤/吨纯碱，这两家企业连续多年成为纯碱行业能效领跑者。该技术已入选2025年《国家重点推广的低碳技术目录(第五批)》。

　　周光耀还获得多个省部级和行业科技进步奖。

1999年，周光耀在办公室研究设计新型碳化塔。

　　其中，新型变换气直接制碱碳化塔技术于2000年获得纯碱行业科技进步一等奖。采用变换气直接制碱，是直接将变换气送入联碱碳化塔，在碳化塔内同时实现变换气脱碳和生成碳酸氢钠两个过程。针对二氧化碳分压达不到浓气制碱指标，周光耀提出加大压力，同时改变塔体结构进而可以承载压力的设计，将传统碳化塔方形水箱改为椭圆形水箱。1971年，周光耀开始新型变换气制碱技术的初步研究，并与河北省石家庄联碱厂进行了合作开发，经反复演算论证，改进了碳化塔塔板结构，南来北往做了多次模拟实验，于1997年完成最终设计方案。1999年3月装置一次试车成功，各项指标均达到或超过设计指标，于1999年12月通过国家石油和化工局技术鉴定。这种新型外冷式变换气制碱碳化塔采用低温制碱和低温吸收技术，将碳化系统压降降低至0.3Mpa左右，且结构简单，大型化后生产规模扩大而占地面积减小，自动化水平提高，操作简便，能耗降低。这是我国独创的先进技术流程，在合成碱领域处于国际领先水平，并很快得到广泛的推广应用。在短短几年间，我国变换气制碱年总产量由10多万吨跃升到200万吨以上。2000年，该项技术获纯碱行业科技进步一等奖。

　　另外，周光耀和团队研发设计的大型冷、盐析结晶器和无角阀外冷碳化工艺分别获纯碱行业2006年度、2007年度科技进步二等奖，华昌纯碱项目环保型制碱外冷碳化塔清洗新工艺及单系列大型氯化铵结晶单元于2008年获四川省科技进步三等奖，联碱法纯碱工艺技术改进及设备大型化技术于2012年获化工行业科技进步一等奖，以液相为连续相的碳酸化反应核心装备技术开发及应用于2022年获四川省科技进步三等奖。

　　周光耀还有一些研发成果和技术专利在业内引起反响。比如低浓度窑气直接加压碳酸化制碱技术，打破了国外普遍认为的天然气烧石灰窑不能用于纯碱生产的传统认知，奠定了低浓度二氧化碳碳酸化利用的理论基础，为实现低成本二氧化碳捕集及固定提供了技术路线，并成功实现工业化。

　　在专利方面，自然循环外冷式碳化塔技术于1989年获中国发明专利；外冷变换气制碱清洗工艺于2009年获中国发明专利，并在2013年获第15届中国专利优秀奖。

　　此外，他还发表多篇高水平学术论文，出版发行2部学术著作。1992年10月，周光耀获得国务院政府特殊津贴。1995年7月，周光耀当选中国工程院化工、冶金与材料工程学部院士，成为化工部所属设计院第一位中国工程院院士。

2000年9月，周光耀在巴基斯坦奥林比亚公司，正在做用球检查返碱管堵塞部位前的准备工作。

　　不懈攀登　建设优质高效工程

　　周光耀给自己定下了4个字的人生准则：攀登、求实。他说：“攀登就是人的一生应是不断攀登的过程，登上一个高度后又要继续攀登下一个高度;求实就是老老实实做人，踏踏实实做事。”他把自己的这一人生准则，贯穿到了纯碱技术工艺研发和工程项目设计的全过程，把自己创新研发的先进高效、低碳绿色技术运用到纯碱工程项目建设中，推动了我国纯碱产业的大型化和现代化。

　　1968年，化八院承担四川省自贡市鸿鹤化工总厂联碱工程设计任务，周光耀担任该工程设计总负责人。从1968年开始到1971年，他组织设计团队成功设计出我国第一套具有自主知识产权的联碱装置——年产10万吨纯碱鸿鹤联碱工程，并于1975年9月建成投产。该工程系氨碱改联碱并扩建，技术难度很大，在工程设计上实现了大型独立联碱厂的水平衡，采用廉价烟道气作为碳化清洗气气源，增加纯碱产量7%~10%，在国内均属首次，达到国际先进水平。工程投产后，解决了废气污染问题，节约了冷却水。该设计于1981年被评为20世纪70年代国家优秀设计奖和化工部优秀工程设计一等奖。

　　随着20世纪60年代大连化工厂、鸿鹤化工总厂和青岛碱厂等大型联碱装置的建成投产，我国纯碱产量迅速增加，到20世纪60年代中后期全国纯碱年产量突破了100万吨大关。

　　改革开放以后，国民经济迅速恢复和发展，纯碱需求快速增长。为解决纯碱长期进口和供不应求的局面，国家从20世纪80年代初期开始筹建山东潍坊、河北唐山和江苏连云港三大碱厂。

　　在三大碱厂的设计建设中，周光耀作为工程设计总负责人之一，主管工艺生产装置设计。在他的带领下，设计团队齐心协力，在国内第一次采用石灰纯碱法精制盐水、内冷吸氨、固相水合法制重灰、流化床凉碱、筒仓散存纯碱、蒸汽多级利用等新工艺、新技术，采用了大型高效澄清桶、大型内冷吸氨塔、大型异径碳化塔、大型不锈钢滤碱机、大型钢制蒸氨塔、大型化灰机、大型国产轻灰煅烧炉、大型自身返碱重灰煅烧炉、大型离心式真空机及压缩机和平板换热器及螺旋板冷凝器等一批大型高效的主体设备，装置的露天化、一体化、自动化、机械化水平等都有显著提升。

　　潍坊纯碱厂初步设计于1984年12月基本完成，1986年4月开工建设，1989年7月建成投产。唐山碱厂于1986年9月开工建设，1989年9月氨碱装置投料试车一次成功，成为国内首个完全依靠自主技术成功设计完成的大型氨碱厂。该厂年产60万吨氨碱装置于1995年获化工部优秀工程设计一等奖。连云港碱厂于1986年9月开工建设，1989年10月建成投产。

　　三大碱厂的建成投产，推进了中国纯碱工业大型化进程，提升了中国纯碱工业生产技术水平，大幅度增加了纯碱产量。到1991年，我国结束了长期大量进口纯碱的历史，中国由纯碱进口大国一举变为纯碱出口国，改变了世界纯碱工业产能格局。

2016年3月，周光耀在中盐昆山联碱项目现场查看新塔运行情况。

　　2016年3月，位于江苏苏州的中盐昆山联碱项目开车在即，年过八旬的周光耀和设计团队共同前往苏州昆山，对开车前期工作进行指导。抵达昆山当天，他就直奔项目现场。当时昆山下着连阴雨，他戴上安全帽，径直向38米高的碳化塔走去，走上塔周围的钢梯将身体探向塔外，查看塔的周边情况，还不时用手摸摸管壁温度。事后大家问他，为什么在那么高的地方还不顾危险探出身体亲自触摸感受设备。他说：“因为这次碳化塔结构是经过优化改进的，必须在现场亲自感受，才能明白现场设备运行与设计工况是否一致，对开车前每一个环节的检查都马虎不得。”

　　在中控室，周光耀发现DCS中心中控台显示的数据与之前计算的理论数据有偏差，当时大家都没找到原因所在。他一夜没睡，一直在反复思考问题原因和解决办法。吃过早饭，他又同设计团队和业主去了现场，终于查出问题所在。结合业主提出带滤机下面的管道系统需要进行改进的意见，他中午没有休息，抓紧时间调整方案、进行计算、修改图纸，最终将所有问题全部解决。2016年3月17日，年产60万吨纯碱的昆山项目竣工投产。该项目于2020年10月获四川省优秀工程勘察设计二等奖。

　　由周光耀主持获奖的联碱工程项目还有：新都氮肥厂年产4万吨联碱工程设计于1989年获国家优秀设计金质奖；江苏华昌化工公司年产20万吨联碱项目于2008年获化工行业优秀工程设计一等奖，2009年获国家优质工程银质奖；四川乐山和邦化工公司年产60万吨联碱项目于2011年获化工行业优秀设计奖。

2003年9月，周光耀向同行介绍新型碳化塔技术。

　　在周光耀的带领下，成达公司设计团队不仅在国内取得了显著成就，在世界舞台也充分展现出中国纯碱技术的竞争实力。1991年，成达公司承接第一个海外纯碱EPC项目印尼年产15万吨联碱成套技术及设备出口项目，将我国纯碱技术首次带入国际市场，成为当时中国化工以多项专有技术带动成套设备出口创汇的最大装置，在化工设计行业起到了示范带头作用。2006年，成达公司总承包建设乌兹别克昆格勒年产10万吨纯碱厂，并于2016年扩建到年产20万吨。此项目采用周光耀团队独创的气烧窑低浓度二氧化碳直接加压碳化技术并首次实现工业化，可显著简化流程、减少投资、降低运行成本，具有明显的竞争优势。2023年，运用周光耀开发的纯碱工艺技术总承包沙特纯碱及氯化钙项目一次性投产成功，实现氨碱工艺蒸馏废液零排放，标志着整个化工装置采用中国技术标准、中国装备制造进入中东市场。

　　截至目前，成达公司已在国内外承建近70个纯碱项目，总产能占全国纯碱产能的1/3以上。

　　(图片由黄静提供)