1985年，是注册完博士生的第一年，正处在选题阶段。应该是5月份，先师张瑬先生从南京回来，刚刚在那里参加了大氮肥年会。先生把我叫到实验室，征求我对课题的意见。先生说，在会上，大化肥企业提出的一致性问题之一，是催化剂的机械强度问题。我们国家的大型氮肥企业，主体是十多年前周总理主持的成套引进项目，第一批是10套，当然建设时间不是特别一致，但近几年都陆续开车，成功运行了，开车早的，运行有10来年了，后续引进的，还有的在建设中。已经开车几年的大型氮肥厂，几乎都遇到过因为催化剂机械强度失效，紧急停车的情况，你知道，一个大型氮肥厂停车一次，损失是很大的。遇到这种情况，一炉催化剂肯定要换掉，30万吨合成氨装置，要有十几个催化反应器，有的反应器要装30－50吨催化剂，还有的装催化剂更多，催化剂本身很贵，特别是进口催化剂。但是大型氮肥厂停车，更大的损失，是生产时间，一般的化工厂，设计开工时间是每年300天，换一炉催化剂，要3周以上，这还要在有备用催化剂的条件下。当然，停车开车，是花费很大的，过程是连续的，系统中运行着的原料，开车过程中催化剂还原用的原料和开车初始的投料都是会损失掉的。这样核算，由于催化剂机械强度丧失导致的临时事故停车，一般损失会有几千万元，处理不当或催化剂储备不足，损失会更大。

先生说，在大氮肥年会上，由于各大厂都提出了相同的问题，化工部领导非常重视，晚上专门召集了参加会议的学术界人士，讨论了公关的可能性。在大会上，秦仲达部长号召尽快解决这一瓶颈问题。张先生郑重的说，我希望你博士论文做这个课题，会对我国工业发展有重大贡献。那一年，是23岁。

接受这一课题以后，开始了文献和现场调研，从公开文献看，关于催化剂机械性质的文献极其稀少，仅有的一些，多是现象的描述，对催化剂性质的较有科学性的描述，仅有的参考是美国ASTM的几个测试标准，我国也有了若干测试标准，但和ASTM的雷同。到现场去和工厂技术人员讨论，得到了很多启发，当时也有很多企业技术人员在思考同样的问题，但他们的描述，也大多是基于现象的朴素的观察和理解。当然，也有不少说法是从国外的技术提供商那里来的，没有具体的方法和理论。

那时候是计划经济，化工部化肥司的领导，是全国具体的化肥企业领导，他们对这一问题十分重视，每次去工厂调研，取样，都是他们帮助安排的。他们帮助取得了几乎全世界化肥催化剂的大部分样品，也帮助获得了催化剂失效情况的样品。记得某化肥厂的高温变换催化剂失效后从反应器里面取出，是按照我们建议的取样方案进行的。还有一次，好像是沧州化肥厂，请了英国ICI公司的技术人员做交流培训，化肥司特意安排了赵九生先生去做翻译，希望能讨论催化剂机械强度的测试和保持的方法。赵先生回来说，在会上和会下的讨论中，都问到了这些问题，但外方技术人员守口如瓶，有一次直截了当的问对方公司内部怎样测催化剂机械强度，对方回答，我们有特殊的方法，我们的方法保证了我们生产的重复性，也保证了生产中的稳定性，但这是公司核心机密，没有被授权在这里讨论。

在同时，我们开始了实验分析和理论探讨。当时张鎏先生已60多岁了，我们经常为实验和研究方案讨论到很晚，有时会发生激烈争论。现在想起来，会感觉十分不安，但当时过于年轻，是不懂得敬老的。从讨论中，从张先生学到的至理名言之一，是做研究如同下围棋，开局取势最重要。当时教研室的其他老师，也经常被邀请参加本课题的讨论。记得当时过于执着，有时是上门请教，却演变成了争论。回到宿舍，也经常和不同专业的博士生同学们讨论，这也得到了很多启发，特别是力学、土木工程和机械工程的同学们给提供了不少思想武器。，述的少的后仲达部长，化肥厂停车，更大的损失，是工作要换掉，一般

做了一些实验数据以后，发现问题了，原来催化剂机械强度数据不符合正态分布，这给可靠性分析带来了困难，也导致对ASTM标准产生了怀疑，因为那些标准推荐用正态分布的统计方式，来比较催化剂。这个问题，形象的说，是这样的，比如工业生产中取得的两个样品，一个数据分布很宽，但平均值较高，另一个样品数据分布很窄，但平均值稍低，那么那个样品好些呢？按照常识，第二个应该更好，因为强度低的颗粒很少或没有。但是按照当时的ASTM标准中推荐的方法，则不能给出正确的比较结论，因为数据分布不是正态的。

遇到了实际问题，只好去找理论武器，非常幸运，原来Weibull早在1951年就发表了论文，讨论脆性材料的机械强度数据分布问题，并提出了Weibull分布。认真的现象分析和数据统计都证明，催化剂的机械强度符合Weibull分布。这就有了一个理论工具，再针对具体的催化剂样品的测试过程，做应力应变场分析，获得拉应力破坏的强度测试值，就可以分析催化剂颗粒机械强度的可靠性了。继续的力学学习，得到了更加系统的力学图像，特别是学习了Griffith对材料脆性破坏的理想模型处理，更是受到了很深的启发。这样，从理论上，就逐步的融会贯通了。

实验的实施，用上了张老先生的思想，认真思考从哪里入手和如何解决问题。当然先解决了催化剂单颗粒强度的测试和统计分析方法问题。只有先解决了测试和比较的理论和技术基础，才能优化催化剂强度。要优化，那么，一个典型的高温变换催化剂从生产到工厂应用，要经过这样多个步骤，即获得金属盐溶液，共沉淀获得母体结构，过滤，干燥，煅烧，成型，装填反应器，升温还原，反应原料切换和反应稳定运行这么多步骤。催化剂机械强度的好坏，要最终在反应运行中考察，我们做实验室研究，不可能长期运行一个反应器，只能考虑颗粒的性质。由于催化剂的机械强度是脆性固体的力学性质，那么在上述过程中每一个步骤中的因素，对最终的在反应器中的强度可靠性都会有影响，那么，我们要优化，从何做起呢？我们从成型打片做起。我们优化的程序是，打片，还原，煅烧，沉淀和干燥。张先生的围棋理论，经过论证和思考，演化成了一个最省实验工作量的优化方案。

好在当时有化工部，有化肥司，有多家化肥催化剂生产厂和化肥厂的配合，我们需要什么样品，有什么样品。比如做打片过程优化，我们取了临潼化肥所和临朐催化剂厂两个典型不同工艺的煅烧后物料。实际上到87年，我们已经建立或贯通了固体催化剂测试评价的理论基础框架和催化剂机械性能优化的方法和理论基础。87年后期，刚刚成立不久的中石化总公司所属的乌鲁木齐石化总厂化肥厂遇到高温变换催化剂在运行中机械强度丧失导致事故停车的情况。中石化生产部下达任务，帮助该厂分析各种高温变换催化剂，选型并提供技术依据。这成了一场实战训练。

在这以后，张鎏先生感觉到我国催化剂生产厂和使用厂，对催化剂机械强度的理论和实际知识不够，就鼓励我利用会议和调研的场合，就催化剂机械强度的测试和优化命题进行演讲。也是那个阶段，国内体制变换很快，后期，化肥司就不直接管氮肥的生产和生产厂了，到88年末准备答辩时，化肥司还存在，但已经有找不到组织的感觉了。年底写完博士论文，就送审的机会，张先生拟定了32个人的送审名单，其中20多位是各相关厂的主要技术负责人。老先生惦记的是催化剂和化肥厂的技术问题，耿耿于怀的，仍然是我国催化剂机械强度的可靠性低，导致事故停车的问题。

 

2010年8月15日于瑞士洛桑。

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