绿色化工行业先锋李群生：打破高纯硅封锁 创造纯度奇迹

原创 中国科技信息 中国科技信息

改变了我国以约1万元/吨出口粗品、再以约380万元/吨进口高纯硅且受国外封锁的局面。

有一位学者，他一直都在跟纯度“较劲”。三十五年的科研之路，只为提炼更高的单晶硅纯度；心系中国化工事业，始终坚守着初心的纯度；三尺讲台上传道授业，呵护着祖国未来的纯度……他就是刚刚登上北京榜样榜单的李群生。

李群生是北京化工大学传质与分离工程研究室主任、美国华盛顿州立大学客座教授。李群生工作35年来，先后成功发明了高粘度易自聚等复杂物系精馏分离关键技术、高纯度化学品和高端电子化学品精馏关键技术以及化工分离过程节能关键技术，解决了外国对我国橡胶等高粘物系生产、高纯化学品生产等方面的威胁，同时化工过程节能技术极大减少了能源消耗，为促进碳中和做出贡献。

其中，由他领衔的“高纯/超高纯化学品精馏关键技术与应用”项目，是针对超高纯化学品尤其是芯片级高纯硅的战略性需求，研究开发的精馏提纯关键核心技术及装备体系，改变了我国以约1万元/吨出口粗品、再以约380万元/吨进口高纯硅且受国外封锁的局面。

李群生凭借执着专注、精益求精、一丝不苟、追求卓越的科学精神，创造了99.99999999%单晶硅纯度的奇迹。今天，请跟随《中国科技信息》的脚步一起了解他的科研故事。

义无反顾投身绿色化工事业激

2003年在北京化工大学博士毕业后，李群生选择了留校任教继续实现他的科研梦。2007年至2008年，他曾到美国麻省理工学院、华盛顿州立大学做访问学者。访问期间他关于高效分离精馏技术和新能源的研究引起了美国科学界的广泛关注。

面对美国相关单位提出的丰厚薪资待遇，李群生教授毫不犹豫地回到了祖国，回到了他所热爱的北京化工大学。在李群生教授心中，是祖国培养了他，北京化工大学为他提供了实现人生价值的平台。用科研成果回馈母校、惠及社会是他义不容辞的责任。

在很多人眼里，化工一直是“高污染”“高能耗”的代名词。但是，始终致力于化工领域科研工作的李群生却义无反顾地选择了绿色化工事业，将传质与分离技术运用到解决化工污染上，成为李群生毕生追求的目标。

李群生通过自己研究的技术和成果，一方面可以让化工排放物有效物质更少，另一方面也可以通过优化生产流程减少能耗，进而取得良好的生态效益和经济效益，推动产化工业高质量、绿色发展。

创造99.99999999%的奇迹

高纯度化学品是电子信息、航空航天等领域急需的关键性高端基础化工材料，是国际上衡量一个国家科技水平的重要标志。其精馏提纯面临沸点相近微量杂质的分离，难度极大，需攻克塔板效率低、易堵塞、设备材质污染产品、精密分离操作不稳定等难题。

而高纯硅料则更为重要，它是生产芯片和单晶硅的核心所在。尽管我国硅资源丰富，但我国过去提纯技术遇到了瓶颈。长期以来，我国生产的硅粉常以低价出口到国外，再以高于出口百倍以上的价格从国外公司垄断下购回高纯硅。

为尽早打破国外技术封锁和产品垄断，李群生、任钟旗教授团队在15年前便开始刻苦钻研和攻关。超高纯化学品精馏存在分离物系复杂、杂质与产品沸点相近、所需理论板数和能耗随纯度提高呈指数增长等世界性难题，一直是制约超高纯度化学品生产的瓶颈之一。作为我国分离工程学科著名学术带头人，李群生以科研工作、国家重大需求为己任，数十年如一日，一直奋斗在攻克国家面临的“卡脖子”技术难题的一线，研发了高纯度化学品和高端电子化学品精馏关键技术。

分离提纯技术，每将小数点后代表纯度提高的“9”增加一位，意味着难度系数会呈现出类指数式的增长。自2008年起，在国内知名的高纯硅企业江苏中能，李群生全面主持工程技术研发工作，主持高纯硅生产线技术研究、工艺包开发、工程设计与生产调试，组织生产和应用单位联合攻关。率先建成3000吨/年10N级（纯度99.99999999%）高纯硅装置，纯度比美国REC公司的9N级高一个数量级，能耗仅为其50%左右，改变了我国以约1万元/吨出口99%粗硅、再以约350万元/吨进口高纯硅且受制于人的局面，避免了国际巨头在芯片、集成电路材料等领域对我国的威胁，解决了我国芯片制备急需的电子化学品生产“卡脖子”的关键工程难题。

成果鉴定会会场

经过不懈努力、奋力拼搏，李群生团队科研项目“超高纯度化学品精馏关键技术开发及应用”终于取得了重要成果。10N级别的高纯硅打破了国外技术封锁和产品垄断，为我国在电子信息、高新材料、航天航空、国防军工等领域提供了重要的基础原材料，满足了国民经济发展重大需求，提升了“中国制造”在国际竞争中的影响力和竞争力。

不仅如此，他们还生产出杂质硼、磷、砷含量分别低至5ppt、20ppt、15ppt、外延硅用电子级二氯二氢硅，以及电子级清洗剂甲醇、刻蚀剂八氟环丁烷等多种电子化学品，产品质量及能耗达到国际领先水平，打破了美、日等国际巨头公司的垄断，解决了我国芯片制备急需的电子化学品生产“卡脖子”的关键难题，避免了“贸易战”在这方面对我国的威胁。

“首创”多项技术实现绿色、社会效益双丰收

橡胶是我国重要的战略物资，其中异戊橡胶生产需精馏提纯聚合单体异戊二烯，进行同分异构体分离提纯，在泡点温度下精馏极易自聚，易出现堵塔、液泛、低效等问题，影响化工新材料长周期安全生产。

对此，李群生首创了“活塞流”理论模型，发明了高效导向筛板精馏新技术，解决了化工生产中常见高粘度、易自聚等复杂物系精馏过程易堵塔、液泛、分离效率低等难题，分离效率、生产能力、抗堵塞性等显著优于国际同类先进技术。

在上海石化、吉林化工、山东凯信等，李群生作为碳五分离装置总负责人，全面负责工程设计，完成碳五分离各个精馏塔的工程设计，组织开车方案制定和工业现场开车，从裂解尾气的异戊二烯、环戊二烯、间戊二烯同分异构体中分离提纯出精异戊二烯，攻克了精馏过程易出现堵塔停车甚至爆炸、产品质量差、长期制约我国异戊橡胶生产的关键工程技术难题，完成工程验收，并实现长周期安全稳定运行，将生产周期由25天延长至3年以上，产品纯度由99.8%提高到99.99%，攻克了精馏过程易出现堵塔甚至爆炸、长期制约我国异戊橡胶等高端材料生产的重大工程技术难题，保障了我国该类战略新材料供应，打破国外技术封锁，解决了我国急需橡胶原材料的战略问题。

三代教育世家的使命与传承

多年来，李群生主要从事化工传质与分离工程研究、塔器技术开发，将成果大规模工业应用，显著提升我国相关产业国际竞争力。

与此同时，李群生也是一名奋斗在一线教学科研岗位35载的人民教师，他培养的博士后、博士、硕士研究生150余人，多人获得北京市优秀毕业生等荣誉称号，为学科建设和人才培养做出了突出贡献。“我爷爷、我爷爷的哥哥，我爸还有我伯伯，他们都是教师。到了我这一辈，我和我爱人，还有我弟弟也都是教师。”谈到自己的“教师世家”，李群生教授一直引以为傲。

因此受到家庭的影响和熏陶，李群生在教书育人方面更加严格的要求自己，尤其是在培养研究生成长成才有着自己独立的思考。他认为实践应用和理论基础同样重要。做科学研究的终点不是在实验室，而是要将相关技术应用于生产实践当中。他常年为本科生主讲必修课《化工设计I》、《化工设计II》、同时开设研究生课程《传质分离理论与现代塔器技术》。培养博士后、博士、硕士研究生150余人，其中多人获得校级优秀毕业生、北京市优秀毕业生等荣誉称号。学校师德师风考核多次获优秀，多次获“优秀教师”、4次获得“优秀班主任”、获“校长奖”等荣誉称号，为学科建设和人才培养做出了突出贡献。

关注公众号了解更多资讯

《中国科技信息》杂志社

主管单位：中国科学技术协会

主办单位：中国科技新闻学会

内容转载请联系微信：zkxxx1999

杂志收录情况：《中国知网》《中国期刊核心期刊（遴选）数据库》《中国学术期刊综合评价数据库（CAJCED）统计源期刊》《中国期刊全文数据库（CJFD）》《中国科协、中国图书馆学会（解读科学发展观推荐书目）》

原标题：《绿色化工行业先锋李群生：打破高纯硅封锁 创造纯度奇迹》

阅读原文