1978年3月,陳建元調任化工部二局副局長,分管化工新材料科技工作。他通過調查研究發現,中國的化工新材料產業,包括軍民用化工產品,與發達國家差距很大:主要原因是生產規模小、產品質量不穩定、產量低、生產成本高。這些問題不利於保障國防和軍事工業的發展,不能滿足迅速發展的民用工業對化工新材料的迫切需求。因此,陳建遠提出了發展大型化工新材料、推進軍轉民的建議,積極倡導化工新材料規模化技術開發,組織制定化工新材料研發計劃,親自組織、協調和指導千噸有機氟、萬噸有機矽、異丁醛制有機玻璃等重點項目的技術開發。經過有關單位廣大職工的努力,大型化工新材料不斷取得進展,許多產品的質量和成品率逐步提高,生產成本不斷降低,軍轉民工作取得明顯成效。從1978到1982,化工新材料作為民用產品的比重從15%提高到85%。1982,陳建遠調任北京化工學院院長。他主張教學與科研相結合,以科研促進和提高教學水平;推進超臨界萃取、激光化學、碳纖維等高新技術領域的研究工作;大力邀請和聘請了壹批有前途的青年科技人員來校任教;積極培養學科帶頭人;努力開展與國外有關高等院校和科研單位的學術交流與合作;開始招收培養博士生。陳建遠還親自指導研究生研究碳纖維的結構和性能,並獲得了聯合國開發計劃署的支持,建立了碳纖維實驗室。通過這些努力,學校的科研和教學水平得到了顯著提高,為更好地培養化學科技人才發揮了重要作用。1985年3月,陳建元調任化工部技術委員會任副主任,參與化工科技發展規劃和重大科技問題研究,負責部分重點科研開發項目的組織、協調和指導,包括繼續組織那些化工新材料大規模技術開發的重點項目。在他的組織、協調和指導下,經過有關單位員工的努力,1000噸聚四氟乙烯研制成功,三套裝置相繼建成投產。異丁醛制有機玻璃的中試已經完成;壹步法三聚氯氰中試壹次成功,產品合格。兩者都具備建造大型工業裝置的條件。萬噸有機矽工廠也已投入試運行。
除了工作之外,陳建遠還身兼多職,承擔了很多社會工作。其中,重要的有:國家科委化學工程組成員及其化工新材料專業組副組長;國家自然科學基金委員會化學工程學科評估組成員;國務院學位委員會1學科評議組成員;國家科學技術進步獎評審委員會委員;北京化工學院名譽教授;中國自然科學術語審查委員會委員,《化學》編委會主席;理事,中國化學工業學會名譽理事,教育科普委員會主任委員;《中國科技專家》編委、《化學卷》編委主編。建國初期,除臺灣省外,沒有磷肥生產。為了發展農業,迫切需要生產和供應磷肥。1953年,國家決定重點建設江蘇金平磷礦,開展磷肥試驗研究,建設磷肥廠。
陳建元壹到化工設計公司基礎化工段,就承擔了生產規模分別為40萬噸和20萬噸過磷酸鈣、8萬噸和4萬噸配套硫酸的兩個大型磷肥廠的工藝設計任務。當時整個公司和綜合部除了壹個前蘇聯的顧問專家,沒有磷肥經驗,也沒有設計大型項目的經驗。90%以上的設計師都是剛參加工作的大學畢業生;磷肥行業沒有系統的技術資料,各種基礎設計資料也極其缺乏;建廠所需的專業設備,甚至很多通用設備、機械、管道閥門,都沒有現成的產品和制造圖紙,還得從頭設計。在與前蘇聯專家和項目設計總經理密切合作的基礎上,陳建元從組織設計人員學習設計方法、查閱文獻、參與科研和試驗項目、整理資料入手。他親自主持和參與研究決定重要技術方案,逐條核對工藝數據和計算,以及各輔助專業提出的設計條件,審核每壹張設計圖紙,處理設計、施工、調試中的各種問題,做了大量艱苦細致的工作。在這兩個廠的設計中,采用了先進的制酸和混合系統、立式攪拌、返轉、回轉窯幹燥、尾氣處理和回收、硫鐵礦沸騰焙燒、靜電除塵除霧、固體物料機械化裝卸和給料、機械化翻堆等新技術,都傾註了他的心血。他還提出了許多好的想法,並努力解決了高大筒倉、帶吊車的大跨度車間和養護筒倉等巨型特種設備、塔架、大型機械和重型建構築物的設計、制造和施工中的許多難題。1958年5月和6月,南京和太原兩個工廠相繼建成投產,生產規模和技術先進性達到當時國際水平。
在此期間,陳建元和設計人員在總結我國廣泛開展鈣鎂磷肥開發經驗的基礎上,選用高爐冶煉技術,於65438年4月編制出年產654.38+10萬噸鈣鎂磷肥廠的總體設計。當年,他們分別在北京化工實驗廠、昆陽磷肥廠、九江磷肥廠建設了鈣鎂磷肥車間,並投入生產。隨後,各地推廣建設了許多鈣鎂磷肥廠。
大型過磷酸鈣化肥裝置和萬噸高爐鈣鎂磷肥裝置的設計和投產,有效地培養和鍛煉了年輕的設計隊伍,有力地推動了我國磷肥工業的發展。我國磷肥工業在50年代初發展到1965的處女地,產量躍居世界第四。重水,即氧化氘,是核反應堆的中子減速劑和冷卻劑,也是氫彈中核爆炸物質鋰氘的原料。它在天然水中的含量只有千分之壹。生產高濃度重水是非常困難的。直到現在,只有少數發達國家能生產,但技術絕對保密,產品在國內長期被嚴密封鎖。1959年初,陳建元接受了設計水電解交換制重水中試裝置的任務。在7號房,他組建了包括工藝、設備、自控、土建、電氣等各專業年輕技術人員在內的設計團隊,20多人。他們到現場參加模型試驗,研究和設計試驗工廠。之後參與了試點建設和調試。陳建遠對這項試點工作提出了許多重要的意見和建議。1963年5月,流程開啟。到年底,獲得了含量為99.8%的重水,獲得了建設大型工廠所需的重要數據和經驗。
1963年4月,為加快核工業的發展,有關部門派團出國考察,化工部派陳建元參加引進成套重水裝置、關鍵技術或投資少、成本低的進口重水產品的試控。外國公司原本在邀請函中安排參觀重水裝置,但在考察過程中,對方辯稱實驗已經停止,裝置已經拆除,研究人員已經出國,甚至說他們用的重水是從美國買的。因此,代表團無法參觀或討論裝置的引進,也無法進口重水產品。為了高興妳來了,在陳建遠的建議下,請外商購買了壹些國內短期內無法生產的重水工廠所需的機器、水泵、儀表和設備,為自主發展重水技術創造了條件。
代表團回國匯報後,國家下定決心自主研發建設重水廠。在大型重水工廠建設中采用什麽工藝和技術這壹重大決策問題上,當時有許多不同的意見。在化工部確定的先解決產品問題,再解決技術先進與落後問題的原則指導下,陳建元組織設計人員廣泛收集資料,主持了各種生產方法的技術經濟分析。他結合國情,提出水電解交換法雖然比投資貴,但工藝技術已掌握,設備材料容易解決,是獲得產品和滿足1965氫彈試制要求的必由之路。硫化氫雙溫交換工藝復雜,介質劇毒、腐蝕性強,高溫、低溫、高壓、流量控制要求嚴格。工藝和設備材料需要研究解決,但比投資少,便宜,應積極開發建設,滿足重水核電站的大量需求。1963年8月,國家批準了用這兩種方法生產重水的自主開發和單獨建造的裝置。陳建元首先抓住水電解交換法,與相關單位集中力量,盡快完成中間試驗,組織設計人員正式進行工廠設計。之後,我親自參與了設備訂單、施工、安裝和調試。在水電解交換重水工廠的設計中,陳建元選擇了獨特的工藝,將氧化氘從0.0145%濃縮到3%,再濃縮到80%,最終生產出99.8%的重水產品。支持並組織采取措施縮短從進料到出料的系統平衡時間;解決了電解槽選擇、陽極鍍鎳質量、交換塔結構選擇、貧氘水交換從氫氣中回收氘等重要技術問題。陳建遠還建議,重要的設備和材料,準備國內試制,國外購買。對電解槽鍍鎳陽極板的試制提出了嚴格的質量要求。在安裝電解槽時,他要求設計人員和施工人員壹起檢查每個石棉隔膜的光線,選擇合格的產品。由於有關領導的正確指揮和各單位的共同努力,電解交換法重水廠提前1965 11、1年生產出了合格的重水,保證了研制氫彈的需要。系統平衡時間僅為4個月,比國外同類設備縮短壹半以上。
硫化氫雙溫交換法生產重水於1959開工,不久後陳建元派設計人員參加了小試和模型試驗。在1962中,他組織了多方案比較和幾種方法的預設計。上級決定建廠後,陳建遠被任命為前期總設計師(後調任第六設計院院長,由梅寧遠負責)。他在增派人員到現場參與模型試驗,開始中試設計的同時,還組織院內力量整理模型試驗資料,廣泛收集文獻,以合理的思路,編制雙溫重水廠模擬技術方案,進行技術經濟分析比較,從而選定工藝流程,提出需要補充試驗的課題,需要中試驗證的內容,需要試生產和進口的設備和器材等等。這些工作全面系統地闡明了本項目需要解決的各種問題,對有關各方下壹步的工作安排起到了重要的指導作用。在此基礎上,提出了試點項目,大大壓縮了試點內容,重點解決了兩個關鍵問題:主要驗證同位素交換過程和主要控制生產。對於精餾工藝,他決定不進行中試,只補充物性、氣液平衡、塔板效率等數據,補充防腐試驗和塔材試制。1964雙溫交換法中試初見成效,大工廠設計逐步開展。在設計中,通過計算確定了交換塔和蒸餾塔;通過調查高大重型設備在運輸過程中的允許容量限制、單臺設備的生產能力以及單臺設備的最大尺寸和重量。塔盤的計算量很大,所以陳建元積極爭取優先應用北京化工設計院剛剛獲得的計算機快速完成計算,並大力支持有關設計人員開發計算機輔助設計和各種軟件。陳建遠對需要實驗研究的問題和需要試制的設備器材做了詳細的安排,得到了冶金、機械、化工等部門和中國科學院、軍事醫學科學院及多所院校的大力支持,密切配合。陳建遠決定分別從幾個國家進口設備和器材,並組織設計人員配合有關部門出國與外商洽談購買。1968年,大廠建築安裝完成,但在試運行中暴露出諸多問題,接連發生多起漏電、火災、中毒事故。事後,他分析說,設計中的技術選擇基本正確,但也存在壹些問題和不足,比如異種鋼的焊接、壹些填料和密封的選擇等。在化工部工作組的領導下,在各單位職工無所畏懼、艱苦奮鬥、通力合作的努力下,故障相繼排除,存在的問題逐壹解決。1970年6月,生產出合格產品,建成了具有當代世界先進水平的重水裝置。
1966年,雙溫交換法重水廠建成後不久,根據發展核工業的需要,決定設計建造雙溫交換法二廠。6月,1976,11,裝置成功投產,將我國重水生產技術提高到壹個新的水平。本工程設計在1981被國家建委評為優秀,在1985獲得國家科技進步壹等獎。
為了聯產液氫,結合氮肥廠批量建設重水生產裝置,陳建元還組織設計人員與有關部門合作,成功開發了液氫蒸餾和液氨蒸餾生產重水的技術,先後建成幾套裝置並投入生產。重水的研制和生產及時滿足了核工業和航天工業發展的需要,保證了發射核彈和氫彈的要求。通過重水項目,我國全面掌握了重水生產技術,培養了壹支勇於創新、作風嚴謹細致、能夠攀登科技高峰的隊伍,也積累了豐富的化工技術發展經驗。高能燃料是壹種具有高比能和高比沖的特殊化學品,分為液體和固體兩大類,都是易燃易爆的。燃燒能量越高,危險性越大,生產技術難度越大。高能燃料主要用作發射導彈和火箭的動力源。在火箭中,其用量約占火箭總重量的80%。
1964年初,國家決定建設偏二甲肼生產裝置。這就是我國1高能液體燃料項目。設計工作由陳建遠主持。偏二甲肼的生產方法有兩種:壹種是鋅粉(或氫氣)還原法,國內已開發並掌握了生產技術,可小批量生產;另壹種是氯胺法,當時國內外都在研究,還沒有人掌握生產技術。對於如何建工廠有不同的看法。經過深入調查和技術經濟分析,陳建元推薦氯胺法,指出鋅粉還原法雖然成熟,但反應中存在致癌物;產量低,原材料消耗大,部分原材料需要進口,生產成本過高。氯胺生產過程中沒有有毒物質;原料消耗少,成本僅為鋅粉法的1/4;生產技術雖然需要研發,但是難度和復雜程度並不太高。經化工部研究,同意采用氯胺法。對於氯胺法的技術路線,有氣相法和液相法兩種方法,首先是氣相法試驗。陳建元認為雖然有優點,但在制備氯胺的過程中,大量氯化銨晶體沈澱堆積在反應器壁上,影響反應熱的去除,溫度不可控,副反應急劇增加,造成管道堵塞,操作不連續。這樣的問題在工程上很難解決,也很難實現工業化生產。他積極支持使用液體氯胺法,指出液相法反應產物濃度雖低,但可以濃縮精制。對於試點方案,陳建遠決定不做全過程測試,只做反應測試;濃縮和精餾只是對實驗室中氣液平衡數據和塔板效率的補充。在工業設備設計中,他指導設計人員解決保持等溫反應和及時排除反應熱的問題;他與有關部門合作制定了汙水處理計劃;組織制定了壹套簡單的濃縮和精餾流程,可以保證產品質量。1967,工程建築安裝完成。但由於文革原因,試運行困難重重,暴露出漏液、儀器不準等諸多問題。在化工部的領導下,陳建元組織設計人員修改了個別工藝設計,在塔間增加了緩沖儲罐,加強了保溫措施等。,並配合生產建設單位認真修補工程缺陷,更換部分有缺陷的設備、材料、儀器。1968年初試車成功,偏二甲肼投產。這項開創性的新技術長期保持世界先進水平。10年後,美國用同樣的工藝制造了生產偏二甲肼的裝置。該工藝生產的產品為我國東風系列導彈和長征系列火箭的成功發射提供了基礎保障。1981年,該廠還出口了數百噸產品用作火箭燃料。
液氫是目前已經使用的高能液體燃料之壹,比燃燒能量較大,比沖最高。由於氫氣的液化溫度很低,在常壓下為-253℃,無論哪種生產方式,都需要解決深冷的技術難題,需要壹些特殊的設備和材料。從65438年到0964年,中國在這些方面還很薄弱,上級決定采用液氫蒸餾制重水的方法來聯產液氫。當時對原料氣的路線有兩種不同意見:壹種是合成氨的原料氣;第二種是水電解產生的氫氣。陳建遠指出:前者雖然原料來源豐富,能耗低,成本低,但其中雜質多,高凈化技術國內掌握不夠,風險大;後者雖然能耗高,生產建設成本高,但完全有信心直接獲得高純度氫氣。他強調,第壹套工業裝置的建設應優先考慮技術的穩定性和可靠性,因此他積極建議優先發展電解氫路線。對於壹些重要的技術問題,如微量氧的脫除、正、仲氫的轉化、液氫的儲存和運輸等。他組織設計人員和科研單位共同努力進行實驗研究,取得了滿意的結果。1969年,該裝置順利建成投產。1972年,以合成氨原料氣為原料的液氫生產裝置也是由陳建元開發設計,並投入運行。生產出來的液氫仍然作為運載火箭第三級發動機的高能燃料。
除了偏二甲肼和液氫,陳建元還參與了固體燃料聚硫橡膠、液體燃料胺類化合物、過氧化物、硼化物和硝酸鹽化合物的規劃和部分研發工作,做出了貢獻。40年來,陳建元領導設計了40多個化工項目,其中20多個是國內首次建成投產的示範項目(或風險項目),並在他的參與下通過科研、中試、設計、施工安裝、調試等環節投產。通過對這些工程開發設計的反復實踐、理解、再實踐、再理解,陳建元逐漸掌握了科學技術轉化為現實生產力的技術開發過程的規律,建立了壹套科學有效的化工技術開發程序。1979期間,陳建元在中國化學工業學會在南京召開的報告會上作了《化學技術發展》的報告,首次完整系統地闡述了化學技術發展的任務、方法、現狀、問題和建議。後來,應化工部部長秦仲達等有關領導的邀請,他在化工部和北京市化學工業局舉辦的壹些高級研究班和幾次專題報告會上作了報告。《化學進展》、《化學設計》等刊物也出版了他的專著,向政府官員和廣大科技人員介紹技術開發的相關知識。
在這些報告和文章中,陳建遠指出,技術開發是壹項新技術或新工藝從概念的形成到科學研究、設計、施工付諸實踐的全過程,是科學技術轉化為生產力的重要環節。技術開發的內容主要包括選題、小試、模型試驗、中間試驗、示範工廠,以及各階段的技術經濟評價、市場研發、概念設計、基礎設計、施工和調試。這些活動可以按順序進行,也可以根據需要只進行其中的幾項。
陳建遠在報告和文章中詳細闡述了技術開發全部工作的目的、意義、指導思想、做法和經驗教訓,對化工行業長期以來科技轉化為現實生產力存在的問題提出了許多富有啟發性的意見。比如關於實驗研究,他指出實驗研究是技術發展中的必經過程;在化學工業中,不經過實驗研究就直接將新品種或新技術投入工業生產是壹種非常危險的嘗試。同時他指出:小測主要探究化學問題,解決化學反應的可行性;研究產生科學知識,而不是產品和技術過程;利用研究成果,通過工業開發和創造,可以生產新產品和新工藝,從而獲得效益,將科學技術轉化為生產力。
關於技術經濟評價,陳建遠強調,在技術發展的每個階段都要進行多次技術經濟評價,以決定下壹項工作是否值得繼續或立即停止,以減少工作中的盲目性,最大限度地減少浪費,盡可能地提高工作效率。
陳建遠非常重視概念設計,即根據小型實驗或模型試驗的結果、文獻中的數據、現有同類裝置的運行數據、設計者的合理假設及其創造性的想法,進行工業規模生產裝置的系統設計。這種概念設計不同於壹般的工程設計,不能作為施工的依據。主要用於解決以下問題:壹是對已開發的新技術進行深入的分析和討論;探索放大技術;提出了產業化可能存在的問題,分析了哪些技術是可靠的,哪些數據還缺失,哪些技術需要驗證。第二,從系統工程的觀點出發,吸收和結合相關技術成果,討論和改進技術方案,爭取轉化率、收率、能耗和設備投資的最優化。三是要做壹個認真的技術經濟分析和市場預測,哪些技術和設備是我們自己研發的,哪些是我們使用的,哪些是需要進口的。第四,提出先導試驗和補充試驗的題目,以及需要驗證的數學模型、假設和推測,以便集中精力解決最關鍵的問題,增強中間試驗的目的性,節省大量的開發費用和時間,使開發工作有把握。
關於中間試驗,陳建遠特別強調,它是工藝開發中的關鍵壹步,也是開發過程中允許出現技術錯誤的最後壹步。中試不是小規模試驗或模型試驗的放大,而是工業設備的縮小。由於實驗技術和測試技術的發展,以及電子計算技術和數學模型的應用,使得大部分實驗只在實驗室或模型試驗中進行成為可能,中試的目的可以從獲取數據逐漸轉變為驗證假設、猜想和計算結果。為了節省經費和縮短試驗時間,中試應著重解決少數對工程有重要影響且必須驗證的問題,不必做全過程中試;在滿足放大技術要求的同時,規模要盡可能小;通用設備應成熟可靠。
關於設計,陳建遠指出,用新開發的技術建造第壹個工業生產裝置存在壹定的風險。最有可能的風險是試用期延長,從而增加經濟負擔。所以壹定要精心設計。我們應盡量使用成熟可靠的通用設備和適用材料...要充分吸收、消化和正確應用實驗室的成果、引進的先進技術、類似項目的數據和經驗、已被證明的概念設計的思想;對重要問題進行多方案比較;解決工程放大問題;足夠重視生產控制和安全;三廢處理設施應同時建設。
陳建遠提出的這些問題,在幹部和科技人員中引起了強烈反響。他提出的化學技術發展的程序和做法受到了高度重視和熱烈歡迎。這種結合國情的化工新技術開發方法,對於應用化工新技術、新工藝的建設項目,加快科研向產業化轉化的速度,提高投資的經濟效益,具有重要的作用和深遠的意義。