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【山西科技报新媒体】山西省重点实验室巡礼:超重力化工过程山西省重点实验室

【日期:2023-03-16】 来源:山西科技报新媒体

原文:

超重力化工过程山西省重点实验室

聚焦“超重力”潜心科研

打造超一流实验室

面向实际生产 打造个性实验室

在你印象中,化工实验室是什么样子?想必多数人会想到摆满试管、烧杯、酒精灯的实验桌,或者身穿白大褂的科研人员摇晃五颜六色化学试剂的场景。在中北大学超重力化工过程山西省重点实验室,记者看到却的是另一番景象。

一间开阔的超重力装备研发基地内摆放着线切割、数控车床、卷板机等机械设备和各种类型的超重力实验装置,巨大的桥式起重机横跨两端,实验人员拿着各色工具对着一堆钢材又是焊接又是敲敲打打,与其说是化工实验室,这里更像一座从原料到产品的化工装备机械加工厂。

这里之所以如此与众不同,主要在于其核心发展理念的差异。成立之初,实验室主任刘有智教授就提出,实验室必须从传统学术研究中跳脱出来,面向国家节能减排重大战略需求,坚持课题立项与生产实际相结合,课题来自企业生产实际,面向行业的共性问题;将研究重点放到技术成果转化与应用对接上来,要验证技术是否可靠以及服合生产实际。产学研“最后一公里”不能只靠厂家来走,大家更应该率先迈出这一步,面向企业需求,积极与厂家合作,完成这一步的跨越。

“所以说这些年来我们实验室的科研人员都吃了不少苦头,因为他们不仅要技术研发,还要熟知铆焊锻切铣等各种工程技术原理,亲自打造中试产品,从成果研发到工程应用,最后转化为现实生产力,全程跟下来真是很不容易”。带领我们参观的实验室教授、博士生导师焦纬洲感慨地说。

拓展应用范围 进行多行业推广

以实际生产为目标的发展理念,加速了超重力技术在化工行业的应用步伐。在实验室技术成果展示区,有一张化工厂照片,里面几座巨大的脱硫塔像哥特式教堂尖顶那样高耸削瘦,巍峨地矗立在厂区,在它脚下是几个矮胖罐体,就如同脱硫塔的附属设备一样不起眼。

焦教授指着这些小罐体说:“这就是我们最近为一家工厂研发的超重力反应分离器,设备整体只有3米高。它旁边的塔高达40多米,别看二者高度相差十几倍,但它却能产生等量甚至更高的效率,这就是超重力化工的魅力所在”。

据了解,超重力化工不仅可以大幅削减工业材料消耗成本,而且在管理维护、能效利用等方面同样有着巨大优势。除此之外,由实验室刘有智教授主持研发的撞击流—旋转填料过程强化新机制,首次将超重力技术由强化气—液过程拓展至液—液过程,把超重力应用范围向另一个维度拓展,让过去很多不敢想的液—液反应、分离等过程都可通过超重力来解决。

在新技术理论支撑下,实验室超重力装备得以快速应用发展,起草了我国第一部《超重力装置》行业标准,并于2012年实施。短短数年实验室研究成果就在化工、化肥、焦化、火炸药等行业的30多个企业进行示范和工程化推广,经济效益、环境效益和社会效益显著。

围绕减排需求 开发减排新技术

在大力开发推广超重力化工技术同时,实验室也在积极探索超重力技术与本地需求的匹配性。

山西作为国内重要的能源基地,探索建立以低能耗、低污染、低排放为特征的绿色发展模式,比全国各省更加紧迫。作为省内重要的科研机构,实验室自然将研究重心放到节能减排、降碳等重大战略需求上来,围绕省内化工领域的特征污染物开展了技术研究。在刘有智教授带领下,实验室针对化工行业生产过程中H2S、NOx、NH3、SO2、PM2.5、VOC、重金属废水等污染物毒性大、严重污染环境、破坏生态等难题,通过技术创新与产学研合作,研发了技术经济指标先进、有效解决难题的超重力强化污染物控制新技术,多项技术达到国际水平。刘有智发明的湿法捕集细颗粒物的系列超重力捕集器,实现了PM2.5的高效捕集。该成果在山西、河南、河北、新疆、贵州、宁夏等地的十余家企业应用示范后,年处理气体达28.6亿立方米,减排细颗粒物1430t。该成果提质、节能、降耗、减排效果显著,对于缓解大气污染,降低PM2.5排放具有重要的国家战略意义。

另外,过去很多煤化工企业生产时排放的含酚废水,按照传统手段处理到一定浓度后就变得难以继续降解,实验室科研人员针对这一难题,开发了一套超重力强化臭氧催化降解含酚废水的新技术,使得苯酚去除率达到100%。

“从科学角度出发,科研人员会尽量避免说全部或百分百这样极端的用词,但通过我们的技术处理,的确可以达到常规实验手段都检测不出来的水平。”该项目研发带头人焦纬洲略显自豪地说。

探索理论前沿 为行业铺平道路

超重力化工过程山西省重点实验室在开发应用技术方面展现了强大的实力和活力,在学术前沿领域同样担当了重要的角色和责任。

在刘有智的带领下,实验室近些年主持国家重点研发计划、国家自然科学基金等科研项目89项,授权国家专利151件,省部级科技成果鉴定10项,获国家科技进步二等奖、省部级科学技术奖12项,发表学术论文500多篇,汇集多年研究成果,构筑了撞击流—旋转填料床等多种新型超重力机制,在同类研究方面处于国内外前沿水平,工程化应用独具特色。首次以“超重力化工单元操作和化学反应”的概念为指导,出版《化工过程强化方法与技术》《超重力化工过程与技术》《超重力分离工程》等系列超重力专著6部,制定了《超重力装置》行业标准,逐步形成了系统的超重力化工过程理论与实践体系,为超重力化工过程研究的未来发展铺平了道路。

刘有智表示:“未来我们将紧密围绕国家重大战略需求,以高质量人才为引领,不断提升自主创新能力,努力解决超重力工程化的关键共性问题,继续开发清洁高效的超重力过程强化工艺和设备,拓展超重力过程强化范围,努力将这里打造成为自主创新能力强、引领超重力技术发展、国内一流的高水平实验室。”

来源:山西科技报新媒体

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