作者: 蓝苗 来源: 发布时间:2018-12-5 18:23:33
福州大学教授邱挺:
从“小塔”到“大塔”的化工王国

 
日前,福建省人民政府公布了《关于2017年度福建省科学技术奖励和专利奖励的决定》,福州大学环境与资源学院院长邱挺教授负责的“反应精馏成套开发技术及工业应用”项目摘得福建省科技进步奖一等奖的桂冠。
 
针对我国化学工业长期存在高能耗、高物耗和高污染的问题,自1994年本科毕业论文选题开始,邱挺就一直潜心致力于反应精馏技术研究,力求提高单程反应收率,把物耗和能耗降到最低。
 
20多年来,他沥尽心血筑造的化工王国早已硕果累累,从实验室的“小塔”,变成实际生产中的“大塔”。
 
从60%到99.5%
 
醋酸甲酯(MA)是工业生产过程中产生的大量副产物,堪称企业提高效益的“拦路虎”。传统工艺的MA水解率仅为23%左右,因此,如何提高水解率以避免大量物料循环,是当下化工企业颇为头疼的问题。
 
上世纪90年代,邱挺师从王良恩教授开始潜心研究MA水解新技术,提出采用催化精馏耦合技术进行水解。师生俩时常深入工厂一线,亲自缝制催化剂包布袋、装填催化剂、捆扎催化剂包,甚至爬入二三十米高的催化精馏塔中逐个安装催化剂包。
 
“实验室的研究数据和实际生产情况是不一样的,亲自动手我们心中才有数。”邱挺告诉《科学新闻》。
 
历经十余年的实验室研究、中试和工业化等工作,他们终于成功开发出MA水解催化精馏技术,将其水解率从23%提高至60%。不仅一举攻克了长期以来聚乙烯醇生产过程中MA水解率低的难题,而且显著降低了生产能耗,实现了MA副产物的资源化利用。
 
恩师王良恩告诉邱挺,“事在人为,一切皆有可能。”因此,MA水解率仅仅停留在60%,邱挺并不满足。经过进一步研究和分析,邱挺团队在国内首次将隔壁塔催化精馏技术应用于MA的水解,使水解率达到99.5%以上,成为MA水解技术发展史上的重大里程碑。
 
目前,该技术已进入工业化试验阶段,在泰国TPT、中石化仪征、翔鹭石化、浙江逸盛石化等国内外多家企业得到工业化应用,为企业创造了近5亿元新增利税。
 
废水变效益
 
“我们始终以提高资源利用率为导向,分析解决企业生产中存在的实际问题。”谈及一直以来的研究初衷,邱挺这样说道。
 
1吨精对苯二甲酸(PTA)约产生2吨PTA精制废水,一般情况下,废水会被直接排入污水处理场,不仅处理难度大,且处理成本高,是长期困扰PTA生产企业的老大难问题,也是水污染治理的劲敌。
 
针对这一问题,邱挺及其团队首先提出利用超滤—反渗透组合工艺处理废水。中试期间,团队发现膜污染比较严重,为解决这一问题,他们提出对废水进行冷却处理。然而企业却认为冷却能耗太大,经济性差。
 
邱挺和同事们没有放弃,不断试验,创新性地提出萃取工艺。但当把萃取工艺路线打通了,企业却又犹豫了,原因是氧化系统的稳定是确保产品品质的关键。
 
“这个时候就要有耐心,再跨一步就是山顶了。”邱挺带领团队成员通过大量实验,对可能造成的不良影响进行反复论证评估,最终用大量的数据和详尽的分析报告说服了企业。 PTA精制废水中有机物的回用最终得以在企业实现工业化,并于2015年获得福建省第二届6·18发明竞赛三等奖。
 
对于全球PTA产能第一的中国来说,该技术的成功开发无疑是解决废水资源化利用的重大突破,仅这一项技术每年就为企业创造了1000多万元的经济效益,若在全国推广应用,将预计可产生近20亿元/年的经济效益。
 
关键技术国产化
 
目前,我国成品汽油中催化裂化汽油占75%,其特点是烯烃含量和硫含量高,汽油质量不能满足新标准要求。在我国力推国Ⅴ汽油质量升级的大背景下,轻汽油醚化无疑成为解决这一问题的一项关键途径。
 
目前,由邱挺负责的反应精馏技术福建省高校工程研究中心在反应精馏耦合技术方面形成了完善的产学研协同创新体系,实现了这一技术的关键性突破。
 
以往企业普遍采用国外技术,催化轻汽油异戊烯转化率在60%左右,而邱挺团队联合天津大学、丹东明珠特种树脂有限公司研发的新型催化填料可以实现85%以上的转化率,具有能耗低、稳定性好、成本低等优点。2017年12月,这套技术已在中化泉州石化160万吨/年催化轻汽油醚化装置上成功应用。
 
迄今为止,作为化工过程强化科研团队以及福建省反应精馏技术高校工程研究中心负责人,邱挺所带领的团队已申请发明专利60余项、授权35项;主持国家级或省部级科研课题20余项;横向开发项目40多项;发表学术论文100余篇,实现了化工类顶级期刊零的突破。保守估计,他们为企业累计创造的新增产值可达几十亿元。
 
不想停下
 
1991年,邱挺考入福州大学精细化工专业。大学4年,读书学习是他的头等大事。谈起邱挺,同学们都说:“这人踏实勤奋,是我们当年心目中货真价实的学霸。”本科毕业后,成绩优异的他直接被保送至福州大学化学工程专业攻读硕士研究生。
 
1998年,邱挺获得硕士学位后留校工作,导师王良恩却对他说:“我了解你,去天津大学读博士,不会错的。”邱挺点了点头,心里突然多了一份明亮。带着导师的寄托和对学术研究的痴迷,1999年,他在天津大学开始了为期3年半的博士学习生活。2014年,作为访问学者,邱挺来到美国佐治亚理工学院学习交流。他说,这几年的学习经历为他之后的研究打下了坚实的基础。
 
在研究生阶段,王良恩经常教诲学生,“我们搞科研的,不是关起门来在实验室搞研究,也不是在纸上写写画画,而是要走出去,走到企业的生产一线中去。”
 
这些话也深深印在了邱挺的心坎里。学生时代,他就经常跑工厂做研发,和工人一样加班到深夜,站在工人中间,没人知道他是搞科研的。现在,由于研究成果在化工界得到肯定,越来越多的企业找上门来寻求合作。
 
即使已经是教授了,邱挺却一点也没有闲下来。每年春节也只休息几天,其他时间都在实验室工作或者在写材料。他经常和学生一起通宵做实验,下工厂开车调试,全国各地来回跑。很多人说,“邱挺啊,你都是教授了,该歇歇了。”他一笑而过,心里却和镜子一样明亮:为化工熬了20多年,好不容易理论和实践成熟了,更应该去探索更多未知的东西。
 
如果给你一天自由的时间,你最想做什么?他笑笑说道:“睡觉,什么都不想,倒头就睡。”44岁的邱挺因为长期劳累,白发已经过早地长出来了,这让他看起来比同龄人更沧桑一些,然而在他心里,没有什么比化工研究来得更重要。
 
在构建自己的化工王国的道路上,他不知疲倦,一路向前。■
 
(作者单位为福州大学)
 
《科学新闻》 (科学新闻2018年11月刊 人物)
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