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余国琮:一棵痴迷“精馏”的大树 
发布时间:2022-09-29 06:40:30 来源:leyu乐鱼体育平台 作者:乐鱼全站app下载

  2022年4月6日,中国科学院院士、著名化工专家、教育家余国琮逝世,享年100岁。

  余国琮是第七、八届全国政协常委,政协天津市第九届委员会副主席,1953年加入中国民主促进会,是民进中央第七、八、九届常委,民进天津市第四、五、六届委员会副主委,第七届委员会主委,第八、九届委员会名誉主委。

  余国琮是我国精馏分离学科的创始人、现代工业精馏技术的先行者、化工分离工程科学的开拓者、精馏技术领域国际著名专家,在精馏技术基础研究、成果转化和产业化等方面作出了系统性、开创性贡献。

  1943年,余国琮从西南联大化工系毕业,远渡重洋赴美留学,在密执安大学研究生院就读,1945年年底获科学硕士学位后转入匹兹堡大学学习,1947年获匹兹堡大学博士学位,随即任该校化工系讲师,1948至1950年任助理教授。

  1949年10月1日,中华人民共和国成立。远在大洋彼岸的近5000名中国留学生和科研人员听到这个消息后,备受鼓舞。回国参加新中国建设成为他们热议的话题。怀抱着美好憧憬,余国琮积极参与留美中国科学工作者协会的筹建工作,通过夜以继日的努力,他为留美科协印刷了大量材料和文件。

  1949年6月18日至19日,留美中国科学工作者协会成立大会在匹兹堡大学举行,来自全美各地的50多名代表出席会议。这是一次空前的盛会,通过了宣言《我们的信念和行动》:“过去百年来科学在中国一直受着封建势力的阻碍和帝国主义的压迫,新生的幼苗被双重桎梏所窒息,始终没有得到发展的机会。因此惟有从半封建半殖民地的社会中解放出来的科学才能有长足的进步。”“新中国的全面建设即将开始,因此每个科学工作者都有了更迫切的使命和真正服务于人民大众的机会,也是我们这一代中国科学工作人员无可旁卸的责任。”

  1950年8月,余国琮毅然返回祖国,他深知“科学是无国界的,但科学家是有国籍的”。

  彼时的新中国,百废待兴。余国琮挑战着一道道科研难题,其中最令人难忘的就是重水分离技术的研究。重水是原子裂变反应堆不可或缺的重要物资。在天然水中,重水的含量约0.015%,如何将其提纯到99.9%并实现工业化生产,是一项巨大挑战。

  20世纪50年代,我国尚不掌握重水的工业生产技术。余国琮知道重水在尖端科技中的重要作用,也深知这样的核心科技是求不来的,只能靠自己研发。

  1959年5月28日,周恩来总理到天津大学视察,重点考察了余国琮所在的重水浓缩研究实验室,余国琮受到极大鼓舞和振奋。他创造性地攻克了一个又一个难关。就这样,我国自主研发的重水精馏分离技术终于诞生了。

  一年后,周恩来总理专门给天大打电话,询问重水技术的研究进展。余国琮字字铿锵地回复:“可以告诉总理,研究进行得很顺利。”

  1965年,余国琮的多项成果和突破终于形成我国自主重水生产工业技术,成功生产出符合要求的重水,解决了国家的燃眉之急。到20世纪70年代,我国的重水生产不仅能自给,还实现出口,成为重要的重水输出国。

  在攻关过程中,余国琮没有忘记对技术人才的培养,他于1961年在天大组建重水专门化专业,自编教材,亲自讲授重水分离原理、设计以及操作方面的课程。从这个专业毕业的4届学生40余人,先后成为我国第一批重水生产的技术专家。

  回忆往昔,余国琮说:“我当初是抱着很朴素的爱国心回来的,没有想能为国家做什么重要的研究,只想贡献自己的一些力量。我很高兴为国家做了一点事情,当初的选择是正确的。”

  余国琮曾对我们说,二战后,美国的化学工业发展较快,但中国在基础研究的多个领域仍有机会,应该有信心迎头赶上。改革开放后,他带领团队回到实验室,从大型精馏塔流体力学、基本传递现象以及热力学等基础问题着手,开始了艰辛探索。

  板凳需坐十年冷。经过潜心研究,余国琮在精馏基础理论领域取得了丰硕研究成果,他和他的团队成为世界上开展精馏基础研究最为深入的学术机构之一。精馏领域世界顶尖级学者、英国Aston大学Porter教授对余国琮在实验基础上开展理论模型研究所表现出的远见给予了高度评价。在两国政府的支持下,二人一拍即合,开展了为期近10年的中英合作研究。

  基础研究的回报也是丰厚的。余国琮团队的基础研究催生了“具有先进塔内件的高效精馏技术”等一系列应用技术,而这些技术成果在我国化工、石油化工、炼油以及空分等大型流程工业中得到了广泛和成功的应用。

  20世纪80年代初,我国大庆油田首批斥巨资引进原油稳定装置,但由于装置的设计没有充分考虑我国原油的特殊性,投运后无法正常运行和生产。外国技术人员在现场连续数月攻关,仍未能解决问题,巨额经济效益一天天流失。

  余国琮应邀带领团队对这一装置开展研究,很快发现问题所在,并应用自主技术对装置实施改造,成功解决制约装置正常生产的多个关键性技术问题,最终使整套装置实现正常生产。不仅如此,经过他们改造的装置,技术指标还超过了原来的设计要求。

  随后,余国琮又带领团队先后对我国当时全套引进的燕山石化30万吨乙烯装置、茂名石化大型炼油减压精馏塔、上海高桥千万吨级炼油减压精馏塔、齐鲁石化百万吨级乙烯汽油急冷塔等一系列超大型精馏塔进行了“大手术”。

  这样的“手术”提高了炼油过程中石油产品拔出率1至2个百分点,仅这一项就可为企业每年增加数千万元效益。

  进入21世纪,化学工业成为我国国民经济的支柱性产业,为各行业的发展提供各种原料和燃料,支撑着我国经济的高速增长。精馏作为覆盖所有石化工业的通用技术,在炼油、乙烯和其他大型化工过程中发挥着关键作用。

  余国琮认为,工业技术的革命性创新必须先在基础理论和方法上取得突破,打破原有理论框架桎梏,引入结合其他学科的最新理论和研究成果。为此,他提出了应用现代计算技术,借鉴计算流体力学、计算传热学的基本方法,结合现代物质传递、扩散理论,针对精馏以及其他化工过程开辟了一个全新的研究领域——化工计算传质学理论,而最终从根本上解决现有精馏过程的工业设计中对经验的依赖,让化工过程设计从一门“艺术”逐步走向科学。

  经过多年探索,余国琮团队首次实现了精馏塔内浓度分布的严格模拟,在预测精馏分离效率的严格理论模型和方法上向前迈出了一步。

  余国琮对自己的定位始终是一名“教师”,他经常挂在嘴边的一句话就是:“我是一名人民教师,教书育人是我最大的职责。”

  85岁那年,余国琮还坚持给本科生上一门“化学工程学科的发展与创新”的创新课。一堂课大约要持续3个小时,学生们怕老先生身体吃不消,给他搬来一把椅子。可他却总是拒绝:“我是一名教师,站着讲课是我的职责。”听过他课的人都说,先生把讲课当成了一门艺术。

  为祖国培养化工类优秀人才、潜心探索化工创新人才培养新模式,是余国琮心目中的首要职责。他提出的化工类专业人才培养等研究成果全面提升了化工本科教育理念,于2001年和2005年两获国家级教学成果奖一等奖。

  曾有人问过余先生为什么这么拼命,他说:“在国际国内高水平论坛上的任务是交流,我们要把国外前沿的研究成果引进来,要把我们最新的研究成果推出去;科普工作则更为重要,为大学生讲课是培养创新人才的重要途径,只要身体条件允许,我能多讲一些就多讲一些,让更多的年轻人了解、支持、投身、热爱祖国的化工事业,为祖国培养更多的优秀化工类人才。”

  我时常想起余先生伏案工作时的样子,他仿佛一棵胡杨,总是笔直矗立,指向天空,即使被岁月风化,也会留下一圈一圈无悔的年轮。

  (本文作者为天津大学教授、博士生导师,第十、十一、十二届全国政协委员,政协天津市第十届委员会常委、民进中央第十二届委员会委员、民进天津市第八、九、十、十一届委员会副主委。)

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