化工厂里“炼”出来的国际金奖？——国科大团队为工业脱硫工艺提供新方案

　　中国科学院大学资源与环境学院副教授钱智带着学生在化工厂里做实验。左一为钱智。受访者供图

　　中国科学院大学资源与环境学院学生在化工厂里做实验。受访者供图

　　研究传统脱硫工艺革新技术10多年，中国科学院大学资源与环境学院副教授钱智带着一届届学生蹲守在化工厂里做实验。他们总是一人提着一瓶2升容量的钢瓶，穿着劳保服，戴上工厂安全帽，在工厂里一待就是一个暑假。

　　近期，钱智换了一身行头，代表科研团队去国外，领回了第49届日内瓦国际发明展金奖。该团队研发的超重力选择性脱硫技术将脱硫塔的高度从原来的32米减少至2.89米，将硫化氢的选择性提升近8倍，并达到了20%的节能效果。该成果的落地应用引起了国际市场的关注，为优化脱硫工艺提供了新方案。

　　这项科技成果“诞生地”是工厂一线，技术创新又推动了工业生产流程的优化。用钱智的话来说，是“从现场中来，再回到现场中去”。当理论研究遇到瓶颈之时，他认为不妨钻进工厂，“先在工厂里找问题，再摸着问题找方法，最后方法的突破反哺于理论的创新。”

　　“大烟囱”要大变样

　　100多年来，在天然气或石油炼厂里，高耸伫立的脱硫塔是处理气体的核心装置。硫化氢等腐蚀性气体会通过脱硫塔进行处理。但常年使用的脱硫塔已经出现了空间利用率低、维修困难、硫化氢等气体逸出等多重“老年病”。

　　高达32米的脱硫塔正等待一场减负“手术”。

　　提出“治疗”需求的是化工厂。2010年，钱智在工厂调研时，化工厂的技术人员向他诉了苦，笨重的脱硫塔需要缩小体积，但又面临硫化氢气体的脱硫工艺不达标的矛盾。得知问题后，钱智在思考，是否可以另辟蹊径，不再用抑制二氧化碳同时提高硫化氢反应的传统化学思维去脱硫，而是通过超重力的方式，加快分子扩散，推动硫化氢的快速反应，从而达到工艺处理的预期效果。

　　带着问题找答案。在阅读文献的过程中，中国科学院大学2022级环境工程专业硕士生车驰和团队成员发现，超重力条件下液膜的振荡形变，能够形成超扩散现象，显著加快气体分子在液体中的扩散速度。基于此线索，团队提出了一种反应器内部的扩散增强机制。

　　超重力选择性脱硫技术的应用让“大高个”脱硫塔的高度从原来的32米减少至2.89米，与全球领先的脱硫技术公司相比，超重力选择性脱硫技术让设备的高度仅为对方的10%，体积仅为对方的2.5%，而脱硫剂成本也被压缩到对方的25%。

　　设备变小了之后，利用空间就变大了。钱智解释，硫磺的回收效率大幅度提高，给上下游的硫磺产业发展也带来了意想不到的促进作用。“瘦身”后的脱硫塔还具备了移动功能，可以应用在极端环境之中处理有害的物质。

　　在第49届日内瓦国际发明展上，科研团队的这项科技成果被国外多家化工企业关注。硫化氢的高效选择性脱除机制，为全球优化脱硫工艺提供了新的视角。

　　从实验室走到工厂线

　　在工厂，中国科学院大学2021级环境工程专业硕士研究生段小溪和师兄师姐们见证了实验设备搭建和筛选优化脱硫剂的全过程。

　　每天固定的穿戴是：每个人戴着安全帽，套上劳保服，提着两升的大水杯就出门。在脱硫工艺的流水线上，每一根线路上需要凿开一个孔，工人们会串联线管，接入到超重力选择性脱硫的设备之中，完成实验设备流程的搭建。

　　当实验室装备被多倍数放大后，试剂的容量和参数也会随之发生改变。此前，段小溪会用烧杯量出两升左右的溶液进行测试，但到了工厂，溶液的体积扩大至三四十升的容量。

　　第一次踏进工厂，2023级资源与环境专业硕士生孙鑫虎，被眼前放大了数十倍的设备震撼到了。此前，他在实验室里所用的药品和反应器体积较小，与工厂里的大块铁皮、巨型管道截然不同。

　　实验室里的部分经验也遇上了“水土不服”的问题。测试前两周，脱硫效果一直未达到标准值，团队需要不断更换脱硫剂，调整配比，观测气体采集后硫化氢的含量变化。一天之中，他们将测试设备拆了再装，装了再拆。正值暑假高温期，一顿调试下来，所有人的衣服里闷出了一身汗。

　　“实验室是一个相对理想的环境，而工厂却是一个不断有突发状态出现的环境。”钱智解释，团队到了工厂，受到外界的温度、湿度等不稳定因素的干扰，即便在同等流程操作下，实验数据也会发生波动。甚至，任何一个螺丝帽的松动都会导致设备密封性减弱，影响脱硫效果。

　　车驰和团队成员曾完成了一期不同浓度的测量实验。在工厂流水线上，工人们打开进气阀门，调整流出液体的比例，让硫化氢等气体通过这个大装置产生反应。因反应器被放大，每一项的参数值都要相应发生变化。为了测试其中一项，团队有时会耗费1周左右的时间。

　　钱智跟着学生在工厂里一起蹲守。累了，大家就在会议室里趴一会儿；热了，大家约着去工厂的商店里买冰棍。一次，遇到了雷阵雨，水很快没过膝盖。团队的成员们相互挽着手，搀扶着走出了实验区。

　　“以前一直觉得自己学的知识只是停留在书本上，但到了工厂，发现自己可以把理论知识用到实际操作上，能让科技成果促进化工厂脱硫技术的变革，这是一件很让人振奋的事情。”段小溪准备毕业后继续攻读博士，在感兴趣的科研领域持续展开研究。

　　在课堂上，2023级环境工程专业硕士生王梦含总听老师强调，做科研要会动手。从工厂回来之后，王梦含更能明白科研探索的方向，“纸上得来终觉浅，要在现场中看到问题，从而找到解决问题的办法”。

　　在工厂一线寻问题，在工厂一线觅答案。这项诞生于工厂的科技成果找到了大展身手之地。如今已有部分化工厂前来寻求合作，希望革新现有的脱硫技术，为企业降本增效。

　　钱智认为，他们在脱硫工艺的技术创新上还有更长的路要走，“希望可以继续完成技术的突破，帮助化工厂完成生产的转型升级”。

　　中青报·中青网记者 杨洁 来源：中国青年报