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杜佩衡:垂直筛板塔王国的缔造者

 
杜佩衡:垂直筛板塔王国的缔造者
 
                                             
 
塔器在整个石油和化工生产过程中扮演着重要的角色,化工生产中原料的提纯与产品的分离提纯都是在样式各异的塔器中进行的。塔器性能的优劣直接关系到整个企业的生产运行,也决定着产品的质量和生产成本。在近几十年里,国内多家高等院校和科研院所,潜心研究化工塔器技术,并取得了很多技术成果,随着这些成果的推广和工业化应用,也涌现了一批专业塔器技术企业,在业内凡是提到塔器,就不能不让人想起对塔器技术有着突出贡献的河北工业大学化工塔器研究所所长杜佩衡教授。70岁本应是功成名就,在家尽享天伦之乐的他,为何选择投身商海博弈?带着这个疑问,本刊记者来到天津,探访这位德高望重的掌门人。
 
(一)勤奋严谨 带来塔器革命
    敲开杜佩衡教授的家门,幽幽兰花的芳香,精巧细致的陈设,无处不渗透着江南书香门第的气息。杜佩衡出生在文化氛围浓厚的浙江省东阳市,曾祖父是清末举人,祖父是清末秀才,父亲上世纪三十年代毕业于上海大夏大学。杜教授的爱人谈起当年别人课余忙于为家里添置些家当时,而杜教授却沉浸在图书馆和书店,一年也就能休息一两天的日子仍表现出嗔怒。当时家里收入也不多,有相当大的部分却被杜佩衡买了售量很少的外文书籍。杜佩衡利用课余时间搜集翻看了大量的有关化工工艺、设备、化工单元操作等各方面的资料,发现塔器技术是一项很常用而关键的技术,世界第一台化工用板式塔,早在1813年就在欧洲建成投产,到现在已有近200年的历史,此技术传入我国将近一个世纪,其中一种名为“泡罩塔”的塔器至今还在使用。应当说,化工塔器技术已经成熟。但随着生产规模的扩大、环境、节能等指标要求的提高以及产品性能的不断变化,国内现有的化工塔器已明显不能适应发展的需要,提高塔器的技术水平已刻不容缓。
1979年是中国经济细胞复苏之年。日本当时很有影响的化工专家平田光穗来到中国大连讲学。他只用非常简短的文字及简单的示意图提到了“垂直筛板塔”,但明确指出是一种新型高效的板式塔,是未来非常有发展前途的新技术。此言一出,引起了大连理工大学、西北大学、北京化工大学、兰州石油机械研究所等几家单位的关注,并开始展开不同程度的研发。平田的演讲同时吸引了身在河北工业大学一位普通教授睿智的目光。没有人能够想到这个人能够成为这个领域的泰斗级人物。
杜教授搞科研时可谓两手空空,既无资金又无实验设备,既无本单位前辈老专家的研究成果与研发基地作为基础,又没有国家资金支持和完好的设备。然而,
正是在这种条件下,杜教授开始了他的垂直筛板科学研究与工业化开发工作。
杜教授首先把目光聚焦于聚氯乙烯行业。根据当时掌握的资料来看,在当时的聚氯乙烯生产中氯乙烯精馏塔曾先后使用过有拉西环填料塔、泡罩塔、浮动喷射塔和浮阀塔四种塔,因为无法解决在使用中物料发生自聚合而堵塞通道,大大影响处理能力的问题,一年至少要停车三四次进行清洗。因此除了正常使用中的两座塔,均必须设置两座备用塔,在使用中的塔发生堵塞时,切换备用塔维持生产,同时还要工人们拿刀具等钻到塔内部刮凿清洗被堵的通道。这样的生产工艺不仅费时费力,也很难真正意义上实现连续生产的需要。发现了市场需求,杜教授很快锁定了当时聚氯乙烯行业的龙头企业天津大沽化工厂。
他想方设法与之联系校企合作事宜,向他们介绍了这种新型垂直筛板塔,并提出由于缺少资金与设备,无法实现工业化的研究。大沽化工厂的负责人慧眼识金,看到了这项研究的应用前景,果断拍板为杜教授提供了1万元的课题经费及一些泵、鼓风机等试验设备配件。
1984年,新型垂直筛板塔及其工业应用的实验研究终于展开。为提高科研效率,将研究成果尽快投入工业应用,课题组将实验装置设计成与工业塔比较接近的模式。为能直接观察试验研究过程的操作情况,他们用有机玻璃制作试验塔体,以便出现问题可以及时研究加以解决。经过反复深入研究,杜佩衡发现传统塔器的传质分离效果不理想,存在诸多性能较差等问题。针对这些问题,他逐项进行技术攻关。比如针对塔器处理能力不高的问题,他分析研究后认定是由于塔器内塔板上常常产生过量的液沫夹带,影响气体上升的速度即处理能力所致。课题组新研制的新型垂直筛板技术,尤其近些年新研究开发的立体连续传质塔板(LLCT),采用新型的帽罩技术解决了这一问题。这些新型帽罩的结构,可以保证塔内的气液混合物呈水平偏下方向喷出,使液沫夹带量大大降低,因此可以大大提高气流速度,且板孔开孔率可提高三成以上,从而使塔器的处理能力比浮阀塔板提高两倍以上。
1988年,天津大沽化工厂的低沸精馏塔技术改造中,新型垂直筛板技术应用一次取得成功,流通量提高了100%,分离提纯度近100%。这项成果在业界内引起了很大轰动,专家和企业普遍认为 :杜佩衡主持研发的新型化工塔器技术,是化工塔器技术的一次革命,极大提高了塔器在化工生产中的作用。这项技术1990年通过天津市科委组织的技术及工业化成果鉴定,并给予了很高的评价,被认为是填补了国内外技术空白,其理论研究成果为国内首创,达到了国际先进水平。凭借这项技术的顺利应用,1994年杜教授获得天津市首次科技兴市突出贡献奖(为特等奖)。
到目前为止,国内的聚氯乙烯厂家基本上全部采用了杜佩衡教授主持研发的新型塔器技术,不仅生产周期可以保证在十年以上,还省去了配套的备用塔及相关的多个换热器,大大降低了企业的设备投资及生产运行费用,这在工艺上是一种革命性的技术进步。
当梦想照进现实,多数人会因为这份成就而感到满足,然而此时的杜佩衡教授心里却在筹划着新型垂直筛板塔进一步的工业应用。他深知,他心中的垂直筛板塔王国刚刚迈出了第一步。
 
(二)技术精湛 垂直筛板塔生根开花
 
在聚氯乙烯行业取得成果之后,杜教授又把目光转向了化肥行业。
化肥企业的氨回收塔中,碳化尾气中的氨常常出现碳铵结晶造成堵塞现象,是影响心脏设备压缩机的使用寿命的主要原因。为解决这一问题,传统的技术是采用三塔合一的办法,即固定副塔——综合塔——清洗塔流程。杜佩衡针对这个问题研发出了新型的化工塔器技术,此技术安装在综合塔上就能用一座塔完成原本三个塔才能完成的工作,省去了固定塔和清洗塔,降低了企业的投资。不仅产品质量能够达到国家标准,还保护了环境,同时还降低了生产用水量,使1T水/TNH3降为0.6T水/TNH3以下。固定副塔和清洗塔被取消后,生产装置现场也不再需要原来必须要配备的2名操作工人。
凡此种种,由杜佩衡主持的河北工业大学塔器技术研发工作,在二十多年时间里取得了多项发明成果,应用于化工企业的生产实践中,为企业解决了许多实际问题——自1988年首先将新型垂直筛板技术应用在天津大沽化工厂的低沸精馏塔技术改造取得成功后,又在沈阳化工厂、沧州化工厂、天津化工厂等企业的低沸精馏塔和高沸精馏塔技术改造中发挥作用。塔器新技术又先后应用在河北丰润第一化肥厂的循环热水塔,石家庄滹沱河化肥厂、邢台南和化肥厂等企业的氨回收清洗塔上。1991年,华北制药厂在丁醇回收塔的技术改造中也应用了河北工大的塔器技术,不仅解决了生产中遇到的问题,而且大大提高了分离效果与装置的生产能力,企业取得了较好的经济效益。
经过10年的总结和完善,杜佩衡教授主持研发的新型化工塔器技术得到进一步发展。在新型垂直筛板塔工业化应用及进一步实验研究的基础上,又开发出技术性能更为优越的“梯矩形立体连续传质塔板”技术,并且已在化工、炼油、石油化工、煤化工、制药、甲醇、酒精等多个行业、多种塔器技术改造中等到应用。2004年12月,杜佩衡开始向国家知识产权局申请三项发明专利,并得到批准。这些发明专利技术在确保高传质分离效率外,其生产能力又比立体连续传质塔板有了更大的提升,其空塔动能因子FT≥3.5,是一种更新型的超强高速喷射塔板,达到世界先进的水平。据统计,这几项专利技术已在国内27个省市的上千座工业塔中成功使用,为国家创造经济效益达10余亿元。
杜佩衡并不满足于工业应用上的成功,从未间断过对新型垂直筛板塔的理论上的研究。为了搞清其内在机理,挖掘出改进塔板技术功能的途径,杜佩衡早在科研阶段就对喷射型塔板中液滴大小与分布规律进行了测试研究,并以此对该塔板间空间传质作用进行了深入的研究。研究结果显示板间空间乃是重要的传质区。于1991年他在世界上首次提出了该类塔板板间空间除去通常认为的液滴沉降作用外,还存在重要的传质作用这一全新理论观点,解释了该类塔板具有很高传质效率的原因,进而提出该类塔板立体连续传质作用的全新的理论概念,打破了传统认为板式塔是间歇、阶梯型传质分离旧概念。目前国内外有很多专家都在利用这个理论做着其他方面的研究。
十多年来,杜佩衡用心血和智慧成功地缔造了一个技术领先、应用广泛的垂直筛板塔王国。
 
(三)至纯高远 情系塔器人生
 
在塔器行业里,杜佩衡教授是令同行们羡慕的,别人常说的一句话是:“杜教授做学问是顶尖高手,做企业也是得心应手。”
2004年,功成名就的杜佩衡教授办理了退休手续,但他心里割舍不下钟爱的塔器研究与开发。他像当年的姜太公一样,需要一个知音进行合作。很多想和杜教授搞合作的人来拜访,有的甚至给的条件非常优越,但都被拒绝在了门外。他执着地认定,要想继续完成好倾注一生心血研究的塔器技术,必须选择一个有能力有实力的并特别有诚意的企业为依托。终于,杜教授经过认真考察和仔细筛选,与石家庄工大化工设备公司共同发起成立了“天津衡创工大现代塔器技术有限公司”。
当年,杜佩衡教授已是古稀之年,当记者问到杜教授的创业动力时,杜佩衡的回答令人感动:“塔器这个行业是我的兴趣所在,也是我的责任所在,我对化工塔器有着特殊的情感。”
衡创工大创立不久,杜教授就主持在石家庄建立了生产研发基地,并共享石家庄工大化工设备有限公司的现有资源,实现了化工塔器的设计过程、工艺技术、设备制造、安装调试、售后服务一条龙。这为以后在现有塔器专利技术的基础上,不断开展研发工作,引入系统工程的理念,实现塔器技术在工业应用中的更高水平做了很好的准备。
衡创工大两年的运作形势喜人,到目前已完成4000多万的技术销售合同,与国内几十家企业建立了良好的合作关系,并积极开拓新的使用领域。山西太原某厂顺酐产品以前一直采用浮阀塔进行分离,由于扩产的需求需要在现有塔器上做些改动。这个产品的分离过程很复杂,需要在一个塔内完成脱水、脱二甲苯、脱前馏份、脱主馏份、脱后馏份五个过程,而且对于垂直筛板塔来说是一个新的应用领域,公司技术部对物料进行了仔细的分析,很自信的做了设计方案,当然也很自然的打动了厂方,顺利的拿下了合同。
有人问杜教授:“都说你亲自设计的塔100%成功,是不是有什么秘诀啊?”杜教授回答:“就十六个字:技术精湛、设计精心、制作规范、安装严谨。”
谈到企业的未来,这位70岁的老人显得信心十足:“衡创工大有能力成为世界塔器技术领域璀璨的新星,衡创工大有实力走出国门,开拓国际市场,提高我国化工塔器在国际上的竞争能力。”
(四)三个人物 影响塔器之路
一个好汉三个帮助,杜教授兴致勃勃地向记者讲起了影响他塔器事业的三个人。
杜佩衡的中学时代是在历史悠久的名校杭州高级中学度过的,在那时,他就对化学课就表现出特别的喜好。第一个影响杜佩衡的人就是留美博士芮先生——杜佩衡的中学化学老师。当时杜佩衡平均82分的高分的完全可以报考当时最高录取分数的清华电机工程系,但那时清华大学还没有建立化工系,杜佩衡找到芮先生表明要读化工系的志向,芮先生说:“天津大学的化工系是目前国内最好的,你就报考天津大学吧。”也正是芮先生的指引下,杜佩衡考入了天津大学化工系,了却了学化工的心愿,也从此踏入了化工人生的道路。
第二个影响杜佩衡的人是他的兄长,安徽师范大学的历史系教授。杜佩衡大学毕业后在河北工业大学任教。一位年轻的教师凭借对专业知识的熟练掌握,以及对教学事业的热爱,赢得了学生们的尊重与喜爱。杜老师每周六个学时的课总是座无虚席。同为教师的兄长很为他高兴,曾对他说:“不能仅满足于教学上的成功,大学教师一定要搞科学研究才能取得真正意义上的成就。”话语简短,却给了杜佩衡影响一生的启迪。于是之后多年的教学之余,凭着对化工专业的热爱,杜佩衡注意搜集与化工相关的影响企业生产的一些问题,并开始关注化工装备领域的发展,到了上个世纪八十年代初,杜佩衡担任了河北工业大学化工原理教研室主任,这时也确定了自己的主攻方向:努力提高化工生产企业最常用的塔器的技术水平,解决多年来各种各样的化工塔器存在的诸如传质效率不高、生产能力偏低、阻力偏大、操作弹性偏小、容易在塔内形成堵塞等问题。目标确定之后,杜佩衡下定决心,用自己下半生的时间研究化工塔器技术。
第三个影响杜佩衡的人就是石家庄工大化工设备有限公司的张继军。现在,利用杜教授的技术做市场的单位有很多,除了河北工业大学化工原理教研室以及杜教授的学生在做的塔器公司这些嫡系之外,还有很多纯粹是翻版在用塔板技术的单位,由于缺乏深入的研究,一旦改变了物料和产能,就很难很好的实现其优越的性能。因此杜佩衡教授坚持要找到一个能真正把塔器技术发扬光大的有志向的人合作。退休在家的杜佩衡一次在和得意门生(现任天津市副市长)任学峰聊天中说:“你是我了解的学生中发展最好的。”任学峰说:“在石家庄我有个大学同学张继军,做得很好,比我还好,在化工设备行业搞得有声有色,一个名副其实的科技型企业家。”这不正是曾经谈过要合作的张继军吗?经过多次的商讨,终于在2006年9月,由张继军注资千万,成立了天津衡创工大现代塔器技术有限公司,杜佩衡完成了从教授到董事长的角色转换,也为杜佩衡的塔器之路展现了一个新的起点。在一个新的舞台上,杜佩衡教授大展身手,正在一步步地把塔器新技术推向化工大市场。
 
 
 
杜佩衡,教授,浙江东阳人,1960年毕业于天津大学化工系,同年分配至河北工业大学任教,先后担任化工原理教研室主任、化工新技术开发研究中心主任、化工塔器技术研究所所长等职。1994年获得天津市首次科技兴市突出贡献奖即天津市市长特别奖;1995年被河北省委省政府授予河北省省管优秀专家(享受正厅级待遇)称号;2002年被授予国家有突出贡献化学工程专家称号。现兼任全国塔器技术专家委员会副主任委员、中华塔器技术专家联谊会会长、中国化学工程设计专业委员会副主任委员、天津市化工过程及设备技术研究会理事长、《化学工程》编委会副主任委员等职务;曾出任中国高教管理研究会理事、河北省高教学会理事、河北省高教管理研究会理事等职务。
在国内外学术刊物共发表论文60余篇,并编写出版了《塔设备设计》(化工设备设计全书之一)、《现代塔器技术》、《新技术名词解释》、《现代塔器设计技术讲座》四本专著。
其业绩已被《世界名人录》、《中国当代科技专家大典》《当代中国科学家与发明家大辞典》、《中国专家人才库》、《燕赵英才》、《浙江古今人物大辞典》、《天津市当代专家名人录》等收录。
于2006年9月22号在天津新技术华苑产业园区创办了天津衡创工大现代塔器技术有限公司,任名誉董事长。
来源:衡创工大现代塔器公司      时间:2009/1/16 12:39:55
 
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