2022-05-09
天津大学化学工程研究所自从1981年筹建开始算起，到今年已进入第四十个年头。时间长河，弹指一挥间。然而对于本所，这是不平凡的四十年。再过一个月化学工程研究所创始人余国琮院士将迎来他的99岁生日，余国琮先生是新中国成立初期最早回国参加社会主义建设的海外优秀学者之一，率先在天津大学开展大型精馏塔研究。上世纪60年代初余先生临危受命承担重水精馏分离技术研究，带领团队艰苦奋斗，攻坚克难，协助化工部在中国土地上第一次生产出了重水，解决了当时的“卡脖子”问题，为新中国核工业起步做出了重要贡献，在教学上开办了“稳定同位素分离专门化”以培养这方面人才，与此同时开创了我国工业精馏新万博体育的先河。改革开放之后，余国琮先生领导课题组恢复大型精馏的新万博体育，为了更好开展研究，1981年开始筹备建立化学工程研究所。鉴于余国琮先生取得的成绩，1982年教育部正式批准在天津大学设立化学工程研究所，由余国琮先生任所长，重点开展精馏技术基础与应用研究。天津大学同时获教育部批准成立的还有精密仪器研究所、内燃机研究所以及系统工程研究所。四个研究所的成立为天津大学加速发展并在工科教育与科研领域形成特色与优势发挥了重要作用。
研究所成立伊始，白手起家，余国琮先生只能从当时他领导的化工机械专业抽调人力和物力来筹建，开展科研举步维艰。但那时恰逢我国经济腾飞，对石油化工产品需求快速增长，余国琮先生洞察国家重大需求，带领全所同仁艰苦奋斗，克服各种困难，在大型工业精馏塔的基础和应用领域潜心研究，开拓创新，取得诸多突破，形成了具有新型塔内件的高效填料塔技术等一系列应用技术，在全国数百家企业的数以千计的精馏塔中得到成功应用，创造了辉煌的成绩，应用于工业的精馏塔最大直径超过了10米，在炼油常减压精馏、空分精馏塔等大型精馏塔应用技术领域完全取代了国外技术，在石油化工、化工等大型流程工业领域也占据了国内大部分技术市场，大大提升了我国整个化工行业精馏技术水平，为国家经济建设做出了巨大贡献，使我国工业精馏技术一跃达到国际先进水平。其间本所也得到了蓬勃发展，成员由初建时的十几人达到最多时的50余人，研究生超过百人，多项成果获得国家及省部级科技奖励，同时获得了原国家科委、国家教委授予的“先进科研集体”等荣誉等称号，赢得了学术声誉。
余国琮先生以战略眼光看待研究所取得的成绩，不失时机与清华大学、华东理工大学以及浙江大学联合共同筹建我们国家化工领域第一个国家重点实验室：“化学工程联合国家重点实验室”。该实验室于1990年正式建成，天津大学分室重点承担精馏基础研究。余国琮先生依托研究所承担了“精馏技术国家过程研究中心”的建设领导工作，出任该中心首届技术委员会主任。同时国家科技部依托本所成立了“国家化工填料塔及其内件新技术推广中心”。至此，在余先生的领导下以研究所的力量为源头依托天津大学建成了从基础研究、工程应用研究直到技术推广的较为完整的精馏技术科研国家级平台，同时组建了精馏塔内件设备生产加工企业，形成了“研究-设计-加工-安装-服务一条龙”模式和经验，成功实践了精馏基础与应用研究成果向生产力的转化，为科研成果转化提供了成功的样板。期间教育部曾专门在天津大学召开现场会，以总结、推广研究所在科研成果转化方面的成功经验。
研究所在科研成果转化方面的成功根植于基础研究，同时也有力反哺了基础研究，让研究所的新万博体育渐入佳境。余国琮先生抓住了大型工业精馏塔的共性关键问题，提出并领导了复杂两相流体力学、界面传质现象等基础研究，建立了精馏塔板气-液两相流的测量方法，发展了相应的计算流体力学模型，将现代光学技术应用于界面传质现象测量，建立激光全息干涉测量装置精确测量近界面浓度分布，引入激光纹影仪、激光粒子测速仪，解决了界面湍动现象的定性和定量测量问题，获得了一批理论成果，形成了基于气液两相湍流和界面传质现象研究的现代传质理论及其研究方法。与此同时本所还在膜与海水淡化、高压吸附、酶催化与生物化工、化工过程系统工程、化工过程强化、新能源及其材料等研究领域取得快速发展和长足进步，形成了新的优势。
1993年研究所领导班子换届，虽然余国琮先生不再担任所长职务，但他对本所的新万博体育仍然发挥着重要的领导作用。他基于大型精馏塔的流体力学以及传热、传质动力学等工程科学问题的长期研究，结合现代计算机以及物理技术的发展，提出了“计算传质学”理论研究，为化学工程开辟了新的前沿研究领域。计算传质学是基于基础的守恒以及传递动力学方程，通过数值计算实现对化工过程中流体系统的浓度、流速以及温度场的严格模拟和预测，旨在用严格的科学计算取代化工过程设计中对经验的依赖。为此需要解决物质在多相湍流体系中的扩散、迁移的模型化等一系列科学问题。经过20多年的努力，余国琮带领团队已经在气-液两相湍流模拟、湍流扩散以及相间界面传质等方面取得了诸多突破，建立了对化工过程中流体浓度场进行严格模拟的两方程模型以及雷诺质流模型，实现了精馏、吸收、吸附、固定床反应、鼓泡塔以及流化床反应等过程的严格模拟。相关的研究三次获得国家自然科学基金重点项目资助，成果多次被国内外知名学者引用和高度评价，先后出版多部中、英文专著，培养了一大批博士、硕士。余先生领导的计算传质学研究让本所再次站在了学科前沿。
余国琮先生领导的精馏过程理论与应用、化工计算传质学等领域的研究在国际上产生了重要影响。在十多个国外学术机构作报告（美洲2次，欧洲10次，亚洲2次），得到同行关注，并建立广泛联系，包括早期的与瑞士Sulzer（苏尔寿）公司、国际最大的空分技术公司Praxair、美国精馏设备制造商Norton（诺顿）公司、英国BP（英国石油）公司的业务合作，近期的与全球第四大空分公司AirProducts（空气产品）公司、国际著名精馏研究机构美国的FRI（精馏研究公司）以及英国Aston大学等国际知名企业、研究机构和高校开展的实质性业务和合作与学术交流，共建联合研究机构，让研究所闻名于海外。余国琮先生出版的关于计算传质学的专著在国际著名科学出版商Springer Nature网站的购买量已经超过两万份，仅在一年之内得以再版，创该出版商之佳绩。
纵观研究所四十年发展，我们一直秉持余国琮先生之主张，潜心研究，甘坐“冷板凳”，数十年磨一剑，逐步形成了为国家做有用的科研，注重应用，把研究成果转化成实际生产力，为国家经济建设做实实在在的贡献这一鲜明的特色，铸就了“高屋建瓴，坚持不懈，勇于创新，理论联系实际”的研究所精神。研究所这一特色和精神适应了国家发展需求，因而为国家做出重要贡献，自身也得到了长足发展。
今天我们正面临世界百年之大变局，中国将由制造大国迈向制造强国，人类社会需应对前所未有的挑战。立足科研潮头犹如逆水行舟，但我们也面临机会、责任重大。研究所将在新的形势下沿余先生开辟的方向，充分发扬研究所精神，形成新的特色，保持研究所的青春与活力，为民族振兴乃至人类可持续发展做出更大贡献。
袁希钢
天津大学化学工程研究所所长
2020年10月18日
（原载于“天津大学化学工程研究所成立四十年文集”，稍有删减）
