为国所需 勇闯“超重力世界”

“设备个头”变小，废气净化效率还有较大幅度提升；难以降解的工业有机废水，可以被轻松搞定；通过湿法捕集，有效降低工业气体中细颗粒物的浓度；运用超重力催陈技术处理白酒，1小时便可达到白酒自然老熟1年的效果……这些显著成效的取得，离不开神奇的超重力技术。而我们国家超重力技术的不断创新突破，离不开中北大学刘有智教授等学者的不断探索和艰辛付出。

刘有智是国内最早探索超重力理论研究和技术应用的学者之一，40余年孜孜以求，勇闯“超重力世界”，形成了系统的超重力化工过程理论与实践体系，并先后获得国家科技进步二等奖、何梁何利基金科学与技术创新奖、光华工程科技奖、全国创新争先奖、侯德榜化工成就奖等荣誉。

从“0到1”的不懈追求

稍有物理常识的人都知道，地球表面的任何物体都会受到地球重力的作用。人能够站立在地面上，物体会下落，都是重力的原因。

物质由于地球的吸引而受到的力叫重力，比地球重力加速度g大得多的环境下，物质所受到的力叫超重力。

刘有智首次接触到“超重力”这个概念，还是在20世纪80年代。

1982年，他结束了4年的本科学习生涯，从太原机械学院（今中北大学前身）毕业。毕业后，他留校任教，开启了化工教学与研究的历程。他发现，原料转化率低，设备体积大、能耗高，是困扰我国化工产业发展的关键问题。他下定决心将解决这一难题作为自己的科研方向。在深入研究的过程中，他偶然看到一篇英文文献中提到了“超重力”这个概念，并引起了他的注意。他认为，超重力化工技术就是把化工操作置于比地球重力加速度大数十倍乃至数百倍的超重力环境中来完成，将极大地提高效率，解决化工行业存在的问题。但是当时，国内外关于超重力技术的资料非常少，几乎无资料可参考、无设备可借鉴，只能从零起步。

从理论计算到图纸绘制，从装置研制到实验设计，他经常在实验室一干就是十几个小时。最终，历时1000多个日日夜夜，第一台工程化的超重力装置终于被研发成功，在应用中显示了超重力强化化工过程的倍增效率特性。

探索拓展新理论

理论是技术的先导，技术是理论的支撑。与传统化工技术相比，超重力技术具有传递效率高（数千倍）、设备体积小、气相压降小、液体利用率高、能耗低、适用范围广等优势，是节能减排降耗及资源有效利用的品质技术，是化工装置小型化、微型化和本质安全的核心技术，具有平台技术、效率倍增和可持续发展的技术特征。刘有智随后带领科研团队夜以继日，继续深入开展理论研究，先后提出CAS—RPB、IS—RPB、HG—MB等超重力分离新机制、新概念，创新气膜控制的气—液分离操作，发明液—液操作、气—固吸附、多相分离、电化学等超重力分离操作并拓展应用新领域：

——他提出的“气流对向剪切旋转填料床（CAS—RPB）”新机制，创新互嵌式双转子相向旋转结构的超重力装置，强制气相剪切和湍动，气相传质系数提高1.5～2倍，开辟强化气膜控制过程新途径。

——他提出的“撞击流—旋转填料床（IS—RPB）”新机制，创立超重力液—液化工新技术，开拓了液—液萃取、液膜分离、反应分离等超重力分离操作。

——他提出的“旋转式移动吸附床（HG—MB）”新机制，创建超重力气—固吸附化工新技术。强化了相间接触效率和吸附/脱附速率，同时延长穿透时间，提高吸附剂利用率，突破传统床脱附时间长、效率低的技术瓶颈。

在理论探索的基础上，刘有智先后出版了《超重力化工过程与技术》《化工过程强化方法与技术》《超重力分离工程》等专著6部，发表学术论文600余篇，为超重力分离理论与技术体系建立作出了突出贡献。2020年，刘有智担任丛书编委会执行副主任的《化工过程强化关键技术丛书》正式出版，该丛书是“十三五”国家重点出版物出版规划项目、国家出版基金项目，共20个分册。丛书具有原创性和自主知识产权，反映了国内过程强化的最新科研成果和生产技术水平。

致力转化新成果

在多年的科研实践中，刘有智始终紧密结合化工行业特点，坚持不懈攻关超重力旋转“动设备”的工程化技术，实现了超重力装备“转轴密封不泄漏、8000小时运行不停车、耐压防爆无隐患”的跨越式技术进步，突破大型超重力装置综合技术瓶颈，全面创新推动超重力分离技术进入化工主流程，牵头制定了我国首部《超重力装置》行业标准，授权国家发明专利151件，省部级科技成果鉴定16项，获省部级以上奖项13项，研制的“超重力+X”化工过程强化系列技术及装置在化工、能源、材料、环境、生物技术等领域实现了广泛应用，总计减排大气污染物30余万吨，减碳200余万吨，回收产品创收16.8亿元，经济效益31.6亿元，促进行业科技进步和技术跨越发展。

——开发的大通量、低气阻错流超重力技术与装置，构建了强化吸收硫化氢同时抑制吸收二氧化碳的超重力环境，解决了高选择性脱硫难题，脱硫选择性比美国同类技术提高28.5%。

——首创超重力回收碘技术，从含碘60ppm的稀磷酸中提取碘，替代原筛板塔工艺开工率由38%提高到95%以上，碘回收率由40%提高到82%以上，达到国际领先水平。

……

矢志创新永不止步，追求卓越再登高峰。刘有智表示，科技创新就像短道速滑，要看谁速度更快、谁的速度更能持续。在强国复兴路上，面对全球能源绿色低碳转型趋势，他作为一名科研工作者，将紧紧围绕国家重大发展战略需求，加快科技研发速度，培养更多创新型人才，推动超重力技术更广泛应用，为国家绿色低碳转型和山西经济社会发展作出更大贡献。