20世紀六七十年代,我國石化行業進入快速發展期,油氣在生產、儲存、運輸到銷售各個環節的揮發問題日益凸顯。當時還是碩士研究生的黃維秋,便將科研目光投向了油氣回收領域。此后30余年的科研工作中,他專注于如何高效“捕捉”這些看不見的油氣,在國內率先系統開展油品蒸發損耗研究,實現了油氣回收率99%以上的突破。
“支撐我攻克無數科研瓶頸的,是為國分憂的責任、深耕環保的熱愛和賦能后輩的擔當?!痹跇s獲第十七屆侯德榜化工科學技術獎“創新獎”之際,已是常州大學石油與天然氣工程學院教授的黃維秋表示,“只要方向正確、信念堅定,就沒有跨不過的坎、攻不下的關?!?/p>
從國家需求出發搞科研
當油品周轉量和中間環節增加時,揮發性有機物(VOCs)也趁機“逃逸”到空氣中?!癡OCs是形成光化學煙霧、臭氧濃度升高、有機氣溶膠的重要前驅物質,對霧霾和溫室效應有推波助瀾的作用,油氣回收已不是‘選擇題’,而是關乎國家‘雙碳’目標與人民健康的‘必答題’?!秉S維秋指出。
20世紀80年代,黃維秋組建了“油氣回收基礎理論及其應用”科技創新團隊,開展以油氣回收為代表的有機廢氣污染控制及資源化研究。在實踐過程中,他發現國內油氣回收技術還面臨理論支撐不足、回收效率低、裝備適應性差等問題,便下定決心深耕這一領域。
此后30多年間,黃維秋潛心科研,克服重重困難,取得了國內多項“首個”成果:首次將油氣回收方法系統分為吸收法、吸附法、冷凝法、膜法,成為行業范式;首次建立油品蒸發損耗及回收測試平臺并開發評價軟件;創建本領域唯一的裝備先進、可調速調溫的大型防爆風洞平臺;參編首部國家《大氣污染物綜合排放標準》,在國內首次正式引入“非甲烷總烴”這一關鍵環保指標;發起并主持了國內油氣排放與回收領域的首個國際研討會。他組建的團隊也入選江蘇省高校“青藍工程”優秀科技創新團隊。
為了實現科技成果的有效轉化,2013年,黃維秋帶領團隊在常州科教城創辦常州一烴環保科技有限公司。該公司作為高新技術企業和常州大學優秀產學研用重要基地,與常州大學共建“江蘇省研究生工作站”“油氣回收工程技術研究中心”,實現了全方位的人才培養、科研攻關及產業化合作,并獲得了中國產學研合作創新成果獎一等獎。
從行業難題入手去創新
針對油氣回收行業長期存在的理論薄弱、材料性能不足、工藝集成度低、運行成本高等痛點,黃維秋帶領團隊開展系統性創新,形成“理論—技術—管理—應用”的完整體系,讓油氣能被高效“捕捉”回來。
以往,油氣從儲罐中逃逸的路徑并不明晰,黃維秋團隊決心為這看不見的路徑“畫像”。他們構建了油氣蒸發排放、泄漏擴散機理評價的完整理論體系,建立了可調速調溫的大型防爆風洞實驗平臺,破解了對流傳質系數難以定量化的世界級難題,為石化行業的VOCs排放及碳足跡核算、環保安全管理提供了依據。
面對吸附材料性能不足、裝置適應性差等核心瓶頸,團隊將創新重點投向材料設計與結構優化,為不同油氣排放場景定制開發了高疏水硅基、高導熱碳基和高吸附性能MOF三類新型功能吸附材料。針對高濕度、低碳烴等特殊油氣,團隊提出的三段遞級優化降溫的深冷工藝及LNG協同回收技術,實現了在-165℃至-100℃溫度條件下的高效節能回收。從微觀材料分子結構到宏觀裝置工藝設計,這一系列創新為油氣高效回收奠定了堅實基礎。
隨著環保標準日益嚴格、排放場景的日趨復雜,已有裝置難以滿足排放指標。對此,黃維秋團隊構建了模塊組合式定制回收成套技術體系,實現了油氣排放濃度從“克”到“毫克”的跨量級突破。針對高濃度、高濕度、濃度波動大等不同工況,團隊設計出“雙冷凝+吸附”“吸收+吸附+冷凝”等多種模塊化集成工藝,實現了對不同油氣排放場景的“精準定制”。他們開發的第三代一體化回收裝置,集成了雙通道多級冷凝、多功能吸附解吸等先進模塊及手機在線監控模塊,可同時實現高效節能和超低排放及智能化及時響應。
該技術體系已應用于商業銷售油庫、煉油廠等場所的油氣回收,近三年助力合作企業降低碳排放約530萬噸。相關技術榮獲江蘇省科學技術獎一等獎、中國化工學會科技進步獎一等獎、中國石油和化學工業聯合會技術發明獎一等獎等。
在育人躬行中樹風范
作為江蘇省石油與天然氣工程重點學科帶頭人,黃維秋在科研攻關的同時,始終將人才培養視為重中之重。他探索出“任務牽引+梯隊建設”的團隊成長模式,讓250多項縱橫向科研項目成為學生的“實戰課堂”。
他的研究生李旭飛在主攻功能吸附材料的過程中,始終與團隊項目推進同步。李旭飛回憶說:“春節放假期間,黃老師幫我修改、潤色國家自然科學基金申報書,經常改到凌晨兩三點,往復近20稿才順利申請到項目?!比缃?,李旭飛已留校任教,成為團隊的新生力量。
盡管年近六旬,黃維秋仍堅持奔波在科研一線。長慶油田油氣工藝研究院副院長何戰友等人對此印象深刻:“黃教授總是親自帶隊,夏季頂著酷暑,冬季冒著嚴寒,到陜西、甘肅、內蒙古等地的生產現場開展試驗。他常常自己駕車,載著科研儀器,往返千里?!?/p>
“一分耕耘,一分收獲”是黃維秋的座右銘,也是他科研之路的真實寫照。黃維秋團隊完成的“復雜油氣蒸發排放評價體系與高效定制回收成套關鍵技術及應用”也于2025年獲得中華環保聯合會科技進步獎特等獎。
(本系列報道到此結束)
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