為國所需　勇闖“超重力世界”

“設備個頭”變小，廢氣凈化效率還有較大幅度提升；難以降解的工業有機廢水，可以被輕松搞定；通過濕法捕集，有效降低工業氣體中細顆粒物的濃度；運用超重力催陳技術處理白酒，1小時便可達到白酒自然老熟1年的效果……這些顯著成效的取得，離不開神奇的超重力技術。而我們國家超重力技術的不斷創新突破，離不開中北大學劉有智教授等學者的不斷探索和艱辛付出。

劉有智是國內最早探索超重力理論研究和技術應用的學者之一，40余年孜孜以求，勇闖“超重力世界”，形成了系統的超重力化工過程理論與實踐體系，并先后獲得國家科技進步二等獎、何梁何利基金科學與技術創新獎、光華工程科技獎、全國創新爭先獎、侯德榜化工成就獎等榮譽。

從“0到1”的不懈追求

稍有物理常識的人都知道，地球表面的任何物體都會受到地球重力的作用。人能夠站立在地面上，物體會下落，都是重力的原因。

物質由于地球的吸引而受到的力叫重力，比地球重力加速度g大得多的環境下，物質所受到的力叫超重力。

劉有智首次接觸到“超重力”這個概念，還是在20世紀80年代。

1982年，他結束了4年的本科學習生涯，從太原機械學院（今中北大學前身）畢業。畢業后，他留校任教，開啟了化工教學與研究的歷程。他發現，原料轉化率低，設備體積大、能耗高，是困擾我國化工產業發展的關鍵問題。他下定決心將解決這一難題作為自己的科研方向。在深入研究的過程中，他偶然看到一篇英文文獻中提到了“超重力”這個概念，并引起了他的注意。他認為，超重力化工技術就是把化工操作置于比地球重力加速度大數十倍乃至數百倍的超重力環境中來完成，將極大地提高效率，解決化工行業存在的問題。但是當時，國內外關于超重力技術的資料非常少，幾乎無資料可參考、無設備可借鑒，只能從零起步。

從理論計算到圖紙繪制，從裝置研制到實驗設計，他經常在實驗室一干就是十幾個小時。最終，歷時1000多個日日夜夜，第一臺工程化的超重力裝置終于被研發成功，在應用中顯示了超重力強化化工過程的倍增效率特性。

探索拓展新理論

理論是技術的先導，技術是理論的支撐。與傳統化工技術相比，超重力技術具有傳遞效率高（數千倍）、設備體積小、氣相壓降小、液體利用率高、能耗低、適用范圍廣等優勢，是節能減排降耗及資源有效利用的品質技術，是化工裝置小型化、微型化和本質安全的核心技術，具有平臺技術、效率倍增和可持續發展的技術特征。劉有智隨后帶領科研團隊夜以繼日，繼續深入開展理論研究，先后提出CAS—RPB、IS—RPB、HG—MB等超重力分離新機制、新概念，創新氣膜控制的氣—液分離操作，發明液—液操作、氣—固吸附、多相分離、電化學等超重力分離操作并拓展應用新領域：

——他提出的“氣流對向剪切旋轉填料床（CAS—RPB）”新機制，創新互嵌式雙轉子相向旋轉結構的超重力裝置，強制氣相剪切和湍動，氣相傳質系數提高1.5～2倍，開辟強化氣膜控制過程新途徑。

——他提出的“撞擊流—旋轉填料床（IS—RPB）”新機制，創立超重力液—液化工新技術，開拓了液—液萃取、液膜分離、反應分離等超重力分離操作。

——他提出的“旋轉式移動吸附床（HG—MB）”新機制，創建超重力氣—固吸附化工新技術。強化了相間接觸效率和吸附/脫附速率，同時延長穿透時間，提高吸附劑利用率，突破傳統床脫附時間長、效率低的技術瓶頸。

在理論探索的基礎上，劉有智先后出版了《超重力化工過程與技術》《化工過程強化方法與技術》《超重力分離工程》等專著6部，發表學術論文600余篇，為超重力分離理論與技術體系建立作出了突出貢獻。2020年，劉有智擔任叢書編委會執行副主任的《化工過程強化關鍵技術叢書》正式出版，該叢書是“十三五”國家重點出版物出版規劃項目、國家出版基金項目，共20個分冊。叢書具有原創性和自主知識產權，反映了國內過程強化的最新科研成果和生產技術水平。

致力轉化新成果

在多年的科研實踐中，劉有智始終緊密結合化工行業特點，堅持不懈攻關超重力旋轉“動設備”的工程化技術，實現了超重力裝備“轉軸密封不泄漏、8000小時運行不停車、耐壓防爆無隱患”的跨越式技術進步，突破大型超重力裝置綜合技術瓶頸，全面創新推動超重力分離技術進入化工主流程，牽頭制定了我國首部《超重力裝置》行業標準，授權國家發明專利151件，省部級科技成果鑒定16項，獲省部級以上獎項13項，研制的“超重力+X”化工過程強化系列技術及裝置在化工、能源、材料、環境、生物技術等領域實現了廣泛應用，總計減排大氣污染物30余萬噸，減碳200余萬噸，回收產品創收16.8億元，經濟效益31.6億元，促進行業科技進步和技術跨越發展。

——開發的大通量、低氣阻錯流超重力技術與裝置，構建了強化吸收硫化氫同時抑制吸收二氧化碳的超重力環境，解決了高選擇性脫硫難題，脫硫選擇性比美國同類技術提高28.5%。

——首創超重力回收碘技術，從含碘60ppm的稀磷酸中提取碘，替代原篩板塔工藝開工率由38%提高到95%以上，碘回收率由40%提高到82%以上，達到國際領先水平。

……

矢志創新永不止步，追求卓越再登高峰。劉有智表示，科技創新就像短道速滑，要看誰速度更快、誰的速度更能持續。在強國復興路上，面對全球能源綠色低碳轉型趨勢，他作為一名科研工作者，將緊緊圍繞國家重大發展戰略需求，加快科技研發速度，培養更多創新型人才，推動超重力技術更廣泛應用，為國家綠色低碳轉型和山西經濟社會發展作出更大貢獻。