為解決油水分離難題提供技術與裝備的年輕人

楊強，華東理工大學機動學院副教授

前幾日得悉華東理工大學官網報道該校2016年啟明星計劃入選者、機械與動力工程學院副教授楊強負責開發的油水分離技術與裝備在我國南海氣田平台成功通過驗收的好消息，立即就生出要去看他的這套實驗裝備和做採訪報道的意願。電話打過去，小楊馬上聽出了我的聲音。去年秋末的2016啟明星交流活動上楊強對自己從事的高效能除油技術的介紹給我留下較深印象，我當時和他說以後有機會會去他那裡拜訪，所以這次多少有點踐諾的感覺。

儘管已在上海高校學習工作十餘年，並且已是副教授，但在陝北窯洞里出生長大的經歷讓楊強身上有一種西北漢子的豪爽和真誠。我們的交談就從這個「海上氣田開採後期高乳化生產廢水高效深度除油技術與裝備」驗收工程談起。

（一）

向楊強他們發出需求的南海崖城13-1平台是已經開採了20餘年的大型氣田，也是我國第一個中美合資的千億方級的海上大氣田，這裡採的氣將通過輸氣管道直送香港。氣田開採後期為了維持產量，就需採用降壓生產，進而會導致生產水「油水」乳化加劇、分離困難，含高乳化油廢水的處理是這類油氣田生產面臨的一大難題。根據國家《海洋石油勘探開發污染物排放濃度限值》，未處理達標的含油廢水是禁排的，如果這個油水分離難題一天不能破解，則整個氣田的生產就會受到直接影響。

在選擇華東理工大學楊強的技術與裝備前，崖城13-1平台已經在和一家國際知名的廢水處理技術裝備供應商洽談引進他們的技術裝備事宜。在此之前，楊強他們的乳化水處理技術已經在中國石化、中國石油等煉油企業獲得應用，然而用在海上氣田這還是第一次。和國際上成熟的技術、裝備相比，除了價格便宜近1/3，楊強他們的技術在海上應用的成熟度並不佔優。也許是這些年輕人想幹事的衝勁以及他們身後華東理工大學的背景，該氣田平台決定讓楊強他們來試一試。楊強明白這是一次輸不起的比賽，為此從接受任務的2015年3月起，他和他的學生就全身心地投入。一開始的3個月屢敗屢試，在不斷改進後，整個技術工藝開始穩定下來。中海油方面召開技術評審會後確定採用楊強他們的技術。

最終使楊強他們勝出的技術核心是親-疏水組合纖維破乳分離及逐級分離的設計思路，不同粒徑油滴逐級逐步分離，加之親疏水組合纖維物理破乳的設計理念與使用破乳劑相比，效率高且操作費用更低。

（二）

AICHE.J的主編和REV.CHEM.ENG.的主編在參觀實驗裝置

為使我們對這個關鍵的油水分離技術有更直觀的理解，楊強邊講邊畫圖，最後還帶我們到實驗室裝置前看了整個油水分離過程，讓我們對這個處理過程及其機理有了大致了解：在一個圓柱形通道內，每隔一段距離放置一個圓柱截面的內構件，在這個截面里纏繞著金屬絲和纖維材料。當油水混合物通過這個界面時，利用高表面能金屬絲聚集油、低表面親水纖維能聚集水的特性，達到水油分離；過程是先破乳捕獲小油滴，然後聚結長大，最後脫落分離，通過幾個這樣的截面後，所流經的油水混合物基本得以分離。

但採用這一技術研製的裝置在現場試用時並非一帆風順，在平台初試時就遇到了問題。當時是2015年7月，按照在陸上運行完全正常的設備的指標加工生產的油水處理設備送到油氣平台上安裝調試，原以為只要磨合幾下就可以，想不到運行下來排出來的水不是透明的水，仍是渾濁度較高的乳化水。當接到在現場實時操作的學生關於試驗未達標的報告後，楊強的整個暑假都在緊急處理這件事。最後通過在現場對整個過程每個環節的一一排查，發現了問題所在，其中有系統的原因，也有他們設備的原因。這樣到了2016年9月底，終於按照原定計劃達到了油水分離指標，排出的水是透明的可排放的水。現場驗收給出的數據表明，採用楊強他們提供的這一技術分離後的廢水中的石油類物質含量比當前國家標準低近40%。儘管為此付出了整整兩年時間，看到乳化水在處理後能完全排到水裡，這種成就感也讓楊強得出「這是自己2011年博士畢業後做的最漂亮工作」的結論。

也因為應用了這項處理技術，崖城13-1油氣開採平台獲得了2016年中海油崖城作業區勘探開發技術進步一等獎。而楊強他們在此過程中開發的親疏水纖維組合強化油水高效深度分離技術得到了國家水專項、自然科學面上基金等的資助，已獲得美國發明專利1項、中國發明專利5項，公開PCT國際專利3項，並已應用於多套中石化、中石油相關企業的生產裝置中。相關研究結果已發表在SEP. PURIF.TECHNOL.與CHEM.ENG.TECHNOL.等期刊上。審稿人在評審意見中提到「本研究解決了分離工程中一個重要的問題：潤濕性在聚結除油過程中的作用和如何利用膠體物理化學方法去設計工業化的油水分離設備。具有很高的應用價值。」AICHE.J的主編和REV.CHEM.ENG.的主編在上海訪問期間專門到訪華理楊強研究組，看了他們研製的這套油水分離裝置（見上圖）。

（三）

回到本期啟明星採訪對象楊強成長經歷環節。不經意間開啟了一段華理歷史（華理校方官網報道稱上述油水分離技術及裝備的成功應用也是華理同類技術裝備在繼核電、航空等領域後成功應用于海洋領域）的楊強1983年出生於陝西延川，是在延安窯洞那種環境下長大的孩子。中學考進地區重點中學延安中學，本科就讀於燕山大學過程裝備與控制工程專業。燕山大學原名東北重型機械學院，坐落在秦皇島上，四周環境十分優美，雖非一流大學，但燕大側重教學的傳統，使它具有良好的學習氛圍。

2005年，楊強考取華東理工大學機械與動力工程學院化工過程機械專業攻讀碩士。對一個初入研究領域的學生來講選對老師走對門是非常重要的，所幸的是楊強所處的團隊專攻的是能落地的應用型基礎研究，和國內眾多大型石化企業有密切聯繫。讀研後的兩年里，楊強起先是跟著導師，而後就受導師指派到全國眾多中石油、中石化工廠學習鍛煉，兩年中小楊幾乎跑遍了國內的大型石化廠。在一次次地對工藝路線和設備的實地學習考察中，楊強不斷鞏固了所學知識並提高了如何在現場應對問題的能力。

因有志於在科研道路上發展，碩士畢業後的楊強繼續在原來團隊攻讀博士，確定的研究方向是針對水中懸浮物做工業廢水的處理。在此期間，所在團隊領銜的大型項目「石油焦化冷焦污水封閉分離成套技術與應用」和「含硫含鹼廢液過程減排新技術及在化工行業中應用」先後獲得2007年國家科技進步二等獎和2009年獲國家科技進步二等獎，作為課題組成員的楊強也通過這些大型課題的歷練不斷提升了自己找到問題和處理問題的能力。

回溯這些求學經歷，楊強非常感念導師汪華林教授的提攜，感謝華理作為工科院校給予他的嚴謹務實的訓練，「這些過程和訓練給了我很高的起點，我以後能就較快地進入工作狀態都與此有關。」

2011年博士畢業後，楊強又有在機械工程博士後流動站從事博士後科研的經歷，主要是基於以往的工作，把工業廢水處理小顆粒的工藝和技術拓展到廢油的處理，並在壽光聯盟石化建立了科技示範裝置，排放數據達標。這些訓練為他日後進入油氣田的油水分離領域做了理論和技術上的準備。

經課題組安排推薦，2014年2月起楊強在加州大學伯克利分校做了為期一年的訪問學者。這一年的研修經歷除了讓小楊開闊了視野並且強化了計算機模擬方面的訓練外，他還強烈感受到如果在工程研究裡面再多一點理論計算和模擬的協助，並反饋於工程研究，會獲得更好的效果。在美期間楊強還在兼顧國內自己帶的學生的實驗進展，同時也在為自己下一步的科研積蓄能量。

由於業績突出，楊強入選2014 年「第七屆上海市青年科技英才」稱號，並在同年以第二完成人獲國家技術發明二等獎；而在此前楊強入選 2013 年上海市晨光學者計劃；2015年楊強獲聘副教授。

以上經歷大致也能為本文開頭濃墨重彩反映的成果做一鋪墊。其實每個成功故事的背後都有不簡單的主人公及其一路走來的不易。這差不多已是規律，楊強的故事再次佐證了這一點。

（四）

採訪臨近結束時，我問楊強，這個油水分離的成果會不會給他帶來些幫助，因為我們注意到學校官網對此的報道上提到了這是學校同類技術繼在核電、航空上應用後首次在海洋工程領域得到應用。楊強說他目前最大的願望是能在學校支持下申請一個放大做示範性研究的海洋環境裝備工程研發中心，哪怕一開始是一個虛擬的中心也可以，因為藉助這樣的平台至少可以集中一些做事必需的資源。正巧在小楊送我們到校門的路上遇到熟悉小楊的校黨辦主任。我問主任學校會有一些支持類似小楊這樣已嶄露頭角的年輕人的機制嗎，主任說他對小楊是比較熟悉和了解的，也很想幫助他再上一層樓，但是學校目前像小楊這樣資歷的教師、研究人員有一大批，有不少人也做得很不錯，要讓學校來確定支持哪些人在操作上有很大難度。

這位主任的話我非常理解。我也是想借這篇報道呼籲一下市裡有關主管部門，海洋工程裝備已是上海明確要重點支持的產業方向，類似楊強這樣已經具備為海洋油氣田認可的研發能力的年輕人在他們事業發展的關鍵時刻，能否超常規地給予一些雪中送炭的支持？因為他們真的是提升我們產業能級、解決關鍵問題可以依靠的力量。

作為一個採訪者和觀察者，我能給予的幫助很有限，但我仍然願意這樣做，因為我很看好楊強，國家未來經濟和產業的發展需要這樣創造能力和解決問題能力都非常出眾的年輕人。

文/江世亮 顧姚星 世界科學（World-Science）