为解决油水分离难题提供技术与装备的年轻人——小记华东理工大学机动学院杨强副教授

为解决油水分离难题提供技术与装备的年轻人
——小记华东理工大学机动学院杨强副教授

杨强，1983年生，陕西延川人，燕山大学过程装备与控制工程本科，华东理工大学化工过程与机械硕士、博士，华东理工大学机动学院副教授

前几日得悉华东理工大学官网报道该校2016年启明星计划入选者、机械与动力工程学院副教授杨强负责开发的油水分离技术与装备在我国南海气田平台成功通过验收的好消息，立即就生出要去看他的这套实验装备和做采访报道的意愿。电话打过去，小杨马上听出了我的声音。去年秋末的2016启明星交流活动上杨强对自己从事的高效能除油技术的介绍给我留下较深印象，我当时和他说以后有机会会去他那里拜访，所以这次多少有点践诺的感觉。

尽管已在上海高校学习工作十余年，并且已是副教授，但在陕北窑洞里出生长大的经历让杨强身上有一种西北汉子的豪爽和真诚。我们的交谈就从这个“海上气田开采后期高乳化生产废水高效深度除油技术与装备”验收工程谈起。

（一）

向杨强他们发出需求的南海崖城13-1平台是已经开采了20余年的大型气田，也是我国第一个中美合资的千亿方级的海上大气田，这里采的气将通过输气管道直送香港。气田开采后期为了维持产量，就需采用降压生产，进而会导致生产水“油水”乳化加剧、分离困难，含高乳化油废水的处理是这类油气田生产面临的一大难题。根据国家《海洋石油勘探开发污染物排放浓度限值》，未处理达标的含油废水是禁排的，如果这个油水分离难题一天不能破解，则整个气田的生产就会受到直接影响。

在选择华东理工大学杨强的技术与装备前，崖城13-1平台已经在和一家国际知名的废水处理技术装备供应商洽谈引进他们的技术装备事宜。在此之前，杨强他们的乳化水处理技术已经在中国石化、中国石油等炼油企业获得应用，然而用在海上气田这还是第一次。和国际上成熟的技术、装备相比，除了价格便宜近 1/3，杨强他们的技术在海上应用的成熟度并不占优。也许是这些年轻人想干事的冲劲以及他们身后华东理工大学的背景，该气田平台决定让杨强他们来试一试。杨强明白这是一次输不起的比赛，为此从接受任务的2015年3月起，他和他的学生就全身心地投入。一开始的3个月屡败屡试，在不断改进后，整个技术工艺开始稳定下来。中海油方面召开技术评审会后确定采用杨强他们的技术。

AICHE.J的主编和REV.CHEM.ENG.的主编在参观实验装置

最终使杨强他们胜出的技术核心是亲-疏水组合纤维破乳分离及逐级分离的设计思路，不同粒径油滴逐级逐步分离，加之亲疏水组合纤维物理破乳的设计理念与使用破乳剂相比，效率高且操作费用更低。

（二）

为使我们对这个关键的油水分离技术有更直观的理解，杨强边讲边画图，最后还带我们到实验室装置前看了整个油水分离过程，让我们对这个处理过程及其机理有了大致了解：在一个圆柱形通道内，每隔一段距离放置一个圆柱截面的内构件，在这个截面里缠绕着金属丝和纤维材料。当油水混合物通过这个界面时，利用高表面能金属丝聚集油、低表面亲水纤维能聚集水的特性，达到水油分离；过程是先破乳捕获小油滴，然后聚结长大，最后脱落分离，通过几个这样的截面后，所流经的油水混合物基本得以分离。

但采用这一技术研制的装置在现场试用时并非一帆风顺，在平台初试时就遇到了问题。当时是2015年7月，按照在陆上运行完全正常的设备的指标加工生产的油水处理设备送到油气平台上安装调试，原以为只要磨合几下就可以，想不到运行下来排出来的水不是透明的水，仍是浑浊度较高的乳化水。当接到在现场实时操作的学生关于试验未达标的报告后，杨强的整个暑假都在紧急处理这件事。最后通过在现场对整个过程每个环节的一一排查，发现了问题所在，其中有系统的原因，也有他们设备的原因。这样到了 2016年 9月底，终于按照原定计划达到了油水分离指标，排出的水是透明的可排放的水。现场验收给出的数据表明，采用杨强他们提供的这一技术分离后的废水中的石油类物质含量比当前国家标准低近40%。尽管为此付出了整整两年时间，看到乳化水在处理后能完全排到水里，这种成就感也让杨强得出“这是自己2011年博士毕业后做的最漂亮工作”的结论。

也因为应用了这项处理技术，崖城13-1油气开采平台获得了2016年中海油崖城作业区勘探开发技术进步一等奖。而杨强他们在此过程中开发的亲疏水纤维组合强化油水高效深度分离技术得到了国家水专项、自然科学面上基金等的资助，已获得美国发明专利 1项、中国发明专利 5项，公开PCT国际专利3项，并已应用于多套中石化、中石油相关企业的生产装置中。相关研究结果已发表在SEP.PURIF.TECHNOL.与CHEM.ENG.TECHNOL.等期刊上。审稿人在评审意见中提到“本研究解决了分离工程中一个重要的问题：润湿性在聚结除油过程中的作用和如何利用胶体物理化学方法去设计工业化的油水分离设备。具有很高的应用价值。”AICHE.J的主编和REV.CHEM.ENG.的主编在上海访问期间专门到访华理杨强研究组，看了他们研制的这套油水分离装置（见上图）。

（三）

回到本期启明星采访对象杨强成长经历环节。不经意间开启了一段华理历史（华理校方官网报道称上述油水分离技术及装备的成功应用也是华理同类技术装备在继核电、航空等领域后成功应用于海洋领域）的杨强 1983年出生于陕西延川，是在延安窑洞那种环境下长大的孩子。中学考进地区重点中学延安中学，本科就读于燕山大学过程装备与控制工程专业。燕山大学原名东北重型机械学院，坐落在秦皇岛上，四周环境十分优美，虽非一流大学，但燕大侧重教学的传统，使它具有良好的学习氛围。

2005年，杨强考取华东理工大学机械与动力工程学院化工过程机械专业攻读硕士。对一个初入研究领域的学生来讲选对老师走对门是非常重要的，所幸的是杨强所处的团队专攻的是能落地的应用型基础研究，和国内众多大型石化企业有密切联系。读研后的两年里，杨强起先是跟着导师，而后就受导师指派到全国众多中石油、中石化工厂学习锻炼，两年中小杨几乎跑遍了国内的大型石化厂。在一次次地对工艺路线和设备的实地学习考察中，杨强不断巩固了所学知识并提高了如何在现场应对问题的能力。

因有志于在科研道路上发展，硕士毕业后的杨强继续在原来团队攻读博士，确定的研究方向是针对水中悬浮物做工业废水的处理。在此期间，所在团队领衔的大型项目“石油焦化冷焦污水封闭分离成套技术与应用”和“含硫含碱废液过程减排新技术及在化工行业中应用”先后获得2007年国家科技进步二等奖和2009年获国家科技进步二等奖，作为课题组成员的杨强也通过这些大型课题的历练不断提升了自己找到问题和处理问题的能力。

回溯这些求学经历，杨强非常感念导师汪华林教授的提携，感谢华理作为工科院校给予他的严谨务实的训练，“这些过程和训练给了我很高的起点，我以后能就较快地进入工作状态都与此有关。”

2011年博士毕业后，杨强又有在机械工程博士后流动站从事博士后科研的经历，主要是基于以往的工作，把工业废水处理小颗粒的工艺和技术拓展到废油的处理，并在寿光联盟石化建立了科技示范装置，排放数据达标。这些训练为他日后进入油气田的油水分离领域做了理论和技术上的准备。

经课题组安排推荐，2014年2月起杨强在加州大学伯克利分校做了为期一年的访问学者。这一年的研修经历除了让小杨开阔了视野并且强化了计算机模拟方面的训练外，他还强烈感受到如果在工程研究里面再多一点理论计算和模拟的协助，并反馈于工程研究，会获得更好的效果。在美期间杨强还在兼顾国内自己带的学生的实验进展，同时也在为自己下一步的科研积蓄能量。

由于业绩突出，杨强入选 2014年“第七届上海市青年科技英才”称号，并在同年以第二完成人获国家技术发明二等奖；而在此前杨强入选2013年上海市晨光学者计划；2015年杨强获聘副教授。

以上经历大致也能为本文开头浓墨重彩反映的成果做一铺垫。其实每个成功故事的背后都有不简单的主人公及其一路走来的不易。这差不多已是规律，杨强的故事再次佐证了这一点。

（四）

采访临近结束时，我问杨强，这个油水分离的成果会不会给他带来些帮助，因为我们注意到学校官网对此的报道上提到了这是学校同类技术继在核电、航空上应用后首次在海洋工程领域得到应用。杨强说他目前最大的愿望是能在学校支持下申请一个放大做示范性研究的海洋环境装备工程研发中心，哪怕一开始是一个虚拟的中心也可以，因为借助这样的平台至少可以集中一些做事必需的资源。正巧在小杨送我们到校门的路上遇到熟悉小杨的校党办主任。我问主任学校会有一些支持类似小杨这样已崭露头角的年轻人的机制吗，主任说他对小杨是比较熟悉和了解的，也很想帮助他再上一层楼，但是学校目前像小杨这样资历的教师、研究人员有一大批，有不少人也做得很不错，要让学校来确定支持哪些人在操作上有很大难度。

这位主任的话我非常理解。我也是想借这篇报道呼吁一下市里有关主管部门，海洋工程装备已是上海明确要重点支持的产业方向，类似杨强这样已经具备为海洋油气田认可的研发能力的年轻人在他们事业发展的关键时刻，能否超常规地给予一些雪中送炭的支持？因为他们真的是提升我们产业能级、解决关键问题可以依靠的力量。

作为一个采访者和观察者，我能给予的帮助很有限，但我仍然愿意这样做，因为我很看好杨强，国家未来经济和产业的发展需要这样创造能力和解决问题能力都非常出众的年轻人。

[江世亮、顾姚星采写于2016.3.22]