知名人物余国琮人物简介

Posted 2022-04-13 过程

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知名人物余国琮人物简介

·余国琮

余国琮，化学工程学家、教育家。他是我国蒸馏学科的开拓者之一，早期的精密精馏成果曾用于我国的重水生产。他的蒸馏模拟理论与高效蒸馏设备相结合的综合技术已大量应用于工业蒸馏，取得巨大经济效益。他长期从事教育工作，培养了大批化工科技人才。

余国琮，1922年11月18日出生于广东省广州市。他的父亲余慈和早年曾留学日本，攻读商科，后在广州经商; 经商失败后，任保险公司经理，领取薪金养家。母亲陈秀霞是贤妻良母型的家庭妇女。余国琮7岁时就读于类似私塾的坤仪学校，次年插班入广州市立第73小学三年级。小学毕业后考入广州市立第二中学，后并入市一中。余国琮在中学时代看到日本帝国主义大肆侵略中国，青年学生抗日救亡呼声高涨，他的思想受到很大影响，经常和一些同学阅读进步书刊和投稿壁报。同时他对自然科学也很有兴趣，看了不少启蒙的书，为以后学习科学技术播下了种子。1938年10月，正当他开始高中三年级学业时，日本侵略者侵占了广州。他的父母携他逃难到香港，虽然生活十分困难，但也不让他辍学。余国琮在这种情况下借读于香港知用中学。当时该校高三级的教师大多是从广州中山大学逃亡到香港的教授，教学质量很高，加上他的刻苦勤奋学习，使他有了良好的中学基础。1939年秋，他在香港考区考入西南联合大学化工系。1943年夏毕业，获工学士学位，到重庆国民政府经济部中央工业试验所任助理工程师。次年余国琮考取自费留学赴美国密执安大学研究生院就读，1945年底获科学硕士学位后转匹兹堡大学进修。1947年秋，获哲学博士学位，应邀留在该校化工系任教，同时继续进行科研工作。他先后任讲师、助理教授，曾主讲本科生及研究生的化工热力学、传质分离过程等多门课程，并与他原来的导师一起指导硕士生和博士生的毕业论文。他的讲课效果很好，以致他为研究生开的 “高等化工热力学” 课程的选修人数达到五六十人之多，包括一些来自企业的工程师，为该校极罕见的研究 “大班课”。在此期间他进行了化工热力学及蒸馏理论的研究，先后在美国《化学工程进展》发表论文4篇及其他著作。由于成就卓著，他被吸收为Sigma Xi，Phi Lambda Upsilon，Research Soci-ety of America 3个荣誉学术组织的成员，并列入1950年的美国科学家名录。

中华人民共和国成立后，余国琮十分向往祖国的建设。他积极参与 “留美科学工作者协会” 的筹备工作。这是一个与北京有联系并动员留美学生回国的组织。协会的成立大会就在他任教的匹兹堡大学主楼内举行，他当选为第一届理事。1950年8月他以到香港探亲为名，避开美国政府的注意，毅然返回祖国，是首批归来的学者之一。

回国后他应北方交通大学校长茅以升的邀请，到该校唐山工学院成立不久的化工系任教授并兼系主任。1951年8月他与刚从美国学成归来的梁曼娟在上海结婚。

1952年夏，院系调整，余国琮随北方交通大学唐山工学院化工系一起，调到天津大学。他除担任繁忙的教学工作外，还负责筹建 “化工机器与设备” 专业。50年代中期，他参与制定我国12年科学技术长远规划，并率先在国内研究大型蒸馏设备的模拟。50年代末，他领导成立了当时以分离重水为重点的稳定同位素分离科研组。周恩来总理曾视察并加以鼓励。1961年他参加我国自行研制生产重水的攻关工作，为技术负责人之一，并承担重点科研项目精密精馏。经过日以继夜的努力，他领导的科研组取得了关键性的成果。与此同时，他还主持了在 “化工机器及设备” 专业中成立 “稳定同位素分离技术” 专门化，亲自编写讲义和授课，培养了一批这方面的专门人才。这期间，他默默地工作，为建立我国的重水生产作出了重大的贡献，受到有关部门的表扬。

余国琮在科学研究中经常强调理论探索的重要性和必要性。他在1964年宣读的《精密精馏若干理论问题》的论文中，解决了文献上尚未能解决的当全系统均有存料时不稳态蒸馏过程的理论解，从而发展和完善了蒸馏过程的不稳态理论。为此，于1978年获得全国科学大会奖。

60年代中，他一直参与制定我国化学工程学科规划，并为国家重点项目 “蒸馏过程及设备” 的负责人。

正当余国琮领导的科研和教学工作蓬勃发展时，“文化大革命” 开始了。在逆境中，他始终没有丧失信心。“文化大革命” 以后，处境仍很困难时，他又从头开始艰苦创业。

70年代起，石化、化工等工业生产设备日趋大型化，设备的模拟放大成为急待解决的问题。余国琮继50年代开始研究的基础上，迅速开展了这方面的研究。1980年5月他在美国化学工程师学会年会宣读了《大型蒸馏塔板的模拟》论文，文中提出的蒸馏塔板上二维定数混合池模型，是塔板模拟方法的新发展。以后又经过多年努力，他提出了更为完善的三维非平衡混合池的蒸馏塔模型，开拓了过程与设备合一的模拟放大新途径。

1982年经教育部批准，在天津大学建立化学工程研究所，由余国琮负责筹办。1983年开始建所，由他担任所长。他充分发挥了研究所这个科研基地的作用，使蒸馏学科各个方面的研究在短短几年内有了很大发展，包括蒸馏过程与设备的模拟，不稳态蒸馏过程，节能蒸馏技术以及蒸馏传质学等重要领域，成为我国蒸馏学科的研究中心。1985年他创建了天津大学化工分离技术与新型填料开发中心，下设填料厂，从而形成了研究-开发-生产 “一条龙” 的格局，大大促进了蒸馏学科与其工程技术的发展。在他指导下开发出来的高效填料及塔内件，结合他提出的三维非平衡混合池模型，成功地改造了石化、化工工业生产中的大量塔设备，累计已取得数以亿元计的巨大经济效益，为我国石化、化工生产的挖潜与开发作出了重大贡献。为此1990年经国家科委批准，在此基础上成立了一个国家级的研究推广中心——新型填料塔和高效填料推广中心。余国琮领导的这 “一条龙” 格局已经并将更进一步促进我国蒸馏学科及其工程技术的发展。

1991年，由国家计委投资在天津大学成立化学工程联合国家重点实验室蒸馏实验室，由余国琮担任主任并向国内外开放。

余国琮的著作很丰富，历年来在国内外学术刊物及学术会议上发表的论文近200篇，先后主编《化学工程辞典》、《化工容器及设备》、《化工机械手册》等专著或教材7种。同时还有技术专利3项。

由于余国琮在科学研究和科研成果应用上的杰出贡献，他曾获全国科学大会奖，国家科技进步二等奖、三等奖，国家教委科技进步一等奖、二等奖，天津市科技进步一等奖，全国优秀教材奖等奖励8项，并荣获全国 “五一” 劳动奖章，全国优秀科技工作者和天津市特等劳动模范等光荣称号。

余国琮长期担任着繁重的教学工作，桃李满天下。他为大学本科学生先后讲授过十几门课程。在培养研究生方面，早在1952年已为二年制研究生授课。1956、1978和1981年分别招收我国第一批副博士研究生、硕士研究生和博士研究生。历年来，他已培养出硕士、博士和 “文化大革命” 前毕业的研究生近百人。在他的学生中，不少已是国内外著名的化学工程学家、博士生导师或者已担任重要的领导职务。

余国琮是活跃的社会活动家，担任全国政协常委，中国民主促进会中央委员会常委和民进天津市委主委等多项社会职务。他还是国家科委化学工程学科组成员，分离工程分学科组组长。他曾多年担任中国化工学会常务理事，目前为该会荣誉理事。他是化工部科技图书出版委员会委员，《化工学报》编委，《燃料化学学报》编委，《化工百科全书》编委等。他也是大庆石油管理局技术顾问，天津市化工局技术顾问和天津市高新企业协会理事长等。他多次出国讲学、访问，并与英、美、德、瑞士著名同行专家及企业建立了长期科研合作及联合开发协议，进行着频繁的国际交往。他还担任欧洲化学工程学会蒸馏、吸收和萃取专业委员会特邀委员。

蒸馏塔的模拟放大理论及综合技术

蒸馏塔的模拟是蒸馏学科的重要基础理论，是设计、操作、改造和进一步发展大型填料塔的理论依据。在80年代以前，国际上均采取塔板上完全混合的平衡级模型。这类模型认为塔板上液相的浓度是均一的，在计算中每块塔板都假定是处于汽液平衡状态，然后用根据实验或经验而得的塔板效率予以校正。80年代中期，国外提出非平衡级模型，否定了汽液平衡的设想，但塔板上的液体浓度却仍假定是均匀的。这一假定显然与实际情况不符，因而带来偏差，有时甚至是十分严重的。余国琮于1980年在《大型蒸馏塔板的模拟》论文中提出在塔板上有速度场的二维扩散返混模型，放弃了塔板上液相浓度均一的假定而主张有二维的浓度分布，从而利用他的模型描述出整个蒸馏塔内的液相三维浓度分布。这是对蒸馏塔模拟放大方法带根本性的发展。他还率先用有限元素法通过此模型来求解传质问题。在以后的论文中，他用塔板上液相停留时间来计算其速度场和板效率，并提出一种准确方法来解决如何求塔板上二维扩散系数这个难题，成功地描述出这个重要参数在塔板上的分布图。

1980年，他同时提出一个更具普遍意义的塔板上二维定数混合池模型，并在以后的一系列论文中得到进一步完善，不但能准确地模拟塔内种种非理想流动和传质，而且能统一适用于板式塔和填料塔，称之为三维非平衡混合池模型。其贡献还有：

1. 从流体力学与随机过程理论出发计算在蒸馏塔内液相流的分布。蒸馏塔内汽液两相流动是非常复杂的问题，以前基本靠实验和经验来确定。余国琮率先从流体力学基本方程出发，结合湍流理论的二方程方法计算出塔板上液体流速的分布，能与实验大致相符，使计算流体力学这一学科扩展到化学工程领域。在填料塔方面，他引入马尔可夫随机过程，成功地预测出塔内液相流的分布。

2. 提出用网络状态变量法来估计数学模型中的多个局部参数。以前对于数学模型的参数，大多采取宏观处理，即求其平均值。若要求出局部参数以及寻求它在过程中的变化，则一直是一个难题，特别是当具有多个参数同时作用下的情况。余国琮提出采用现代控制理论中的网络状态变量法，能从一次实验中同时完满的估计出它的三维非平衡混合池模型中的4个局部参数在整个过程的变化，这是局部参数估计方法的一个发展。

3. 在实验技术上也有新的发展。在测定塔内液相停留时间上，他领导的科研组发展出多点激光——光纤测试技术及多点电极电位测试技术。这是一种体积小、灵敏度高、优于文献上报导的同类测试方法的新技术，因而能得到更为准确可靠的大型塔设备实验数据。

上述离散式三维非平衡混合池模型的数学模拟方法，不但适用于描述蒸馏过程，而且能扩展到几乎所有化工分离过程，目前已应用到吸收、吸附等过程，因此是带有通用性的模拟理论。这个理论甚为国际同行所重视，曾邀他在多个国家及国际会议上做了专题介绍或主旨报告。

余国琮所提出的三维非平衡混合池模型开拓了过程与设备合一的模拟与放大新途径，能模拟复杂的蒸馏塔情况 (如液体环流、塔板结构不同或填料种类不一等) ，特别适用于模拟工业蒸馏塔。他将这个模型及其指导下的新型塔内件设计与他领导开发的高效填料相结合而发展出的综合技术，已成功地改造了我国10多座大型塔。例如，改造燕山石化公司引进30万吨乙烯装置中的分馏塔成为国内最大的填料塔 (直径6.8米) ，大幅度地增加了通量，为全套乙烯装置达标及增产作出了重大贡献。又如，改造大庆油田引进的原油稳定装置，使轻烃收率大大提高，各类性能指标分别达到或超过国际同类产品的水平，获得巨大的经济效益。这些成果分别得到国家科委的科技进步二三等奖。这项综合技术不但用于大型塔，而且已用于数百座中、小型塔。例如，对巴陵石化公司、吉化石油化工厂等多座苯乙烯蒸馏塔的改造，使产量上升，能耗降低，产品质量提高。因此，这项综合技术的推广应用业已带来巨大的经济效益，对发展我国石化和化工工业作出了重要贡献。

不稳态蒸馏理论及技术

早在60年代，余国琮研究分离重水的精密精馏时，就把很长的不稳态开工及操作调节过程作为一个重点理论课题。那时在理论上尚不能求解全系统 (包括塔身、塔釜及冷凝器) 均有存料时的不稳态蒸馏，只能在大量简化情况下求得近似解。1963年在他的《精密精馏若干理论问题》论文中，提出了比较完整的理论解，导出了当全系统均有存料时的精密精馏不稳态过程的理论公式，能在全浓度范围内模拟和预测诸如稳定同位素的分离过程。导出理论公式的优点是能够清楚地看出分离效果与各操作及结构间的关系，对于设计和操作都具有重要指导意义，因而受到有关方面的重视。这项理论成果曾获1978年全国科学大会奖。在重水生产的最终浓度过程中，需要数以百计的理论分离级，为了降低系统的存料以缩短不稳态过程，采用高效填料是有优越性的。但在60年代时尚不能解决高效填料的模拟放大技术，当时的先进办法是应用多管填料塔设备。对于这种设备，国外是严格保密的。经过反复探索，余国琮领导下的科研组终于完成了这个任务，受到有关方面的好评与表扬。以后这个成果还被用于我国的核潜艇，获得全国科学大会奖。虽然这种多管填料塔现已被现代的高效填料塔所代替，但这个成果在当时发展道路上曾是一个关键成就。

不稳态蒸馏的另一个重要组成部分是分批蒸馏。从80年代开始，由于精细化工的发展，分批蒸馏的应用日益增多。余国琮针对生产的需要，在原来研究的基础上迅速向这一领域伸展。传统的分批精馏操作策略是用恒回流比方式或恒产品浓度方式。为了提高分批蒸馏的效率、降低能耗和扩展它的功能，他提出了多参数变化的新操作策略。这个新策略中的许多操作方式已成功地应用于生产，使产量增加、降低单位产品能耗或者缩短蒸馏所需的时间。这些新操作方式包括：恒釜温方式 (已应用于烷基酚的生产)、多参数优化方式 (已应用于乙二醇的生产)、塔顶累积方式(已应用于β苯乙醇的生产)、塔存料外排方式 (已应用于正乙基苯胺的生产)、快速循环蒸发方式 (已应用于香茅油的生产)等。余国琮所发展的分批蒸馏新策略及新操作方式不但丰富了分批蒸馏的学术内容及为不稳态蒸馏的研究开辟了一个新方向，而且已在生产中开花结果，促进了我国精细化工的发展。

蒸馏过程热力学和动力学

余国琮非常重视基础理论的研究，包括蒸馏过程热力学和动力学。在热力学方面，他在1948年提出的汽液平衡组成与温度关系已长期为一些专著、手册所采用。近年他又进行了一些研究，如非平衡相变临界点的预测，蒸馏与吸附同时作用的汽、液、固三相平衡等。对于提高蒸馏过程的热效率，他提出蒸馏塔系热集成网络的优化节能方法以及热泵蒸馏的优化改进等。

在动力学方面，他对作为蒸馏过程基础的汽、液两相近界面的局部传质动力学进行了研究，用二维激光多普勒测速装置及具有放大功能的双激光源全息摄影技术测定了近界面的速度场及离界面仅1%毫米级的浓度场，得出很有意义的结果，为建立从局部出发的传质理论打下了基础。

除上述成就外，余国琮还勇于探索和开发新的蒸馏过程。他提出将蒸馏与吸附过程相结合从而发展出一个新的连续吸附蒸馏过程，特别适用于分离诸如共沸物等难分离体系，同时可使某些吸附过程连续化。在他领导的科研组努力下，这个成果已成功地用于较大型的试验中。

余国琮所取得的成就，是与他勤奋努力、不断进取的创业精神分不开的。他的工作一直是超负荷的，近年仍不倦地担负着指导研究生、领导科研、负责行政、参与社会活动及国际学术交往等繁重的工作。他对学生和科研组人员一贯严格要求，对他们的报告及论文都反复审阅、讨论和修改，并经常鼓励他们在学术上要不断创新，否则如逆水行舟，不进则退。“文化大革命” 后不久，他和仅有的几位助手从零开始恢复工作，先后创立了研究所、中心和工厂，逐步扩大队伍，如今已经成绩斐然，誉满国内外。

简历

1922年11月18日出生于广东省广州市。

1943年毕业于西南联合大学化工系，获工学士学位。

1943—1944年任重庆国民政府经济部中央工业试验所助理工程师。

1945年毕业于美国密执安大学研究生院，获硕士学位。

1947年毕业于美国匹兹堡大学研究生院，获博士学位。

1947—1948年任美国匹兹堡大学讲师。

1948—1950年任美国匹兹堡大学化工系助理教授。

1950—1952年任北方交通大学唐山工学院化工系教授兼系主任。

1952年后任天津大学教授，教研室主任、系副主任，化学工程研究所所长，化工分离技术及新型填料开发中心主任，化学工程联合国家重点实验室蒸馏实验室主任等职。

主要论著

1 Kuo Tsung Yu，James Coull. Development of Isothermal AndIsobaric Equations-Vapor Liquid Equilibrium in，Non-Ideal Systems.Chem Eng. Prog. Symposium Series，1952，48(2)： 38—45

2 余国琮，王世昌，杨志才. 精密精馏的不稳态过程. 中国科学，1975 (6)： 584—592

3 余国琮，黄洁. 大型塔板的模拟与板效率的研究 (1)：不均匀速度场的涡流扩散模型. 化工学报，1981，32 (2)： 97—110

4 余国琮，顾芳珍. 大型塔板的模拟与板效率的研究 (Ⅱ)：二维定数混合池模型.化工学报，1991，42 (6)： 653—659

5 余国琮，杨志才，白鹏，等. 分批精馏优化策略与微机控制的研究. 化工学报，1989，40 (3)： 271—284

6 余国琮，宋海华，黄洁. 精馏过程数学模拟的新方法：三维非平衡混合池模型. 化工学报，1991，42 (6)： 653—659

7 K T Yu. Some Progress of Distillation Research And IndustrialApplications in China. I Chem E Symposium Series，1992 (128)：139—166

知名人物 余国琮人物简介

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