我國煉油、石化行業(yè)大型塔器分離裝置整體技術(shù)水平落后國外的狀況已經(jīng)成為歷史。南京大學(xué)等創(chuàng)造性地將分離過程中的能耗與塔板的結(jié)構(gòu)參數(shù)、塔板傳質(zhì)動力學(xué)、流體力學(xué)等建立了直接的數(shù)學(xué)關(guān)聯(lián)，站在理論的高度指導(dǎo)分離塔器新塔板的研制，并基于此研發(fā)出超級浮閥塔板（SVT），讓與塔器分離相關(guān)的所有工業(yè)過程都受益，也讓中國塔器分離裝備從只能仿制國外一躍成為該領(lǐng)域的國際領(lǐng)頭羊。該成果因此獲得了2011年度國家科技進(jìn)步獎二等獎。
    在石化和化工生產(chǎn)過程中，原料純化、產(chǎn)品分離、排放物無害化資源化處理等都需要進(jìn)行分離操作。分離工程也因此與反應(yīng)工程并稱為化學(xué)工程的兩大支柱。塔器分離為熱分離過程，是耗能的主要單元，在化工生產(chǎn)裝置的總能耗中所占比例較大。因此，塔器分離效率、通量、阻力降的高低對石化和化工企業(yè)的節(jié)能減排成效至關(guān)重要，而決定上述塔器性能的關(guān)鍵是傳質(zhì)元件。
    “現(xiàn)有的板式塔存在通量較小、效率偏低、能耗較高等弊病。過去的百年中，無論是美日歐，還是我國，研發(fā)一款新型塔板都是基于經(jīng)驗(yàn)法，而經(jīng)驗(yàn)法的先天缺陷使其難以真正研發(fā)出先進(jìn)高效的塔板分離裝備。從非平衡熱力學(xué)理論入手研發(fā)新型超級塔板裝備，是占領(lǐng)世界板式塔技術(shù)制高點(diǎn)的一條最根本、最具技術(shù)突破性的道路，但也是最難走的一條技術(shù)路線。我們的團(tuán)隊(duì)在國際上首次使用非平衡熱力學(xué)理論中熵增速率目標(biāo)函數(shù)法研制出了超級浮閥塔板。”項(xiàng)目第一完成人、南京大學(xué)張志炳教授說。
    實(shí)際生產(chǎn)證明，在同樣的塔器分離過程中，SVT是能耗最低的塔板傳質(zhì)元件，它同時具備高效率、高通量、低壓降、寬操作彈性等特點(diǎn)。以苯和甲苯的分離過程為例，與傳統(tǒng)裝置相比，同樣大小的SVT裝置，處理通量可以提高36%，效率可以提高18%～20%，操作彈性比原來高一倍，綜合節(jié)能達(dá)15%～16%。
    為便于工程設(shè)計和批量生產(chǎn)，張志炳團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步研發(fā)了SVT的工業(yè)設(shè)計軟件和專用磨具、生產(chǎn)線。據(jù)了解，SVT目前已推廣應(yīng)用于60余套裝置，分布在石化、煤化工、冶金、化肥、制藥、紡織等多個行業(yè)，遍及18個省區(qū)。截至2010年12月，已累計回收正丁醇等有機(jī)溶劑105萬噸；減排氮氧化物（NOx）氣體43.5萬噸，制取50%的硝酸145萬噸循環(huán)使用；已節(jié)能相當(dāng)于18.15萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤（年均3.138萬噸）；已節(jié)水325萬噸（年均50萬噸）。自1998年以來，累計新增產(chǎn)值229.28億元，新增利稅45.71億元。近3年的利稅合計20.6億元。
    在SVT等新裝備的基礎(chǔ)上，張志炳團(tuán)隊(duì)繼而又研發(fā)了NOx資源化處理、二甲基乙酰胺超高純化、低含量有機(jī)溶劑回收等多項(xiàng)節(jié)能減排新工藝技術(shù)系統(tǒng)。
    俗稱“黃龍”的NOx是大氣主要污染源之一，國內(nèi)外普遍用高溫催化還原法處理，需要消耗大量的熱能和貴金屬催化劑，噸處理成本在1000～10000美元，且效率很難達(dá)到95%?！拔覀儶?dú)創(chuàng)的MOAPTS工藝技術(shù)系統(tǒng)將NOx廢氣引入到安裝有SVT塔板的反應(yīng)吸收處理系統(tǒng)中，常溫下不加任何催化劑，不需任何化學(xué)溶劑，只要往系統(tǒng)里鼓入空氣、加入適量水，就可以將NOx捕集下來制成硝酸?！睆堉颈f，該工藝在中石油、中石化和中科院5家企業(yè)應(yīng)用表明，NOx活性組分的轉(zhuǎn)化率高達(dá)99.5%以上，與美國的SCR和日本的NPCP等技術(shù)相比，噸處理成本不到其1/10。
    此外，他們開發(fā)的ISAD工藝技術(shù)系統(tǒng)解決了氨綸生產(chǎn)中的危險品二甲基乙酰胺（DMAc）的回收難題，獲得的DMAc純度為99.995%，完全達(dá)到醫(yī)用級氨綸所要求的標(biāo)準(zhǔn)。該技術(shù)不僅扭轉(zhuǎn)了國內(nèi)企業(yè)僅能從日、美、韓進(jìn)口的局面，而且被國外在華企業(yè)紛紛采用，被專家評價為國際同類技術(shù)最好水平。