DOC《中国科学院过程工程研究所》

中国科学院过程工程研究所 情况介绍 中国科学院过程工程研究所前身是

1958 年成立的中国科学院化工冶金研究所.

50 多年来,研究范围逐步扩展到能源化工、生化工程、材料化工、资源/环境工程等领域,学科方向由 化工冶金 发展为 过程工程 .2001 年更为现名. 过程工程所面向国家过程工业战略需求,面向世界过程工程科技前沿,针对制约过程工业发展的共性科技问题,提出了 过程工业绿色化与信息化 的发展战略和 一个核心、四个层次 的科研布局,即以时空多尺度结构为核心,突破关键性科学难题;

在共性问题和方法学、数据信息和实验计算平台、工艺和过程调控、工程应用四个层次,系统研究与发展过程工程科学,形成资源高效清洁转化和产品高值化制备的过程工程平台. 一个核心 与 四个层次 是有机、开放的整体,旨在落实战略目标,突破科研―开发―设计―工程/分离的体制机制障碍,促进实验室成果产业化,输出高效清洁的物质转化新工艺、新过程/新设备和集成技术,带动过程工业的技术升级换代和生产模式根本变革.

2011 年过程工程所被科技部确认为 国家技术转移示范机构 .全年共签订有效合同

199 份,服务企业

320 余家,合同金额为

17839 万元,已经实际到款8331 万元,较上一年度增长了 35.9%,超过了历史最高水平;

举办

3 期 行业需求与过程工业科技创新高层论坛 进行行业领域发展动态、战略方向、最新政策、市场需求及重大共性技术等研讨;

与政企新建平台

13 个,提升企业自主创新能力的同时,为实现核心技术的快速孵化推广奠定基础;

2011 年新加入芦笋产业等

5 大技术创新联盟,是我所加入的产业联盟总数达到

27 个,实现企业、大学和科研机构等在战略层面有效结合,共同突破产业发展的瓶颈,以促进行业领域进行共性关键技术开发及转移转化;

新增发明专利申请

332 项,实用新型专利申请

7 项,PCT 申请

8 项;

新增发明专利授权

97 项,实用新型专利授权

3 项,国际专利授权

3 项,软件著作权登记

5 项,进一步丰富和保障了原始创新成果. 过程工程所现有生化工程国家重点实验室和国家生化工程技术研究中心(北京)、多相复杂系统国家重点实验室、湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室、中国科学院绿色过程与工程重点实验室以及过程工程研发中心、生物质研究中心等科研机构. 项目成果 多相复杂系统仿真计算 中科院过程工程所针对过程工业中普遍存在的共性问题,如工艺及设备在量 化设计和放大中依赖工程经验逐级放大,现有过程效率低、能耗高、污染重、流 程长等问题,以化工、冶金、材料、石化等领域中普遍存在的多相复杂体系及设 备为研究对象,开展多相反应和分离系统中复杂结构及过程强化的研究,建立分 子水平到工业规模的超级计算方法,实现减少中试甚至不经过中试直接产业化的 目标.已发展了可适应不同体系的通用模拟方法,可解决石油加工、煤炭清洁利 用、可再生资源利用等重大行业的工业设计问题,为我国过程工业的绿色化与信 息化升级提供重要的驱动力量,为目前全国范围内开展的节能减排工作提供基础 性的科技支撑.目前研究所建有单精度千万亿次超级计算系统和国际上首个 虚拟过程工程 平台(VPE 1.0). 主要核心技术: 1. 反应器内宏观混合和微观混合模型、流体力学与热力学、反应动力学的耦合模型和模拟计算等技术,应用于工业多相反应器的工业设计放大、 问题诊断和优化调控. 2. 基于能量最小多尺度(EMMS)模型,建成了物理对象、模型、软件、硬件一致的多尺度模拟超级计算系统,在石化、能源、冶金等领域,对工艺设计、过程放大、运行控制等全过程采用大规模模拟技术,开发系统创新的有自主知识产权的新工艺及其关键装备. 3. 验证性实验平台搭建技术,应用于典型的重大应用工艺过程,建设虚拟和实验平台,实现多相复杂装置内流动与传递过程三维准实时的高精度 测量与显示,以及实际和虚拟装置运行状态基本同步的数字化定量控 制,为工艺装置运行的在线优化、事故预警与分析和操作人员培训等提供手段和指导性原则. 多相搅拌槽反应器的设计、放大和优化 项目成熟阶段: 孵化期 生长期 成熟期 项目来源:企业委托、国家自然科学基金重大和重点项目. 概况:搅拌槽反应器是最常用的工业多相反应器之一,课题组研究、设计和开发气液固两相、三相、四相等多相搅拌槽反应器(包括新型表面曝气反应器、浮选 机等).所开发的新型搅拌反应器,能够有效强化多相混合(混合时间短)、分散、 传递和反应.应用领域包括化工、冶金、石化、生化、制药、环境工程.可以改造现有工业反应器、实现技术提升,也可以为新工艺设计新型高效搅拌反应器. 成果可以直接应用于生产,已在大型石化企业应用. 专利及应用情况:已申请发明专利

7 项.完成石家庄化纤有限责任公司己内酰胺 项目中的

4 台40m3 苯甲酸催化加氢搅拌反应器的优化设计 、 160m3 甲苯氧化 反应器气体分布器的优化设计 、 酰胺化反应器分布器的优化设计和改造 等项目. 滴流床反应器的优化设计、放大和性能强化 项目成熟阶段: 孵化期 生长期 成熟期 项目来源:企业委托、国家自然科学基金重点项目 概况:滴流床反应器在工业上广泛应用,如生物净化处理废水、催化裂化、催化加氢等.但其放大设计仍主要依靠经验.课题组系统研究了滴流床气液固三相反 应器中多种操作性质的滞后现象和多稳态的稳定性,开发了关于滴流床中滞液 量、流动形态转变、气液固传质、流体分布发展等数学模型,并提出人为非稳态 操作强化滴流床内传质操作的方法,对滴流床的设计、放大、调控和强化操作有 指导价值. 可应用于石化、化工领域中工业生产的问题诊断和反应器优化改造, 实现技术提升,也可设计新型高效滴流床反应器. 环流反应器的模拟、设计、放大和操作优化 项目成熟阶段: 孵化期 生长期 成熟期 项目来源:企业委托、国家

973 项目、国家自然科学基金重大和重点项目 概况:课题组研究了气-液和气-液-固环流反应器(包括内环流、外环流和多层环流反应器) 内的流动、传递和反应过程,利用数值模拟和机理性的分区模型,设计新型环流反应器,能 够实现气液固的良好混合,节省强制循环泵.应用领域包括化工、生化、冶金、石化,如生 物发酵、气液固反应、矿物浸出等.可以改造现有工业环流反应器或泡塔、实现技术提升, 也可以为工艺设计新型高效环流反应器.可直接应用于生产,已在冶金和化工企业应用. 专利情况:已申请发明专利

1 项 煤直接液化磁力刮刀环流反应器及其煤直接液化方法 、 实用新型专利

1 项 一种多相环流反应器 .与其他单位合作,为神华集团煤直接液化中试 装置设计新型环流反应器,2007 年12 月在神华

6 万吨装置上成功试用. 结晶器的设计、放大和优化 项目成熟阶段: 孵化期 生长期 成熟期 项目来源:企业委托、国家自然科学基金重大和重点项目 概况:结晶反应器(液固或气液固搅拌反应器)的放大设计目前仍主要依靠经验.课题组研究了结晶体系的反应-结晶成核动力学,从微观和宏观混合的机理出发,数值模拟和仿真结晶反应器内的流动、传递和结晶反应过程,指导工业结晶反应器的设计、放大、优化和操作 调控,以改善结晶产品的粒径分布和纯度,提高原料利用率和产品收率、改善产品质量.应用领域包括化工、冶金、石化、........