中国科学院过程工程研究所 中国科学院北京分院
重点研究领域:五十多年来,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
所在地:北京市,北京
机构简介:

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。五十多年来,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。   在国家“十二五”时期和中国科学院“创新2020”实施过程中,过程工程所进一步明确“引领过程工程科学前沿,支撑过程工业技术创新”的发展目标,瞄准国家战略需求和世界科技前沿,针对当前制约过程工程跨越发展的突出问题,制定并实施“一三五”战略规划和科技布局:“一个定位”,即定位于过程工程的共性理论、关键技术及系统集成。面向过程工业转型升级、产品结构调整和战略新兴产业发展的重大需求,发展过程工程科学前沿;“三项突破”,即介尺度理论与重大应用、矿产资源高效清洁利用、生物制药过程关键技术与装备;“五大方向”,即离子液体与绿色工程、功能材料化工及工程应用、生物质炼制过程强化与集成技术、绿色反应与分离工程、煤转化及油气综合利用技术。围绕重大突破和产出,探索适应过程工程跨越发展的体制机制,提出了创新科研组织模式和完善成果转化链两项重大改革举措,形成符合过程工程学科发展规律的科研创新体系。   五十多年来,研究所从无到有、从小到大,现拥有中关村本部、廊坊分部和郑州分所三个园区,中关村本部面向基础理论侧重原始创新,廊坊分部支撑成果转化进行模式验证,郑州分所推进产业应用进行示范工程,形成“一所两翼”研发格局。研究所现有四个国家级研发平台:生化工程国家重点实验室、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、国家生化工程技术研究中心(北京);六个省部级研发平台:中科院绿色过程与工程重点实验室、离子液体清洁过程北京市重点实验室、纳米材料北京市工程技术研究中心、过程污染控制环境工程研究中心、生物质研究中心、循环经济技术研究中心。研究所以促进重大产出、承担重大任务、培育人才队伍为核心,集中优势力量组建12个研究部,大幅提升承担重大科研任务的能力。研究所科研仪器设备投入逐年增加,通过购入、创新研制等方式大力进行科研装备建设,目前资产总值已达9.3亿元,其中单价50万元以上先进设备190台,总值2.8亿元,120余台先进通用仪器设备实现了公用共享,有力地支撑了研究所科研快速发展,并为上百家科研院所、大学、公司等单位提供了大量的分析测试服务,得到用户的广泛认可。主办《过程工程学报》、《计算机与应用化学》、PARTICUOLOGY(《颗粒学报》)和 GREEN ENERGY & ENVIRONMENT(《绿色能源》)四个学术期刊,一级学会中国颗粒学会挂靠我所。

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环境保护与资源综合利用

合金结构钢高温黑皮化防腐技术与工程示范

项目概况: 在完成轧制等工序时,一般都要将钢铁毛坯在一定温度下含氧化性气氛的加热炉中加热到高温,约1250℃,加热过程中毛坯的氧化烧损最高达到了1%-2%,平均也在1.5%以上,在生成氧化皮的同时还会导致坯体表面合金元素的贫化和脱碳,同时合金结构钢在高温处理后表面生成的氧化铁皮脱落性能非常差,这大大提高了轧制前的坯料的除鳞难度。本项目旨在研究开发一种高温化学黑皮化防腐技术,使其应用能够降低以45Mn、40Si2MnV等为代表的合金结构钢高温过程中的氧化烧损、提高产品表面质量以及防腐保护后再产生的氧化铁皮剥落性能。本项目在国内外市场受到了广泛的关注,系列工艺产品得到了企业的广泛认可,吨钢节约最低效益10元以上。项目类型属于技术驱动型。 技术创新性: 本项目技术为钢坯高温防氧化涂层技术的延伸,目前实验室研究技术成熟,处在中试阶段。项目实现产品的关键技术指标:合金结构钢表层高温黑皮化防腐技术预期降低钢坯加热过程中氧化烧损50%以上,对脱碳和元素贫化性能提高40%以上,黑皮化防护作用后期铁皮脱除容易。 技术研发及产业化发展方向: 本项目下一步重点工作是进行关键技术工艺条件优化及产业化应用放大规律研究,建设百万吨级产业化工程示范。以合作单位应用样板为契机,在我国钢铁行业进行大力推广,预计产业化时间为2年。 社会经济效益: 与已有防氧化涂料相比,合金结构钢高温黑皮致密化防腐技术可大大降低钢坯高温过程烧损,按每吨钢坯加热过程氧化烧损为毛坯重量1.5%,防护后的烧损按降低50%计算,年产100万吨的生产车间每年将节约7500吨钢材,直接经济效益超过3000万元,从冶金生产节能增产增效的角度则可产生了明显的效果。同时,防腐技术的应用将大大提高产品的性能和产品合格率。本技术一方面可大大减少炉内一次氧化皮的生成量,另一方面,在合金结构钢钢表面形成的致密氧化铁皮与钢基体之间线膨胀系数的差异使之在除鳞时能很容易地剥落去除,由此带来了产品表面质量性能和产品合格率的提高,而且减少了酸洗、抛丸等除鳞的后续复杂工艺,其社会和环境效益是十分可观的。 合作方式: 技术许可

环境保护与资源综合利用

螺旋藻生产的碳源替代和水循环技术开发与示范

项目概况: 螺旋藻当前的主要问题是生产成本高、物料消耗大。每吨螺旋藻需要约8吨小苏打,水体难以循环,营养盐排放大。如果能实现用CO2代替小苏打,不仅降低碳源成本、提高藻细胞生长速度,还为水循环创造了条件。 本项目的核心技术是解决了浅层开放池内CO2的补碳技术,CO2利用率可达90%。本项目以自主的补碳技术为核心,建立沼气烟道气制备食品级CO2的装置,实现CO2替代小苏打,大幅度降低碳源消耗;完善水体的净化工艺和营养盐控制技术,实现水体和营养盐的循环,大幅度降低水和营养盐消耗;在此基础上完成过程集成和1000亩开放池的生产示范,为螺旋藻产业的技术换代提供一套高效的平台技术体系。 本项目属于技术驱动型。本项目技术有望将螺旋藻生产的水排放降低70%以上,基本不再消耗小苏打,营养盐消耗降低35%以上,生产成本降低10000元/吨以上,有望推动螺旋藻成为大众化的食品原料,改善营养结构,为我国开辟一个新的大宗蛋白质的来源。 技术创新性: 发明并完成了在开放池直接补充CO2的补碳技术,完成了1250m2开放池的长时间技术验证,CO2吸收率达到90%左右,消耗降低到1.5吨CO2/吨藻(干重)。已获国家发明专利授权和澳大利亚专利授权。补碳技术可避免pH的升高和水体积累高盐度,为水体循环创造了条件。已经实现水的多次利用,累计每升水产出藻体干重约50克,相当于目前生产的水体循环100次。开发了营养盐(氮源)间接控制技术,不需要离子选择电极,可实现氮源在±15mmol/L,显著提高了生物量。 本项目的关键技术指标如下:完成1000亩开放池内的全套新技术示范。二氧化碳利用率达到80%以上,单位藻粉的水排放降低70%以上,营养盐消耗降低35%以上。螺旋藻的生产成本降低10000元/吨以上。 上述指标在全世界范围内领先。在此之前国际上进行过规模试验的补碳方式主要有直接鼓泡、气罩法和安装槽式补碳装置。直接鼓泡法的二氧化碳的利用率只有13-20%,后两者的二氧化碳利用率只有30-40%。 技术研发及产业化发展方向: 下一步的重点工作是完善工艺,完成全套技术集成和示范。预计用两年时间完成1000亩螺旋藻培养新技术的示范,然后全国推广。 在项目进行的同时,还将研发薄层开放池技术和高密度培养技术,可以大幅度降低搅拌能耗;同时研发采用上述技术培养产油微藻的工艺,为内蒙古地区储备另外一个大宗微藻产品,打造微藻产业群。 社会经济效益: 本项目可增加直接经济效益1750万元。在全行业推广后(按5000吨/年计算)可增加经济效益11000万元。项目实施期间市场可达到10000吨。 螺旋藻生产是最佳的资源节约型的蛋白质生产系统,比起肉、蛋、奶是更加环保和低消耗的蛋白质资源;螺旋藻有望替代部分优质饲料添加剂,对水产、畜牧和饲料工业产生革命性的变化;本项目使螺旋藻的生产成本落到1万-1.5万/吨的区间,有望成为大众食品,为我国开辟一个新的大宗蛋白质的来源,市场前景巨大;还可为我国节能减排作出贡献;为农牧业地区开创了一条特色养殖的新路子,调整种养业结构,提高当地的土地、盐碱、水及粪便等资源的利用率,减少草原的压力。 合作方式: 技术转让

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