中國科學院過程工程研究所

情況介紹

中國科學院過程工程研究所前身是1958年成立的中國科學院

化工冶金研究所。50多年來，研究范圍逐步擴展到能源化工、生化

工程、材料化工、資源/環境工程等領域，學科方向由“化工冶金”

發展為“過程工程”。2001年更為現名。

過程工程所面向國家過程工業戰略需求，面向世界過程工程科技

前沿，針對制約過程工業發展的共性科技問題，提出了“過程工業綠

色化與信息化”的發展戰略和“一個核心、四個層次”的科研布局，

即以時空多尺度結構為核心，突破關鍵性科學難題；在共性問題和方

法學、數據信息和實驗計算平臺、工藝和過程調控、工程應用四個層

次，系統研究與發展過程工程科學，形成資源高效清潔轉化和產品高

值化制備的過程工程平臺。“一個核心”與“四個層次”是有機、開

放的整體，旨在落實戰略目標，突破科研一開發一設計一工程/分離

的體制機制障礙，促進實驗室成果產業化，輸出高效清潔的物質轉化

新工藝、新過程/新設備和集成技術，帶動過程工業的技術升級換代

和生產模式根本變革。

2011年過程工程所被科技部確認為“國家技術轉移示范機構”。

全年共簽訂有效合同199份，服務企業320余家，合同金額為

17839萬元，已經實際到款8331萬元，較上一年度增長了35.9%,

超過了歷史最高水平；舉辦3期“行業需求與過程工業科技創新高

層論壇”進行行業領域發展動態、戰略方向、最新政策、市場需求

及重大共性技術等研討；與政企新建平臺13個，提升企業自主創新

能力的同時，為實現核心技術的快速孵化推廣奠定基礎；2011年新

加入蘆筍產業等5大技術創新聯盟，是我所加入的產業聯盟總數達

到27個，實現企業、大學和科研機構等在戰略層面有效結合，共同

突破產業發展的瓶頸，以促進行業領域進行共性關鍵技術開發及轉移

轉化；新增發明專利申請332項，實用新型專利申請7項，PCT申

請8項；新增發明專利授權97項，實用新型專利授權3項，國際

專利授權3項，軟件著作權登記5項，進一步豐富和保障了原始創

新成果。

過程工程所現有生化工程國家重點實驗室和國家生化工程技術

研究中心（北京）、多相復雜系統國家重點實驗室、濕法冶金清潔生

產技術國家工程實驗室、中國科學院綠色過程與工程重點實驗室以及

過程工程研發中心、生物質研究中心等科研機構。

項目成果

1.多相復雜系統仿真計算

中科院過程工程所針對過程工業中普遍存在的共性問題，如工藝

及設備在量化設計和放大中依賴工程經驗逐級放大，現有過程效率

低、能耗高、污染重、流程長等問題，以化工、冶金、材料、石化

等領域中普遍存在的多相復雜體系及設備為研究對象，開展多相反

應和分離系統中復雜結構及過程強化的研究，建立分子水平到工業

規模的超級計算方法，實現減少中試甚至不經過中試直接產業化的

目標。已發展了可適應不同體系的通用模擬方法，可解決石油加工、

煤炭清潔利用、可再生資源利用等重大行業的工業設計問題，為我

國過程工業的綠色化與信息化升級提供重要的驅動力量，為目前全

國范圍內開展的節能減排工作提供基礎性的科技支撐。目前研究所

建有單精度千萬億次超級計算系統和國際上首個“虛擬過程工程”平

臺（VPE1.0）?

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T光事?運行航爆t化事故福嶼分析

留乍人員培訓等UMH于限和指月性加H

主要核心技術：

1.反應器內宏觀混合和微觀混合模型、流體力學與熱力學、反應

動力學的耦合模型和模擬計算等技術，應用于工業多相反應器的工業

設計放大、問題診斷和優化調控。

2.基于能量最小多尺度（EMMS）模型，建成了物理對象、模型、

軟件、硬件一致的多尺度模擬超級計算系統，在石化、能源、冶金等

領域，對工藝設計、過程放大、運行控制等全過程采用大規模模擬技

術，開發系統創新的有自主知識產權的新工藝及其關鍵裝備。

3.驗證性實驗平臺搭建技術，應用于典型的重大應用工藝過程，

建設虛擬和實驗平臺，實現多相復雜裝置內流動與傳遞過程三維準實

時的高精度測量與顯示，以及實際和虛擬裝置運行狀態基本同步的

數字化定量控制，為工藝裝置運行的在線優化、事故預警與分析和

操作人員培訓等提供手段和指導性原則。

2.多相攪拌槽反應器的設計、放大和優化

項目成熟階段：口孵化期口生長期■成熟期項目來源：企業

委托、國家自然科學基金重大和重點項目。

概況：攪拌槽反應器是最常用的工業多相反應器之一，課題組研

究、設計和開發氣液固兩相、三相、四相等多相攪拌槽反應器（包括

新型表面曝氣反應器、浮選機等）。所開發的新型攪拌反應器，能夠

有效強化多相混合（混合時間短）、分散、傳遞和反應。應用領域包

括化工、冶金、石化、生化、制藥、環境工程。可以改造現有工業反

應器、實現技術提升，也可以為新工藝設計新型高效攪拌反應器。成

果可以直接應用于生產，已在大型石化企業應用。

專利及應用情況：已申請發明專利7項。完成石家莊化纖有限

責任公司己內酰胺項目中的“4臺40m3苯甲酸催化加氫攪拌反應

器的優化設計”、“160m3甲苯氧化反應器氣體分布器的優化設計”、

“酰胺化反應器分布器的優化設計和改造”等項目。

3.滴流床反應器的優化設計、放大和性能強化

項目成熟階段：□孵化期■生長期口成熟期項目來源：企業

委托、國家自然科學基金重點項目

概況：滴流床反應器在工業上廣泛應用，如生物凈化處理廢水、

催化裂化、催化加氫等。但其放大設計仍主要依靠經驗。課題組系統

研究了滴流床氣液固三相反應器中多種操作性質的滯后現象和多穩

態的穩定性，開發了關于滴流床中滯液量、流動形態轉變、氣液固

傳質、流體分布發展等數學模型，并提出人為非穩態操作強化滴流

床內傳質操作的方法，對滴流床的設計、放大、調控和強化操作有指

導價值。可應用于石化、化工領域中工業生產的問題診斷和反應器

優化改造，實現技術提升，也可設計新型高效滴流床反應器。

4.環流反應器的模擬、設計、放大和操作優化

項目成熟階段：□孵化期口生長期■成熟期

項目來源：企業委托、國家973項目、國家自然科學基金重大

和重點項目

概況：課題組研究了氣-液和氣-液-固環流反應器（包括內環流、

外環流和多層環流反應器）內的流動、傳遞和反應過程，利用數值

模擬和機理性的分區模型，設計新型環流反應器，能夠實現氣液固

的良好混合，節省強制循環泵。應用領域包括化工、生化、冶金、石

化，如生物發酵、氣液固反應、礦物浸出等。可以改造現有工業環

流反應器或鼓泡塔、實現技術提升，也可以為工藝設計新型高效環

流反應器。可直接應用于生產，已在冶金和化工企業應用。

專利情況：已申請發明專利1項“煤直接液化磁力刮刀環流反

應器及其煤直接液化方法”、實用新型專利1項“一種多相環流反

應器”。與其他單位合作，為神華集團煤直接液化中試裝置設計新型

環流反應器，2007年12月在神華6萬噸裝置上成功試用。

5.結晶器的設計、放大和優化

項目成熟階段：口孵化期口生長期■成熟期項目來源：企業

委托、國家自然科學基金重大和重點項目

概況：結晶反應器（液固或氣液固攪拌反應器）的放大設計目前

仍主要依靠經驗。課題組研究了結晶體系的反應-結晶成核動力學，

從微觀和宏觀混合的機理出發，數值模擬和仿真結晶反應器內的流

動、傳遞和結晶反應過程，指導工業結晶反應器的設計、放大、優化

和操作調控，以改善結晶產品的粒徑分布和純度，提高原料利用率

和產品收率、改善產品質量。應用領域包括化工、冶金、石化、生化、

制藥，可以改造現有工業結晶器、實現技術提升，也可以為新工藝設

計新型高效反應結晶器。

專利情況：已申請發明專利1項。2006-2007年利用模型和數

值模擬，提出石家莊己內酰胺工藝由5萬噸擴產到16萬噸時

481m3硫酸鍍結晶反應器改造的技術方案，驗車成功。

6.資源/能源綠色利用

油氣、礦產以及煤炭資源的高效合理開發及利用支撐著國民經濟

的健康發展。中科院過程工程研究所自建所以來就緊密圍繞國家的戰

略需求，在資源與能源領域持續不斷地開展著科技創新工作，積累了

眾多優秀的科研成果，為國家經濟社會的發展貢獻了力量。

主要核心技術：

1.亞熔鹽液相氧化技術，應用于輅、鋁、銳、鈦等難選有色金屬

礦產以及非金屬礦產資源的開發利用。

2.循環流化床技術，應用于煤炭的清潔燃燒、提取煤基化學品以

及中熱值煤氣生產、難選鐵礦石磁化焙燒以及其他物料高效焙燒等。

3.離子液體技術，應用于油品的脫酸、脫硫以及石油裂解C4資

源的高值化利用等。

4.濕法冶金以及生物冶金技術，應用于低品位復雜礦產綜合利

用。

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7.高效節能的乙二醇/碳酸酯集成技術

項目成熟階段：孵化期■生長期成熟期項目來源：科技支

撐計劃、國家“863”項目、國家自然基金、企業委托

概況：乙二醇是一種重要的石油化工基礎有機原料，主要用于生

產聚酯纖維、防凍劑、不飽和聚酯樹脂、潤滑劑、增塑劑、非離子

表面活性劑以及炸藥等。本項目針對高能耗乙二醇的生產過程，建

立了高效節能具有自主知識產權的乙二醇/碳酸酯集成技術。與環氧

乙烷直接水合法相比，極大地提高了原子利用率，能耗可降低35%

以上，可有效地利用上游乙烯氧化制環氧乙烷過程排放的含二氧化

碳廢氣，可根據市場需要靈活地調整生產方案，選擇性地生產碳酸

乙烯酯、碳酸二甲酯、乙二醇等多種產品。

專利情況：已申請中國專利10項，建成10噸/年的乙二醇模

試試驗裝置。

8.混合碳四高效綜合利用生產甲基丙烯酸甲酯

項目成熟階段：孵化期生長期■成熟期項目來源：863支

持項目、中石油橫向項目

概況：MMA主要用于有機玻璃行業，廣泛用于汽車、建筑、設

備部件、家用電器材料、光信息材料、電氣部件封裝、衛生潔具等。

其下游高性能產品不斷開發成功，市場需求非常旺盛。目前我國甲基

丙烯酸甲酯(MMA)的生產工藝全部采用傳統的以丙酮和氫氟酸為原

料的丙酮氯醇法，規模小、效益差、污染重，嚴重制約著MMA行

業的發展。本項目以清潔C4為原料，替代了有毒有害原料，不使

用強酸強堿，不產生硫酸氫氨等難處理副產物，將從根本上改變我國

MMA工藝技術落后、環境污染嚴重的狀況。

專利情況：已申請13項中國發明專利，9項授權。

9.油品脫酸新技術

項目成熟階段：孵化期生長期■成熟期

項目來源：國家863,企業合作項目

概況：隨著原油開采量增加和開采技術的提高，高酸原油的比重

越來越大，酸的存在使得油品在加工過程中造成設備腐蝕，非計劃停

工次數增加，生產效率低，安全問題突出。在高酸原油中，90%以上

的酸為環烷酸。本技術采用“離子開關”原理，選擇有機堿類脫酸劑,

實現了脫酸與提煉環烷酸的雙重效果，具有較高的經濟和社會效益。

與其他技術相比具有操作費用低、脫酸效率高、環烷酸可回收、脫酸

劑可重復利用的特點。實驗證明：使用該法脫酸率可達95%以上，

環烷酸回收率大于90%,脫酸劑回收率大于99.8%。同時本技術可

以推廣到動植物油的脫酸中，尤其可用于生物柴油的煉制。

項目進展情況：已完成小試和中試，可以進行產業化開發。

10.合成氣直接制低碳烯煌新工藝

項目成熟階段：■孵化期生長期成熟期項目來源：中國

科學院過程工程研究所知識創新工程前瞻性項目

概況：全球石油資源的嚴重不足、價格的不斷攀升，以及重要石

油化工產品需求量的快速增長，迫切需要非石油路線生產乙烯、丙烯

等重要化工原料。合成氣直接制烯煌具有工藝路線短的明顯優勢，本

項目采用分子模擬及量化計算預測催化性能，大大減少傳統經驗性催

化劑研究的工作量；設計高效反應器，有利于傳熱、傳質和催化劑

穩定性及催化劑再生，減少二次反應，提高反應效率，延長催化劑壽

命。該項目將優化合成氣向低碳烯燒的高效定向轉化性能，同時減少

CO2的生成，具有廣闊的前景和較高的經濟效益。

11.燃料油低溫脫硫新技術

項目成熟階段：孵化期■生長期成熟期

項目來源：企業合作項目

概況：世界各國對汽油、柴油中硫含量的要求越來越嚴格。加氫

脫硫是現有工業上應用最廣泛的工藝，但加氫脫硫催化劑仍沿用金屬

硫化物，在使用過程中活性組分的流失會引起大氣污染，且操作條件

比較苛刻，氫耗量大，投資規模大。本項目開發了基于離子液體的萃

取脫硫和氧化-萃取脫硫技術，脫硫效率大幅度提高，由于離子液體

易于回收、反應條件溫和，極大的降低了操作費用，所以該工藝的開

發具有廣闊的市場前景。本研究已經設計篩選出用于高效燃料油脫硫

的離子液體脫硫劑，建立了離子液體萃取脫硫和氧化-萃取脫硫的實

驗室裝置。

專利情況：申請相關專利4項，其中公開2項。

12.計算機模擬與過程集成技術

項目成熟階段：孵化期生長期成熟期項目來源：國家

自然基金，國家863,國際合作，企業合作等

概況：計算機模擬與過程集成已成為工業過程設計和運行的重要

工具，廣泛用于新流程、反應器、催化劑、溶劑等的設計和優化，

以及物性、反應路徑和過程的預測，從而實現節能減排的總體目標。

課題組在模擬計算方面具有雄厚的實驗條件和基礎，具有物性測量、

微反及模式裝置、分離裝置等，可為模擬計算提供準確的實驗數據，

達到相輔相成的目的。擁有大型并行計算機（曙光R210TX,64個

CPUQ.8G）,32個結點（2G）硬盤：140G）。擁有多種模擬軟件，如

AspenPlus,Proll,CFX,Fluent,Phoenics,gProms,Gaussian03,

CODESSA,Cosmo,Turbomole等，并與許多國際著名研究機構，

如三菱化學、英國PSE公司，日本TokyoInstituteofTechnology等

建立了長期的合作關系。

13.乙晴法抽提丁二烯新型離子液體添加劑

項目成熟階段：孵化期生長期■成熟期項目來源：企業

委托

概況：丁二烯是一種重要的石油化工基礎有機原料和合成橡膠單

體，是C4儲分中最重要的組分之一，將丁二烯從C4混合物中有

效地分離出來十分重要。我國目前擁有多套ACN萃取精網生產丁二

烯的工業裝置，工藝路線相似，但都存在能耗較大問題。本項目開發

了高性能離子液體萃取添加劑用于乙睛法抽提丁二烯技術，實現高效

選擇性萃取分離，提高現有丁二烯的生產效率，回收循環利用離子

液體降低萃取劑成本，降低能耗。新工藝利用的離子液體，為綠色溶

劑，幾乎沒有蒸汽壓，在工藝內部有效循環利用而不損耗，對環境非

常友好。新工藝還可在DMF工藝和NMP工藝中進一步推廣應

用。

專利情況：已申請中國專利1項。

14.低溫液相合成氣制甲醇新工藝

項目成熟階段：孵化期■生長期成熟期項目來源：科技

支撐計劃、國家“863”項目

概況：甲醇消費量僅次于乙烯、丙烯和苯，居第4位，廣泛用

于有機中間體、醫藥、農藥、染料、涂料、塑料、合成纖維、合成

橡膠及其他化工生產中，并且可用作替代能源一一醇叫燃料。本項目

低溫液相合成甲醇具有以下優勢：良好的溫控能力和散熱能力，反應

溫度低；較廣的原料氣適應性，高的單程轉化率。2006年全球甲醇

生產能力已接近4800萬t/a,總消費量達3680萬t?2007年我國

精甲醇累計產量為1076萬噸，能耗約1700萬噸標煤。采用新工藝

可大幅度降低能耗和操作成本。

專利情況：已申請1項專利。

15.合成氣加壓流化床甲烷化技術

項目成熟階段：□孵化期■生長期□成熟期

概況：我國天然氣資源的不足和煤炭資源分布與需求的逆向分布

使得利用煤、生物質等固體燃料生產替代天燃氣SNG成為了國家不

可缺少的戰略需求。集成氣化與合成氣甲烷化的工藝被認為是最可靠

的工業化技術路線，其中關鍵技術是氣化和合成氣甲烷化。課題組根

據國內外技術現狀，針對合成氣甲烷化是高放熱、且體積縮小的過程,

選擇確定了等溫甲烷化的技術方向，并基于課題組在流化床技術方

面的優勢，率先在國內申請了流化床甲烷化工藝專利，建立了國內第

一套加壓（50atm）流化床甲烷化試驗平臺，揭示了技術可行性，目

前正在開展流化床甲烷化的催化劑研發。

16.混合C4（異丁烯）催化水合制備叔丁醇

項目成熟階段：■孵化期□生長期□成熟期

概況：叔丁醇主要用于高純異丁烯制備、汽油添加劑、工業溶劑、

增塑劑、生產甲基丙烯酸甲酯、有機中間體原料等。本項目開發了煉

油廠副產混合C4催化水合制備叔丁醇的新型催化劑和清潔工藝，

可實現混合C4中異丁烯的高效利用。新型液體催化劑具有不揮發、

穩定性好、腐蝕小、可設計的優點；異丁烯轉化率可達90%以上，

叔丁醇選擇性99.5%以上；催化劑易于與產品分離，可循環使用；工

藝清潔，路線簡單。我國催化裂化可得C4鐳分800萬t?a-l以上,

乙烯裂解裝置可提供C4福分256萬fa-L因此，混合C4的綜合

利用具有顯著的經濟和社會效益。

專利情況：已申請相關專利1項。

17.電催化合成銘酸酢清潔生產集成技術

項目成熟階段：□孵化期■生長期口成熟期項目來源：科技支撐

計劃、國家自然基金、企業委托

概況：輅為重要戰略性資源，格鹽系列產品作為化工-輕工-高級

合金材料的重要基礎原料，廣泛應用于高性能合金、電鍍、鞅革、顏

料、印染、陶瓷、防腐劑、催化劑、醫藥等多種部門。傳統工藝采用

有鈣焙燒-硫酸生產工藝，工藝流程長、排放大量含輅芒硝和硫酸氫

鈉等副產品，資源利用率低。本項目開拓格酸鹽中間體電催化合成輅

酸肝清潔生產集成技術。與傳統工藝相比，具有無污染、產品純度高,

反應副產品內循環或綜合利用，生產成本低，投資省的特點。新技術

從生產源頭徹底解決格鹽行業重污染難題，綜合成本下降10%,產品

純度高達99.75%,具有突出的經濟、社會和環境效益。

專利及進展情況：已申請中國專利3項，正在建立小試規模連續

試驗裝置。

18.基于納米介孔材料的苯酚羥基化清潔生產技術

項目成熟階段：■孵化期□生長期□成熟期項目來源：國家863

項目、國家自然基金

概況：苯二酚是一種重要的特種精細化學品，主要用于醫藥、農

藥、感光材料、合成材料阻聚劑、抗氧化劑和橡膠助劑等領域。目前,

國內苯二酚需求仍主要依賴國際市場，國內生產的核心技術也靠國外

引進，且該技術對設備材質要求嚴、能耗高，同時，還存在酸回收等

相關的環境問題。本項目針對苯酚羥基化的生產過程，建立綠色節能

的苯酚羥基化集成技術。本技術與現有引進的均相酸催化技術相比，

有效提高了原子利用率，建立了多相催化苯酚羥基化新型反應器系統

和優化的集成生產工藝，預期可能耗降低20%以上。如果本課題最終

形成的技術成果能夠獲得推廣應用，將產生巨大的經濟效益。

專利及進展情況：已申請中國專利2項，小試結果順利。

19.尿素反應耦合法合成異氟酸酯（MDI）清潔工藝集成技術

項目成熟階段：□孵化期■生長期□成熟期

項目來源：國家“十一五”科技支撐重大項目

概況：異氟酸酯主要用于合成聚氨酯，也是農藥、醫藥、染料、

皮革等行業的重要的中間體，我國異氟酸酯市場需求潛力巨大，產能

不足，且生產成本過高。光氣化法是國內外普遍采用的MDI工業生

產方法，但生產過程中使用劇毒的光氣，且反應過程中生成氯化氫，

對設備腐蝕嚴重，而且純MDI的收率和質量也較低。本所研發出的

新工藝路線-尿素反應耦合法無有害物排放，可實現污染物的源頭減

量，設備投資與操作費用也將大幅度降低。新工藝如實現產業化將開

辟石油化工、煤化工、天然氣化工新的產業鏈條，技術經濟與環境效

益潛力巨大。

專利情況：本項目已經申請中國發明專利三項。

2O.N,N'一二苯基胭清潔生產的新工藝

項目成熟階段：□孵化期口生長期■成熟期

項目來源：國家“十一五”科技支撐重大項目

概況：N,NZ-二苯基胭是一種重要的醫藥中間體，主要用于制

備磺胺及其下游產品2,6—二氯苯胺等。國內企業生產主要采用工

業尿素法，存在生產規模較小，污染重，產品純度、色度不高等問題。

隨著磺胺類藥物、異氯酸酯等需求量的日益增長，N,N，-二苯基腺

市場前景看好。我所課題組提出以苯胺和尿素為原料，不添加任何催

化劑和其他溶劑條件下，常壓下加熱反應合成二苯基腺的清潔新工藝

集成技術。新工藝以苯胺作為反應原料和溶劑，通過強化副產氨氣移

出、高效相分離、介質循環利用等反應、分離強化手段，有效提高了

二苯基胭的產率。

專利情況：本項目已經申請中國發明專利一項。

21.煤/重油分級利用熱裂解氣化技術

項目成熟階段：□孵化期■生長期□成熟期

概況：我國煤資源的80%屬于中高揮發分煤，傳統的直接燃燒和

氣化不能利用其富含的揮發分和揮發分中所含的芳香環化學品，造成

高值資源的浪費。課題組利用其在雙流化床技術方面的積累與優勢，

2009年在國內首次開展了熱解與氣化耦聯的熱解氣化，同時生產熱

解氣、熱解油、合成氣的新技術研發，建立了1000t/a級中試裝置，

完成了成功調試運行，為進一步優化技術工藝、形成可放大的技術奠

定了堅實基礎。

專利和實際應用情況：煤/重油熱裂解氣化技術目前暫時沒有與

企業合作，但已與大型石化類企業開始探討合作方式，并在推動國家

項目的支持。可望在3年左右實現技術示范。

22.褐煤分級輕度熱解提質技術

項目成熟階段：□孵化期■生長期□成熟期

項目來源：中科院支新項目

概況：我國褐煤資源占全國煤炭資源總量的12.7%,總量達1500

億噸。褐煤熱值低，含水量高，富含揮發分，易風化、易自燃。輕度熱解

是提質褐煤，生產高熱值、穩定性好的蘭炭/半焦，實現褐煤高效利

用的有效途徑。目前普遍采用移動床熱解，難以處理20mm以下碎煤,

造成資源浪費。課題組提出了褐煤分級輕度熱解提質技術，利用氣流

床-流化床-移動床耦合的復合反應器實現對0-50mm的寬粒度分布褐

煤的輕度熱解，制備蘭炭或半焦，并同時實現對不同粒度煤的分級。

專利和實際應用情況：已與碳制品企業達成了共同實施1萬噸/

年規模的技術示范工程的合作合同。目前完成了系列基礎研究，將在

2010年2月開始進行1萬噸/年示范工程設計，6月開工建設，計劃

2010年完成示范工程的調試運行。

23.碎煤預氧化流化床氣化生產工業煤氣技術

項目成熟階段：□孵化期■生長期□成熟期

項目來源：國家科技支撐項目

概況：我國每年消耗1.0億噸粒徑20mm以上的精煤，通過小型

固定床生產工業煤氣，價格高、難以放大。課題組基于前期開展的雙

流化床氣化技術中試成果，通過技術優化提出了適應褐煤、長煙煤、

弱粘結性煙煤的預氧化流化床氣化技術工藝，應用于焦化過程產生的

中煤、焦粉、煤泥等低階煤，生產替代焦爐煤氣的工業煤氣專利和實

際應用情況：目前，針對示范用煤開展了前期研究，完成了煤處理量

1000噸/年的中試裝置設計，正在進行中試裝置建設，根據項目進度

規劃，將在2010年6月開始進行示范工程的設計，10月開工建設。

24.焦化過程煤炭分級與預熱調濕集成技術

項目成熟階段：□孵化期■生長期□成熟期

概況：我國的焦炭產量已近4.0億噸/年，代表重要的煤炭利用過

程和行業。煤炭焦化過程要求將煤炭粉碎至3mm以下，自煤礦運來

的煤目前直接被全量送入粉碎過程，但原煤的60%本身已達3mm以

下，導致粉碎過程的高能耗。同時，目前的煤直接被送入焦化爐，原

煤的含水導致焦化過程低效率。焦化爐產生大量270C左右的煙氣，

目前直接排放，形成了煙氣顯熱的損失。課題組提出了利用焦爐煙氣、

同時實現分級與預熱調濕的集成化技術工藝，開展了顆粒分級特性、

煤脫水動力學、過程模擬等基礎性研究

專利和實際應用情況:與煤焦類企業合作，已基本建成了煤處理

量2t/h的中試裝置，根據進度將在2010年4月前完成中試，進一步

通過技術優化與放大，屆時將建立煤處理量400t/d的第一套工業裝

置。

25.煤焦油高效分離及加氫提質綜合利用集成技術

項目成熟階段：□孵化期■生長期□成熟期

項目來源：科技支撐計劃、企業委托

概況：煤焦油是世界化工原料的重要來源，作為某些化學品的原

料具有不可替代性。我國焦油分離過程普遍存在能耗高、產品結構單

一、深加工和綜合利用能力較差等問題。本項目針對復雜煤焦油的分

離過程，建立高效、節能的焦油綜合利用集成技術。本技術可針對不

同焦油組成進行定性和定量分析、降低能耗10%以上、提高焦油組分

的利用效率，對焦油的主要組成如蔡、酚等精細化學品提取率達90%

以上。針對焦油過程中的低附加值偏分如洗油、蔥油等，進行加氫提

質生產汽油、柴油產品，提高附加值（＞1000元/噸焦油），同時也利

用了煉焦過程中焦爐氣中的氫源。

項目進展情況：煤焦油高效分離可以進行產業化設計、加氫提質

已經完成小試。

26.中小型煤/生物質燃氣生產低焦油氣化技術

項目成熟階段：□孵化期■生長期□成熟期

概況：我國有很多工業應用要求在工場現場利用煤、生物質制備

數千至萬立方/h規模的工業燃氣，如利用生物質生產生物質燃氣目前

仍然使用間歇式移動床氣化爐，焦油含量高、污染嚴重，使生物質氣

化燃氣的推廣應用受到了極大限制。同時，我國擁有較強的生產中小

規模煤氣發生爐的能力，但基于利用粒徑20mm以上塊煤的傳統移動

床氣化技術。為了降低生物質氣化生產燃氣的焦油生成、利用20mm

碎煤低成本生產工業燃氣，課題組提出了耦合流化床部分氧化熱解與

下吸式移動床半焦氣化的新型兩段低焦油氣化技術工藝，建立了

50kg/h級的試驗平臺，還與山東某企業合作，開發了新型的下吸式固

定床氣化裝置，該裝置的成功可直接與新型兩段氣化工藝結合，加快

新技術的產業化。

27.煤一天然氣/焦爐氣共氣化制備合成氣/還原氣

項目成熟階段：□孵化期■生長期□成熟期

項目來源：國家自然科學基金、863項目

概況：新技術將煤制合成氣與天然氣制合成氣進行過程耦合，生

產H2/CO靈活可調的合成氣。其創新性是：克服了天然氣制合成氣

需燃燒1/3左右天然氣提供熱量和H2/CO高的缺點、煤制合成氣

H2/CO低和熱量過剩的缺點，并可通過調控噴吹參數（天然氣、氧氣

和水蒸汽的比例）來調控合成氣的成分。

專利和實際應用情況：發明1項專利。采用移動床，完成了規模

為10-20m3/h產氣量的試驗，可產出H2/CO=l-2、CO+H2>95%的粗

合成氣。

28.亞熔鹽法鋼渣提鋼銘清潔生產技術

項目成熟階段：□孵化期■生長期□成熟期

項目來源：國家重點863計劃項目，企業合作項目

概況：機是一種重要的戰略金屬，在鋼鐵、有色冶金和化工部門

有著廣泛用途。機渣是提機的主要原料，目前機渣提機的主流工藝是

鈉化氧化焙燒工藝，焙燒溫度高，機回收率低，且機渣中的格不能回

收，含格的提鈾尾渣易造成二次污染；該工藝錢沉過程產生大量的高

鹽度氨氮廢水，且焙燒過程中排放有害的含氯或含硫的侵蝕性氣體，

環境污染嚴重。本項目形成以機輅高效提取-多組分清潔分離-機輅產

品轉化-提機尾渣綜合利用為技術特色的亞熔鹽法機渣提鈾格清潔生

產原創性集成技術，反應條件溫和，能耗低、資源利用率高、無污染

物排放，經濟效益顯著。

專利和實際應用情況：已申請發明專利3項。正在河北承德建設

千噸級示范工程。

29.亞熔鹽法氧化鋁清潔生產替代技術工業化示范工程

項目成熟階段：□孵化期■生長期□成熟期

項目來源：中國科學院知識創新工程重要方向性項目

概況：氧化鋁行業為國民經濟、國家安全和人民生活中不可或缺

的基礎原料工業，產品市場巨大，近十余年來，我國氧化鋁生產一直

不能滿足國內需求。中科院過程所開發的亞熔鹽法氧化鋁清潔生產替

代技術工業化示范工程項目是自主研發的具有自主知識產權的能處

理低品位鋁土礦的原創性全濕法氧化鋁清潔生產新技術，同等條件下

能耗低于拜爾法，比燒結法節能60%以上，鋁土礦中氧化鋁資源利用

率比拜爾法高15%以上。本項目的產品成本低、質量高，具有很強的

市場競爭力。本項目為經濟、高效、清潔利用我國大宗中低品位鋁土

礦資源提供了一條全新的生產技術路線，對我國氧化鋁工業可持續發

展具有革命性的重大意義。

專利和實際應用情況：申請中國發明專利6項。正在河南建設年

產萬噸級氧化鋁的產業化示范工程。

30.低溫電解鋁技術

項目成熟階段：■孵化期□生長期□成熟期

項目來源：科技支撐計劃、國家“973”項目、國家自然基金、

企業委托

概況：鋁是國民經濟中重要的基礎原料，2009年產量已超過1100

萬噸，僅次于鋼鐵產量，是有色金屬中產量最高的。傳統冰晶石-氧

化鋁電解鋁工藝存在能耗高、能量利用率低、溫室氣體排放量大（每

噸鋁放2噸二氧化碳）等問題。本項目針對高能耗電解鋁的生產過程,

提出在離子液體低溫熔鹽體系電解鋁新技術。本技術具有以下的創新

特點和優勢：①超低溫電解，能量利用率大大提高，耗電成本可節省

30%;②低溫下熠鹽對電解槽腐蝕性大大降低，有效延長電解槽壽命,

大大降低企業生產成本；③可以根據工藝特點直接生產鋁粉，產品附

加值更高；④建立了具有自主知識產權的電解鋁集成技術。

專利及進展情況：已申請中國專利2項，建成10A小型電解槽

試驗裝置。

31.難選鐵礦石循環流化床磁化焙燒技術

項目成熟階段：□孵化期口生長期■成熟期

概況：我國鋼鐵高速增長的勢頭在短期內還難以得到有效的遏

制，未來對鐵礦石的需求還將大幅增加。在我國已探明的576多億噸

鐵礦石儲量中，大部分屬于復雜難選鐵礦石，難以被有效地分選。中

國科學院過程工程研究所近年來開發了復雜難選鐵礦石循環流化床

磁化焙燒技術，具有磁化焙燒效率高，焙燒過程熱量回收利用充分等

優點，可降低難選鐵礦石粉體磁化焙燒過程的能耗，提高難選鐵礦石

磁化焙燒過程的經濟性。采用本技術，可望實現幾百億噸難選鐵礦石

高效開發利用，經濟效益巨大。

專利和實際應用情況：申請國家發明專利1項；完成10萬噸/年

產業化示范工程。

32.堿法活化處理紅土銀礦/提取鋁鋁新技術研究

項目成熟階段：□孵化期■生長期□成熟期

項目來源：企業委托

概況：It著我國國民經濟的高速發展，鎮礦、鐵礦、輅礦及鋁土

礦等礦產資源對外的依存度逐年增加。為了增強我國對境內外鑲紅土

礦資源的開發利用能力，保證我國未來對鎂、鉆、輅、鐵、鋁的長期

需求，課題組針對復雜低品位紅土鑲礦富含輅、鋁、鑲、鉆、鐵等有

價金屬的特點，借鑒現有輅鹽、氧化鋁和紅土鑲礦的生產工藝，采用

堿法焙燒工藝處理紅土鑲礦，從中提取輅、鋁等有價金屬并轉化為產

品出售，得到的堿浸渣再用加壓酸浸的方法將其中的鑲、鉆等金屬轉

化為產品，最終得到的酸浸渣為含鐵61%以上的鐵精粉。

專利及進展情況：已申請中國專利5項，建成1萬噸/年的紅土

鎮礦處理試驗裝置。

33.鈦白清潔生產集成技術

項目成熟階段：□孵化期■生長期□成熟期

項目來源：科技支撐計劃、國家973項目、中科院方向性課題、

國家自然基金、企業

概況：生產鈦白工業化技術主要有硫酸法和氯化法。我國主要采

用硫酸法，資源利用率低、污染嚴重，嚴重制約了我國鈦白粉工業的

發展。而氯化法掌握在國外少數大企業手中，且投資大，技術復雜，

其產生的含氯化合物廢渣量稍小，但毒性大更難處理。本所提出了熔

鹽法清潔轉化-多鈦酸鹽水解-介質再生循環的鈦白粉清潔生產原

創性新技術（也可稱為堿法鈦白清潔生產新工藝）。新工藝實現酸堿

雙循環，鈦反應轉化率大于97%,鈦總回收率大于95%,可制備銳

鈦型和金紅石型鈦白。清潔工藝從源頭大幅度消減了污染物排放，無

廢渣，廢酸液減少了80%,20%酸完全實現循環利用，原料中的多種

有價金屬在酸堿循環中實現分離，并以金屬鹽形式作為高附加值產

品。

專利及進展情況：已申請中國專利7項，建成1000噸/年的中試

裝置。

34.低品位難處理多金屬礦生物冶金和濕法冶金技術

項目成熟階段：□孵化期□生長期■成熟期

項目來源：企業委托、國家重點基金

概況：難處理金礦是指由于黃金呈微細顆粒形式分布在脈石礦物

中，由于表面被脈石覆蓋無法直接氧化浸出。此類礦物在浸出前必須

通過預處理除掉表面覆蓋層。由于以神硫化物（雄黃和雌黃）為覆蓋

物的難處理礦物目前尚無工業處理方法，在黃金價格居高不下的情況

下，如能實現這類廉價金礦的有效處理，將帶來巨大經濟效益。課題

組采用以加壓氧化為核心技術的處理方法可以高效、無污染地利用珅

硫化物包裹型難處理金礦，在清潔、環保的條件下取得很好的金回收

率，同時還可以回收部分神化合物。

專利、獲獎和實際應用情況：已申請發明專利3項“堿硫氧壓浸

出提取金/銀方法”、“自含神難冶金礦中脫除和回收雌黃的技術”、“自

含種難處理金礦中回收金銀及三硫化二種的方法”。

35.氯化鹽特殊介質浸取從低品位鋁精礦制備高等級二硫化

車目的研究

項目成熟階段：■孵化期□生長期□成熟期

概況：純度為98%以上的二硫化錮具有很好的潤滑性能，被稱為

“高級固體潤滑王”。我國的銅資源儲量居世界第一，但生產狀況比

較落后，出口產品大多是錮渣，氧化銅等低附加值產品。本項目提出

一種新的濕法冶金工藝流程：在氯鹽浸取液中加入一種特殊介質，使

之與浸取液形成協同效應，極大增加了鉗精礦的浸取效率，且母液可

進一步循環利用，實現了節能減排，最終可獲得純度為98%以上的高

純度的二硫化錮產品。此工藝路線能夠大大促進我國豐富的銅資源的

開發利用，以節能環保的綠色工藝，制備出具有高附加值的高純二硫

化錮產品。

專利情況：已申請氯化鹽浸取錮精礦提純二硫化錮方法的國家專

利(No:200910087262.5,2009)?

36.酸堿聯產與再生循環技術用于鎂礦資源開發

項目成熟階段：□孵化期■生長期□成熟期

概況：我國鎂礦資源非常豐富，其中菱鎂礦、水氯鎂石、白云石、

蛇紋石等資源儲量均處于世界前列。但我國的鎂質制品仍以初級產品

為主，高附加值鎂質材料的銷售收入占全行業收入不足1%。現有生

產高端產品的工藝大多存在著固體廢棄物排放的問題，不能滿足清潔

生產的要求。本項目實現鎂資源高效利用，生產高值化產品，建立適

合中小企業以各類鎂礦資源為原料，生產高純氫氧化鎂和氧化鎂的工

業技術示范。本項目無需其他外購原料，固體廢棄物極少，產品為高

純氫氧化鎂(99%以上)，可作為阻燃劑使用。以此為原料，可以生

產高純氧化鎂(98%以上)。整個工藝過程除氯化鎮分解為新過程外,

其他全部為成熟技術的集成，技術風險小。目前已經在河南南陽地區

建成了千噸級中試裝置。

專利情況：已申請發明專利2項。

37.氧化鋁生產高效節能技術

項目成熟階段：□孵化期■生長期□成熟期

項目來源：國家自然科學基金

概況：我國氧化鋁產量多年來一直處于供不應求的局面。我國鋁

土礦資源多為低品位的一水硬鋁石礦，氧化鋁生產主要采用工藝復

雜、耗能高的燒結法和混聯法，能耗(30?45GJ/t-A12O3)是國外拜

耳法平均能耗(12GJ/t-A12O3)的2~4倍,占氧化鋁生產成本的40%

左右。課題組提出了鋁酸鈉碳酸化分解與晶種分解耦合制一水軟鋁石

的氧化鋁生產節能新工藝，在保證一水軟鋁石分解速率的基礎上，通

過抑制鋁酸鈉溶液分解過程三水鋁石結晶，實現分解產物晶型“定向”

控制。新技術可降低氧化鋁焙燒能耗60%、氧化鋁綜合能耗10%左

右。新技術可適用我國80%氧化鋁企業的技術升級改造。

專利和應用情況：發明專利1項，與澳大利亞科廷科技大學合作

開發項目。

38.海鹽鹵水綜合利用制備高純氧化鎂節能新工藝研究

項目成熟階段：■孵化期□生長期□成熟期

概況：氧化鎂系列產品中輕質氧化鎂、活性氧化鎂、高純氧化鎂

等在化工領域應用較為廣泛。本項目提出從海鹽鹵水中沉淀三水碳酸

鎂制取高純氧化鎂的新節能工藝，此方法利用碳酸鐵為反應沉淀劑，

與海鹽鹵水中的氯化鎂反應，得到形貌規整和過濾性好的三水碳酸鎂

晶體，所得三水碳酸鎂經干燥、煨燒可得高純氧化鎂。新工藝具有降

低過程能耗、減少雜質夾帶以及沉淀物良好的過濾性等優點，此工藝

路線的開發成功必將大大促進我國資源加工向資源節約、能源節約和

生產高價值產品的方向發展。

專利情況：已申請三水碳酸鎂制備的國家專利(No:

200710064243.1,2007)

39.菱鎂礦和鹽湖鹵水制高純氧化鎂技術

項目成熟階段：□孵化期口生長期■成熟期

項目來源：國家“十一五”重大攻關項目，863,企業委托

概況：鎂系產品是重要的無機產品，在國民經濟建設中有著舉足

輕重的作用和地位。其中產量最大者為氧化鎂(MgO),據統計，世界

鎂系產品銷量中，氧化鎂占總量的87%。本技術則可以利用廣泛的含

鎂液體或固體資源制備高純氧化鎂，純度大于98%。本技術基于直接

熱解和提取介質循環的短流程工藝提高鎂系產品的純度，降低鎂系產

品在專業用途中有害雜質的含量，外加原材料量和能耗大幅度降低。

工業上的含鎂副產品，其雜質含量和前期處理工藝比液體礦和固體礦

為原料制備鎂系產品又有更大的優勢。因此，本技術可以適合利用菱

鎂礦、鹽湖鹵水、含鎂副產品以及高鎂礦物等來制備高純度的鎂系產

品。

40.無水氯化鎂的制備與電解技術

項目成熟階段：□孵化期■生長期□成熟期

概況：我國是世界上金屬鎂生產和出口大國，但是我國金屬鎂是

采用熱還原法（皮江法）生產的，能耗高、資源利用率低和環境污染

嚴重。與熱還原法相比較，電解無水氯化鎂的方法資源利用率高，污

染較小，是一條綠色、環保，可持續發展的金屬鎂制備的先進方法。

課題組開發了以菱鎂礦（或水氯鎂石）為原料，制備高純度無水氯化

鎂，進而電解無水氯化鎂制備金屬鎂的新工藝（專利：

CN200710179865.9;CN200510126317.0）o與傳統的皮江法煉鎂相比

較，該新工藝具有資源利用率高、環境污染小、生產成本與皮江法相

當。制備的無水氯化鎂的純度大于99%,通過電解可以直接的到精煉

鎂。另外，該技術也可以處理硅烷生產過程中的副產品六氨氯化鎂，

通過流態化燃燒，其中的氨循環利用，得到的無水氯化鎂作為電解金

屬鎂的原料。

41.以高嶺土制備膨潤氟云母的應用開發

項目成熟階段：□孵化期■生長期□成熟期

概況：云母用途極其廣泛，各國都以戰略物資加以儲備。氟云母

是一類含鉀、鋁、鎂、鐵、鋰等元素的層狀含水鋁硅酸鹽的總稱。由

于氟云母不含羥基，它的高溫熱穩定性比天然云母高得多，而且由于

合成云母純凈、雜質少、透明性好，除硬度略大于天然云母外，其它

機械性能、電絕緣性能和真空放氣等性能均優于天然云母。本項目提

供了一種在較低溫度下、使用廉價的高嶺土作為原料、制備膨潤氟云

母的方法。產品可作為離子交換劑、填料等應用于工業水處理、造紙、

涂料等行業中。本方法成本低廉、無環境污染，具有廣闊的應用前景。

專利情況：申請國家發明專利一項。

42.由高嶺土合成硅鋁酸鹽分子篩技術

項目成熟階段:□孵化期□生長期■成熟期

概況:硅鋁酸鹽系列分子篩（A型、X型、Y型和ZSM-5等）在

吸附、分離和多類催化反應中表現出優異的性能。本技術涉及到一種

由（煤系）高嶺土制備硅鋁酸鹽系列分子篩及其性能優化的廉價高效

方法。本技術既可以通過工藝參數的調整調控合成分子篩的粒度、形

貌、孔道特性、熱穩定性和水熱穩定性等各項性能，又能減少產品合

成的原料成本和設備成本。本技術所生產的各種分子篩，針對不同的

用途，可滿足不同的要求。如用于吸附干燥過程的4A型分子篩，可

實現水吸附率達20%以上。本技術不僅可實現高嶺土的高附加值應

用，而且可以進一步優化目標產品的性能。該方法工藝及設備簡單、

投資少、見效快，產品的市場前景廣闊。

43.由高嶺土制備磷酸硅鋁分子篩催化劑技術

項目成熟階段:□孵化期□生長期■成熟期

概況:SAPO系列分子篩（SAPO-5、11、31、34、41、44、47等）

在甲醇制低炭烯燒（MTO）、二甲醛制低炭烯燒（DTO）、燒燒或芳

煌異構化、異構脫臘、生產高級潤滑油中表現出優異的催化性能。本

技術涉及到一種由（煤系）高嶺土制備磷酸硅鋁系列分子篩催化劑及

其性能優化的廉價高效方法。本技術不僅可實現高嶺土的超高附加值

應用，而且可以進一步優化目標催化劑的催化性能。該方法工藝及設

備簡單、投資少、見效快，產品的市場前景廣闊。

44.（煤系）高嶺土生產顏/填料技術

項目成熟階段：□孵化期□生長期■成熟期

概況：高嶺土是重要的非金屬礦，其產品廣泛應用于造紙、橡膠、

塑料、涂料等工業領域。高嶺土在我國有豐富的資源，特別是煤系高

嶺土儲量極其豐富，但生產白度高于90%、粒度為小于2微米占90%

以上高檔顏/填的技術難度大。課題組針對（煤系）高嶺土的特點，

成功地開發出：（1）超細高嶺土懸浮般燒技術；（2）超細化技術；（3）

表面改性技術。與傳統的工藝相比，本工藝的突出特點是：投資省、

效率高、能耗低、產品質量好、調控容易，特別可進行大規模工業化

生產。

45.粘土（石煤）型鋼礦綜合利用技術

項目成熟階段：□孵化期口生長期■成熟期

項目來源：國家863項目，企業委托

概況：粘土機礦是以SiO2為基質的粘土型礦物，伊利石、機云

母、高嶺石三者呈隱晶互層共存，容易泥化，浮選不易，重選不可行。

機磁性弱，無法采用常規選礦方法。目前沿用鈉化焙燒，水浸提取的

工藝，能耗高，效率低。尤其是反應過程產生大量的有毒性氯氣，對

環境和工人健康危害巨大。針對粘土型機礦的特點，本技術利用全封

閉循環的生物-化學協同提取技術，開創了多種元素綜合利用的機清

潔冶煉工藝。工業生產試驗表明該技術具有成本低、效率高、投資少、

無污染的特點，可以綜合利用粘土（石煤）型機礦中的鐵、鋁、硅、

乳元素，物料消耗和能耗低，全流程無廢氣、廢水、廢渣產生，實現

了循環經濟。已在陜西、河南等地建立示范工程。

46.低品位鎰礦生物冶金技術及綜合利用

項目成熟階段：□孵化期口生長期■成熟期

項目來源：國家自然科學基金，863,企業委托

概況：我國是貧鎰國家，加強低品位鎰礦冶金技術的研究在實現

我國礦產資源可持續發展戰略中具有重要意義。中科院過程所開展了

大洋多金屬結核和陸地氧化鎰礦的生物冶金技術研究。2001年中國

科學院對項目“微生物浸出大洋多金屬結核及氧化鎰礦中有價金屬”

進行了鑒定。鑒定意見：該工藝生物浸礦時間短，鎰浸出率高，無環

境污染，浸出渣可得到很好的綜合利用，經過工業化實施驗證該工藝

可以處理我國大量的含鎰10%左右的貧鎰礦，在氧化鎰礦、菱鎰礦、

深海鎰結核、鉆結殼的加工方面具有良好的應用前景與推廣價值。

專利及應用情況：已在廣西、河南、湖南推廣應用。在河北建立

了25000噸/年工廠。已有授權專利兩項。

47.離子液體電解液的開發

項目成熟階段：■孵化期□生長期□成熟期

概況：鋰二次電池作為新一代的儲能技術，受到了廣泛的關注。

目前商用鋰離子電池以EC、DMC、EMC等為溶劑，具有較高的離

子電導率和電化學穩定性，但是存在著電解液容易被氣化，導致電池

發生爆炸的問題。本項目開發的室溫離子液體電解液具有一系列優異

的特點，可以從根本上解決一些傳統有機電解液所存在的問題。離子

液體具有蒸氣壓極低、熱穩定/化學穩定性好、電化學窗口寬等特點,

可以從根本上解決鋰離子電池易發生爆炸的安全性問題；還具有可設

計性，可以根據不同的需要，對陰陽離子進行設計，從而調節離子液

體的性能；離子液體電解液可以提高鋰電池的容量、低溫性能，電池

循環壽命可以提高10%以上。

48.百瓦級新結構無密封固體氧化物燃料電池(SOFC)技術

項目成熟階段：□孵化期■生長期□成熟期

項目來源：國家高技術研究發展計劃(863計劃)

概況：固體氧化物燃料電池具有廣泛的應用前景，既可為分散居

住的人家提供可靠的能源供應，成為獨立的分布式電站，又可作為電

網電力供應不足時的補充，同時在發電時產生的廢氣和余熱可用于家

庭供暖或作為熱水器等的熱源，對可再生能源的高效利用有著重大意

義。燃料電池是一種新型的電化學發電裝置，與傳統的火力發電相比,

能量轉化效率高(40%-60%),環境友好，幾乎不排放氮氧化物和硫

氧化物，二氧化碳的排放量也比常規的火力發電廠減少40%以上。中

科院過程所研制的新型固體氧化物燃料電池取消了傳統結構SOFC

中的密封材料和聯接極，減少了電池組裝環節，降低了組裝難度，極

大的促進了固體氧化物燃料電池技術的實際應用進程。

專利和實際應用情況：在項目執行過程中，申請專利1項

49.具有多級電極結構的染料敏化太陽能電池的開發

項目成熟階段：□孵化期■生長期□成熟期

概況：能源問題已成為制約當今社會經濟發展的瓶頸，以太陽能

為動力的太陽能電池是未來世界的主要能源之一。光染料敏化太陽能

電(DSSC)池在眾多太陽能電池中具有低成本、穩定、相對高效的優

點，是最有希望廣泛應用的光伏電池。而目前制約DSSC應用的關鍵

問題是光電轉換效率。課題組通過構筑具有多級有序結構的電極材

料，并引入二維石墨烯橋，成功地提高了DSSC的光電轉化效率，同

時制備方法具有成本低廉、無污染、工藝簡單等優點，可滿足大規模

生產和普遍應用的需要。此類電池在日本、韓國已經開始大規模的產

業化研究，日本已經開始民用，而我國尚處在起步階段，急需發展。

因此高效光-電轉換材料的開發以及染料敏化太陽能電池的產業化具

有巨大的市場需求。

專利情況：申請國家發明專利一項。

50.相變儲熱節能技術的開發

項目成熟階段：■孵化期□生長期□成熟期

項目來源：中國科學院知識創新工程項目，國家基金

概況：節能已成為我國國民經濟和社會可持續發展的戰略目標。

相變材料在其物相變化過程中，可以從環境吸收熱（冷）量或向環境放

出熱（冷）量，從而實現熱能的高效存儲和可控釋放，應用前景廣闊。

本項目針對鋼鐵冶金高溫余熱、太陽能熱發電、建筑節能和民用電器

等領域，分別研發出多種高質量相變儲熱材料，包括石蠟和結晶水合

鹽基的低溫相變材料、金屬基和陶瓷基高溫相變材料等，并掌握了完

備的封裝技術。研發出的自封裝的核殼結構雙金屬材料是目前已知性

能最好的超高溫金屬相變材料，已應用于鋼鐵冶金過程中的高溫煙氣

余熱回收。該相變材料還可用于太陽能塔式熱發電，作為高溫蓄熱材

料，相關的工作正在研發之中。

專利與實際應用情況：申請發明專利2項。

51.固體氧化物電解質氧泵

項目成熟階段：□孵化期□生長期■成熟期

項目來源：課題組自主

概況：隨著固體氧化物燃料電池(SOFC)技術的發展，派生出

一系列電化學產品，其中最具市場前景的是陶瓷氧氣發生器

(CeramicsOxygenGenerator,縮寫COG),俗稱"氧泵”，其功能是把

空氣中的氧氣分離出來，生產高純氧。制氧原理可以理解為借助電化

學反應從空氣中富集氧氣，與電解水制氧法不同，它只產生氧氣，不

產生氫氣，系統運行過程安全可靠，消除了氫、氧混合爆炸的隱患。

近年來，把“氧泵”用于甲烷氧化偶聯反應，可以把天然氣轉變為液

體燃料。一旦實現了“氧泵”型反應器應用于甲烷氧化偶聯反應技術

的工業化，不但可解決邊遠和深近海地區巨大的天然氣田的運輸問

題，而且采用“氧泵”型甲烷部分氧化反應器技術處理天然氣生產液

體燃料，其數量相當于可供30年消費的世界石油儲量。

專利和實際應用情況：申請專利1項，

52.微型流化床反應分析儀商業化

項目成熟階段：□孵化期口生長期■成熟期

概況：微型流化床反應分析儀MFBRA是新型的氣固反應分析

儀，相比熱重分析儀，具有抑制擴散影響、加熱速率快、實現反應過

程等溫等特點。課題組在2008年研發樣機的基礎上，2009年利用

MFBRA分析測試了熱解、分解、還原、燃燒等系列反應，展示了

MFBRA在測試氣固反應特性及反應動力學方面的優勢，并還證明了

MFBRA所實現等溫反應過