丁二酸又名琥珀酸，是生物炼制产品工程中最重要的碳四平台化合物，是制备多种重要化工中间体（1，4-丁二醇、四氢呋喃、g-丁内酯等）与生物可降解材料（PBS）的原料，市场需求总量将有望由目前的1.8万吨扩展至400万吨。传统生产方法采用的是从丁烷经顺丁烯二酸酐通过电解生产，生产污染大，成本高，抑制了丁二酸这一大宗化学品的发展潜力。生物法生产丁二酸的主要原料来源广泛且价格低廉（玉米、废乳清、工农业生产废料等），可以减少对不可再生资源的消耗，微生物合成丁二酸的过程中吸收并固定CO2用于菌株的代谢，并最终生成丁二酸，每生产1kg丁二酸，将会有0.37kg的CO2被固定。如果将发酵生产丁二酸与另一大宗发酵产品乙醇的生产过程进行耦合，更可将发酵生产乙醇产生的CO2加以利用，减少温室气体的排放，并同时生产出丁二酸、乙醇等产品。该制备技术具有产物浓度高、原料来源丰富、分离简便、产品质量高等优势。可利用葡萄糖、玉米粉糖化液、纤维素/半纤维素水解糖液并在发酵中固定二氧化碳气体作为碳源，在较高葡萄糖浓度下（100g/L）实现了较高浓度产物的累积（60~70g/L），生产强度达1.5g/（L•h），丁二酸提取收率≥80%，产品纯度≥98%。拥有具有自主知识产权的丁二酸生产菌株：产琥珀酸放线杆菌NJ113，该菌株具有良好的丁二酸生产性状，生产水平目前处于国际先进、国内领先。建立了从种子培养、厌氧发酵、产物分离提取及检测分析等一系列较为完整的上下游工艺，具有路线简单、便于操作、绿色清洁等优点。

研发阶段/n内容简介：本研究是以发酵、酿造、制糖、制药等工厂的副产品米渣(湿渣蛋白含量35%)为主要原料，采用多菌种发酵的生物工程新技术，将米渣中的蛋白质降解为可溶性游离的复合氨基酸和短肽营养液。该营养液配比合理，不含任何色素和防腐剂，是一种独特的发酵型纯天然保健饮品，色泽为淡黄色，清亮、透明，酸甜可口。该研究选用了多种正交试验法对单、双、多菌种的种子和发酵配养基配方、工艺路线及参数等关键技术进行优选、对比，验证扩大试验，掌握了该技术的关键。据查新检索目前国内外未见有相同工艺产品的文献报道。中试成果

该成果 2013 年获全国商业科技进步奖二等奖。主要创新成果有： 1. 应用葡萄酒风味物质变化规律生产特色新产品工艺优化体系。 2. 营养保健葡萄酒生产工艺优化以及关键技术。 3. 酒泥酵母甘露糖蛋白提取应用技术与高档特色葡萄酒生产工艺集成开发。4. 建立了新工艺产业化应用及技术转移新模式。

本项目获 2018 年中国轻工业联合会科技进步奖一等奖柠檬酸是一种重要的三羧酸类化合物，广泛应用于食品、医药、化工等领域，是当前世界上产量和消费量最大的食用有机酸，是世界第二大发酵产品。虽然发酵法生产柠檬酸起步较早，但目前其生产技术仍存在问题，如发酵种子培养周期长、活力低；发酵菌种影响柠檬酸合成的生理、代谢特性认识有限；传统同步糖化发酵工艺原料利用不充分；柠檬酸提取过程能耗高，废水有机物浓度高、处理难度大等。因此，本项目在江南大学刘龙教授带领下实现了传统的技术升级和转型，实现绿色智能化生产。获 2018 年度中国轻工联合会科技进步一等奖。 主要创新内容及技术突破： 1、建立了结合超声波诱导孢子快速萌发与种子糖化酶水平表征的移种策略， 发酵强度由 2.55 g·L-1·h-1 提升至 2.85 g·L-1·h-1（提升幅度 11.8%）； 2、进行了柠檬酸发酵生产菌株的系统生物学分析，发现发酵后期的低 pH 环境可激活柠檬酸合成相关基因的表达，葡萄糖作为效应物可激活其转运蛋白的表 达； 3、强化同步糖化发酵方式，利用葡萄糖模糊预测模型结合糖化酶阶段添加的策略补偿发酵中后期 pH 急剧降低导致的葡萄糖供给速率不足，中试规模发酵强度进一步提升至 3.15 g·L-1·h-1，残总糖由 19.2 g·L-1 下降至 13.2 g·L-1（下降幅度 31.3%）； 4、应用模拟移动床实现了柠檬酸发酵液连续分离提纯及废水资源再利用，在实现了清洁化生产的同时柠檬酸收率达到 98%，较传统钙盐法提高 5%。 

项目的简单概述 本项目根据反应热喷涂的原理，研究开发了反应热喷涂粉末的前驱体碳化-复合技术，在此基础上成功开发了TiC/金属系列陶瓷-金属复合涂层反应热喷涂粉末。该产品技术具有如下特点：(1)所制备的粉末具有包覆结构，结合强度高，流动性好，可以保证喷涂过程中反应组元充分反应、获得优质的TiC/金属反应热喷涂复合涂层；(2)涂层中TiC颗粒细小（普通火焰喷涂≤300nm；等离子喷涂≤500nm），涂层与基体结合强度高；(3)对喷涂条件要求低，既可用于普通火焰喷涂，也可用于等离子喷涂；(4)生产和应用(喷涂)成本低。 项目的最新进展、所达到的水平 已申报2项国家发明专利，可产业化。 项目的关键数据，如性能指标等 ①喷涂方式：普通火焰喷涂或等离子喷涂 ②孔隙率：≤3％(普通火焰喷涂) ③涂层表面硬度：HRA≥90(普通火焰喷涂) ④耐磨性能：普通Ni60涂层的12～18倍(普通火焰喷涂)

乙烯工业是石油化学工业的龙头和核心，乙烯生产装置的核心部分是裂解炉，整个乙烯装 置效益与裂解炉的设计和操作有直接的关系，高水平设计和优化操作裂解炉是乙烯生产装置经 济效益提升的前提。本项目以乙烯裂解炉为例，研究了不同辐射模型对裂解炉流动、传质、传 热和反应的影响，建立准确的辐射模型；在此基础上，研究三维燃烧器的燃烧机理，比较不同 燃烧模型对裂解炉运行状况的影响，建立准确的燃烧模型；在以上模型的基础上，研究了裂解 炉炉膛CFD与炉管裂解反应模型耦合模拟和实验验证；在此基础上，建立基于CFD模拟的区域 法数学模型，研究了其在工业裂解炉中的应用，以提高工业装置的操作运行水平，降低成本和 能耗。

南开大学蓖麻生物航油集成技术，是在“应对气候变化、绿色低碳发展”的前瞻理念下，集成南开十几年蓖麻产业链开发基础及化学化工科研优势，自主研发，现已取得阶段性成果：建立了“生物航油基础研发基地”，突破了催化剂关键技术，打通了工艺流程，产品全项达标，成本在目前所有生物质航油中最低，申请中国发明专利 7 项，列入国家发改委《战略新兴产业重点产品目录》、《国家重点推广的低碳技术项目指南》等，获第四届国家和天津市创新创业大赛奖项，具有拉动千亿元绿色低碳产业链的巨大发展潜力。 生物航空煤油（生物航煤）就是以动植物油脂或农林废弃物等生物质为原料生产的航空煤油，可在航空煤油中大比例的添加使用（50%），且不需要对发动机做任何改进。2012 年开始的欧盟航空碳税之争已迫使各国争相开发生物航煤技术来实现航空业的碳减排。生物航煤的研发契合国家十三五发展战略规划，对我国航空业减排、根治雾霾、维护能源安全、以及拉动三农等都有重要作用，是国家大力支持的绿色低碳产业创新增长点，是当前国家急需解决的重大科学难题之一。目前，该项目的技术难题就是核心催化剂脱氧活性不佳、航煤选择性低、稳定性差。 南开大学李伟教授科研团队目前已开发出具有完全自主知识产权的蓖麻航油制备及配套催化剂关键技术，使原料油转化率＞99%，蓖麻生物航油产品收率＞80%；经中石化石科院按国际生物航煤最高标准的 ASTM D7566 和国家喷气 3 号燃料（GB 6537-2006）等指标检测，全项达标。相关研究内容在《Bioresource Technology》发表论文 1 片、申报中国发明专利 7 项、国际发明专利 2 项。相关技术受到国内外高度重视及新闻媒体关注。在第四届中国创新创业大赛中以天津赛区第一名成绩进入全国总决赛，最终以第 6 名荣获“全国优秀团队”称号。

南开大学蓖麻生物航油集成技术，是在“应对气候变化、绿色低 碳发展”的前瞻理念下，集成南开十几年蓖麻产业链开发基础及化学 化工科研优势，自主研发，现已取得阶段性成果：建立了“生物航油基础研发基地”，突破了催化剂关键技术，打通了工艺流程，产品全 项达标，成本在目前所有生物质航油中最低，申请中国发明专利 7 项， 列入国家发改委《战略新兴产业重点产品目录》、《国家重点推广的低 碳技术项目指南》等，获第四届国家和天津市创新创业大赛奖项，具 有拉动千亿元绿色低碳产业链的巨大发展潜力。 生物航空煤油（生物航煤）就是以动植物油脂或农林废弃物等生 物质为原料生产的航空煤油，可在航空煤油中大比例的添加使用 （50%），且不需要对发动机做任何改进。2012 年开始的欧盟航空碳 税之争已迫使各国争相开发生物航煤技术来实现航空业的碳减排。生 物航煤的研发契合国家十三五发展战略规划，对我国航空业减排、根 治雾霾、维护能源安全、以及拉动三农等都有重要作用，是国家大力 支持的绿色低碳产业创新增长点，是当前国家急需解决的重大科学难 题之一。目前，该项目的技术难题就是核心催化剂脱氧活性不佳、航 煤选择性低、稳定性差。 南开大学李伟教授科研团队目前已开发出具有完全自主知识产 权的蓖麻航油制备及配套催化剂关键技术，使原料油转化率＞99%， 蓖麻生物航油产品收率＞80%；经中石化石科院按国际生物航煤最高 标准的 ASTM D7566 和国家喷气 3 号燃料（GB 6537-2006）等指标 检测，全项达标。相关研究内容在《Bioresource Technology》发表论 文 1 片、申报中国发明专利 7 项、国际发明专利 2 项。相关技术受到 国内外高度重视及新闻媒体关注。在第四届中国创新创业大赛中以天 津赛区第一名成绩进入全国总决赛，最终以第 6 名荣获“全国优秀团 队”称号。 市场应用前景： 生物航油市场需求巨大，据国际民航组织规定，2020 年中国航空燃油的 30%（约 1200 万吨）要打上“生物质标签”，如果按“50%生 物质航油：50%化石航油”掺混，需要 600 万吨“纯”生物质航油， 总产值达数千亿元。但 2014 年全国生物航油产量不足 100 吨，离规 模化相差甚远。蓖麻航油具备占据 50%市场份额的可能性，按 5 年生 产蓖麻生物航油 300 万吨计算，仅技术转让和催化剂销售利润就可达 5 亿元以上。同时，使用生物航油可降低 50%以上的污染物排放，可 有效减排治霾，维护我们的环境安全。 拟开展合作方式： 现已申请中国发明专利 7 项，拟开展合作方式：建设年产万吨级生物航油 及配套催化剂示范生产装置，采用股权合作或实施许可的方式合作。

苯乙烯与二烯烃嵌段共聚物包括苯乙烯类热塑性弹性体（SBS, SIS,）、溶聚丁苯橡胶，星型SSBR, 星型SIBR等的橡胶材料，以及透明高抗冲聚苯乙烯K树脂。目前，前者在全世界已形成了数百万吨的生产能力和消费量，广泛的应用于轮胎橡胶，改型沥青，热溶胶，压敏胶，制鞋，聚合物改性等领域；后者K树脂由于将橡胶嵌段的球粒直径控制在纳米数量级，因而同时具有优良的透明性、抗冲击性、抗弯折疲劳和加工性能，因此在医用包装材料，医用器械材料，办公用品、家用电器、汽车、化工、仪表等领域都具有极广的应用，这是通用高分子材料所无法替代的，但是目前我国K树脂尚未成功工业化。本项目采用聚合反应挤出技术，该技术以挤出机为反应器，充分利用螺杆挤出机对高粘度介质也具备有效传热、传质的特点，将单体聚合与高聚物加工两个过程合二为一，实现无溶剂本体聚合，直接在挤出机中几十秒钟内由单体聚合成超高分子量聚苯乙烯、苯乙烯类热塑性弹性体、K树脂等。本项目通过混合单体进料方法，得到的聚合物经NMR，IR，DMA，GPC，TEM，SEM，AFM测定及理论分析发现其为（SB）n多嵌段的共聚物。B橡胶嵌段的分散相尺度在自然状态下呈纳米级球状分布。有高达220％以上的超高断裂延伸率。在液氮中冲断面呈现出典型的韧性断裂形貌。该技术成熟度已达到可中试阶段。如采用分段加料的方式，由单体一步本体聚合得到当今世界上必须用耗能、污染的溶液聚合法方可得到的SBS、SIS等嵌段聚合物，其技术成熟度同样已达到可中试的阶段。该技术已申请了3项国家发明专利，具有完全独立的知识产权。

反应蒸馏技术是反应操作与分离操作相互耦合的产物,虽然它是一种最有代表性和最具发展潜力的化工过程强化技术,具有大幅度降低设备投资成本与操作能耗的潜力,但是这种优势并没有在所有的反应物系中得到充分的体现,在某些条件下,反应蒸馏技术的劣势甚至比那些传统的工艺流程(一个反应器和几个传统的蒸馏塔组成的工艺流程)还要明显。例如,在分离不利物系(反应物与产物的相对挥发度相间排列,即αR1>αP1>αR2>αP2或αP1>αR1>αP2>αR2)和最不利物系(反应物是最轻和最重组分,产物是中间组分,相对挥发度的排列顺序为αR1>αP1>αP2>aR2)时,使用常规反应蒸馏技术的能耗较大或者根本无法完成分离,这影响了反应蒸馏技术优势的发挥及其使用范围。为了解决这些问题,前人提出了不同的反应蒸馏结构和改进措施,但是这些方案中都存在着一个结构缺陷,即他们都忽略了未反应的反应物通过产品侧线采出口塔板的量和浓度对于反应蒸馏塔设计的影响。为了研究这种影响,本文提出了“不利浓度”的概念,并提出了“不利浓度”判据,以度量“不利浓度”的大小和研究其对系统稳态性能的影响。为了消除“不利浓度”的影响,本文提出了一种新的过程强化方案,即采取进料分流强化双反应段蒸馏塔的设计,得到新的蒸馏塔设计方案——分料双反应段蒸馏塔。分料比、分料的数量和分料的进料位置是分料双反应段蒸馏塔设计中重要的设计变量,它们的合理设计可以显著加强蒸馏塔的内部能量耦合与物质耦合,这使得双反应段结构首次应用于分离不利物系并获得了良好的稳态性能。通过对6个反应体系的对比研究结果表明,由于大幅度降低了“不利浓度”的影响,大大降低了蒸馏塔的操作能耗,与现有反应蒸馏塔的结构方案相比,本文提出的分料双反应段蒸馏塔具有最优的经济性能。对于最不利物系,分料双反应段蒸馏塔比现有最优设计降低能耗最高达133.2%；对于不利物系,分料双反应段蒸馏塔比现有最优设计降低能耗最高达4.92%。本项目的主要研究目标是“不利浓度”对蒸馏塔设计的影响,建立以“不利浓度”及其判据为核心的理论框架,针对最不利物系以及不利物系,系统地研究分料双反应段蒸馏塔的优化与设计主要的研究工作可以归纳为以下几点：1、利用平衡级模型对分料双反应段蒸馏塔进行了模型化研究,并建立了相关数学模型。2、分别针对双反应段蒸馏塔和现有研究中稳态性能最优的外部环流反应蒸馏塔进行了灵敏度分析,对比重要设计和化学参数变化对两种结构稳态设计的影响,论述了两种结构在稳态设计方面的优缺点,说明了双反应段蒸馏塔的研究意义。3、提出了影响反应蒸馏塔分离效率和能耗的因素,并提出了“不利浓度”的概念和“不利浓度”判据。