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单嘧磺隆和单嘧磺酯合成工艺的绿色研究
项目简介：
单嘧磺隆和单嘧磺酯是超高效、广谱、安全的绿色化农药品种，分别于 2007、2013 年通过农业部审核，获得农业部正式登记证。其中单嘧磺隆适用于小麦、谷子、玉米等主要作物，尤其是作为谷子除草剂，它的作用无可替代，我国玉米种植面积为 5.1 亿亩，小麦 4.5亿亩，谷子 3000 万亩，因而市场相当广阔。目前单嘧磺隆、单嘧磺酯原药生产废水量较大，亟需对它们的合成工艺进行更深入的研究，以实现合成工艺绿色化，使整个工艺废水达到“零排放”。
项目特色：
设计单嘧磺隆生产工艺路线时，对氨解工段反应进行改进，用水代替有机溶剂作为反应溶剂，使生产工艺更为绿色化；对氨基酯工段后处理进行了改进，通过蒸馏回收了丙酮；对关环工段后处理进行了改进，在近回流情况下通过水萃取除掉无机盐，水可以通过蒸发回用，既保证了中间体的纯度，又减少了废水排放。设计废水处理方案时，采用了“生产工艺废水套用—蒸发回用—结晶”这样的一个内循环过程，不仅大大降低了生产工艺废水的处理成本，而且回收绝大部分的水以及无机盐。可以实现水回用，基本达到废液“零排放”，满足了节能环保的要求。该方法不仅操作简便，不需要增加额外的设备，运行成本低。
本项目先后承担国家“十五”科技攻关 3 项，“十一五”科技支撑 1 项、科技部推广 1 项，农业部成果转化 1 项、天津市重点攻关 1项和天津市成果转化 1 项；曾获国家技术发明二等奖、国家发明创业奖，教育部科技进步二等奖、天津市科技发明一等奖、天津市发明专利金奖，天津市最有价值发明专利称号，天津科技重大成就奖等。
社会贡献和经济效益：
可降低单嘧磺隆生产工艺废水的处理成本，而且回收绝大部分的水、无机盐以及部分原料，能基本达到废液“零排放”。同时，可能该方法应用于同类产品单嘧磺酯等的生产工艺废水处理中。该项目不仅节约成本，更重要的是它基本实现生产工艺“绿色化”，这对单嘧磺隆、单嘧磺酯的推广具有非常重要的意义。
南开大学
2021-04-13
单分散金属纳米颗粒自动化生产工艺与设备研发
金属纳米颗粒是重要的超材料（Metamaterials）物质，在化学化工（如催化剂）、生物医药（如医学成像与诊断试剂）、新能源（如光能转化）等领域中有着巨大的市场前景。以金纳米颗粒为例，目前国际 市 场 基 本 被 英 国 BBI 等 极 少 数 公 司 所 垄 断。根据 BBI 公司统计，其产品在科研领域的使用频率超过 4 亿次/年，按照其售价约 2 英镑/毫升，每次测试使用 10 毫升计算，该公司仅纳米金销售年产值就超过 80 亿英镑。金属纳米颗粒的原料成本并不高，仍以纳米金为例，1 克氯金酸（人民币 200 元）可生产纳米金 1 万毫升，按照 BBI 的售价价值约 2万英镑。而且在国内购买 BBI 等公司的产品还需缴纳高额税费，供货期通常长达数月之久。国内金属纳米颗粒的生产有面临工艺不完善、无法自动化大规模合成等问题。实验室的小规模制备成本高，并且产品单分散性和颗粒尺寸重现性不好，无法同国外公司竞争。
我们经过多年的研究积累掌握了各种金属纳米颗粒的精准形貌和尺寸控制方法，结合微流控技术能够实现自动化合成，可以生产多种形状规则、尺寸均一的高质量产品，预期在国内和国际市场都有很强的竞争力。
南开大学
2021-04-13
采用多射流高压静电纺丝工艺，制备高质量 Janus 纳米纤维
多射流电纺与 Janus 结构产品：
上海理工大学
2021-01-12
基于固定化酶生产低分子量肝素的新工艺
低分子量肝素(LMWH)是临床上最主要的天然抗凝剂，目前主要是通过动物来源的肝素进行酶降解制得。欧洲药典要求 LMWH 的分子量为 6000~8000，质量控制是生产 LMWH 的重要环节。而肝素酶的活性和利用率直接影响 LMWH 生产成本和产业经济。
本项目组利用融合肝素酶 I (Hep I)与甲壳素之间的亲和作用，实现酶的循环利用，同时融合酶活性和稳定性提高。利用绿色溶剂体系制备形态完好、尺寸均一的甲壳素微球。用固定化酶制备的 LMWH 产品达到欧洲药典要求，实现了分子量可控，生产过程可实时监测。该项目将对 LMWH 产业的绿色和经济生产提供技术支持。目前已发表 SCI 论文 2 篇，并与相关企业开展了合作。
江南大学
2021-04-13
基于燃料电池增程器时滞特性的瞬时优化能量管理策略改进
本项目拟进一步技术升级转化的核心技术科技成果“基于燃料电池增程器时滞特性的瞬时优化能量管理策略”来源于“十二五”863计划《燃料电池轿车动力系统技术平台研究与开发》（2011AA11A265）项目。围绕该核心技术，项目申请人已申请发明专利7项，其中4项已授权，发表相关学术论文二十余篇，并与上海大众汽车有限公司开展了初步的技术转化合作。1 技术简介 针对燃料电池电动汽车具有多个车载能量源这一特点，申请人从综合考虑动力蓄电池和燃料电池增程器协调工作的角度出发，提出了一种源于ECMS策略（等效燃料最小策略）的基于损失功率最小算法(minimum loss power algorithm，MLPA)的瞬时优化能量管理策略。该策略算法思想为，基于试验得到的各关键部件效率特性图，构造动力蓄电池、燃料电池、DC/DC等关键部件在每一时间步长内的损失功率函数，这些部件损失功率函数在每一时间步长内的线性叠加构成了多能量源动力系统损失功率指标函数，通过使该指标函数在每一时间步长取值最小（系统效率最高）来确定燃料电池增程器功率输出。图1为该控制策略导出的燃料电池实时功率输出优化控制曲面。 通过仿真及实车转毂试验台验证发现该策略具有以下优点，如图2-3所示：1）该MLPA瞬时优化能量策略对工况适应性强，多种常见工况下（NEDC，UDDS，HWFET，匀速工况）经济性优于传统能量策略。2）多种常见工况下，该MLPA瞬时优化能量管理策略均能够控制燃料电池功率输出变化平缓，实现了“浅充浅放”，有利于燃料电池以及蓄电池的寿命保护。
同济大学
2021-04-11
精对苯二甲酸（PTA）装置节能降耗的 优化运行技术
面向国家发展自主重大装备关键技术需求，针对大型PTA装置优质增产、节能降耗和减排 目标，综合应用化学工程、过程建模与流程模拟、智能计算与优化、工业过程数据协调与校正 等多学科交叉的理论方法和技术，研究开发了PTA装置对二甲苯（简称：PX）富氧氧化反应 过程、粗TA加氢精制反应过程、共沸精馏溶剂脱水过程等关键生产单元的系列建模与优化操 作技术，研发了氧化反应尾气冷凝系统的用能优化、加氢反应器进料预热系统与后续五级结晶 器换热网络的节能优化技术以及PTA 联合装置PX 氧化反应尾气优化利用、中低压蒸汽优化配 置、PTA装置循环水、蒸汽换热网络等系统用能优化技术，为工业装置优化运行提供实用技术 和软件。研发和实施的技术与软件具有“智能化”功能，适应性强，多项技术和软件属国内首 创，填补了国内空白，达到国际先进水平，更适合国内PTA 装置优化运行的需求。 上述技术成果自2004 年开始陆续在扬子石化2 套36 万吨/年、65 万吨/年PTA 装置、天津 石化34 万吨/年PTA 装置上成功应用，主要技术经济指标达到或超过了同类装置国际先进水平 (装置综合能耗平均降低20%) ，近三年累计实现新增利税7.79 亿元，已形成11 项国家发明专利 (授权7 项、申请4 项) ，登记5 项软件著作权和6项专有技术。技术成果获得2010年教育部科技 进步一等奖，2007年上海市发明创造发明专利一等奖。
华东理工大学
2021-04-11
二甲苯联合装置资源配置与 节能降耗优化运行技术
由于装置扩容改造，现有芳烃二甲苯装置都存在多线联合处理具有不同组分分布的原料 情况。为使得所需处理原料与处理装置的特性相匹配，必须对二甲苯装置各单元处理负荷和操 作参数进行优化，提高装置整体运行水平，才能实现二甲苯生产装置经济效益的提升。本项目 针对二甲苯生产装置的实际情况，开展甲苯歧化和混合二甲苯异构化过程的机理建模、芳烃分 馏过程的工艺建模、对二甲苯吸附分离过程的工艺建模、及抽出液与抽余液精馏过程的工艺建 模，实现二甲苯联合装置的全流程模拟，以及基于机理模型的工艺流程改进和工业装置关键工 艺参数操作特性研究，完成二甲苯联合装置工艺改进和优化运行技术的研发，并通过工业装置 实际应用，实现装置运行过程中物耗和能耗的降低与生产效益的最大化。
华东理工大学
2021-04-11
大型船舶综合电力系统协同优化与智能运行关键技术及应用
2019年上海市科技进步一等奖
在复杂多变海况与恶劣运行环境中，大型综合电力系统各类型扰动和故障频繁，严重影响了大功率变频装置与高精密仪器的可靠运行，系统安全稳定问题远比陆地电网严峻，亟需突破解决。提高装备性能和系统调控水平，是保障我国由造船大国向造船强国转型升级的重大需求。围绕综合电力系统优化与智能运行技术难题，历经十余年的产学研攻关，取得了多项独创性技术成果：
1、发明基于多电平功率模块的大功率变频系统及自适应虚拟同步电机控制技术，研制国产5MW大功率多重优化控制变频装置。
2、首创多频带混合电力滤波器及参数动态优化技术，开发变压器可控预充磁装置，研制船舶电能质量诊断与协同优化控制系统。
3、提出大型船舶电站-电网自适应广域协调保护方法，研制协调保护装置与模糊多目标故障智能自愈系统。
4、发明船舶负载功率波动模糊分频与协同优化分配技术，提出综合电力系统分级协同稳定控制机制与方法，开发船舶能量动态智能优化管理系统。
项目获16项专利，成果整体达国际领先水平，打破了国外技术垄断与封锁，解决了我国民用船舶电力系统关键装备“卡脖子”的问题，有效支撑了综合电力系统的优质运行。成果已成功应用于“海洋981”半潜式钻井平台、“雪龙2”等综合科考船、大型箱船，其中“东方红3”科考船电网运行参数部分世界领先，获CCTV、新浪网等多家权威媒体报道。项目核心装备与系统打通了高技术船舶上下游产业链，推动了上海船舶工业高端化转型与发展，近三年新增产值10.39亿、利润1.48亿、利税0.5亿，衍生技术已拓展应用至多个配电网示范工程。
图 2 自主优化控制大功率变频装置
图 3 混合滤波器实物图
图 4 电能质量主动优化控制系统
图 5 智能保护与自愈系统现场应用及测试
上海交通大学
2021-05-11
基于直流输电的低速齿轮箱双馈型风电机组优化设计方法
本发明涉及一种基于直流输电的低速齿轮箱双馈型风电机组优化设计方法，属于风电领域。该方法采用一种双馈型风力发电系统拓扑结构对包括齿轮箱、双馈发电机(DFIG)和直流变流器的双馈型风电机组进行优化设计及控制；首先采用定子磁通矢量定向控制策略，求优化前后所述DFIG的定转子电流、总电流及直流变流器总电流之比；其次求优化后双馈型风电机组总成本Cs2；最后求风电机组优化设计参数：根据Cs2公式，绘制Cs2‑λ曲线，λ为优化前后齿轮箱增速比之比，求得Cs2的最小值和λ的最优值，由此获得优化后齿轮箱增速比和DFIG的定转子电流、同步转速、定子额定频率。本发明使齿轮箱增速比降低，可降低故障率和成本，提升系统运行可靠性。
曲阜师范大学
2021-05-07
精对苯二甲酸（PTA）装置节能降耗的优化运行技术
面向国家发展自主重大装备关键技术需求，针对大型PTA装置优质增产、节能降耗和减排目标，综合应用化学工程、过程建模与流程模拟、智能计算与优化、工业过程数据协调与校正等多学科交叉的理论方法和技术，研究开发了PTA装置对二甲苯（简称：PX）富氧氧化反应过程、粗TA加氢精制反应过程、共沸精馏溶剂脱水过程等关键生产单元的系列建模与优化操作技术，研发了氧化反应尾气冷凝系统的用能优化、加氢反应器进料预热系统与后续五级结晶器换热网络的节能优化技术以及PTA 联合装置PX 氧化反应尾气优化利用、中低压蒸汽优化配置、PTA装置循环水、蒸汽换热网络等系统用能优化技术，为工业装置优化运行提供实用技术和软件。研发和实施的技术与软件具有“智能化”功能，适应性强，多项技术和软件属国内首创，填补了国内空白，达到国际先进水平，更适合国内PTA 装置优化运行的需求。上述技术成果自2004 年开始陆续在扬子石化2套36 万吨/年、65万吨/年PTA 装置、天津石化34 万吨/年PTA 装置上成功应用，主要技术经济指标达到或超过了同类装置国际先进水平（装置综合能耗平均降低20%），近三年累计实现新增利税7.79 亿元，已形成11项国家发明专利（授权7项、申请4 项），登记5 项软件著作权和6项专有技术。技术成果获得2010年教育部科技进步一等奖，2007年上海市发明创造发明专利一等奖。该项目先后获得了国家科技进步二等奖，第五届上海市发明创造专利奖发明专利一等奖，形成了4项国家专利。
华东理工大学
2021-04-11