液-液萃取分离科学和技术是化学工程学科的重要分支之一。一大批萃取分离技术在石油化工、原子能、医药工业、食品工业、生物化工以及环境工程中得到了广泛应用。现代工业的发展，对液-液萃取分离科学与技术提出了新的挑战，也为新型萃取分离技术的产生和发展提供了良好的机遇。液-液萃取技术作为一项应用很广的高效分离技术，已成为许多领域发展的技术关键。本项目围绕国家节能减排战略，开展高效液-液离心萃取设备的研制及应用研究。创造性地建立了流场分布与操作条件的关系模型，实现了设备的可控设计；对液-液离心萃取过程环隙间流动特性进行深入细致的研究，定量地求出泰勒涡流的生成条件及其变化规律，精确地描述出流场全貌；在Taylor-Couette流体运动特征、失稳演变过程和压力周期波动特性方面有所突破，建立离心不稳定准则，获得环隙式液-液离心萃取过程的强化传质机理，为环隙式液-液离心萃取系统的量化设计提供理论基础。开发出的离心萃取成套设备及相关工艺技术，在石油化工、生物制药等行业得到了成功应用。在我国最大的林可霉素生产基地-南阳普康药业集团有限公司建成了基于离心萃取技术的“萃取-洗涤-反萃”成套设备及工艺，获得了成功。依托中国石化集团公司，在我国最大的己内酰胺生产基地建成了杂质离心萃取的工业示范装置，每年产生经济效益500万元，大大改善了产品质量。

超高压阀门的阀芯需要抗腐蚀耐磨的材料，因此阀芯的材料往往与本体不同，为了防止出 现掉落、松动等故障，需要将阀芯与阀门本体进行焊接。考虑到阀门本体结构的特殊性，需要 设计一种全自动焊接机床来满足这一要求。 该套数控焊接机床的机械系统主体部分是X,Y,Z三轴工作平台以及旋转R轴构成 (X和Y轴 行程为100mm,Z轴行程为400mm,三轴均通过滚珠丝杠传动，具有较高的控制精度，R轴可旋 转任意角度，载荷100KG) ，为了实现精确控制，四轴均通过伺服电机驱动器+伺服电机驱 动，通过设置伺服驱动器及运动控制卡相关的参数，电机位置控制可达到加工精度要求 (小于 0.2mm) 。其中XYZ三轴均有正负原点开关和零点开关，R轴只有一个零点开关。工作台的旋转 由R轴通过1:100行星减速齿轮带动，工件通过专用工装夹紧，并通过电刷与焊机负极连接。 该项目主要完成了以下工作：焊枪结构改进及硬件调试；机床数控软件的模块化设计， 包括焊接中示教及焊枪路径规划中提出的一种通过空间直线和空间圆弧实现空间曲线的插补 算法，辅助功能的实现和焊缝收弧引弧等时间控制策略等；着重研究了焊接工艺参数 (焊接电 流，焊接电压，焊接速度和焊枪角度) 对焊缝的影响，通过一种数学模型来描述工艺参数与焊 缝熔深之间的关系，对摸索焊接工艺参数对焊缝形态影响和焊缝质量的预测和评估有重要意 义。

西安科技大学自 2008 年开始就对煤矿火灾快速控制技术及成套装备研究着手开始研究，目前此项技术已经成熟并在全国开始推广应用。该项研究成果在理论、技术、装备等方面取得了多项重大创新，与之相应的三个内容分别经山东省科技厅，中国煤炭工业协会组织鉴定，认项目整体上达到国际先进水平，液态二氧化碳直接灌注灭火技术居国际领先水平。成果于 2012 年 9 月获山东省科学技术进步二等奖，该项目申请专利 4 项。技术转化形成 10 余个新产品，实现了产业化，多个产品成为国家矿山应急救援中心建设项目指定采购产品，提高了我国煤矿火灾防治技术装备的水平。

本项目基于过程强化的设计思想，采用气液两相流过滤技术替代传统的液流过滤，其节能的主要机理是：一是通过气液两相流的形成，可在极低的液流速度下形成湍流，因而可在膜表面形成较大的剪切力，抑制膜污染和浓差极化的作用，进而提高膜过滤通量，二是由于气体密度远低于液体密度，因此相同流速下，对气体做功所需能量远低于对液体做功的能耗。基于此机理，开发的膜过滤成套装备较传统的液流过滤设备可节约能耗50%以上。

厚板焊接作为我国核电、船舶、石化等领域重大装备的关键制造技术，对低热输入、高效率、高质量的新型焊接方法升级需求极其迫切。窄间隙焊接技术因采用窄且深的坡口，在厚板焊接时具有效率高、填充量少、热输入小、变形小等优势，在提高焊接效率和焊接质量等方面具有重要应用前景。目前，该类技术在国外核电、船舶等行业广泛应用，技术较为成熟。而我国窄间隙焊接技术研究起步较晚，在大厚板核心焊接设备、工艺及材料均受制于人，尤其针对我国国防重点企业，存在“卡脖子”风险。高端焊接装备依赖于进口，价格高昂。国外主要生产厂家包括法国宝利苏迪、日本日立公司、美国电弧机器等，国内生产厂家华恒、唐山开元等依赖于国外企业的专利授权。 国际和国内现有技术一般采用钨极摆动、陶瓷片约束、横向交变磁场等控制电弧周期性地在两侧壁之间燃烧，存在装置复杂、母材被磁化或间隙较大等缺点。为解决窄间隙焊接侧壁熔合的难题，课题组另辟蹊径，创新性地提出了一种具有完全自主知识产权的“厚板超窄间隙旋转电弧焊接技术及成套装备”新技术。该技术突破了现有窄间隙钨极氩弧焊接（NG-GTAW，narrow-gap gas tungsten arc welding）工艺的局限性，已实现壁厚50 mm超窄间隙焊接，能够更为可靠、简便地解决侧壁未熔合缺陷问题。相对于国内外的现有技术，该技术形成的旋转电弧能够有效改善电弧热量及压力的均匀性，在保证熔敷金属质量均匀的同时避免熔深过大，具备高质量、高效率的突出优势，达到国际先进水平，已在国防、核电、QT等工业领域推广应用。同时，研究团队自主设计研发了面向核电、石化、船舶等装备的大厚板非轴对称旋转钨极超窄间隙GTAW成套装备（图1），可实现板厚超过150 mm、窄间隙5 mm——9 mm的厚壁材料高质量自动化焊接。 图1 大厚板非轴对称旋转钨极超窄间隙GTAW成套装备 该设备特别适用于厚壁不锈钢焊接、钛合金、980高强钢、9Ni钢等特种材料，在核电、军工、石化等领域具有广泛的应用前景。目前处于国际先进水平的宝利苏迪公司生产的单套设备售价高达380万元，国产设备售价也达到150——200万元水平。而自主设计研发的设备单套成本仅约30万元，能够产生巨大的经济效益。

项目背景：大棒材是直径范围为φ70~200 圆钢，实现控温轧制是提高钢材性能、降低合金成本的重要手段。现代化棒材生产线上，根据工艺需要采用了不同的穿水冷却设备布置，以实现控轧控冷功能，但是大规格棒材因为冷却速度慢，水冷后内外温差过大，无法实现理想的控制轧制。开发新型的冷却工艺及配套装备，在不影响正常轧制效率前提下，实现大棒材的控制轧制是行业的难题与期待。关键工艺技术：控制轧制冷却：在精轧机组前置线外冷却装置，通过空冷时间的控制准确控制轧件在精轧机组内的轧制温度，最大限度第消除轧件内外的温度差，结合精轧机一定的变形量，使的φ70~200 圆钢获得较好的产品机械性能。轧后穿水：将终轧温度为 800~950℃的大规格棒材经过间断分布的水冷器，对钢材实现一定程度的加速冷却，同时减少表面快冷淬火组织深度，以达到提高钢材强度、塑性，改善韧性的目的，使钢材得到良好的综合性能。

锻造车间工作环境恶劣，噪声大、粉尘多、危险性大，工人劳动强度大，锻 造企业面临用工贵、用工难的难题。该项目面向汽车零配件、阀门、五金工具等352 行业，实现从金属棒料到压制成型整个过程的全自动生产。主要针对普通冲床和 液压冲床实现热冲、温冲、冷冲的全自动化改造或提供成套自动化解决方案。成 套设备中，具体包括： 1）、棒料全自动上料机，可代替 1 名人工 2）、铜、铁恒温电加热炉、气加热炉，实现热锻或温锻的加热 3）、全自动上下料机械手，可代替两名人工 2、创新要点： 实现热锻、温锻、冷锻的全自动化生产。 3、效益分析（资金需求总额 500 万元）： 全国拥有冲床的数量在 200 万台以上，绝大多数的冲压工序还是依赖人工完 成。至少有 100 万台冲床需要自动化升级改造，另有新增的全自动冲压解决方案 需求。整个冲压自动化行业的市场份额在 600 亿以上。该项目涉及的成套装备可 以代替 3 名人工，一年可以为企业节省 15 万元人工工资费用，并省下一笔管理 费用，避免工伤事故的发生，同时还能保证产品的生产效率和生产质量。设备投 资回收期不到 1 年。具有很好的市场前景。 4、推广情况： 浙江万达阀门有限公司

氧反应器运行负荷低，颗粒污泥易流失且增殖速率慢，处理效率不稳定，沼气产率低，对进水水质水量波动的抵抗能力差等问题，开发出创新的外循环颗粒污泥床厌氧反应器，实现对废水中有机污染物的高效去除和能源化转化。该技术装备采用高效的三相分离器和布水装置，结合独特的外循环控制技术：在水质水量波动大的情况下，能有效控制污水与颗粒污泥的充分混合，运行稳定，产气均匀；不会产生腐蚀，无臭气外溢，无需设置单独的沼气缓冲柜；大大减轻跑泥、颗粒污泥钙化的问题，提高了污水处理效率。 在实现高负荷、高浓度有机废水长期稳定达标处理的同时，实现颗粒污泥资源化和沼气能源化。产生的沼气甲烷含量约60%，可用于沼气发电、沼气产热（热水、热蒸汽）、沼气提纯（天然气）等；产出的颗粒污泥活性物质VSS>80％；两者均可作为产品外卖，获得良好经济收益，有效降低企业环保成本，将环境保护、清洁能源、循环节约集为一体。

表面多孔高通量管是一种高效换热管，采用粉末冶金方法在光管（沸腾侧）内表面或者外表面烧结一薄层多孔层，显著强化沸腾传热，对烷烃、烯烃、芳烃类、醇类、水、氟利昂、液氮等多种工质均适用。沸腾传热系数可比光管提高一个数量级。目前世界上主要由美国UOP公司实现技术与产品垄断，近?年国内进口约76台高通量管换热器，约值人民币5亿元。华东理工大学从1999年起开始研发烧结型表面多孔高通量管及其换热器，2003年成功申请获得批准，联合中国石化扬子石油化工股份有限公司承担了中国石油化工股份有限公司科技开发项目“高通量换热器国产化研制”。开发成功具有我国自主知识产权的烧结型外表面多孔换热管，并制成高通量高效换热器，填补了国内空白。高效换热元件技术指标达到国际同类产品技术水平，多孔表面管的换热效果最高可达光管的15.6倍，能显著提高换热管的强化传热效率。项目获得国家“十一五”863课题、国家高等学校博士点基金赞助和中国石化重大装备国产化研制项目进行研究与技术开发，已经实现铜基粉末、铁基粉末、铜镍合金粉末表面多孔管烧结工业化生产。建成世界第二（国内唯一）的产业化基地，具备年产1000吨烧结型表面多孔管和制造100台高通量换热器的生产能力；产品达到国外同类产品先进水平，荣获“国家重点新产品”和江苏“高新技术产品”证书。目前华东理工大学已开发成功碳钢管、合金钢管、铜镍合金管内外表面烧结铁基合金粉末、铜基合金粉末、铜镍合金粉末工艺技术，完成工业化烧结系统建设及批量生产。外表面铜基粉末多孔管高通量换热器在扬子炼油装置气体分馏脱乙烷塔再沸器上成功应用。采用93.4M2的高通量换热管替代了原122.7M2的光滑管，换热面积减少了27.5%，总传热系数从光滑管的230W/M2℃升高到434 W/M2℃，提高了89%，设备负荷提高了16%，所需蒸汽温度降低了23.7℃，节能效果显著。内表面铁基合金粉末多孔管高通量换热器在扬子芳烃重整加氢预分馏塔再沸器上成功应用。外表面铁基合金粉末多孔U形管高通量换热器在扬子芳烃歧化单元甲苯塔再沸器上成功应用。中国石油乌鲁木齐石化分公司100万吨/年对二甲苯芳烃联合装置高通量管重沸器6台。其中苯塔重沸器、抽余液塔重沸器A/B、抽出液塔重沸器、脱庚烷塔重沸器计5台重沸器（直径1800～2200mm、单台换热面积大于1000mm 2 ）为立式虹吸式固定管板结构，管内塔釜液再沸，管外热流体冷凝。采用 32×3mm外表面刻槽、内表面烧结铁基合金粉末表面多孔高通量管，4m长管2500根、5m长管9000根。抽余液塔蒸汽重沸器为卧式U形管结构（直径2000mm、换热面积1470mm?），管外塔釜液再沸，管内蒸汽冷凝，采用 19×2mm外表面烧结铁基合金粉末表面多孔高通量U形管2100根。获得中国发明专利授权“一种表面多孔管低温烧结工艺”（专利号ZL03116481.1）。中国实用新型专利授权“波形扁钢折流杆换热器”（专利号ZL 01253449.8）。申请中国发明专利“铜镍合金多孔表面管的烧结方法”（申请号200710043508.X）、“铁基粉末多孔表面换热管的低温烧结制备技术”，申请实用新型专利“一种管壳式换热器”（专利号2006200478921）等。项目成果获得了2009年上海市科技进步一等奖，中石化公司科技进步三等奖2项。

本项目在国家、天津市各项科技计划支持下，重点突破螺旋锥齿轮数控加工模型、机床结构与精度设计、齿轮检测修形三项关键技术，开发了螺旋锥齿轮数控铣齿机、磨齿机、滚动检查机等系列化成套装备，打破了国外技术垄断，满足了重型车辆、大型舰船、万米石油钻机等国家重大需求。产品获中国名牌和中国驰名商标，国内市场占有率90％以上，并获欧盟CE认证，出口21个国家和地区。本项目总体技术达到国际先进水平，极大推进了我国高端制造装备的技术进步。