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面向生物医药和精细化工绿色高效制造的微流控技术
1. 痛点问题
化学工业是我国国民经济的支柱产业，集中于生产基础和大宗化工原料，而面向高端制造业和战略性新兴产业的产品，其比重不足10%。化工产业正受到国外技术壁垒和国内消费结构升级及生态环境保护要求提高的多重压力，需要加快转型升级，迈向高端化和绿色化。
针对传统医药中间体、精细化工生产设备技术革新的研究方向，微反应器和微流控技术的研究和应用成为国内外研究机构的研究热点。微反应器和微流控技术自上世纪九十年代提出，就受到学术界和产业界的广泛关注。微反应连续化生产技术是一项在新世纪中具有革命性的技术，是生物、化学、化工等交叉前沿的方向；2009年，25家国际著名跨国公司和研究机构将微化工技术列入化工产业发展新方向，联合启动了构建所谓灵活、快速、未来化工厂的“F3计划”。医药中间体、精细化工产品由于产量小，目前普遍采用传统的反应釜等设备，单批次生产，存在原料利用率低、污染排放量大,生产过程安全性较差，难以适应可持续发展的需要。解决医药中间体、精细化工生产的环保、安全、效率等问题，是目前广大中小型生产企业实现跨越式发展的关键。
2. 解决方案
微反应器/微流控技术：以微结构元件为核心，在微米或亚毫米受限空间内进行的流动、传递和反应过程，它通过减小体系的分散尺度强化混合、分散与传递，提高过程可控性和效率，以“数量放大”为基本准则，将实验室成果可靠地运用于工业过程，实现大规模生产。
目前，微反应器/微流控技术已经从研究阶段向工业化生产阶段发展，相关技术及产品的应用正处于快速增长的阶段，在生物医药、化妆品、环保等领域，都有着广泛的应用需求。采用微反应器成套技术，在实现化学品生产的连续化同时，具有低能耗，高效率，低排放，高安全性等一系列优势。
1) 本项成果基于微化工技术，结合先进的生产装备自动化技术，提供面向生物医药制造领域的绿色高效的微流控技术生产方案。
2) 同时，结合先进智能制造技术，可以构建全自动的集成化工艺平台，实现智能化、绿色化的生产工艺及装备的整体应用。
清华大学
2021-09-08
(R)-硫辛酸手性中间体的绿色酶法不对称合成技术
(R)-硫辛酸是一种能消除老化与致病的类似维他命的物质，可以去除机体自由基，促进机体利用葡萄糖合成维生素C，能有效去除黑色素，还可协助辅酶进行有利于机体免疫力的生理代谢，是一种万能抗氧化剂药物，广泛应用于预防和治疗心脏病、糖尿病及老年痴呆症。而近年来欧美国家开始将其应用于食品、保健品及化妆品，应用范围的扩展为其市场增长提供了广阔的空间。目前 (R)-硫辛酸的生产主要是通过化学拆分法合成 (化学拆分法合成途径) ，即先通过化学法合成混旋硫辛酸，再利用苯乙胺作为拆分剂对其进行拆分，得到的右旋硫辛酸苯乙胺盐，经盐酸脱盐得到 (R)-硫辛酸粗品，精制后即可得到合格的 (R)-硫辛酸。但由于该法工艺复杂，需要多次结晶，成本高、理论得率仅为50%。
本技术利用酶法不对称还原8-氯-6-羰基辛酸乙酯制备 (S)-8-氯-6-羟基辛酸乙酯，再结合化学法合成 (R)-硫辛酸的工艺路线 (化学-酶法合成途径) ，可使 (R)-硫辛酸的合成步骤由化学-拆分法的9步缩减到化学-酶法的6步、产品收率提高40%、生产成本降低20%，而且也显著地减少了原料消耗和废物排放，是典型的环境友好的绿色合成工艺。合成的最终产品 (R)-硫辛酸的光学纯度在99%以上，其产业化更具有经济效益、更符合绿色技术的要求。
华东理工大学
2021-04-13
一种新型2,4-二羟基二苯甲酮绿色合成催化工艺
本发明公开了一种具备高除湿能力且循环稳定性优异的含一维孔道的锆基金属有机框架材料及其制备方法和应用，通过水平轴向扩展X型有机连接子的核心部分，确保有机连接子“邻位二苯甲酸”部件保持不变，实现能同时满足含一维孔道、Zr<subgt;6</subgt;簇螯合配位甲酸根同平面且相邻Zr<subgt;6</subgt;簇甲酸氧间距≤5.4Å三个必备条件的锆基金属有机框架材料的同构合成。同时具备以上三个条件可有效限制相邻Zr<subgt;6</subgt;簇之间中心位置引入水分子，从而防止了该位置水分子在脱附过程中引起受力不均衡导致整体网格结构坍塌的情况。通过有意地缩短或延长有机连接子核心在水平轴向上的长度，合成得到的含一维孔道的锆基金属有机骨架材料均表现出高的水吸附循环稳定性。
南京工业大学
2021-01-12
一种节能环保型电渣重熔新渣系及使用规范
项目成果/简介:成果简介电渣重熔工艺作为一种特种冶炼手段， 在提高金属材料质量方面起到了重要作用。但是其也有很多缺点， 其中最重要的一点就是电耗较高，很多小型电渣炉每吨钢电耗在 1700～1900 kW.h，这不仅影响了产品成本，而且在能源紧张的今天，势必影响电渣重熔的扩大应用和技术的发展；另外，重熔渣系中含有较高的CaF2，在冶炼过程易产生氟化物挥发，污染环境。针对以上缺点，开发了节能环保型新渣系（CaF2-Al2O3-CaO-MgO-SiO2 五元渣系），并针对不同钢种制定了相应的使用规范流程。应用该渣系，可使吨钢电耗在30/70渣的基础上降低200-300Kwh，具有巨大的成本优势；同时由于本渣系采用低氟路线， 也可以降低对环境的污染。成熟程度和所需建设条件本项目无需增加其它设备，仅仅采用新渣系并配合相应的使用规范即可以获得理想的效果。本项目已在相关企业进行了试验（1吨、3吨、5吨电渣炉），节电效果良好，铸锭无任何质量问题。技术指标（1）所开发的新渣系熔点不高于1350℃；（2）渣系中氟化钙（CaF2）含量小于60%；（3）电耗不高于1400度电/吨钢；（4）钢锭质量良好。市场分析和应用前景目前大多数电渣企业特别是一些中小企业仍然采用传统30/70渣系生产，这种渣系有比较大的缺点，其中最重要一点就是渣系电导率大，电耗太大，环境污染严重，特别是目前环保压力巨大，因此有必要开发节能环保型新渣系。本成果中的新渣系含有较低的CaF2含量，可降低生产过程中氟的挥发污染；同时由于采用高电阻设计思路， 也可以明显降低吨钢电耗，市场应用前景较好。社会经济效益分析采用新渣系后，吨钢电耗降低 200～300度。按照小型特钢厂每年5000吨电渣锭计算，仅仅电耗降低而增加的利润就在100万元以上，这还不考虑对环境污染的改善。
安徽工业大学
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
一种节能环保型电渣重熔新渣系及使用规范
成果简介电渣重熔工艺作为一种特种冶炼手段， 在提高金属材料质量方面起到了重要作用。但是其也有很多缺点， 其中最重要的一点就是电耗较高，很多小型电渣炉每吨钢电耗在 1700～1900 kW.h，这不仅影响了产品成本，而且在能源紧张的今天，势必影响电渣重熔的扩大应用和技术的发展；另外，重熔渣系中含有较高的CaF2，在冶炼过程易产生氟化物挥发，污染环境。
针对以上缺点，开发了节能环保型新渣系（CaF2-Al2O3-CaO-MgO-SiO2 五元渣系），并针对不同钢种制定了相应的使用规范流程。应用该渣系，可使吨钢电耗在30/70渣的基础上降低200-300Kwh，具有巨大的成本优势；同时由于本渣系采用低氟路线， 也可以降低对环境的污染。
成熟程度和所需建设条件本项目无需增加其它设备，仅仅采用新渣系并配合相应的使用规范即可以获得理想的效果。本项目已在相关企业进行了试验（1吨、3吨、5吨电渣炉），节电效果良好，铸锭无任何质量问题。
技术指标（1）所开发的新渣系熔点不高于1350℃；（2）渣系中氟化钙（CaF2）含量小于60%；（3）电耗不高于1400度电/吨钢；（4）钢锭质量良好。
市场分析和应用前景目前大多数电渣企业特别是一些中小企业仍然采用传统30/70渣系生产，这种渣系有比较大的缺点，其中最重要一点就是渣系电导率大，电耗太大，环境污染严重，特别是目前环保压力巨大，因此有必要开发节能环保型新渣系。本成果中的新渣系含有较低的CaF2含量，可降低生产过程中氟的挥发污染；同时由于采用高电阻设计思路， 也可以明显降低吨钢电耗，市场应用前景较好。
社会经济效益分析采用新渣系后，吨钢电耗降低 200～300度。按照小型特钢厂每年5000吨电渣锭计算，仅仅电耗降低而增加的利润就在100万元以上，这还不考虑对环境污染的改善。
安徽工业大学
2021-05-21
自来水生产节能降耗关键技术研究与自动化
彻底告别了我国水厂普遍靠中控室人员凭自身经验进行远程手动的落后状况，大大提高和稳定出厂自来水的水质，并实现节能降耗约5%-10%。该系统已在南京城北水厂等获成功应用。
东南大学
2021-04-10
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
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200 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
2021-02-01