1.项目背景 化学反应器与精馏装置是石化生产过程中使用最为广泛的设备，也是最主要的耗能单元，反应器与精馏塔运行的好坏直接关系到石油化工企业的经济效益。反应与分离强化过程通常由多个单元耦合联接而成，其不仅涉及反应与分离能力的协同机制、多单元组合与系统整体运行效能的关系，而且强化过程具有强非线性、大滞后和多变量耦合特性，以及经济、环境与安全等不确定性因素的干扰，都对强化过程的平稳操作、协同调控与分级优化带来诸多的挑战。 采用反应与精馏强化技术，通过传质与传热的强化、物质流与能量流相互耦合，使强化过程具有大幅度提高反应转化率或选择性，降低生产能耗和污染物排放等优越性。然而这种集成优势只有在反应能力与分离能力动态协同作用条件下才能被充分发挥，而且强化过程具有多稳态、强非线性和多变量强耦合特性，这些都对强化过程的自动控制与优化理论提出了新的挑战。 采用传统控制模式，当系统受到干扰时，很容易引起反应与分离能力动态失调和工况发生大范围波动与偏移，造成产品质量不合格和能耗增加等控制难题。因此，在传统控制模式的基础上，探索反应与精馏强化过程的动态协同调控方法与动态优化理论，对解决集成装置的平稳操作与自动控制难题，切实提高系统运行品质，有效降低装置生产能耗和污染物排放方面具有重要意义 2.项目技术原理 南京工业大学绿色化工研究所，经过多年研究发明了不同工况反应与蒸馏集成技术，可根据不同体系的特殊要求，实现不同工况反应与精馏的最佳匹配，解决了反应与蒸馏操作条件必须一致等问题。本项目在对强化过程机理模型、经济稳态优化和动态特性分析的前期研究基础上，研究反应能力与精馏能力的动态协同调控新方法和强化过程的分级优化理论，提出反应与精馏强化过程一体化设计思想，对传统多单元生产过程具有很好的借鉴作用。项目针对反应与精馏过程自动控制系统设计与性能优化调节方面主要开展以下技术： （1）反应与精馏强化过程多变量自动控制方案的设计与性能分析 在对反应与精馏过程机理建模、经济稳态优化设计和动态特性分析基础上，采用稳态增益矩阵和奇异值分析方法，合理选择过程被控变量和操作变量配对模式，运用传统控制策略设计反应精馏强化过程多变量自动控制方案，采用ASPEN PLUS流程模拟软件和ASPEN DYNAMIC模块进行控制方案的动态模拟测试，并根据实际工艺扰动情况，通过在动态流程模拟系统上分别加入不同幅度和方向的多种扰动和改变系统设定值，评价传统控制模式闭环系统性能，在此基础上，改进自动控制方案设计，确保设计的自动控制方案在实际应用中能够维持平稳有效运行。 （2）生产负荷自动调节和优化技术原理 反应与精馏过程的生产负荷经常随着市场需求的变化进行调整，负荷的变化将可能引起系统工况的波动，产品质量下降，能耗增加等问题，甚至造成系统不稳定而被迫停机。本项目采用设定值多步长滚动优化、偏差区域容忍动态矩阵控制与传统控制相融合方法，实现反应与分离能力动态协同调控；本项目在多变量基础控制系统上，在关键控制回路增加设定值智能调节模块和多变量协调预测控制模块，分别采用设定值多步长滚动优化、偏差区域容忍动态矩阵控制（Error tolerant DMC）与传统控制相融合方法，实现反应能力与分离能力动态协同调控，使系统获得了良好的跟踪性能和鲁棒性。解决传统控制模式下扰动引起反应与分离动态失调，导致产品质量不合格、能耗和污染物排放增加等控制问题。在多变量协调预测控制模块设计中，对于反应器出口成分和产品质量等不可在线测量的关键变量，采用机理模型和经验模型建立产品成分软测量模型，实现对产品成分、反应转化率等不可测被控变量的在线估计。 （3）反应与精馏强化过程的系统性能优化技术 在经济稳态优化设计前期研究基础上，开展多目标多约束动态优化与多变量跟踪控制相结合的分级优化理论研究。在上层多目标多约束的动态优化设计中，是以能耗和操作成本最小为优化目标，以质量、尾气/废液排放和过程动态模型等为约束条件，采用多目标优化算法对强化过程的关键操作参数进行动态优化计算，给出工况最优调节方案。根据多目标动态优化给出的关键参数设定值最优调节方案，采用设定值多步长滚动优化给出多变量预测控制的参考轨迹，通过多变量协调预测控制和基础控制回路的跟踪调节，使系统输出快速跟踪设定值的最佳操作值，实现工况优化与平滑调节，确保系统维持高品质运行特性，从源头降低工况大范围波动和事故发生的概率。 3.关键技术路线 项目针对反应与精馏过程，融合了化学工程理论、自动控制理论、智能学习算法与计算机模拟技术，采取理论研究、模拟实验和工业应用相结合的技术路线，如下图所示。项目分别开展反应精馏过程的多变量基础控制系统设计、反应与分离能力动态协同调控新方法、强化过程分级优化理论研究，并将项目成果融合，开展不同工况反应与精馏强化过程的一体化工程设计，研制一套流程模拟综合实验平台，进行模拟验证和工程应用研究。 4.项目技术特色和创新性 （1）针对反应与精馏强化过程，在传统控制模式下扰动引起反应与分离动态失调和工况偏移，导致集成优势难以充分发挥工程问题，项目提出将设定值多步长滚动优化、偏差区域容忍动态矩阵控制、多目标多约束动态优化与传统基础控制相融合的动态协同调控新方法与分级优化理论，在反应与分离动态协同作用下实现工况的优化与平滑调节，确保系统维持高品质运行特性。 （2）项目沿着学科交叉与融合方向，将化学工程理论、自动控制理论、智能学习算法与计算机模拟技术相结合，提出不同工况反应与精馏强化过程流程模拟、控制系统设计与集成优化理论相结合的一体化工程设计思想，并在常压反应与减压精馏集成的甲苯氯化反应精馏工业装置上进行工程应用研究，解决装置自动控制与平稳操作等实际控制问题，发挥强化过程高转化率/高选择性、低能耗的集成优势。

XM-818A人胚受精、卵裂和胚泡形成过程模型   XM-818A人胚受精、卵裂和胚泡形成过程模型由14部件组成，显示受精卵、卵裂球、受精后3天的桑椹胚、受精后5天的胚泡、受精后7天的胚泡、受精后12天的两胚层期胚、受精后18天的三胚层期胚、三胚层期胚放大并附有体蒂和绒毛膜、受精后23天的体节时期人胚、受精后25天的胚及胎膜全部、胎膜与胚胎以及胚内部构造、受精卵植入子宫内膜过程。 尺寸：放大 材质：玻璃钢材料

市场背景1：根据中国机械工业联合会统计，基于石油、化工、电力、冶金、船舶、机械、食品、制药等行业对换热器稳定的需求增长，我国换热器产业在未来一段时期内将保持稳定增长。预计 2010 年至 2020 年期间，我国换热器产业将保持年均 10-15%左右的增长速度，2015 年，我国换热器产业规模已突破 880 亿元，到 2020 年我国换热器产业规模有望达到1500亿元。 市场背景2：2016年国务院印发《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》，“突破石墨烯产业化应用技术”被写入规划。2017年1月《新材料产业发展指南》正式公布，石墨烯成为新材料产业发展的先导性产业。据前瞻研究院数据显示，2017年我国防腐涂料（常规防腐涂料和重防腐涂料）全年产量达到561万吨，占涂料总产量的27%左右。2013年以来，涂料产量年均增长率在5.5%左右，而我国防腐涂料达到12%左右，是增长最快的涂料品种之一；2018年防腐涂料总产量或达到600万吨以上，2020年总产量可突破700万吨。

受农村劳动力的转移、劳动力成本的攀升、农业生产资料价格的上涨等因素的影响，农民对轻简化水稻种植方式的需求越来越强烈。水稻机械化精量穴直播是一种轻简化种植方式，越来越受到农民的欢迎。然而，江西水稻品种繁多，物理机械特性差异大，尤其是超长粒型的优质籼稻的推广，现有直播机具难以满足精量播种的农艺要求。 针对上述问题，江西农业大学工学院基于容积深度可调的技术思路，设计了一种播量无级可调型孔式排种器，实现了不同粒型稻种每穴3～8粒无级可调，并根据江西土地资源条件，研制了与高速乘坐式和手扶式插秧机动力底盘配套的水稻精量直播机。同时，在都昌、鄱阳、安远、信丰、新建、万安、高安、上高、修水等20余个县（市、区）开展了早、中、晚稻机械化穴直播技术与机具的试验示范与推广应用。 实践结果表明，相较于人工撒直播，亩均增产25-75公斤，抗倒伏能力显著提高；相较于机插秧，亩产无显著性差异，抗倒伏能力基本一致，亩均节本增效100多元。并初步形成了适宜江西区域早、中、晚稻机械化穴直播条件下的品种搭配、茬口安排、稻田耕整、种子处理、播种作业要求、鸟鼠害防治与杂草防除等生产技术措施，对提升我省水稻种植机械化水平及综合效益具有重要意义。

基于自主技术首创出大型液压滚动式宽厚板剪切技术与装备，发明了液压缸驱动复合连杆机构的钢板滚动式剪切新方法，实现了宽厚板全规格范围内的纯滚动剪切，解决了剪切轨迹不能随钢板规格调整这一问题。发明了新型11杆液压滚动剪切机构和整机结构，解决了设备重量随剪切钢板宽度和厚度增大而急剧增加的难题。发明了液压滚动式金属板剪切机的液压系统及其控制方法，实现了宽厚板纯滚动剪切。发明了液压滚动式金属板剪切机抗偏载液压缸及其卧式增力结构与位姿设计方法，提高了液压伺服系统的可控性和运动平稳性。 该设备具有结构简单、重量轻、安装调试周期短等优点；同机械滚切剪相比，传动机构省去了主电机、减速机、曲轴等驱动装置，设备重量和投资降低40%以上；采用卧式液压缸增力机构，装机功率降低35%，极大降低了设备的采购、使用和维护成本。

项目成果/简介:市场背景1：根据中国机械工业联合会统计，基于石油、化工、电力、冶金、船舶、机械、食品、制药等行业对换热器稳定的需求增长，我国换热器产业在未来一段时期内将保持稳定增长。预计 2010 年至 2020 年期间，我国换热器产业将保持年均 10-15%左右的增长速度，2015 年，我国换热器产业规模已突破 880 亿元，到 2020 年我国换热器产业规模有望达到1500亿元。 市场背景2：2016年国务院印发《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》，“突破石墨烯产业化应用技术”被写入规划。2017年1月《新材料产业发展指南》正式公布，石墨烯成为新材料产业发展的先导性产业。据前瞻研究院数据显示，2017年我国防腐涂料（常规防腐涂料和重防腐涂料）全年产量达到561万吨，占涂料总产量的27%左右。2013年以来，涂料产量年均增长率在5.5%左右，而我国防腐涂料达到12%左右，是增长最快的涂料品种之一；2018年防腐涂料总产量或达到600万吨以上，2020年总产量可突破700万吨。应用范围:目前国内外水蒸气空气预热器基本都是翅片管式，节能效果有待提高； 目前国内外成熟的蒸发式冷凝器基本都是管状或椭圆状，紧凑度不高，单位面积热负荷有待提高，特别针对化工产品如甲醇汽冷凝，要求系统压降低和尾气回收等指标，难以达到； 目前国内外烟气空气预热器基本采用管式，或回转式，管式占地面积达，换热系数不高，回转式漏风严重并且维修成本较高； 目前国内外解决金属表面腐蚀问题，基本采用搪瓷涂层，但搪瓷涂层导热系数低，不到1 W/（m·k）左右，而且搪瓷由于应力及金属与搪瓷线膨胀系数不一致，易导致崩瓷现象。项目阶段:批量生产效益分析:1）新型板式水蒸气空气预热器。与翅片管相比，节约水蒸汽15-30%，该项目目前属产业化阶段； 2）新型中间排液板式蒸发式冷凝器。与普通蒸发式冷凝器相比，节电节水30%，系统压降降低约0.1MPa，该项目目前属产业化阶段； 3）新型板式空气预热器。燃煤、燃气及燃油锅炉空预器，节能减排效果明显，该项目目前属产业化阶段； 4）耐腐蚀耐磨超导热疏水性石墨烯复合涂层。解决各领域换热设备表面的腐蚀问题，导热问题及结垢问题，节能减排效果明显。该项目目前属产业化阶段。

我国农业及工业氯化钾年消费量约为1000万吨，其中60%依赖进口。钾资源开发事关整个 国家的粮食安全。 钾资源主要分为可溶性钾资源 (包括海水钾资源、可溶性固体钾资源和地下卤水钾资源) 和非水溶性溶钾资源。目前生产钾肥 (氯化钾) 的主要原料来自可溶性钾资源，除少量采用海 水提钾外，主要采用钾石盐矿、光卤石矿、硫酸盐钾矿和混合盐矿等可溶性固体钾矿和地下含 钾卤水。 可溶性钾资源生产氯化钾主要包括分解结晶和浮选两个主要过程，根据矿物原料和工艺组 合情况分为冷分解结晶-正浮选，反浮选-冷分解结晶等工艺。 华东理工大学资源过程工程研究所建有国际先进水平的浮选与结晶过程研究测试平台， 可对光卤石和钾石盐制备氯化钾的浮选工艺、浮选药剂复配、结晶过程进行在线监测研究；对 结晶产品粒度分布、晶体形貌特征分析表征；利用二维激光粒子测速仪PIV、体三维速度场仪 V3V及其相关流体力学软件，可对各类结晶器流场进行数值模拟与分析，实现结构与操作参数 的多参数系统优化，开展结晶器设计与工程放大研究等。获得多项国家发明专利授权，形成了 上下游相互关联、相互支撑的氯化钾生产成套化、系列化专利工业技术，氯化钾生产过程中钾 收率高、能耗低、产品品位高。相关研究成果已在大型工业装置得到应用，取得显著地经济效 益。

结霜现象广泛存在于各类冷库中，霜层的存在会降低冷库运行效率并增加其能耗。逆循环融霜、电加热融霜等传统融霜手段被应用在冷库除霜中，这些手段一方面会增加冷库能耗，另一方面会导致库温的波动从而影响冷库内产品质量。本技术将热泵系统与溶液循环耦合，采用低温低浓度溶液为除湿工质，利用热泵冷凝热驱动溶液再生，实现一种在冷库工况下无需额外能耗的深度除湿干燥技术，降低冷库运行能耗。本技术可将冷库中空气露点降低到-10oC以下，单位能耗除湿量可高达6 (kg/(kW·h))。相比传统融霜手段，无库温波动。

本成果揭示了深部围岩粘弹介质积蓄与释放能量机理，针对深部开采条件提出了煤岩组合冲击能速度指数和卸围压冲击能速度指数两个新指标，建立了深部应变型、深部坚硬顶板型、深部断层滑移型三类冲击地压倾向性评价方法及最优模糊识别模型；获得了深部三类冲击地压的前兆信息特征并给出了监测预警方法，自主研发了相应监测系统；提出了深部三类冲击地压的组合解危技术，研发了与之相配套的卸压解危装备，为深部不同类型冲击地压有效防治提供了有力技术和装备支撑。

超薄铜箱是电子、通信、航天等产业的关键材料，而大电流电解电源是超薄铜箔高效高质生产的关键装备，对电流纹波、稳定性、功耗等技术指标要求极高，实现难度大。罗安院士发明的多高频变压器PWM全控变换电解电源技术，解决了大电流、低纹波、低功耗铜箔电解的难题。他发明的铜箔电解电源结构及控制方法，实现了IGBT的零电压开通与关断， 工作频率达20kHz，电源模块电流突破50kA，研制出了高性能大电流(50kA)铜箔电解电源装备。他发明的多电源模块阻抗匹配自动均流控制方法，突破了多电源模块并联静动态均流的国际难题，均流误差≤0.5%。 高性能大电流(50kA)铜箔电解电源装备与国际知名DYNAPOWER 公司产品相比，电流纹波由2%下降到0.5%，电耗降低12% ，独占了铜箔生产用大电流整流电源市场，广泛应用于电镀、电解、表面处理等领域，市场占有率在50%以上。