中國科學院綠色過程與工程重點實驗室

                中國科學院綠色過程與工程重點實驗室

                  中國科學院綠色過程與工程重點實驗室(以下簡稱“綠色實驗室”) 源于陳家鏞院士創立的“濕法冶金實驗室”,2008年3月獲批為院重點實驗室。2012年和2017年中國科學院工程領域重點實驗室評估中,均獲評為“A類”優秀實驗室。

                  、建設實驗室目的和意義

                  綠色過程與工程是以原子經濟性綠色反應/高效定向生物合成/分離過程強化研究為核心,研究清潔生產過程的關鍵科學及工程問題,為生物制造、綠色過程工程及生態工業過程提供基本的理論和方法,解決我國重要礦產、油氣和生物質資源的高效轉化利用及產業化放大中的關鍵科學與工程技術問題,形成原創性的清潔過程基礎平臺和技術平臺,在工程科學領域中起著基礎和先導的作用。

                  、實驗室定位

                  面向國家國防、資源、環境、能源等工業重大戰略需求,以原子經濟性的綠色反應/分離過程強化研究為核心,開展綠色化學與工程、綠色反應工程、綠色分離工程和綠色過程系統集成的應用基礎研究,為我國過程工業的綠色化提升及創建生態工業過程提供基本的理論和方法,解決我國國防戰略材料、戰略礦產資源、油氣和生物質資源的高效轉化利用及產業化放大中的關鍵科學與工程技術問題,形成原創性的清潔過程基礎平臺和技術平臺,成為聯結實驗室小試與企業大規律生產的橋梁及紐帶。

                  

                 

                  實驗室已形成綠色過程與工程的鮮明特色,研究布局既注重了代表學科發展長遠方向的基礎研究,又注重了與國民經濟建設密切相關的關鍵技術難題研究,特別注重對“非常規介質”、“計算機模擬技術”、“生物技術”、以及具有綠色化學自身鮮明特點的“溫和條件化學”“原子經濟性反應分離”的研究和應用,已形成高效-清潔-循環利用為核心的綠色過程工程研究的完整體系。

                  、實驗室主要研究方向

                  (1) 在微觀原子和分子尺度上,從源頭上引入新介質、創建新工藝。研究設計資源高效、清潔轉化的原子經濟性化學和生物反應新路徑、新介質及新系統。在相對溫和條件下,最大限度地利用原料中的全部原子,從源頭控制廢棄物和污染物的產生,建立資源利用的綠色化學理論和方法。

                  (2) 在設備和過程層次上,基于綠色反應工程和綠色分離工程原理,創建高效新裝備、實現過程強化。研究物質清潔高效轉化工藝的設備設計和放大方法、過程強化機制、資源循環再生的多目標優化與調控規律,建立資源利用過程強化的共性科學基礎,并應用于產業化示范工程。

                  (3) 在系統層次上,實現末端污染治理和減排、系統集成優化。研究資源循環利用的系統集成理論及方法,形成物質流-能量流-信息流的優化集成,將清潔工藝技術與生態經濟理念有機融合,推動工業生態技術的示范及應用。

                  (4) 關鍵技術方面主要包括:

                  電子級化學品生產關鍵技術;

                  含能材料、粉體材料、高聚物材料等軍工亟需相關材料制備關鍵技術;

                  核電用10B、及6Li、14C等重要同位素制備關鍵技術;

                  鋯、鉿、鋰、鈦等戰略金屬生產關鍵技術;

                  低碳、負碳、零碳整合的“碳中和”技術群;

                  海洋鹽湖低濃度復雜體系能源戰略金屬資源綠色提取與先進材料制備技術;

                  原料藥、大宗化學品等綠色生物制造技術;

                  化工過程公共突發事件的應對策略;

                  己二腈、高端尼龍56/66等“卡脖子”關鍵化工產品技術;

                  電子廢棄物、廢舊塑料、金屬廢渣等固體廢物綠色智能循環利用。

                  四、實驗室發展目標

                  (1) 在資源清潔轉化研究方面,取得一批具有國際領先水平的基礎性研究成果。在清潔轉化的原子經濟性反應過程、高效非常規介質溫和轉化、資源循環利用及生態工業系統等方面,解決過程工業清潔替代技術工程化過程中的瓶頸科學問題,形成具有代表性的理論成果,確立在綠色過程工程學科領域的國際先進地位。通過基礎研究提升過程工程學科水平,成為國際知名和引領學科發展的綠色過程工程基礎研究和高技術創新的先進實驗室。

                  (2) 針對我國礦產資源、生物質資源及化工過程效率低、污染重的局面,發揮過程工程研發方面的基礎積累優勢,通過對亞熔鹽液相氧化反應/分離耦合過程強化等方向的重點攻關,成為我國資源高效轉化利用技術成果轉化的快速通道,完成2~3項具有重大戰略意義并對行業能夠產生重大影響的原創性成果,建立綠色過程產業化示范工程,為國家創造經濟和社會效益。

                  (3) 培養一批能夠從事綠色過程與工程研究的高水平科研人才。通過實現研究人員的開放流動,承接國家重大項目,進行多學科多層次的基礎應用和工程技術人員的協同合作,成為本領域國家級的高素質人才培養基地、國際一流人才的聚集之地。

                  (4) 為本行業和相關領域發展提供信息、咨詢服務和研發型工程設計。成為本領域科技研發方向和政府科技決策咨詢服務的平臺,為國家戰略目標服務。

                  、實驗室近期重要研究進展

                  1) 電子級化學品生產方面,與電子化學品龍頭企業湖北興發化工集團合作,突破發達國家電子級磷酸技術封鎖,國內市場占有率>60%,中芯國際(國內最大芯片廠)、華虹宏力、長江存儲>90%.  2019年國家技術進步獎二等獎。

                  與雅邦南京公司/江蘇晶久微電子合作,開展電子級異丙醇、電子級氫氟酸 、超純N-甲基吡咯烷酮和電子級四甲基氫氧化銨關鍵技術研發;研發了丙烯酸樹脂類光刻膠,通過了SUSS光刻機驗證實驗。

                  2) 航天、軍事相關材料制備方面,研發了硝基苯酚類、二硝基尿素類(DNU)、雙咪唑類(TNBI)、硝酰胺四唑類、1, 2, 3-三唑類等多種含能材料,獲得航天部門的認可,共建了“航天動力材料工程與科學聯合實驗室”。

                  3) 重要同位素制備方面,發明了“梯度淋洗-推拉萃取色譜”動力學分離6Li/7Li、10B/11B同位素新方法,建成年產500公斤90%豐度10B同位素的示范中試線,獲得了豐度高達96.2%的10B同位素樣品;建成年產高純氯化鋰、核純硼酸的示范生產線。

                  4) 鋯、鉿、鋰、鈦等戰略金屬生產關鍵技術方面,開發了釩鈦磁鐵礦鈉化冶煉、高鉻釩渣亞熔鹽高效提取、紅土鎳礦鹽酸法短流程制備鎳基新材料技術、連續堿熔分解鋯英砂技術、高純釩及高純鈦等多項技術,建成多項萬噸級示范工程,獲得省部級獎勵多項。

                  5) 關鍵化工產品技術方面,己二腈生產技術、高端尼龍56/66等合成技術,提出并貫通了熱力學可行、原子經濟性及本質安全的丁二烯氫酯-腈化生產己二腈的全新技術路線,完成了工業性試驗。

                  6) 固體廢物綠色智能循環利用方面,在多金屬分離、廢舊塑料再生、過程污染控制、廢舊動力電池回收、危害固廢微晶固化等方面建立基礎數據庫,實現了關鍵技術與裝備突破,在國內20余家骨干企業獲得工程應用,無害化處置率100%,資源產出率提高20%,綜合經濟效益超過10億元。相關成果已獲得國家技術發明二等獎1項,中國有色金屬工業科學技術獎等10余項,引領了固體廢物資源高效利用與污染協同控制新方向。

                  六、實驗室重要研究成果

                      綠色實驗室是我國最早進入清潔生產工藝技術研究領域的實驗室,主持了我國第一個國家立項的化工系統清潔生產工藝研究攻關和863項目,并取得重大突破,為開拓多種資源清潔轉化的過程強化新系統的普適性理論提供了重要基礎。實驗室在綠色過程工程領域起步早、積累雄厚,我國重大礦產資源高效清潔利用與環境污染控制方面做出了有重要影響的開拓性工作,取得一系列有重要影響的研究成果,處于國內領先地位。

                  2005年以來獲國家獎情況

                   

                  

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