绿色化学工程发展趋势与挑战-201407(92页)-金涌.ppt

阳极的制作 M13-磷酸铁-碳纳米管 报告提纲 * 引言 化学工程发展脉络 化学工程学的范式 化学反应工程的研究方法论 化学反应工程进展举例 新一代煤化工（MTP、MTA） 化工过程强化技术（超重力、磁场强化） 过程耦合与解耦 微化工系统 等离子体化工 新材料制备（纳米材料、碳管、石墨烯） 生物化学工程 化学反应工程面临的挑战 （Higee）过程强化技术 填料 液体进口 液体出口 RPB —Rotating Packed Bed 概念：大于地球重力加速度“g”的环境(High gravity, Higee)，1979年源于美国宇航实验，Ramshaw发现超重力环境下气液传质强化1-3个数量级，提出超重力分离技术[1] 俗称“超重力”: 10-300g 旋转填充床 [1] Ramshaw et al., EP0002568,1979 * 超重力环境下分子混合强化1-3个数量级的特征现象[2] 理想的反应器 满足理论要求tM tR 反应强化 我们发现(1995) RPB反应器 发明专利：Z2; Z7; Z7; ZL201010579829.3 北京化工大学：陈建峰团队 超重力法制备微纳材料新技术-平台性 JF Chen* et al., Advanced Materials, 2008,20,3682; Biomaterials, 2004, 25, 723(SCI他引195); Nanotechnology , 2011, 22, 305101; Chemical Engineering Science, 2003,58,569 实施效果 * ZrO2 (10nm) ZnO (40 nm) Al(OH)3 (1～5nm) SiO2 (10~15 nm) BaTiO3 (60nm) BaCO3 (60 nm) SrCO3 (43nm) CaCO3 (30nm) SiO2/CaCO3 无机颗粒体系 CaCO3 SiO2 有机颗粒体系 抗生素 抗哮喘药 降血脂药 抗癌药 基因类药物 纳米分散体 2-8nm (5nm) 铜含量: 15% 分散性：透明、稳定 纳米铜/润滑油 100nm 纳米碳酸钙/润滑油 Low 固含量 纳米金属氧化物单分散体 （与新加坡纳米材料公司合作） 平均粒径：10nm 固含量: 30% 分散性：透明、稳定 中国石油 中国石油 ZnO, CeO2, TiO2, ATO, Fe3O4 … 11% 17% 22% 27% 32% 15% 干粉 分散 反应体系：液-液、气-液、气-液-固 50余种颗粒 (授权专利16件) 美国US6,827,916B2; US7,485,367B2；新加坡200102700-2(SI); ZL2002127654.4等 * 超重力法制备纳米颗粒材料新技术-工业化 单台3000t/a, 1万t/a生产线 工作体系：纳米碳酸钙（万吨级） 气-液-固反应 30nm 单台40 t/a 放大 规模 反应器体积 反应时间 平均粒径 方差 实际产量 (m3) (min) (nm) (t/a) 小 试 3 12~20 25~36 0.22~0.38 4.7 中 试 80 20~25 15~30 0.15~0.27 110 工业化 2800 22.5 30 0.23 4000 工程放大易，未见负的放大效应 颗粒制造 * * 超重力反应强化 强化分子混合与传质 液-液 气-液 气-液-固 授权发明专利 15 件；推广应用 36 台/套装置 体系 2. 超重力反应强化新工艺 应用2 缩 合 脱 SO2 磺 化 聚 合 卤 化 碳 化 工艺 脱 H2S 脱 CO2 催 化 * （工业化） 石油磺 酸盐 酸性气 体分离 己内酰胺 丁基 橡胶 溴化丁基橡胶 产品 合成气直接制烯烃 （工业化） MDI 美国：US7,776,97682, US7,893,30182;日本：特许第4789910号；中国：Z4，ZL200510088834.3，ZL200810116805.7…… 美国：US7,776,97682, US7,893,30182;日本：特许第4789910号；中国：Z4，ZL200410037885.9，ZL200510088834.3，ZL200810116805.7，ZL200810103231.X,ZL200910092515.8，ZL200910087180.0，ZL201010108702.3，ZL201010579829