材料化学工程-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

位置：立项数据库 > 立项详情页

材料化学工程

项目名称：材料化学工程
项目类别：国家杰出青年科学基金
批准号：21125629
申请代码：B060306
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2012-01-01-2015-12-31

项目负责人：邢卫红
负责人职称：研究员
依托单位：南京工业大学
批准年度：2011

中文摘要：

十多年来，申请者一直从事膜材料与膜过程相关领域的应用基础研究，系统开展了陶瓷膜反应器研制及工程应用研究。通过对陶瓷膜渗透性能及传递机理的研究，获得了陶瓷膜微结构与功能的定量关系，建立了面向反应过程的陶瓷膜材料设计方法；通过对膜分离与反应过程匹配机理的研究，构建了膜反应器设计模型，开发出多釜串联加氢膜反应器、气升式环流膜反应器、盐水精制沉淀式膜反应器等；通过对膜反应器运行稳定性研究，揭示了超细颗粒与材料表面作用机理，提出了同离子协同控制技术，建立了20余项膜反应器工程，实现了在对氨基苯酚、环己酮肟、盐水精制等生产过程的工业化应用。近五年发表期刊论文109篇，被SCI收录48篇，EI收录64篇。申请发明专利60项（已授权29项）和PCT专利2项。获得国家技术发明二等奖（排名2）、江苏省科学技术一等奖（排名1）、中国石化协会技术发明一等奖（排名1）和国家科技进步二等奖（排名4）等15项科技奖励。

中文主题词：膜反应器；陶瓷膜；膜分离；盐水精制；有机硅反应

英文摘要：

membrane reactor；ceramic membrane；membrane separation；brine purification；organic silicon reaction

英文主题词： membrane reactor；ceramic membrane；membrane separation；brine purification；organic silicon reaction

结论摘要：

围绕化学工程领域反应与分离两个重要单元操作过程，开展了膜反应器的应用基础研究。以气固相反应、沉淀反应、催化氧化反应等为研究对象，开展膜传质机理、膜材料及膜微结构的演变规律、反应过程与膜分离过程匹配机理等研究，解决了膜反应器的运行稳定性问题，推进了膜反应器的工业化应用，进一步丰富了膜材料和膜反应器的理论基础。研究成果在气体净化、盐水精制、环己酮肟和丁酮肟生产等过程中应用18套，单个膜反应器工程达到规模20万吨/年。主要学术贡献与创新点如下 1、研究了高温腐蚀环境下陶瓷膜微结构演变规律，开发出纳米纤维增强陶瓷颗粒颈部联结的方法，解决了高温下陶瓷膜稳定性的问题；采用原位粒子烧结结合纳米纤维增韧，制备出工业规模的高温除尘用碳化硅陶瓷膜，并应用于高温窑炉尾气净化过程，实现了尾气粉尘的超低排放。 2、研究了气体在陶瓷膜中的传递机理，基于修正的K-C方程、气体Darcy定律以及高温膨胀对膜材料影响，建立了传质性能和膜微结构参数关系模型，较好地预测了气固分离过程中滤饼生长规律，开发出膜面污染控制技术。 3、针对有机硅单体生产过程中湿法水洗带来的环境污染问题，将陶瓷膜与流化床耦合构成流化床膜反应器，实现了有机硅单体合成与气体净化一体化，消除了湿法水洗的污染问题，提高了硅粉转化率和二甲的选择性。 4、将催化氧化反应与陶瓷膜耦合用于氨肟化过程，获得了膜操作条件与反应条件的协同机制，基于膜分布器开发出无溶剂氨肟化工艺；将化学沉淀与陶瓷膜耦合构建了沉淀式膜反应器用于盐水精制过程，实现了钙镁离子一步去除，缩短了精制工艺。 5、开发出陶瓷膜超滤-纳滤-双极膜电解的乳酸清洁生产新工艺，构建了双极膜电解乳酸钠的膜反应器，使氢氧化钠得以循环利用，建成了千吨级的应用示范，实现了无废渣废气的排放。项目发表学术期刊论文49篇，其中SCI收录31篇，申请中国专利12件，PCT专利3件，获得美国授权专利1件，参编两本书；获何梁何利基金科学与技术创新奖，中国石油和化学工业联合会创新团队奖，中国石化协会技术发明一等奖，中国膜工业协会科学技术一等奖等；被聘为十二五国家科技重点专项（高性能膜材料专项）专家组专家与江苏特聘教授；入选中组部万人计划中青年领军人才和江苏省333一层次人才计划。指导毕业博士4名，硕士25名。开展了较广泛的学术交流，担任国际膜大会组委会主席、中美化工会议分会主席等。

成果综合统计