过程所重大科学仪器专项年度研讨会召开

“微型流化床等温微分流(气)固相反应分析仪研发与应用示范”

年度研讨会召开

　　仪器信息网讯 2013年1月6日，国家重大科学仪器设备开发专项“微型流化床等温微分流(气)固相反应分析仪研发与应用示范”年度研讨会在位于北京市大兴区的北京市市政管委培训中心召开。科学技术部科研条件与财务司科研条件处和中国科学院计划财务局条件装备处有关领导，由该专项项目的技术专家委员会主任、中国科学院过程工程研究所李洪钟院士，技术专家委员会副主任、清华大学热能工程系岳光溪院士，项目应用专家委员会主任、北京科技大学郭占成教授，及中国石油和化学工业联合会副秘书长胡迁林、中国仪器仪表行业协会副理事长朱明凯、东华理工大学陈焕文教授等构成的专家组专家，以及本项目的各任务负责人及研究骨干共40多人出席了本次会议。

会议现场

　　“微型流化床等温微分流(气)固相反应分析仪研发与应用示范”项目于2011年获得国家重大科学仪器设备开发专项立项，牵头单位为中科院过程工程研究所，参与单位包括华中科技大学、哈尔滨工业大学、中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所、中国科学院山西煤炭化学研究所、山东百川同创能源有限公司、北京中科洁创能源技术有限公司等单位。中科院过程工程研究所许光文研究员担任项目负责人。

　　自2011年9月项目立项以来，为了组织推动项目的顺利实施，项目组先后组织召开了专项项目启动会、“‘一组两委’、监理、任务负责人全体会议”、半年进度研讨会等会议活动。此次年度研讨会，通过项目总体进展汇报、子项目工作进展汇报、专家讨论等，对项目已取得的成果及存在的问题进行了总结，并分析探讨了今后研发工作应注意的问题。

项目技术专家委员会副主任、清华大学热能系岳光溪院士主持会议

项目技术专家委员会主任、中国科学院过程工程研究所李洪钟院士出席会议

项目应用专家委员会主任、北京科技大学郭占成教授出席会议

　　会议中，中国科学院计划财务局科研条件处姚冠辉项目主管首先代表科学院感谢科技部对中科院所承担的各项国家重大科学仪器开发项目的支持。回顾了科学院对过程所研制基于微型流化床的流固相反应分析仪工作的关注，并祝贺项目承担单位经过多年持续努力所取得的可喜进展，对在科技部支持下深入研发和推广应用所研制的仪器及其应用方法给予了充分肯定。

　　项目负责人许光文研究员代表项目组汇报了项目的年度总体进展情况和项目实施过程中还需要克服的技术问题。许光文研究员首先介绍了项目的基本情况：流(气)固相反应分析一直主要利用非等温方法与仪器，如热重分析仪，目前世界上尚没有商业化的等温微分流(气)固反应测试方法与分析仪。项目计划利用微型流化床反应器在实现快速升温、扩散抑制作用的同时确保反应微分化、建立等温微分流固相反应分析(MFBRA)方法的思想，通过集成脉冲进样与快速过程质谱在线监测、研制微型流化床等温微分流固相反应分析仪。项目的主要目标是研制反应分析一体化的商业型等温微分反应分析仪；拓展五项等温微分反应分析在重要领域的应用；形成微型流化床反应分析产品应用与测试服务能力。

MFBR-S微型流化床反应分析仪

　　据介绍，项目在2011-2012年，已经形成了与在线质谱分离的商品化微型流化床反应分析仪，并成功销往韩国SK集团、重庆大学、新疆大学等单位，配合上述仪器研发的设计、制作、组装的标准化技术体系也已初步建立。此外，项目组在过程研究所建成“流固相微反应技术研究中心”，与中科洁创能源技术有限公司建立了“流固相微反应分析工程中心”，并将微型流化床反应分析仪专利对中科洁创能源技术有限公司实施技术许可。同时，项目成功拓展了微型流化床反应对常压水蒸气反应的应用，开展了系列应用验证，并初步实现仪器化；在串级反应原位解耦方法、微型流化床反应在线颗粒采样、液体原料在线进样等方面取得了突破性进展，形成了创新的应用功能拓展仪器方案。快速质谱分析仪的研发也取得重要进展，同时还验证了微型流化床最小化气体返混的特点和接近气体平推流的条件。目前项目申请国际专利1项，发明专利5项，发表学术论文10篇；申请注册了MFBRA及ECI图形商标，正在准备进行ISO9000认证。

　　对于项目接下来需要克服的主要技术难题，许光文研究员介绍说主要有在线气体快速检测、高浓度梯度变化气氛的质谱寿命、扩展功能反应器及反应实现方法、质谱与微型流化床反应一体化集成、微型流化床反应分析仪标定与使用规范化、本征动力学求算、高温反应器研制等。随后，由哈尔滨工业大学郭洋洲、华中科技大学张世红代表项目的子任务承担单位，汇报了其所承担的项目子任务的进展情况。

　　哈尔滨工业大学承担了项目子任务“微型流化床气固多阶段解耦原位反应动力学分析仪”的研究工作，孙绍增教授为项目负责人。会议中郭洋洲表示，目前该子项目已经形成了仪器需要的技术方案；研制了完整的实验装置，并针对预热、操作条件等进行了实验、CFD模拟研究，以辅助反应系统的优化设计；项目重点对子任务反应器进行了多次优化改进，形成了系列兼容性较好的反应器；同时针对仪器研制，与项目工程中心的合作正在有序展开，单一来源的招标工作基本完成，现已进入实质加工、组装阶段；在配备快速质谱后，接下来的实验研究将快速有序展开。

　　华中科技大学承担项目子任务“微型双床燃料分级热转化气固反应动力学分析仪”的研究，姚洪教授为项目负责人。会议中华中科技大学介绍说通过一年的工作，目前关键技术已经取得基本突破，下一步将通过数值模拟和实验进一步优化反应的结构参数，确定合适的操作参数；计划完成微型双床燃料分级反应台架的整体搭建及调试，并开发配套的伺服机构及控制软件，摸索操作规程，完成典型样品的测试；此外，还要建立仪器标定的标准步骤，摸索畸波校正的反算算法。

　　基于项目及子任务的进展状况汇报，与会专家就流固相反应分析方法的发展，本项目的创新性、竞争力和潜在应用，需要突破的重要技术问题等展开了深入的讨论。与会专家在充分肯定本项目研究内容的自主创新性，和研发仪器对于以煤炭利用等为代表的重大流程工业技术的研发具有重要作用的基础上，明确强调：项目组在突破技术难题的同时，要强化仪器生产的工程能力建设、实现仪器制备与使用的规范化，并建议明确微型流化床反应分析的应用范围，提炼对于快速、慢速等特殊反应的测试所存在的挑战，创新解决方案。

　　科技部条财司科研条件处处长孙增奇、副处长马晋并总结了研讨会，高度赞扬了过程所在该项目的仪器研制及推广应用方面所取得的进展，并希望过程所的项目能努力成为国家重大科学仪器专项项目产品化和推广应用的典范，还对项目的实施提出了“加强工程化和可靠生产工艺建立、明晰知识产权保护和规避、发挥‘两组一委’作用、紧密项目任务间配合、重视仪器经济性与功能的竞争优势”等重要建议和要求。

　　最后，许光文研究员表示，各位专家和领导的建议对项目下一步工作的开展有着非常重要的意义，项目组在后续工作中将会结合各位专家及领导的意见，更好的推进项目实施。

　　会议结束后，全体与会人员参观了依托过程所重大科学仪器专项项目而建立的“微型流化床反应分析工程中心”。工程中心位于北京市大兴县城内，主要承担微型流化床反应分析仪的组装和调试工作，以支撑项目所研制仪器的产业化生产能力的形成。

微型流化床反应分析工程中心

　　关于“微型流化床反应分析仪”

　　“微型流化床反应分析仪”是由中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室许光文课题组自行研制的分析仪器。该仪器首次利用微型流化床作为反应器构建了气固反应分析方法与分析仪，实现了反应物快速加热和流化床中气固反应的等温微分化、有效抑制了扩散影响，形成了定点温度下的气固反应动力学参数的等温微分测试方法与仪器，填补了快速升温下等温微分反应测试仪器的空白，致使所求算的气固反应动力学参数更加趋近本征反应特性。该方法与仪器弥补了以热重为代表的气固反应分析方法与分析仪加热速率低、扩散影响大等不足，丰富了气固反应分析手段，可广泛应用于化工、冶金、能源、材料、环境、生物等领域。该仪器于2010年获中国分析测试协会科学技术奖(CAIA奖)一等奖及第八届中国国际科学仪器及实验室装备展览会(CISILE2010)自主创新奖自主创新金奖。