中科院科技成果——微化工技术
中科院科技成果——微生物直接发酵法生产L-丝氨酸
中科院科技成果——微生物直接发酵法生产L-丝氨酸
项目简介
L-丝氨酸（L-Serine，L-Ser）作为一种组成蛋白的基本氨基酸广泛应用于医药、食品、化妆品等行业。
此外，以L-Ser为原料还可以合成具有抗癌、抗艾滋、调节人体神经系统等不同效用的药物20余种。
目前L-Ser的全球市场需求量为10000吨/年以上，市场潜力巨大。
但与不断增大的L-Ser市场需求相比，L-Ser的生产技术较为落后。
目前，L-Ser的工业生产方法主要有蛋白水解法、化学合成法和酶转化法等，其中蛋白水解法存在工艺复杂、分离精制困难等缺点；化学合成法存在污染重、成本高、D-Ser与L-Ser分离困难等缺点；酶转化法存在转化率过低、前体物昂贵等难题。
因此尽快开发污染小、成本低、效率高的微生物直接发酵法生产L-Ser，显得极为重要。
中科院上海高等研究院生物炼制实验室经过近些年的研究积累，在微生物直接发酵法生产L-Ser关键技术上取得了重大突破，主要成果有：（1）通过分子改造大肠杆菌合成L-Ser的代谢途径，构建了L-Ser 的基因工程菌；（2）对该基因工程菌进行发酵培养基及发酵条件的优化；最终在发酵约40h后，L-Ser的产量达到30g/L以上，可用于工业化生产。
该项目具有自主知识产权。
中科院力学所科技成果——气动雾化法生产微细球形铝合金粉末生产工艺技术及设备
中科院力学所科技成果——气动雾化法生产微细球形铝合金粉末生产工艺技术及设备技术介绍气动雾化法生产微细球形铝粉及其生产技术在国际上受到以美国为首及其盟国制定的“导弹技术控制制度”（MTCR）的限制。
中国科学院力学研究所致力于微细球形铝粉的生产研究最早可追溯到1984年，解决了航空航天快速凝固高强铝合金材料的气动雾化制粉问题。
1990年在国家重点战略武器研制“31”工程中，解决了长期困扰我国的固体火箭燃料微细球形铝粉的生产技术问题1993年制定的国家军用标准《特细铝粉规范》GJB1738-93，其产品列入其中。
随着我国经济的飞速发展，特别是轿车用高档金属颜料和太阳能光伏电池电极背铝浆需求，使得此项技术不断发展完善和提高。
近年来国内外金属粉末注射成型（MTM）和3d打印等先进制造技术的日臻完善，在我国先进的MIM制备技术产品和市场已经开始成熟，金属粉末的3D打印技术正在起步和发展，对d50≤20μm特别是d50≤10μm的球形非晶微晶金属粉末需求迅速增长。
多年来超细球形铝粉已多年被列入科技部发布的《中国高新技术产品目录2006》中，序号：06010056。
2007年我国制定了《氮气雾化铝粉》YS/T620-2007的行业标准，2014年上升为国家标准《铝粉第4部分氮气雾化铝粉》GB/T2085.4-2014产品标准，此标准在产品品种、技术规格等方面，现在是世界上独一无二的。
中科院力学所已有三十多年该项技术成果转化的实际经验。
到目前为止，已有三十多套不同生产规模（单套装置生产能力150-4000吨/年）的球形铝粉生产线在国内外安全运行。
年产能达到十几万吨的规模。
年产值达十几亿元人民币。
力学所现有的气动雾化法制备微细球形金属粉末生产专利技术完全可以满足市场的要求。
对国民经济的发展有重要的意义。
此项技术在生产安全、生产能力、规模、产量、细粉收率（d50≤10μm）、工作环境、生产成本等均处于世界领先水平。
中科院力学所此项目获奖等情况：1986年航空部技进步二等奖1987年中科院科技进步二等奖1989年国家科技进步二等奖。
微化工技术的应用
微化工技术的应用微化工技术是一种将传统化工过程微型化和集成化的技术。
通过将反应器、分离器、传质器等微型化，可以显著提高反应速率、传质效率和热效率，减少废物排放和能源消耗，从而实现工业生产的高效、环保和可持续发展。
微化工技术已经在多个领域得到应用，本文将以几个典型的应用为例进行介绍。
1. 化学合成中的微化工技术应用在化学合成过程中，微化工技术可以实现反应的快速与高效。
例如，在有机合成中，传统的合成反应需要数小时甚至数天才能完成，而采用微化工技术后，反应时间可以缩短到数分钟甚至数秒钟。
此外，微化工技术还可以实现多相反应的高效进行，减少反应物的浪费和副产物的生成。
通过微化工技术的应用，化学合成过程的效率和选择性得到了显著提高。
2. 药物制造中的微化工技术应用微化工技术在药物制造中具有重要的应用价值。
传统的药物制造过程往往需要多个步骤的反应和分离操作，耗时且效率低下。
而采用微化工技术后，可以将多个步骤的反应和分离操作集成在一个微反应器中，实现一步法合成药物，大大提高了制药过程的效率和产品质量。
此外，微化工技术还可以实现对药物合成过程的实时监测和控制，提高了制药过程的可控性和稳定性。
3. 能源化工中的微化工技术应用能源化工是一个重要的领域，微化工技术在其中的应用也具有重要的意义。
例如，在石油炼制过程中，传统的精馏塔操作存在能耗高、设备大等问题，而采用微化工技术后，可以将精馏过程微型化，减少能耗和设备体积。
另外，微化工技术还可以应用于煤制气和生物质能源的转化过程中，提高能源转化效率和产品选择性。
4. 环境保护中的微化工技术应用微化工技术在环境保护领域也有广泛的应用。
例如，在废水处理中，传统的废水处理工艺存在处理周期长、处理效果差等问题，而采用微化工技术后，可以将废水处理过程微型化，提高处理速度和处理效果。
此外，微化工技术还可以应用于废气处理、固废处理等环境保护领域，实现资源的高效利用和废物的减量化。
微化工技术在化学合成、药物制造、能源化工和环境保护等领域都有广泛的应用，可以提高反应速率、传质效率和热效率，减少废物排放和能源消耗，实现高效、环保和可持续发展。
中国科学院在化学科学方面的研究有哪些突破？
中国科学院在化学科学方面的研究有哪些突破？中国科学院在化学科学方面的研究一直以来都取得了多个突破，无论是在基础理论研究还是应用前沿技术方面都取得了长足的进展。
以下是中国科学院在化学科学领域的几个重要突破：一、新型材料的研究中国科学院在新型材料的研究方面取得了突破性进展。
他们通过创新的物理化学方法，研发了一系列性能优良的材料，如纳米材料、功能材料、智能材料等。
这些材料在能源存储、催化剂、传感器等领域有着广泛的应用，为我国的科技发展注入了新的活力。
1.1 纳米材料中国科学院的研究人员通过纳米技术，成功合成了一系列具有特殊光学、电学、磁学性质的纳米材料。
这些纳米材料不仅具有较大的比表面积和丰富的表面活性位点，还具有优异的电子、离子和传质性能。
这使得它们在催化、传感、能源转换等领域具有广泛的应用潜力。
1.2 功能材料中国科学院的研究人员还开展了一系列功能材料的研究工作。
他们通过合理设计和调控材料的结构和组成，成功制备了具有特殊功能的材料。
例如，利用多孔材料和表面修饰技术，成功制备了用于有机污染物吸附和去除的功能材料，为环境保护提供了有效的手段。
二、纳米技术在药物传递领域的应用中国科学院在药物传递领域的研究中取得了重要突破。
他们利用纳米技术，成功开发出一系列纳米载体，用于有效传递药物到特定部位。
这种纳米载体具有较小的粒径和良好的生物相容性，能够提高药物的疗效和减少毒副作用。
该研究对于促进现代医学的发展具有重要意义。
2.1 纳米粒载体中国科学院的研究人员通过纳米技术，成功制备了一系列纳米粒载体。
这些载体可以将药物包裹在内，并具有良好的生物相容性和药物缓释性能。
通过改变载体的表面性质和结构，可以实现药物的靶向传递和控释，从而提高药物治疗效果。
这对于治疗癌症等疾病具有重要意义。
2.2 纳米骨架材料中国科学院的研究人员还通过纳米技术，成功制备了一种新型的纳米骨架材料。
这种纳米骨架材料具有高比表面积和多孔结构，可以有效地吸附和释放药物分子。
微化工技术
（Microreaction TechnoIogy）为主题的国际会议；2003
年 4 月将召开第一届“微通道和微小型通道”国际
会 议 （ InternationaI Conference on MicrochanneIs and
MinichanneIs），并 限 定 通 道 的 特 征 尺 度 在 10 !!m ~ 3.0! mm 范围内 . 此外，微全分析系统（micro
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20 世纪 50 年代末，著名的物理学家 Richard Feynman 曾预言微型化是未来科学技术发展方向 . 半个 多世纪以来，计算机的更新换代已将微型化所带来 的方便引入了人类生活和工作的各个领域，并对人 类文明进程产生了重大的影响 .
化工类科技成果.
化工类科技成果（１）木糖醇的分离与纯化新工艺（吉林大学）本技术采用离子交换树脂法分离纯化木糖醇。
该工艺具有设备简单，采用水洗脱，树脂可反复再生使用，使用寿命长等优点。
克服了原生产工艺生产拖尾、回收率低等缺点。
用离子交换树脂法纯化木糖醇产品收率大于70%，纯度大于98.5%。
实现了用国产树脂分离纯化木糖醇，填补了我国高纯度木糖醇生产的空白。
高纯木糖醇广泛用于食品、医药等行业。
（２）环状糊精生产技术（中科院微生物研究所）环状糊精具有独特的环状分子结构，分子中央有圆柱形空隙，可以将各种物质的分子包接于其分子空隙中，生成包接复合物。
使被包接的物质与外界环境隔离，有防挥发，抗氧化、抗光分解作用；可以使不稳定的物质稳定化，并具有掩盖异味，苦味，改变物质溶解度等作用。
在食品、医药、农药日用化工等行业有广泛的应用前景。
本技术以淀粉为原料酶法转化生产α－环状糊精和β－环状糊精，产品收率高，生产成本低，无环境污染。
淀粉转化率８０％以上，环状糊精总收率４０％以上；α－环状糊精纯度９０％以上、β－环状糊精纯度９７％以上；可以达到国际先进水平，α－环状糊精目前国内尚无产品。
该技术位国内首创。
（3）生物技术生产木糖醇（中科院微生物研究所）木糖醇是天然五碳多元醇，具有甜度高、抗龋齿、代谢不依赖胰岛素；目前国内外均用化学法生产，存在设备与操作费用高、产品纯化困难等问题。
生物技术生产木糖醇基本解决了上述问题，具有良好的应用前景。
目前国外尚未有生物技术生产木糖醇的报道，现有产品均用化学法生产。
（4）高吸水保水树脂生产技术（西北工业大学）高吸水树脂是一种功能高分子材料，遇水后体积溶胀500~1000倍，最高可达1400倍，成为一种半固态水凝胶，其中水分挥发很慢。
因此，又称保水剂。
这种材料用途十分广泛，可作为农林、园艺中土壤改良剂，节水保墒，抗旱保苗；可用于石油开采中钻井堵漏剂，采油调剖堵漏剂和泥浆增稠剂；还可用于膨胀橡胶，作为建筑密封材料；也可作为油水分离剂、医用卫生用品中超强吸液剂；还可制成导电透明胶膜、水泥防渗防水剂等，用途十分广泛。
微化工技术在化学反应中的应用进展
微化工技术在化学反应中的应用进展1赵玉潮，张好翠，沈佳妮，陈光文，袁权中国科学院大连化学物理研究所，辽宁大连（116023）E-mail：gwchen@摘 要：微化工技术是当前化学工程领域的研究前沿与热点。
本文就微化工技术在均相、气-液和液-液两相反应体系中的应用，结合具体研究范例阐释微反应器内进行化学反应的可行性。
与传统化工设备相比，微化工技术及其设备具有很大的开发潜力和广泛的应用前景。
关键词：微化学工程；微化工技术；综述；微反应器；微混合器；微通道中图分类号：TQ 032 文献标识码：A随着社会的不断发展和人类生活水平的持续提高，对产品种类与数量的需求不断增加，促进了现代过程工业飞速发展；同时对环保要求日益提高，建设安全、经济、生态和实现可持续发展的要求更为迫切。
21世纪化学工业发展的一个趋势就是安全、清洁、高效、节能和可持续性，尽可能地将原材料全部转化为符合要求的最终产品，实现生产过程的零排放。
要达到这一目标，既可以从化学反应本身着手，通过采用新的催化剂或合成路线来实现，即化学的方法；又可以从化学工程角度出发，采用新的设备或技术，通过强化化工生产过程来实现，即工程的方法(过程强化)[1~3]。
20世纪90年代初，顺应可持续与高技术发展的需要催生了微化工技术的发展[4~9]，其主要研究对象为特征尺度在数微米到数百微米间的微化工系统，由于系统尺度的微细化使得各种化工流体的传热、传质性能与常规系统相比有较大程度的提高[10~12]，即系统微型化可实现化工过程强化这一目标。
自微反应器面世以来，微反应技术的概念就迅速引起相关领域专家的浓厚兴趣和关注，欧美、日本、韩国和中国等都非常重视这一技术的研究与开发，主要研究机构包括Dupont公司、MIT、美国西北太平洋国家实验室(PNNL)、IMM、FZK、BASF、Bayer、Axiva、Merck、Shell、UOP、京都大学、东京大学、九州大学、Pohang、中科院大连化学物理研究所、清华大学和华东理工大学等。
微化工技术在新材料工业中的应用
微化工技术在新材料工业中的应用许春华中国橡胶工业协会一、微化工技术颠覆传统工艺和装备微化工技术是20 世纪90年代兴起的多学科交叉的科技前沿技术，美国、德国、英国、法国、日本等国从上世纪九十年代开展微通道反应器技术的研究。
我国微通道反应器技术研究发展基本与国际同步；2000年以来，中科院大连化学物理研究所、清华大学、南京工业大学、华东理工大学、常州大学、南京大学和天津大学等高校和企业也相应成立了微通道反应器技术研究团队，并取得了产学研结合的丰硕成果，建成多套万吨级产业化装置。
微通道反应器是微化工技术的核心，微反应器一般指带有微结构的反应设备，其内部流体通道和分散尺度在微米量级如10-3000微米，由于反应器特征尺度的微型化,通道内的流体以微米级薄层进行撞击流化学反应，可实现快速混合、传质、传热，反应非常完全，效率可比常规尺度设备提高2~3个数量级。
让化学反应时间从几小时~几十小时缩短到几十秒~几分钟，数千倍地提升反应速度，成功解决了传统装备反应不彻底、污染、易爆炸等技术难题，促进过程强化和化工装备小型化、提高能源、资源利用效率、节能降耗，是实现清洁安全生产的重大新技术。
可将生产过程中低效、间歇的合成工艺，改变为可控连续工艺，其“数量放大”与常规工艺不同，在实验室完成达标后只需要平行复制，不需要小试、中试、工业放大的逐级过程，大大缩短了工业放大的时间。
万吨级的反应器及配套装置占地面积只需要几十平方米左右，场地缩小无数倍，为传统化工搭建了一座“桌面工厂”。
微化工技术给我们最直观的感受就是实现化工过程的绿色化、微型化；显著缩短反应时间、缩小反应体积和反应安全可控，即更好、更快、更安全、更环保、更具成本竞争力。
因此，微化工技术对传统化工工艺和装备而言是革命性的颠覆，开启了化工高效精细化新时代。
当然，微化工技术不是万能的，物料的形态、粘度、催化剂设计、过程控制等难题仍需不断解决，随着微通道反应器技术的不断提升，开发了微槽道反应器、毛细管微反应器、泡沫金属微反应器、环状微反应器、降膜式微反应器、多股并流式微反应器、膜分散式微反应器以及外场强化式微反应器等，反应通道、微流场逐步突破微米级至毫米级或更大，实现了流场边界尺度的有效拓展，扩大了应用范围。
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中科院科技成果——微化工技术
项目简介
针对目前化工工业存在的诸多问题：设备庞大、能耗高、污染重、资源浪费、效率低等。
大连化物所于2000年开展了微化工技术研究，建成了集微化工、基础研究与应用开发于一体的微化学工程与技术研究平台。
与传统化工设备相比，微化工设备具有特征尺度微型化（<1毫米）、结构模块化、高传递速率（高1-3个数量级）、易于直接放大（并行放大）、安全性高（系统持液量低）、过程易控等优点，可实现过程连续和高度集成、分散与柔性成产。
微化工技术具有强传热和传质能力，可提高反应过程中资源与能量的利用效率，实现化工过程强化、微型化和绿色化。
强放热反应过程，普遍存在爆炸危险，采用微化工技术将会提高过程效率和改善过程安全性。
如苯、甲苯、氯苯等芳烃的硝化反应，反应时间小于10秒，可以实现其过程强化、过程安全和绿色化生产，达到节能降耗之目的。
应用领域
医药、农药、火炸药等精细化工，石化、能源、纳米材料等。
尤其适用于常规反应设备难以保障安全的反应——易燃易爆强放热快速反应，如直接氟化、硝化、磺化、重氮化、氯化、氧化、酰胺化、氨氧化、过氧化、加氢等，以及危险化学品的就地生产。
纳米粒子合成等，如药物微纳米化。
成型产品
1、1.0Nm3/h的甲醇重整制氢系统
涉及一种微型化的甲醇自热重整制氢集成装置和制氢方法。
该氢源技术的特征为集成有甲醇自热重整和CO选择氧化（PROX）等主要反应单元，无需传统的CO水气变换单元，且仅用两级CO选择氧化；该氢源集成系统包括一组甲醇自热重整/换热模块、一组催化燃烧/汽化模块，两组CO选择氧化/换热模块，四组模块均为整体式催化反应器与微通道换热器焊接集成方式。
利用本发明可获得CO浓度小于30ppm、H2浓度大于53％的1kW级重整气（干气）。
适用：尤其适合于100W-100KW范围内的燃料电池氢源系统或100L/h-100m3/h的用氢量的化工过程。
2、处理能力为10万吨/年的微反应系统
具有自主知识产权的磷酸二氢铵生产微化工系统，年生产能力可达8-10万吨，并且具有系统体积小（微反应器、微混合器和微换热器体积均小于6L）、移热速度快、响应快、过程连续且易于控制、运行平稳、无振动、无噪音、无废气排放、产品质量稳定等优点，是一种能实现过程强化、安全、高效、清洁的生产设备和工艺。
通过了由辽宁省及中科院组织的鉴定。
这项自主知识产权成果达到了国际领先水平，标志着我国微化工技术应用实现了重大突破。