1、专家推荐国家技术发明奖项目公示项目名称 多段构件流化床反应器技术及产业化推荐专家 1 姓名 陈建峰 推荐专家 1 工作单位 北京化工大学推荐专家 1 职称 教授，工程院院士 推荐专家 1 学科专业 化学工程推荐专家 1 意见： 该团队是国际著名的反应工程团队之一，长期坚持在流态化工程科学以及工业化应用方面开展研究，具有明确的“工程与工艺”相结合的特色。该项目是该团队二十多年来的研究成果结晶，在多段流化床新结构方面成效显著。通过内置构件，内置多孔分布板与外置溢流管的配合，巧妙地利用压力平衡，使得该多段构件流化床能够在 0.3-0.7m/s 的气速下平稳操作，能够良好地控制气固接触，获得适宜的温度
2、梯度与浓度梯度。该技术已成功放大至 4-5m 直径的工业反应器，显示了良好的本质流动安全性与可靠性，是具有高难度但又可靠的反应器设计。该项目的另一特色在于将多段流化床工程技术巧妙地与复杂催化过程相合，形成了新的工艺技术。创新性地发明了两段并流变温流化床硝基苯加氢制备苯胺工艺；两段逆流流化床甲醇制备丙烯技术，以及多个逆流流化床及单个流化床的两段并流变温流化床制备碳纳米管技术。这些技术都是在相关领域的首次应用，是针对反应物转化效率、催化剂活性、产品选择性的控制关系等而产生的创新性发明，也是对这些领域的巨大贡献。总体来说，本项目开发多段流化床技术并在催化转化与纳米材料制备领域取得大规模应用，是对传统
3、多段流化床仅用于矿物焙烧等固相加工的重大突破，技术难度大，具有明显的创新性。获得国家发明专利授权 20 项，填补了国际空白，在行业技术中取得领先地位，获得显著经济效益，引领了相关行业的发展，创造了良好的社会效益与经济效益。该项目材料真实，有据可查，排名无异议。本人愿意大力推荐该项目申请国家技术发明二等奖。推荐专家 2 姓名 费维扬 推荐专家 2 工作单位 清华大学推荐专家 2 职称 教授，科学院院士 推荐专家 2 学科专业 化学工程推荐专家 2 意见： 魏飞团队二十多年来在流态化工程科学领域以及工业化应用方面进行研究，在原来服务于石油化工行业的基础上，近年来根据国家需求与科技、经济发展，不断向
4、大型煤化工与新型纳米材料领域拓展，取得如下成果。该项目针对单段流化床气固返混问题，通过内置构件、内置多孔分布板与外置溢流管的开发，形成一种能够在高气速、高固相密度的复杂环境下工作的多段流化床反应器技术，既能有效控制气固接触效果，又能获得所需要的温度梯度与浓度梯度，大大提高了流化床反应器的性能。同时，他们的高难度但又可靠的反应器设计，使得该类反应器的直径已经放大到 4-5m，形成了一个新型的大型化反应器装备。该项目还将多段流化床工程技术与复杂催化过程相结合，以适应不同过程的复杂性转化需求（比如极高转化率、高产品收率与选择性、以及长催化剂寿命） 。创新性的工艺包括：两段并流变温流化床硝基苯加氢制备
5、苯胺工艺；两段逆流流化床甲醇制备丙烯技术，以及多个逆流流化床及单个流化床的两段并流变温流化床制备碳纳米管技术。这些技术都是在相关领域的首次应用。值得指出，这些工程与工艺相结合的技术，大幅度减少了反应副产物量，使得后序分离过程的能耗降低，也减少了三废污染处理的难度。比如，将甲醇制丙烯过程的甲醇转化率大于 99.5%,使废水中基本不含甲醇，将大幅度降低分离难度与成本，是绿色反应工程技术的体现。总体来说，本项目技术难度大，创新性明显，相关技术获得国家发明专利授权20 项，填补了国际空白，在行业技术中取得领先地位，获得显著经济效益，引领了相关行业的发展，创造了良好的社会效益与经济效益。该项目材料真实，
6、有据可查，排名无异议。本人愿意大力推荐该项目申请国家技术发明二等奖。推荐专家 3 姓名 李洪钟 推荐专家 3 工作单位 中国科学院过程工程所推荐专家 3 职称 教授，科学院院士 推荐专家 3 学科专业 化学工程推荐专家 3 意见： 魏飞与金涌团队是国际上著名的流态化工程与科学团队之一，长期在流态化工程科学领域以及工业化应用方面进行研究，具有明确的“工程与工艺”相结合的特色。该项目是该团队二十多年在湍动流态化领域的研究成果总结。湍动流态化具有气固流动复杂，固相密度大，气固返混严重等特点。长期以来，严重返混使得在湍动流化床中取得很高的气相转化率是很困难的事。该项目针对单段湍动流化床的弊端，提出多段
7、流化床设想，通过内部的多孔分布板把流化床在轴向上分区。控制多孔分布板的开孔率，在多孔分布板下方创造出一个固体稀相区。然后将多级这样的结构在一个反应器中串联起来，显著降低了气体及固体返混。这一技术的难度在于既需要控制平稳操作，又需要控制催化剂磨损率及反应器的整体压降（因为许多过程的催化剂很昂贵，过程的压头也不高） 。该团队还引入了外置溢流管，使得该流化床的稳定性控制更有保障。由于气速不同，溢流管返料要求不同，该团队创制的多段构件流化床反应器明显区别于石油炼制的再生器。同时，这种多段构件流化床在段内仍然能保证催化剂密相与良好的换热，一并解决了许多难以兼顾的工程性问题，是对湍动流化床结构的贡献。该团
8、队的贡献还在于，将这类普适性的多段流化床结构与具体的工艺相结合，开创了新的多段流化床硝基苯加氢制备苯胺工艺，生产的高纯度苯胺被国外著名大公司购买，用于生产高品质的聚氨酯。同时，该技术在国内占用的市场份额最大，是对技术国产化的贡献，是很了不起的。又比如，多段流化床甲醇制丙烯工艺技术创新性非常强。与单段流化床 MTO 技术相比，通过降低返混有效提高了反应活性及目的产品选择性；与固定床 MTP 级数相比，可以实现良好移热及连续反应-再生操作。同时，该团队在国际首创碳纳米管批制备工艺，所得高纯产品已经能够大量用于锂离子电池的导电剂，实现了反应工程与材料制备工程的结合，难度大，创新性极大。相关技术获得国
9、家发明专利授权 20 项，填补了国际空白，在行业技术中取得领先地位，获得显著经济效益，引领了相关行业的发展，创造了良好的社会效益与经济效益。该项目材料真实，有据可查，排名无异议。本人愿意大力推荐该项目申请国家技术发明二等奖。项目简介：该项目属多相流化学反应工程领域。流化床反应器是石油行业最重要的核心装备，对过程放大中原料转化率、产品选择性控制有决定性影响，是降低后序分离难度、节能降耗、提高过程经济性的关键。然而，大型化流化床中气固流动状态复杂，受换热、压降、磨损、颗粒连续移入移出等多重工程因素制约，结构革新难度大。克服传统单级流化床中气固返混、温度与浓度难调节的缺点，保持其高通量、连续及大型化
10、优点，适应催化过程气相深度转化与高端纳米材料制备的复杂性需求，是世界性难题。该项目历经二十余年攻关，探明大型湍动流化床流动和传质规律，发明了可大型化、面向复杂催化过程的新型多段构件流化床反应器，实现了流化床级内温度与浓度场均匀，级间温度与浓度场可调的重大突破；创新性发明苯胺制备、甲醇制丙烯和碳纳米管制备新工艺，实现产业化。主要技术发明点如下：1.针对气固催化过程气相深度转化与产品高选择性、高纯度的要求，提出多段构件流化床反应器的设计理念，发明了以多孔分布板为级间控制构件、外置溢流管为级间催化剂料位稳定构件、级内气固混合与接触的脊形控制构件为特征的多段流化床反应器，实现了级内浓度与温度场均匀分布
11、、级间保持一定的浓度与温度梯度，使气固流动、传递特性与具体反应动力学高度契合，形成系列流化床结构与工艺应用专利，建成直径达 4-5m 的气固催化流化床反应器。2.针对硝基苯加氢制苯胺的产品高纯度要求与铜基催化剂易失活的不足，创新性发明两段变温流化床转化工艺。硝基苯转化率由单段流化床的 99%提高至 99.999%。粗苯胺与精制苯胺中硝基苯含量分别低于 10 与 0.5 mg/kg，达到 MDI 级苯胺要求，使常压加氢催化剂的再生周期延长至 7-8 月。在国内建成 5-7 万吨/年装置 5 台，是国内产能最大的气相加氢制苯胺技术。3.针对甲醇制丙烯过程中催化剂内需要生成活性烃池物种及过度积炭导致
12、催化剂失活的特点，创新性发明多段逆流流化床转化工艺。限制气体与催化剂的返混程度，提高活性及目的产物选择性。3 万吨/年甲醇进料工业试验表明，甲醇单程转化率高达 99.9%，丙烯选择性达 67.4%。 ，国内外未见同类报道。4. 针对碳纳米管制备中催化剂易失活及固相体积急剧增加，气体与催化剂接触效率低的不足，创新性发明多段变温逆流流化床转化工艺，提高了气体转化率及催化剂寿命。建成目前国际上规模最大的 1000 吨/年装置。生产出的高纯度碳纳米管应用于锂离子电池导电浆料产业化，占国内市场 60%以上。该项目获授权发明专利 20 项，发表 SCI 论文 30 篇，完成鉴定成果 2 项，制订碳纳米管国
13、家标准 2 项，获中国专利奖优秀奖 1 项，教育部技术发明奖一等奖 1 项，中国石化联合会科技进步一等奖 1 项。流化床甲醇制备丙烯技术入选“十一五“国家重大科技成就展；教育部组织鉴定认为：“多段构件流化床技术创新性强，总体技术处于国际领先水平” 。客观评价：一、 两段变温流化床制备碳纳米管的理念与技术获国际同行好评国际流态化权威、加拿大John R Grace 教授为多相化学反应工程与工艺（金涌，魏飞著，2005，清华大学出版社，ISBN 7-302-12506-6）做序（见附件）时评价：“this group is capable not only of fundamental work
14、and clever design, butthat it has also pioneered a number of unusual technologies for particular applications.Of special interest is the work combining fundamentals and applications related tonano-particles. Special reactor configurations have been devised to optimize theseprocesses, for example a t
15、wo-stage fluidized bed reactor for simultaneouslyproducing hydrogen and carbon nanotubes. ” 译为：“这个团队不但能够进行深入的基础研究与出色的工程设计，而且开创了许多不寻常技术的特定应用。我特别欣赏与纳米颗粒相关的基础与应用结合的工作。他们发明了特殊的反应器结构来优化这些过程，比如用两段流化床技术来同时制备碳纳米管与氢气”。International J Chem Reactor Eng 期刊主编在综述文章（ Badon C. Inter. JChem Reactor Eng.2005,3, R3），专
16、门用一段介绍了该技术：“- The novelmethod proposed by Weizhong et al. (2004) is promising, however, more researchwith the two stage reactor is required to fully optimize the procedure and ensurereproducibility”，黑体字部分评价到：“骞伟中等提出的新方法非常有希望”。澳大利亚科学家C. H. See ZL200310117192.6; ZL200510116701.2等。骞伟中，排名 2,行政职务：无，教授。工作
17、单位：清华大学；完成单位：清华大学。对本项目技术创造性贡献：对发明点 1 做出了第 2 贡献，是气固并流上行多段流化床结构核心专利的第一发明人;对发明点 2 中做出了第 2 贡献，主要从事碳纳米管制备与苯胺制备技术，旁证：ZL200610113710.0; ZL200710098478.2；US7993594B2 等。王垚排名 3,行政职务：无，副教授。工作单位：清华大学；完成单位：清华大学。对本项目技术创造性贡献：对发明点2做出第3贡献，主要从事甲醇或低碳烃制备丙烯的催化剂开发与工艺，以及负责碳纳米管纯化方法与装置研究，及制订的碳纳米管国家标准的第一完成人，旁证： ZL20051011670
18、1.2; GB/T26826-2011，ZL03150121.4。罗国华排名 4,行政职务：无，副教授。工作单位：清华大学；完成单位：清华大学。对本项目技术创造性贡献：对发明点2中做出第4贡献，主要从事碳纳米管制备的流化床放大以及甲醇制备烯烃的反应器工艺，旁证：ZL200710098478.2; US7993594B2，ZL01144188.7,金涌排名 5,行政职务：工程院院士，教授。工作单位：清华大学；完成单位：清华大学。对本项目技术创造性贡献：对发明点1做出了第3贡献，主要从事流态化基础研究、构件开发以及气固逆流接触流化床技术的开发；旁证：ZL02146277.1;200310117192.6王德峥排名 6，行政职务：无，教授。工作单位：清华大学；完成单位：清华大学。对本项目技术创造性贡献：对发明点2做出了第5贡献，主要从事甲醇或低碳烃制丙烯的催化工艺与催化剂吸附特性研究。旁证：ZL200510116701.2。
