气固介尺度反应模型研究及其在清洁汽油生产工艺中的应用——2020年度中国颗粒学会自然科学奖一等奖获奖项目

来源：中国颗粒学会

中国颗粒学会自然科学奖一等奖获奖项目项目名称：气固介尺度反应模型研究及其在清洁汽油生产工艺中的应用主要完成人：鲁波娜、王维、许友好、李飞、田于杰、徐骥、陈升、刘岑凡、王新主要完成单位：中国科学院过程工程研究所、中国石化石油化工科学研究院、中国特种设备检测研究院获奖人简介鲁波娜中国科学院过程工程研究所研究员鲁波娜，工学博士，中国科学院过程工程研究所研究员，中国科学院大学中丹学院/国际学院岗位教师。2003年本科毕业于浙江大学，随后保送至中科院过程所攻读博士学位，师从李静海院士和王维研究员，2009年毕业并留所工作。研究领域包括多相传递/反应模拟、多尺度理论、计算流体力学及反应器优化设计等。已发表论文40余篇，其中4篇入选Most Cited Papers，合作撰写专著2部：《变径流化床反应器理论与实践》（中国石化出版社，第2作者），"Diameter-Transformed Fluidized Bed: Fundamentals and Practice" (Springer Nature, 第2作者)。参与编写中英文丛书6章节。曾获化工三大期刊Chem. Eng. Sci. 最高引用作者奖，首届MIC-Particuology优秀论文奖，中国化工学会技术发明一等奖，兼任中国工程院院刊《Engineering》青年通讯专家、《燃料化学学报》青年编委。2013年入选首届过程所优秀青年, 2015年入选中国科学院青年创新促进会，2016年入选首届过程优青。主持国家自然科学基金项目、大型企业合作项目以及中科院战略先导专项子课题等共计12项。其开发的双标形式的曳力结构因子相继被多个国际著名CFD软件（包括全球最权威的CFD软件ANSYS FLUENT）开发为内置选项。王维中国科学院过程工程研究所研究员王维，工学博士，中国科学院过程工程研究所研究员，多相复杂系统国家重点实验室副主任，中国科学院大学教授。2016年获基金委杰出青年基金资助。1994毕业于四川大学，1997年获该校硕士学位，2001年中科院过程所毕业并获工学博士学位。毕业后一直从事颗粒流体系统的模拟与实验研究。提出了“三传一反”耦合过程的多尺度CFD方法，理论证明其优于传统的双流体方法并在工程模拟中得到推广应用。主持开发多尺度计算EMMS软件，并授权诸多国际知名研究机构使用（如美国NETL实验室、Alstom、CSIRO、清华大学、东南大学等）。曾主持基金委面上项目、中科院创新方向项目和中石油、中石化、Alstom开发项目、科技部973课题、自然基金重点及创新群体课题、中科院战略先导专项项目等。合作专著三本：“From Multiscale Modeling to Meso-Science”(Springer，第3作者)，《变径流化床反应器理论与实践》（中国石化出版社，第4作者），"Diameter-Transformed Fluidized Bed: Fundamentals and Practice" (Springer Nature, 第5作者)，受邀为Wiley出版的Handbook of Combustion、Elsevier出版丛书Advances in Chemical Engineering、化工出版社的《流态化手册》等专著撰写5章（节）。2002-2005兼任过程所团委书记。曾获中科院首届"卢嘉锡青年人才奖"；化工三大期刊Chem Eng Sci最高引用作者奖；颗粒学会首届MIC-Particuology杰出论文奖；中国化工学会“侯德榜化工科技青年奖”、技术发明奖一等奖（第2获奖人）；中国科协杰出青年（成果转化）奖等。文章发表信息见：https://scholar.google.com/citations?user=eorSSw0AAAAJ&hl=en许友好石油化工科学研究院教授级高工许友好，中国石化集团公司石油炼制领域首席专家，石油化工科学研究院教授级高工。长期从事催化裂化工艺研究与开发，发明了变径流化床反应器，首创了多温区和多流型的单器变径流化床反应器技术平台，有效调控了复杂气固催化反应，并相继开发出重质烃高效利用、清洁油品生产和低碳烯烃生产等多项催化反应工艺技术。这些研究成果提高了重质烃高效利用，推动了我国油品清洁化进程。曾获国家科技进步二等奖2次，中国专利金奖1次和优秀奖2次，获中国石化技术发明一等奖1次，获中国石化科技进步特等奖1次，一等奖3次，二等奖3次，2006年获第九届中国青年科技奖，2010年获中国石化首届科技创新功勋奖（每年2人）；获授权中国发明专利194件（58件排名为1）；获授权国外发明专利为58件；独著《催化裂化化学与工艺》，合著《变径流化床反应器理论与实践》、《Diameter-Transformed Fluidized Bed: Fundamentals and Practice》（第1作者），合编《催化裂化工艺与工程（第三版）》和《催化裂化工艺技术手册》；在国内外期刊上发表论文103篇。目前正致力于车用汽油生产核心技术深度开发。项目简介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“气固介尺度反应模型研究及其在清洁汽油生产中的应用”项目荣获中国颗粒学会自然科学一等奖，项目主要完成人包括鲁波娜、王维、许友好、李飞、田于杰、徐骥、陈升、刘岑凡、王新。催化裂化工艺是我国石油炼制工业最核心工艺，其生产的汽油约占全国车用汽油的70%。中国石化石油化工科学研究院提出两个反应区的概念，开发出多产异构烷烃的变径流化床催化裂化技术（MIP）。与常规FCC工艺相比，MIP工艺不仅降低汽油烯烃含量，同时提高汽油辛烷值，改善重油裂化能力，从而产生了巨大的经济效益和良好的社会效益。过程工程研究所介科学团队与石油化工科学研究院催化裂化工艺技术开发团队从2005年开始合作，深入研究了变径多区流化床反应器内介于微观颗粒和宏观反应器的介尺度流动结构的动态变化规律和多区多流域稳定共存的作用机制，率先开展了面向工业应用的介尺度理论与多相流、计算流体力学、化学反应工程等多学科融合的基础研究，指导解决了变径流化床反应器“二反密相段易失稳、多路循环系统调控难”等多个技术瓶颈难题，支撑了变径流化床催化裂化工艺的开发。合作出版了学术专著《Diameter-transformed Fluidized Bed: Fundamentals and Practice》(Springer, 2020)，指导变径流化床反应器用于更多的复杂气固催化反应工艺。同时，在上述合作研究中逐渐形成了用于气固流化床反应器模拟放大的共性方法，主要包括：（1）建立了双向耦合的微元介尺度曳力模型，实现了准确的大规模气固流化床反应器的流动模拟，为流化床反应器的优化及耦合传质反应奠定了方法基础；（2）模拟捕捉到流域转变中的“噎塞”现象，建立了“噎塞流域转变”与反应器结构和操作参数之间的定量关系，指导流化床反应器变径设计和多区操作；（3）量化了介尺度结构与传递反应过程之间的耦合规律，建立了多尺度传递反应模型，在国际上率先实现从小试到工业尺度气固催化反应器的热态放大模拟，指导工业反应器的进一步大型化。目前，变径流化床反应器已应用到130余套装置，其中，应用到清洁汽油生产的催化裂化装置超过60套，生产汽油量占国内车用汽油量约50%，每年给石油炼制企业增加经济效益超过百亿元。自然科学奖奖项介绍为推动中国颗粒学及其相关学科发展和科技进步，调动颗粒学及其相关领域科技工作者的积极性和创造性，服务国家创新体系建设，中国颗粒学会特设立“中国颗粒学会自然科学奖”。旨在奖励：在颗粒学及其相关学科基础研究和应用基础研究中，阐明自然现象、特征和规律，做出重大科学发现，引领学科发展的科技工作者。申报条件1. 在颗粒学及其相关领域的自然科学研究中做出突破性的贡献，并建立系统的学术思想或知识体系；2. 取得关键性学术突破或国际领先学术成果，具有卓越建树，推动本学科或相关学科发展；3. 已在重要学术刊物或学术专著中发表或出版 1 年以上，已被国际同行在重要学术会议、学术刊物以及学术专著中正面评价或引用。# END #推进阅读1.纳米气泡基本性质与稳定机制研究——2020年度中国颗粒学会自然科学奖二等奖获奖项目2.岳光溪——2020年度中国颗粒学会科技进步奖获得者3.院士齐聚，中国颗粒学会第十一届学术年会盛况空前点击“阅读原文”了解奖项申报