中国科学院山西煤炭化学研究所   学科简介

 

一级学科中文名称:化学工程与技术

英文名称:Chemical Engineering and Technology

 

一、学科概况

中国科学院山西煤炭化学研究所是经国务院批准的全国首批博士、硕士学位授予单位和博士后流动建站单位。2011年经中国科学院审批,在原有的化学工艺专业和工业催化专业博士培养点和化学工程专业硕士培养点的基础上,拓展建设了化学工程、生物化工和应用化学等二级学科博士培养点,成功增列为化学工程与技术一级学科博士、硕士培养单位,形成了以能源环境、先进材料、绿色化工为特色,学科齐全、结构完整的高级人才培养基地。

我所在化学工程与技术相关学科近五年获各类项目106项,近五年经费合计23742万元;发表各类学术论文362篇,其中SCIEIISTP收录227篇;获得发明专利共85项,国家级、省部级各位奖项6项。迄今已培养毕业博士438人,硕士生384人,目前在学的研究生博士、硕士研究生近300。培养的研究生先后有186人次获得中科院院长奖学金特别奖、院长奖学金和刘永龄奖学金、宝钢教育基金、伟华科技奖、壳牌奖学金、中科合成油优秀科研奖等冠名奖奖励。

我所化学工程与技术学科培养点研究方向定位准确、分支学科设置全面,立足为煤炭的高效、清洁和合理利用提供科学理论和关键技术,形成了从基础研究、工艺过程开发、关键单元技术突破、整体系统工艺耦合、直至产业化的完备体系。

 

二、学科内涵与特色

本化学工程与技术一级学科博士培养点涵盖化学工艺、化学工程、工业催化、生物化工和应用化学等专业。

1. 化学工艺

化学工艺专业涵盖煤化学与洁净煤、污染物控制等研究方向。

学术带头人李文研究员:

博士,博士生导师。煤转化国家重点实验室副主任、所学位委员会主任、山西省学位委员会委员等。现任《煤化工》、《中国矿业大学学报》(英文版)和《燃料化学学报》的编委。主要从事煤化学与洁净高效利用的基础研究。目前正承担国家基金、973863等课题。在国内外专业期刊和国际会议上共发表论文200余篇,其中被EI/SCI检索系统收录100余篇。

学科特色:

本学科在煤的温和与分级转化路线的指导下,从煤的物理化学性质出发,兼顾煤的灰化学和不同热转化途径,重点研究煤的微观结构与宏观热转化性质的内在联系、基于煤中有效组分合理利用的煤的热化学裁剪尺度与判据、煤中无机组分(矿物质)的演化规律及其对煤中有机组分热转化特性的影响、煤利用中污染元素(SN)和微量元素的迁移规律和释放特性,以及煤转化过程中气体污染物(SO2NOxCO2和重金属Hg等)脱除过程中污染物吸附反应与催化剂特性的内在联系、污染物的捕集与利用技术、催化剂的再生方式与原理、脱除工艺和资源化利用等。

本方向研究成果将为我国煤炭资源的合理、优化利用和降低污染排放提供重要的基础数据和过程放大的依据。

 

2. 化学工程

化学工程专业包括煤热解、气化工程、C1化学与工程、过程模拟及优化等研究方向。

学术带头人房倚天研究员:

博士,博士生导师。煤气化工程研究中心主任、副所长。主要从事煤气化工程及相关技术的研究。承担多项国家、中科院及企业委托项目。2004被科技部聘为国家863“十五”二期能源领域洁煤主题专家,2007年被聘为863“十一五”先进能源领域组专家。目前承担973项目1项,中科院知识创新项目1项。发表国内外及会议论文80余篇,申请并获得国家发明专利12项。

学科特色:

本学科针对我国资源储量大的高灰、高灰熔点、高硫的“三高”劣质煤和低阶煤,研究劣质煤种高效气化过程的气固反应工程基础和加压气固流态化理论,探索高温高压下煤气化反应行为、气化反应器内的气固流动、传质、传热规律,建立和完善煤气化转化过程的化学化工技术基础和理论体系,解决气化反应器设计、结构优化和工程放大的关键技术难题。本研究方向重点开展煤气化基础及相关学科的研究和前沿探索,主要集中于煤气化的化学化工理论研究和流化床煤气化工艺开发,提出了以流化床煤气化为基础的煤分级转化理论;开发的“灰熔聚流化床煤气化技术”在处理高灰、高灰熔点煤方面达到国际先进水平,为解决我国大量劣质煤的气化奠定了理论和技术基础,有助于实现劣质煤的高效洁净利用,节能减排。

 

3. 工业催化

工业催化专业培养烃加工与催化转化、甲醇催化转化、聚氨酯催化合成等方面的博士硕士研究生。

学术带头人朱玉雷研究员:

博士,博士生导师。主要从事多相催化反应的研究,解决了加氢、脱氢和耦合过程中的关键问题,相关技术成功地应用于生产企业。获得2005年国家技术发明二等奖,2004年中国石化协会技术发明一等奖,2005年中国科学院杰出科技成就奖和山西省科学技术发明二等奖 ,2006年度国务院特殊专家津贴等。目前主持中科院创新奖励项目,参与863项目和国家自然科学基金重大项目等。

学科特色:

原子与能量经济性是化学反应过程追求的核心方向,加氢与脱氢反应过程的耦合就是同时实现原子与能量经济性的典型范例。本学科采用催化加氢、脱氢和加氢-脱氢反应耦合技术过程制备化学品,探索反应过程中活性氢原子的溢流、与催化剂活性组分、载体的协调效应及热量综合高效利用等。同时选择绿色过程合成高性能聚氨酯系列产品,强化性能和功能化,为实现原子与能量经济性的煤制化学品合成奠定基础,推动煤制化学品的绿色制备工业的健康和可持续发展。

 

4. 生物化工

生物化工专业主要研究生物质制燃料及化学品、生物质基材料制备等方向的基础和工艺研究。

学术带头人侯相林研究员:

博士,研究员。科技开发处处长。主要从事生物化工领域的生物质资源利用、生物酶催化、天然产物开发等方面的研究工作。承担了中国科学院知识创新、国家烟草专卖局科技攻关、太原市科技明星、山西省青年基金、山西省自然科学基金、山西省知识产权局专利技术产业化、中科院种子基金等多项科技等项目。担任《日用化学工业》、《日用化学品科学》编委,中国化工学会化学工程委员会超临界流体技术学组委员。

学科特色:

本专业以生物圈内储量丰富、可持续、可再生的生物质资源,如纤维素、木质素、壳聚糖等为研究对象,通过催化解聚制备糖类小分子,继而降解制备平台化合物,如5–羟甲基糠醛(5–HMF)、乙酰丙酸(LVA)及吡嗪类化合物等,最后转化为含氧液体燃料和聚a-当归内酯等生物基高分子材料等,部分取代传统化石资源,缓解当前经济增长对能源的巨大需求,保障我国能源供应安全,减少二氧化碳排放量。本研究以生物化工技术为依托,研究成果可降低当前能源生产和材料加工给环境带来的压力,实现资源利用的可持续发展。

 

5. 应用化学

应用化学专业主要针对精细化学品制备、煤焦油制化学品、煤基腐植酸制备及应用等研究方向开展基础研究和工艺开发。

学术带头人魏伟研究员:

博士,博士生导师。现任所长助理、绿色化学与应用催化研究室主任。主要研究煤转化化学与工程、新工艺技术在有机化学品合成中的应用、纳米材料合成与应用等。已获国际发明专利3项,在国内外重要学术期刊上发表论文300余篇。2004年在第十三届国际催化大会上获“国际优秀青年科学家奖”,2005年获中国石油天然气股份有限公司技术创新二等奖。担任山西省煤层气行业协会副会长,山西省化学会理事,《化工进展》和《天然气化工》等杂志的编委。

学科特色:

本专业以煤化工过程中间产物(甲醇)或副产物(煤焦油)为原料开展煤基燃料制备工程技术研究,针对甲醇催化定向转化的核心-催化剂和与之适应的反应工艺,实现先进煤基燃料制备技术的突破。开展分子筛催化剂的合成方法研究,探索分子筛催化剂表面酸性控制和孔道结构控制机制,同时开展煤基燃料制备过程的化学反应工程技术研究,寻求催化科学与化学工程之间的优化,创新反应工艺和工程。

本学科的研究对缓解石油短缺、保障国家能源战略安全,发展和形成我国自主知识产权的煤基燃料制备技术具有重要意义。

 

三、培养对象与目标

随着中科院知识创新工程的全面推进,研究生教育在研究所可持续发展中发挥了越来越重要的作用,研究生已成为我所科研工作的主要后备力量。我所化学工程与技术学科包括化学工艺、工业催化、化学工程、生物化工与应用化学等五个二级学科,培养的研究生应具有扎实的理论基础知识、较强的工程实践能力,以及自主创新意识和能力,同时了解我国的能源结构以及煤化工的基础知识。

本学科培养具有独立从事煤炭化学和利用以及污染物治理的科学研究和工程技术应用的专门人才,以科学研究的思维方法、工程开发能力的培养与训练为重点,使学生具备系统的专业基础理论、科学的研究方法、开拓创新的思维方式等,最终具备分析问题和解决问题的能力。