“十一五”国家科技支撑计划重点项目“流程工业多尺度模拟放大技术及其在石化行业的应用”课题申请指南
发布时间：2008-01-04作者：中飞咨询来源：科技部点击：
一、指南说明
“十一五”国家科技支撑计划重点项目《流程工业多尺度模拟放大技术及其在石化行业的应用》依据《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》的任务要求设置。
此次发布的课题申请指南，重点支持对流程工业中过程放大的多尺度模拟技术的研究，及该技术在多产异构烷烃工艺中关键气固反应器的优化设计与调控、己内酰胺生产新工艺中关键气液反应器的放大与优化设计、乙二醇清洁生产工艺中关键设备的选型与优化设计、低碳烯烃生产工艺中催化裂解反应器模拟放大与优化设计等方面的应用研究。
本项目计划实施期限为3年。
本项目采取公开发布指南，评审方式择优选择课题承担单位。
二、指南内容
课题一、过程放大多尺度模拟技术及系统的开发
1、研究目标
实现多尺度方法与离散模拟结合的、拥有核心自主知识产权的大规模并行模拟放大软件；建成软件的专用高效硬件系统，服务于石化、冶金等流程工业领域。
2、主要研究内容
研究基于多尺度模型和粒子方法的模拟技术，建立该技术的大规模并行计算软硬件系统，并研究该系统针对石化行业中流化床、固定床、鼓泡塔反应器以及冶金行业中电炉的应用。
3、具体考核指标
（1）提出计算微元内多尺度结构的稳定性条件，建立多相复杂系统的多尺度模型和多尺度耦合的粒子方法，以这些模型和方法形成具有核心自主知识产权和商品化前景的模拟放大软件，完成软件注册；
（2）实现面向流程工业中气固、气液和液液典型多相系统和固体颗粒物料的直接数值模拟，三维模拟分辨率达到亚颗粒(或亚液滴、亚气泡)尺度和毫米-亚毫秒量级，同时计算规模达到典型工业设备规模和米-秒量级；
（3）建立多尺度模拟放大软件的高效计算系统，形成自主知识产权，所处理的网格或粒子数最多达1千亿以上，所进行的对典型气固/气液工业反应器三维动态模拟的计算时间在100小时以内，模拟精度较现有商用软件有明显提高；
（4）完成工业规模流化床、固定床和鼓泡塔反应器和电炉的三维热态模拟；
（5）申请发明专利3项以上。
4.课题实施年限
2008年1月至2010年12月。
5.经费预算
国拨专项经费不超过1350万元，自筹配套经费1:1以上。
6.申报条件
本课题牵头单位须具有流程工业设备多尺度模拟领域的研究基础、技术积累和工业应用，在其计算软硬件系统研发方面有较好的基础，科研开发技术队伍比较完善。鼓励产学研联合申报课题。
课题二、多产异构烷烃（MIP）工艺中关键气固反应器的模拟优化设计与调控
1.研究目标
应用多尺度模拟技术建立工业规模的MIP工艺关键反应器中反应物分布的计算流体力学（CFD）模拟方法和模型，并提供多产异构烷烃清洁汽油工艺装置设计参数。通过课题的实施，在石油炼制行业中推广应用清洁汽油生产工艺的过程模拟放大技术，提升炼油企业的绿色化、信息化水平。
2.主要研究内容
针对多产异构烷烃（MIP）催化裂化工艺关键设备中复杂的多相流动、反应耦合的多尺度现象，开展原料油、产物和催化剂的表征、原料油生成产物的反应途径和反应网络的构建以及反应动力学参数的研究。应用多尺度模拟技术，开展MIP催化裂化过程多相流体动力学的多尺度CFD模拟研究；开展MIP催化裂化过程的反应、流动耦合的多尺度CFD模拟研究；开发MIP工艺过程的CFD模拟软件；完成两个工业装置热态模拟的算例。
3.具体考核指标
（1）建立MIP工艺的多尺度集成模型，提供优化的反应器型式和结构参数，形成MIP工艺中催化裂化装置的多尺度三维热态模拟软件；
（2）完成MIP工业装置的工程设计参数及工业装置的操作优化建议书；
（3）装置优化后汽油烯烃含量低于20%，反应产物分布预测精度优于5%，与改造前装置相比单位产品能耗降低10%以上；
（4）形成百万吨级装置的设计工艺包；
（5）申请发明专利2项以上。
4.课题实施年限
2008年1月至2010年12月。
5.经费预算
国拨专项经费250万，自筹配套经费1:1以上。
6.申报条件
本课题牵头单位须在多产异构烷烃清洁汽油工艺方面具有研究基础和技术积累，具有较强的科研开发技术队伍及较完善的试验、生产保障条件。鼓励产学研联合申报课题。
课题三、己内酰胺生产新工艺中关键气液反应器的模拟放大与优化设计
1.研究目标
为基于环己酮氨肟化贝克曼重排新工艺和SNIA甲苯法的16万吨己内酰胺生产线建设提供其中关键气液反应器的主要设计参数，单位产值投资成本将比国内现有进口装置低20％以上。
2.主要研究内容
针对大型己内酰胺生产线扩建工程中关键气液反应器模拟放大和优化设计的需求，应用多尺度模拟技术，研究自主开发的气液多相计算流体力学软件为核心的反应器数值模拟技术，开发汽－液－液－固四相硫酸铵结晶反应器模拟软件，指导结晶反应器超负荷运行；开发汽－液－液三相酰胺化反应器模拟软件，优化酰胺化反应器设计；开发气－液－固三相加氢反应器模拟软件，指导加氢反应器改造。
3.具体考核指标
（1）针对硫酸铵结晶反应器、酰胺化反应器、加氢反应器分别建立多相耦合的三维热态专用数值模拟软件；定量预测反应器内各相的关键参数；
（2）改造不少于3套己内酰胺工艺的工业生产装置，实现加氢反应转化率达到98％，酰胺化反应转化率达到86％，硫酸铵结晶反应器满足超负荷生产任务需求，晶体产品粒度分布均匀，平均尺寸大于1mm；
（3）形成3个相关反应器设计的软件包；
（4）申请发明专利2项以上。
4.课题实施年限
2008年1月至2010年12月。
5.经费预算
国拨专项经费240万，自筹配套经费1:1以上。
6.申报条件
本课题牵头单位须具有己内酰胺生产和工艺开发领域的研究基础和技术积累，具有较强的专业技术开发团队及较完善的开发支撑条件。鼓励产学研联合申报课题。
课题四、乙二醇清洁生产工艺中关键设备的模拟、选型与优化设计
1.研究目标
形成年产20万吨的碳酸乙烯酯水解法乙二醇清洁生产工艺，实现低水比、高转化率、高选择性和能耗低的清洁生产，形成自主知识产权。
2.主要研究内容
以关键设备的模拟、选型与优化为重点，应用多尺度模拟技术，结合实验数据，优化离子液体体系和吸收-反应耦合过程中主要设备的结构、关键尺寸、操作条件、控制策略，从而实现全流程中物质、能量、环境的优化集成。
3.具体考核指标
（1）建立乙二醇关键设备及工艺的多尺度集成模型，建立专用数值模拟软件，获得优化的反应器型式和结构参数；
（2）乙二醇产品质量达到或超过国标GB 4649-93优级品标准；
（3）反应过程水比小于1.2:1，环氧乙烷转化率大于99.99%，乙二醇选择性大于98%；
（4）与国内现有乙二醇装置相比单位产品能耗降低30%以上；
（5）完成20万吨级工艺软件包；
（6）申请发明专利4项以上。
4.课题实施年限
2008年1月至2010年12月。
5.经费预算
国拨专项经费230万，自筹配套经费1:2以上。
6.申报条件
本课题牵头单位须具有乙二醇生产工艺开发领域的研究基础和技术积累，具有较强的科研开发技术队伍及较完善的工艺开发支撑、保障条件。鼓励产学研联合申报课题。
课题五、低碳烯烃生产工艺中催化裂解反应器的模拟放大与优化设计
1.研究目标
针对我国现有乙烯厂或炼厂的低附加值的碳四烃，开发高附加值的丙烯产品，开发万吨级碳四烃新工艺；通过对轻油催化裂解工艺的多尺度模拟，形成轻油催化裂解制低碳烯烃的工艺技术。
2.主要研究内容
针对低碳烯烃生产工艺中催化裂解反应器的设计、放大、控制和优化等难题，开展反应动力学和多相流动研究，研究传递和反应过程对产物分布的影响规律，实现微观尺度上的物质转化条件通过设备尺度的调控，以及工业装置的高精度模拟和优化设计。通过实验和多尺度模拟技术，研究反应器结构型式、关键操作参数（温度、压力、空速、水比、催化剂循环量）和原料特性等对产物分布的影响规律，并对这些影响因素进行全面优化，形成碳四烃/轻油催化裂解制低碳烯烃的工艺技术。
3.具体考核指标
（1）建立适用于低碳烯烃生产工艺的反应动力学模型和高精度流动模拟技术，单颗粒周围的详细流场分布分辨率达到平均颗粒间隙的1/20，实现微观流动模拟与传递和反应的耦合，完成2-3个关键反应器的三维热态模拟；
（2）根据模拟优化结果建设碳四烃或轻油催化转化为乙烯和丙烯的万吨级工业示范装置，烯烃转化率达到72%以上，丙烯收率达到27%以上；
（3）形成6万吨碳四烃催化裂解制烯烃工艺包；
（4）轻油催化裂解工艺转化反应温度降低100℃以上；
（5）申请发明专利10项以上。
4.课题实施年限
2008年1月至2010年12月。
5.经费预算
国拨专项经费230万，自筹配套经费1:2以上。
6.申报条件
本课题牵头单位须具有低碳烯烃生产工艺开发领域的研究基础和技术积累，具有较强的科研开发技术队伍及较完善的实验条件和放大试验能力。鼓励产学研联合申报课题。
三、注意事项
1.凡在中华人民共和国境内注册、具有独立法人资格的内资或内资控股的生产企业、事业单位、大专院校等均可申报，不接受个人申请。
2.对申报单位的要求
（1）申报单位必须是上述领域的骨干企业和优势研究单位，具备较强的研究开发能力，良好的运行管理机制，能够提供足够数量的配套资金和相关的配套条件，单位信誉度好。
（2）在本项目中，同一申报单位只能牵头申请一项课题，参与申请的课题数不得超过两项。
3.对课题负责人的要求
(1)具有中华人民共和国国籍，年龄在60岁以下（按签订课题任务书时计算），具有高级职称；每年（含跨年度连续）离职或出国的时间不超过三个月；过去三年内没有国家科技支撑计划信用管理不良记录。
中央和地方各级政府公务员（包括行使科技计划管理职能的其他人员）不得作为课题负责人。
(2)每一位课题负责人同期只能主持一项国家主要科技计划（包括973计划，863计划，支撑计划等）课题；作为主要参加人员同期参与的国家科技计划课题数（含负责主持的课题数），不得超过两项；在课题申报阶段，作为主要参加人员，不得参与两项以上课题的申报；有关规定严格按《国家科技计划项目承担人员管理的暂行办法》（国科发计字〔2002〕123号文件）执行。
4．鼓励“产学研用”联合申报课题。多个单位联合申报的，各方须签订联合申报合作协议，明确约定课题申报单位、参与单位承担的研究任务、考核指标、责任和专项经费比例等，并作为课题申报书的附件。
5.每个申报课题须对所研究的内容进行科技查新，并提供由国家或部省级以上科技查新部门出具的查新报告，查新时间应在半年时间以内。
6．项目组织单位将对课题申请书进行形式审查。凡不符合上述申报要求和《国家科技支撑计划管理暂行办法》相关要求的，视为无效，不进入评审程序。
四、申报要求
1.本项目自申报指南发布之日起开始受理课题申报，送达申报文件的截止时间为2008年1月4日17:00时整,过时不再受理。
2.申报文件包括《国家科技支撑计划课题申报书》、申请函（盖章）、申请单位营业执照或法人代码证（复印件）、自筹资金承诺函、联合申请合作协议、查新报告以及其他证明等。
申报文件一律用A4纸正反页打印，正文仿宋体四号字，申报书及其附件装订成册（不要加塑料封皮）。应在封面及文件要求的地方加盖申请单位公章（至少有一份为正本，并在封面右上角注明），一式十五份并附电子文本，在规定的申报截止时间前送达或寄至指定地点。对申报文件在邮寄过程中出现的遗失、损坏由申报人负责。
《国家科技支撑计划课题申报书》的格式及编制要求，请登录科技部门户网站（http://www.most.gov.cn）下载。
3.申报文件送达地址
地 址：北京市西城区三里河路52号中国科学院高技术局材料化工处
邮 编：100864
联 系 人：中国科学院高技术局材料化工处王希、彭辉
联系电话：010-68597702，010－68597708
电子邮箱：xwang@cashq.ac.cn
申请过程中，对课题申请指南和申请程序及要求有任何疑问，请与联系人进行联系。
科学技术部高新技术发展及产业化司
二○○七年十二月四日