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课题组简介
 
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刘会洲
刘会洲,研究员,博士生导师,中国科学院过程工程研究所学位委员会主任,绿 详细>>


张锁江
张锁江,博士,博士、研究员。绿色过程与工程院重点实验室副主任,现任中科 详细>>


齐涛
齐涛,研究员,博士生导师,中国科学院过程工程研究所,所长助理。湿法冶金 详细>>


杨超
杨超,研究员,博士生导师,中国科学院过程工程研究所、中科院绿色过程与工 详细>>


杨传芳
杨传芳,研究员,博士,博士生导师,课题组长,千人计划专家。纳米工程污染 详细>>


李志宝
李志宝,研究员,博士生导师,中科院过程所“百人计划&rdq 详细>>


张光晋
张光晋,研究员,博士生导师,中科院过程所“百人计划&rdq 详细>>


李会泉
李会泉,研究员,博士生导师。现任中国可持续发展研究会理事,中国生态学会 详细>>


曹宏斌
曹宏斌,研究员,博士生导师,过程污染控制环境工程研究中心主任,重点从事 详细>>


郑诗礼
郑诗礼,研究员,博士生导师,现任湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室副主 详细>>


张香平
张香平,研究员,博士生导师、中国化工学会信息技术应用专业委员会委员、中 详细>>


朱廷钰
朱廷钰,研究员,博士生导师,现任中科院过程污染控制环境工程研究中心副主 详细>>


张亦飞
中国科学院过程工程研究所研究员,博士生导师,复杂资源利用先进技术课题组 详细>>


郭晨
郭晨研究员,博士生导师,中国科学院过程工程研究所研究员,发表SCI期刊 详细>>


刘庆芬
刘庆芬,研究员,在中国科学院过程工程研究所获博士学位,中国科学院过程工 详细>>


吕兴梅
吕兴梅,研究员,硕士生导师,主要研究方向:基于离子液体的生物质利用与高 详细>>


张海涛
张海涛,研究员,博士,2011年入选中国科学院过程工程研究所&ldqu 详细>>


段东平
段东平,研究员,中国科学院绿色过程与工程重点实验室资源利用及装备优化集 详细>>


阮仁满
阮仁满,研究员,2011年获得中南大学生物工程专业博士学位,在北京有色 详细>>


张广积
张广积,博士,研究员,硕士生导师,博士生期间参与完成国家自然科学基金重 详细>>
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杨超组

课题组名称:               化学反应工程与生物冶金组

课题组简介
 

    课题组长期从事多相化学反应和分离过程的工程应用基础研究,以化工、冶金、材料、石化等领域中普遍存在的多相复杂体系及设备为研究对象,利用计算流体力学、计算传递学方法、计算反应工程方法、数学模型化方法和多尺度方法,研究多相反应和分离设备内的流动、混合、传递、反应和分离过程的机理和规律,建立基于机理的物理和数学模型,利用计算机完成的“数值实验”逐渐取代部分传统的实验和逐级放大过程,力争解决实验室成果到工业规模化应用的放大瓶颈问题,实现多相设备和过程的科学设计、放大、问题诊断、预测、优化和调控,已研制若干高效的新型多相混合、分散、传输、反应和分离设备,并有自主开发的计算模型和软件(如镜像流体法、正交贴体坐标法、Level Set方法、Lattice Boltzmann方法、改进单元胞模型、显式代数应力模型、欧拉模型两相大涡模拟、改进内外迭代法等方法)。
研究背景:
多相反应器和分离设备的模型和模拟放大方法在化学工程领域已研究了近百年,目前仍是工业界亟待解决的瓶颈问题,也是化工学科的国际性难题之一。反应器是过程工业的核心设备,由于对多相反应器中小尺度的混合、流动、传递和反应机理的认知不足,多相反应器的工程设计和放大、工业操作和调控仍主要依赖于大量高成本的逐级试验和基于全反应器平均值的经验关联式,缺乏机理性的数学模型和工程实用的数值计算方法指导,因而化学家在实验室小型反应器内得到的理想反应收率,难以在大型工业设备中再现,导致物耗能耗高、反应收率低和产品质量差。
研究方向:
1. 化学反应工程和多相传递:应用计算流体力学、多相传递原理、化学反应工程学等多学科方法,建立搅拌槽、环流反应器等多相反应器机理性数学模型并提出数值模拟新方法,深入定量地研究了多相反应器的多尺度特征,发明新结构的高效化工反应器并解决工业应用问题。
2. 生物冶金和湿法冶金:应用多相化学反应工程和传递分离原理,针对我国多数有色金属矿的品位低、组成复杂、共伴生矿多、难处理的特点,发展生物冶金和湿法冶金新技术和工艺,实现多金属复杂矿(如难浸金矿、铜矿、硫化镍矿等)和多金属废弃物的高效浸出及分离。

课题组长简介

杨超
研究员,博士生导师
中国科学院过程工程研究所
中国科学院绿色过程与工程重点实验室 副主任
Email: chaoyang@home.ipe.ac.cn
1971年8月生。2010年获国家杰出青年科学基金。1993年南京化工学院获工学学士,1998年南京化工大学获博士学位,导师为时钧院士和徐南平院士。1998-2000年中科院化工冶金研究所博士后,合作导师为陈家镛院士和毛在砂研究员。2005-2006年美国康奈尔大学高访(美国李氏基金资助)。发表期刊论文110多篇(68篇SCI,化工三大期刊AIChEJ、CES、IECR上29篇)、会议报告100多篇,申请专利25件,撰写中英文专著7章。2012年获第四届“侯德榜化工科学技术奖─创新奖”,2011年获第十二届“中国青年科技奖”、“中国科学院青年科学家奖”,2010年获第十三届“茅以升科学技术奖─北京青年科技奖”、“中国石油和化学工业联合会青年科技突出贡献奖”,2009年获国家自然科学二等奖、中国石油和化学工业协会技术发明一等奖,还获得省部级科技进步一等奖、二等奖和三等奖各1项。2004年入选北京市科技新星。
近年承担和完成的主要项目:
1. 国家自然科学基金重大项目课题:多相反应体系中微纳尺度下混合、传递与反应协同机理(2010-2013)
2. 国家自然科学基金重点项目:复杂多相新化工过程的化学工程特性研究(2003-2006)
3. 国家杰出青年基金:多相搅拌反应器的机理模型和模拟及新反应器应用基础(2011-2014)
4. 国家973课题2项:微生物槽浸体系反应工程的基础研究(2010-2014),煤直接液化的反应工程学基础研究(2004-2009)
5. 国家自然科学基金面上项目:液固悬浮液的剪切流动、流变性和传质过程研究(2007-2009)
6. 中国石油化工股份有限公司科技开发项目:己内酰胺硫铵结晶反应器扩产性能模拟和试验(2008-2009)

课题组成员简介

张广积 博士 研究员 硕士生导师。
1973年生,1995年毕业于大连理工大学精细化工系,1995-1998年北京化工大学硕士研究生,1998年至2002年中科院过程工程研究所博士生(导师:方兆珩、李洪钟)。博士生期间参与完成国家自然科学基金重点项目“低品位复杂矿生物浸出基础研究”。2002年获得博士学位并留所工作,研究方向为生物冶金、矿物湿法浸出和冶金反应工程。2009-2010年受国家公派留学计划自主在澳大利亚联邦科工组织(CSIRO)矿物研究中心进行合作研究。完成国家自然科学基金青年基金1项,现负责国家面上基金和北京市基金各1项,并参加了多项国家自然科学基金、973、863、国家科技支撑和企业项目。
雍玉梅 博士 副研究员 硕士生导师
1973年生,2004年中国科学院工程热物理研究所博士,同年留所工作,主要从事循环流化床数值模拟和机理实验。2006年-2007年,德国Karlsruhe大学博士后,从事内燃机燃烧过程的数值模拟。研究微反应器、流化床等多相反应器中的流体颗粒多相流动、混合、传递和反应过程,用Lattice Boltzmann方法数值模拟微尺度流动和传递。现负责1项国家自然科学基金面上项目,完成1项中石化科技开放项目,并参与多项国家科技支撑、自然基金、973和企业项目。
范平 博士 副研究员 硕士生导师
1976年12月生。1998年获北京大学理论与应用力学专业学士学位,2003年获得中国科学院力学研究所环境流体力学专业博士学位,导师李家春院士,同年留所工作,2010年加入中国科学院过程工程研究所化学反应工程与生物冶金课题组。主要研究方向为环境流体力学,包括地表洪水运动的近似理论;边坡裂隙渗流数值模拟,及海洋内潮波与内孤立波的基本理论与数值模拟等,近期关注工业流动中的数值计算问题。完成国家自然科学基金青年项目1项,现负责1项国家自然科学基金面上项目,参加了多项自然基金项目、中科院创新项目和863项目等的研究工作。
李向阳 博士 助理研究员
1980年7月生,2002年毕业于郑州大学,2009年1月中科院过程工程所博士毕业。研究方向是多相反应器内的流动和传质实验、数值模拟和多相反应分离设备的设计与开发。现负责国家自然科学青年基金“表面曝气过程的模拟、机理和调控及反应器设计”和863子课题“亚熔盐三相反应器优化设计与放大规律研究”,负责完成了973子课题和中科院绿色过程工程重点实验室青年基金各1项。已发表论文20余篇(SCI收录8篇),申请专利8项。
程景才 博士 助理研究员
1980年生,2003年毕业于北京工商大学,2009.8过程所博士毕业,研究方向:搅拌槽多相流模拟与结晶(沉淀)过程的模拟以及搅拌槽结晶反应器的优化、设计与放大。 现主持国家自然科学基金青年基金一项,“863”项目子课题、国家“973”项目子课题和中石化技术开发(合作)项目各一项;发表期刊论文10多篇(SCI收录8篇),会议论文18篇;参与撰写两部专著各一章;已申请专利6项,著作权软件1项。
汪洋 博士
1979年生,2001年毕业于沈阳化工大学,2010年中科院力学所博士毕业。研究方向:气液界面的传递规律、化工反应器内多相流场的数值模拟。参与完成1项中科院知识创新工程(重要方向)项目和1项国家自然科学基金项目,现主持国家自然科学基金青年基金1项“气液传质过程中Marangoni效应的模拟及实验研究”。
王智慧 博士 助理研究员
1983年出生。2004年毕业于山东大学化学与化工学院; 2011年6月中科院过程工程所博士毕业,论文题目:“表面活性剂对液液体系传质Marangoni效应的影响”。研究方向为气(液)/液体系中流动与传递现象的实验与数值模拟。参加过国家自然科学基金重大项目课题和863课题1项、中国石油天然气股份有限公司资助项目课题和973 课题各2项,现负责863子课题1项。
冯鑫 博士
1984年生,2007年毕业于四川大学化工学院,2012年获中科院过程工程所博士,研究方向:搅拌槽内多相湍流数值模拟、新型搅拌桨的设计和开发。参加过国家自然科学基金、973课题和863课题的研究工作。发表期刊论文3篇(SCI收录2篇),会议论文3篇;申请专利2项,软件著作权1项。
李媛媛 硕士 科研秘书
1986年出生,2009年获中国矿业大学(北京)生物工程专业学士学位,2012年获中国矿业大学(北京)化学工艺硕士学位。硕士研究方向为生物冶金,硕士论文题目“用于金矿预处理的细胞固定化研究”。主要负责实验室管理、档案和文件归档管理;协助研究人员进行项目的申报、结题和验收等工作。
韩宝玲 实验师 秘书
1965年3月生。1987年进入中国科学院化工冶金研究所(过程所),在湿法冶金实验室做实验员,94年晋升助理实验师,2004年晋升为实验师。从事湿法冶金和生物冶金实验研究,并负责课题组经费管理和日常管理等工作。

顾问、返聘专家和项目聘任研究人员

陈家镛 博士、研究员、中国科学院院士
1951年美国依利诺大学(Urbana-Champaign)化工系博士。1956年回国,任中国科学院化工冶金所(过程工程所)研究员。化学反应工程与生物冶金课题组顾问。是我国湿法冶金科学研究的开拓者和学术带头人。主要从事多相反应工程及动力学、化工及分离科学与工程等方面的研究,并将其应用于湿法冶金、生化工程及特殊粉末材料等方面,1996年获"何梁何利基金科学与技术进步奖",获得多项国家自然科学奖、科技进步奖和发明奖。
毛在砂 博士 研究员 博士生导师
1943年生,1966年毕业于清华大学工程化学系,1981年中科院化工冶金所硕士,1988年美国休斯顿大学化工系博士。获1992年美国化学工程师协会南得克萨斯分会的最优基础论文奖、2001年北京市科技进步三等奖、2003年中石化集团科技进步一等奖、2006年中国石油和化学工业协会科技进步一等奖、2009年国家自然科学奖二等奖和2009年中国石油和化学工业协会技术发明一等奖。研究方向为化学反应工程和多相流体力学,承担和参加了多项国家自然科学基金、部委和企业项目
***论文他引情况及报告目录***
李国征 高级实验师
1951年生,1982年毕业于电视大学电子工程专业,1985年到中科院化工冶金所(过程工程所)九室从事电路设计和仪器开发方面的工作,1987年任工程师,1994年-1999年任仪器开发课题组长,1999年-2002年任环境扫描电镜课题副组长,2000年任高级实验师,2002年-2011年任仪器开发课题组长。研制了多个多相测量仪器
曹俊雅 博士、讲师
1981年生,2003年中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院本科毕业,2009年中科院过程工程所博士。主要从事微生物冶金应用基础研究。参加完成了国家青年基金“细菌还原处理低浓度重金属硫酸盐溶液的基础研究”、973课题“硫化矿生物预氧化体系复杂界面作用”和863课题“硫化矿生物预氧化体系复杂界面作用”。负责中央高校基本科研业务费专项资金“微生物法选择回收浸矿溶液中低浓度有价金属的基础研究”。

近年来的研究成果

多相搅拌槽反应器和结晶器的设计、放大和优化:
研究、设计和开发气-液-液和液-液-固三相搅拌槽反应器、液-液和液-固两相搅拌槽反应器、新型的表面曝气型气-液和气-液-固反应器等,并开展了相关的技术咨询与服务。已申请或授权10项关于改进搅拌效率、增强传质效果的新型搅拌装置(如组合式表面曝气桨、自旋自浮挡板、非对称型表面曝气桨、叶片型表面曝气桨、自旋导流装置、新型多层桨等)的专利。新型表面曝气桨能有效增大吸气量和液体泵送能力,使搅拌槽利用反应气体更充分,减少过量气体回收、分离和循环费用。部分工作2009年获国家自然科学二等奖(多相体系的化学反应工程和反应器的基础研究及应用)、中国石油和化学工业协会技术发明一等奖(基于数值模拟的多相搅拌槽反应器设计和工业应用)。
环流反应器的模拟、设计和优化:
研究气-液和气-液-固环流反应器(包括内环流、外环流和多层环流反应器)内的流动、混合、传递和反应规律,提出了环流反应器的分区模型和反应器整体数学模型,并数值模拟了环流反应器内的多相流动和传递反应过程。所开发的环流反应器具备宏观混合效率高、气液传质速率高、剪切速率数值低、分布均匀的优点。申请了增强循环、促进固体悬浮和强化传递反应的2项环流反应器专利(“一种多相环流反应器”、“煤直接液化磁力刮刀环流反应器及其煤直接液化方法”)。部分工作2009年获国家自然科学二等奖。
生物冶金、冶金废渣和废水的处理和资源化利用:
进行生物冶金反应工程研究,针对生物反应器内高传质与低剪切的矛盾,改进工业浸出反应器,设计新型生物冶金反应器和流程,实现高含砷难处理金精矿生物冶金过程节能降耗。利用硫酸盐还原菌还原沉淀低浓度的重金属溶液,实现重金属和轻金属的有效分离和回收,去除水中重金属离子,该工艺利分离回收效率高,可用于冶金浸出液的分离利用以及重金属污染水的处理。从锌湿法冶金净化渣中有价金属的高效浸出、清洁分离、回收利用循环三方面研发,建立多金属分离清洁生产技术,并开发高效反应和分离设备,形成从废渣中提取铜、镉、钴、锌等金属的新工艺,可实现资源的循环利用。

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