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一、實驗室基本信息
實驗室名稱：工業排放氣綜合利用國家重點實驗室
State Key Laboratory of Industrial Vent Gas Reuse
學科領域：化學工程
建設承擔單位（依托單位）：西南化工研究設計院
單位負責人（院長）：安楚玉
西南化工研究設計院（簡稱西南院）始建于1958年，是集科研、技術開發、工程設計、工程承包、技術咨詢、信息調研、產品生產和科技貿易為一體的原化工部直屬重點技術開發型院所。1999年7月該院由事業單位整體轉制為科技企業，現隸屬于中國化工集團公司，是四川省高新技術企業。2001年1月，由該院為主要發起人組建的四川天一科技股份有限公司在上海證券交易所上市。
該院長期從事天然氣化工、煤化工、碳一化學、乙炔化工、變壓吸附氣體分離技術、特種氣體等技術領域的研發和化工工程設計，是“國家碳一化學工程技術研究中心”和“國家變壓吸附分離技術工程研究推廣中心”的依托單位；水煤漿氣化及煤化工國家工程研究中心含氧化合物部、中國化工學會煤化工專業委員會、全國氣體標準化技術委員會、全國天然氣化工專業委員會、天然氣化工信息站、四川省氣體檢測站的掛靠單位；主辦《天然氣化工》（全國核心期刊）、《甲醇與甲醛》刊物和國家碳一化工中心、中國氣體標準化、中國變壓吸附等專門網站。該院持有甲級工程設計證書、工程咨詢甲級證書、一、二、三類壓力容器設計證書、工程總承包資格證書和環境影響評價乙級證書。
2007年7月經科技部批準建設首批企業國家重點實驗室——“工業排放氣綜合利用重點實驗室”。2007年12月10日重點實驗室建設計劃通過可行性論證。
建設地點：四川省成都市
二、實驗室研究方向、主要研究內容及預期研究目標
（一）實驗室建設目標
建設總目標：
工業排放氣綜合利用國家重點實驗室針對我國能源、資源、環境和流程工業綠色化等領域及相關行業前沿技術和共性關鍵技術所提出的重大需求，以工業排放氣分離、凈化與綜合利用為主要研究對象，開展應用基礎研究、綜合利用研究和工程開發所需基礎技術的研究，多出成果，早出成果，為行業技術進步提供技術儲備與技術支撐，建成代表本領域最高研究水平的科研基地和在國內外有較大影響力的高層次人才培養基地、學術交流中心、產學研結合及資源共享平臺。
建設期目標：
（1）基礎條件建設：購置40~50臺（套）實驗儀器設備，改造實驗室1500m2以上，建成約1000m2應用研究平臺，具備較完善的實驗研究、檢測、評價與驗證等功能。
（2）開展國內外主要行業的工業排放氣現狀及利用情況、技術進展的調研，編制完成調研報告，為逐步建立數據庫以及評價模型打下基礎。
（3）完成3項行業支撐面廣的工業排放氣分離、凈化與綜合利用應用基礎研究（煤層氣脫氧、焦爐氣制合成天然氣、多晶硅尾氣凈化與回收），提供進一步放大實驗所需的數據，編制研究報告，并通過專家鑒定，主要技術成果達到國內或國際先進水平。
（4）開展工業排放氣分離、凈化與綜合利用領域3~5項探索性研究或前期調研，為后續研發作技術儲備。
（5）申請工業排放氣分離、凈化與綜合利用領域2~3項發明專利。
（6）舉辦一次全國性工業排放氣綜合利用學術交流會。
（7）吸引、培養、穩定一定數量的優秀科技人才，造就一支高素質的研究隊伍。
（二）研究領域技術發展現狀與趨勢，已有的研究工作基礎
目前，在化工、石油、石化、煤炭、冶金、建材、輕工、電子、食品、醫藥、軍工等多個行業存在大量工業排放氣（如煤層氣、轉爐氣、高爐氣、焦爐氣、黃磷尾氣、電石爐氣、煉廠氣、催化裂化干氣、氯乙烯尾氣、甲醇尾氣、生物乙醇發酵氣、有機氣體等），每年排放量可達數千億立方米。這些氣體中含有許多有回收價值的組分（如CO、H2、CH4、CO2、乙烯、氯乙烯、VOCs等），尚未得到很好的利用；同時每年排放數百萬噸有害物質（如硫、磷、砷、氟、氧化氮等），對環境造成污染。
煤層氣俗稱瓦斯，大量存在于煤層中，屬于非常規天然氣，主要成分為甲烷。我國陸上埋深2000米以淺的煤層氣資源量36.8萬億立方米，相當于450億噸標煤。目前煤層氣的實際利用量不到5%，造成巨大的資源浪費和環境污染，同時也對煤礦安全生產帶來極大的隱患。國外煤層氣采用經過壓縮、脫硫、脫氧工序，脫除硫、氧和CO2后，氣體進入脫氮裝置脫除氮氣，將CH4濃縮到95%以上，送至壓縮裝置。
目前國內還沒有低品質煤層氣凈化和富集的可工業化的成套技術。西南院在此領域內的單元處理技術上均有工業化或可工業化技術，已取得多項專利。通過集成創新，開發具有自主知識產權的煤層氣凈化與富集新催化劑與工藝，提出成套技術工藝軟件包，在國內進行推廣。
煤層氣凈化富集甲烷用于CNG或LNG的氣源以及煤層氣制氫，均可作為新的能源來源，也可作為天然氣化工原料，其市場需求非常大。煤層氣含氧量高，無論采取吸附法或低溫分離濃縮工藝，都要經過甲烷的爆炸極限（5%~15%）濃度區域。因此，從安全角度講，必須先脫氧。這是目前瓦斯治理與利用的技術瓶頸。
我國是世界焦炭生產大國。目前國內焦爐氣主要利用途徑為生產甲醇或制氫。2005年中國焦炭產量2.3億噸，其中1/3的生產能力在鋼鐵聯合企業內，2/3在獨立的焦化企業。按每噸焦炭副產約400m3焦爐氣計算，獨立焦化企業每年副產焦爐氣600億m3左右，除回爐加熱自用及民用（作城市煤氣）、生產合成氨或甲醇外，每年放散的焦爐氣約330億m3，熱值相當于“西氣東輸”工程天然氣的量。
西南院開發了“焦爐氣-壓縮/脫萘-除油-變壓吸附-凈化-制氫”工藝流程，在國內多家大型鋼鐵企業建設了焦爐氣制氫裝置。國內已有焦爐氣制甲醇或合成氨生產裝置投產。但焦爐氣甲烷化制合成天然氣（SNG）未見研究報道。用焦爐氣生產合成天然氣（SNG）再進一步制取CNG或LNG，流程簡單，投資較低，其能量利用率可達80%以上。
近年來，全國各地多晶硅項目大量上馬。多晶硅精密度要求非常高，生產過程中又有大量易燃易爆氣體存在，如一套年產1000噸多晶硅生產裝置，還原過程中每年將產生2x107 Nm3 H2、1360噸HCl、21600噸三氯氫硅和12000噸四氯化硅尾氣。如果采用合適的技術將這些物料全部回收，每年可節約2.48億元。如果回收工藝不成熟，三氯氫硅、四氯化硅、氯化氫、氯氣等有害物質極有可能外溢，存在重大的安全和環境隱患。
傳統工藝通常采用濕法技術回收多晶硅還原爐尾氣，流程復雜，回收率不高。采用新型吸附技術凈化回收多晶硅尾氣，實現氫氣和氯化氫、三氯氫硅和四氯化硅等的分離，其優點是使有用組分同時被回收利用，大大地降低原料消耗，減少排放物對環境的污染。
黃磷和電石是高污染、高能耗行業。我國黃磷尾氣和電石爐尾氣大多直接燃燒排放，生成大量二氧化碳和硫、磷、砷等雜質形成的有毒物，不僅造成嚴重的環境污染，而且是一氧化碳資源的巨大浪費。以黃磷行業為例，每生產1噸黃磷副產2500~3000Nm3尾氣，黃磷尾氣的主要成分是CO，一般含量在85%~95%，我國年產100萬噸黃磷，每年有大量硫、磷、砷、氟化物排入大氣，并造成總量約20億Nm3 一氧化碳資源的浪費。按密閉電石爐產量750萬噸/年計，每年產生3億 Nm3以上電石爐尾氣，造成40萬噸粉塵、1360噸磷化物、4900噸硫化物排入大氣；回收其中的一氧化碳，可折合標準煤470萬噸以上。
對于黃磷尾氣，傳統濕法凈化工藝如水洗或堿洗對H2S、HF等化合物尚能脫除，但對PH3、COS、CS2等組分的脫除率較低，且脫除精度不高，不能滿足深度加工的要求。西南院擁有脫硫化物和NOX的相關技術，已建立了專用吸附劑和凈化劑的研究評價裝置和方法，并已開展了對黃磷尾氣深度凈化試驗。
對于電石爐尾氣，由于其成分復雜（含焦油以及氰化鈣、電石粉塵），不能用濕法除塵的方法，且減少二次污染難度較大，目前國外主要采用干法除塵的凈化后再初步利用。國內尚未見電石爐尾氣深度凈化及回收利用的研究。
煙道氣、變換氣、生物發酵氣、石灰窯尾氣以及煉鋼副產氣是常見的CO2氣源。CO2分離提純有多種工藝，歸納起來可分為四大類型：溶劑吸收法、低溫蒸餾法、膜分離法和變壓吸附法，這些方法也可組合應用。吸收工藝適用于氣體中CO2含量較低的情況，CO2濃度可達到99.99%。但該工藝投資費用大，能耗較高，分離回收成本高。蒸餾工藝適用于高濃度的情況，該工藝的設備投資大，能耗高，離效果差，成本也高，一般情況不太采用。膜分離法工藝較簡單，操作方便，能耗低，經濟合理，缺點是需要前級處理、脫水和過濾，且很難得到高純度的CO2。
西南院變壓吸附（PSA）分離提純CO2技術于1986年實現工業化，可以從多種含CO2的氣源中分離提純CO2，滿足CO2的多種工業用途。該院推廣的PSA分離提純CO2裝置已有20多套。
催化裂化干氣是重要的乙烯原料來源。我國現有91套催化裂化裝置，年生產能力總計9000萬噸，每年產生的催化裂化干氣約414萬噸，其中含乙烯73萬噸、乙烷72萬噸、丙烷11萬噸、丁烷4萬噸、氫氣11萬噸。以前因沒有成熟的工業化回收技術只能作為燃料白白燒掉，既污染環境又造成資源浪費。采用膜分離技術效果不佳，難以將氫氣與其他組分有效分離，乙烯回收率也較低。
由西南院、中石化共同開發的回收煉廠乙烯成套工業化技術于2005年4月在燕山公司建成工業裝置，該工業化裝置已穩定運行至今，乙烯回收率達87.4%。該技術若在全國推廣，每年可節約用于生產乙烯的輕質油415萬噸，增效近百億元。按輕質油收率73%計，年可降低原油加工量568萬噸。該技術領域的研究重點將是完善專用吸附劑，提高吸附劑分離效果和乙烯回收率，降低裝置投資。
氯乙烯尾氣回收是近年來的熱門研究課題。2006年我國有聚氯乙烯（PVC）生產企業約93家，總產能達到1030萬噸/年，尾氣排放約50萬Nm3/h，其中氯乙烯含量約7%~10%，乙炔含量約3%~5%。目前大多數企業一直沿用活性炭吸附、蒸汽加熱再生的熱吹解方式對精餾尾氣進行簡單處理，但這種處理方法存在設備加工難、吸附劑壽命短、能耗高、回收率低等缺點，而且解析過程中使用蒸汽吹析，回收氣中含氧從而使尾氣中氯乙烯單體的回收無法正常、穩定進行，回收后排放的尾氣中氯乙烯的濃度大于36mg/m3，不能達標排放。另外，活性炭無法回收乙炔組份，大量的乙炔氣直接排空，不僅產生浪費，而且污染環境。采用改進技術和膜吸附處理方式，其運行結果較活性炭處理好，但排放的尾氣中仍含1%～2%氯乙烯單體，不能達到國家環保要求。
西南院將變壓吸附技術應用于聚氯乙烯生產中，取得了很好的效果。氯乙烯回收率在99.9%以上，放空尾氣中氯乙烯的濃度小于36mg/m3、乙炔的濃度小于150mg/m3，達到國家環保要求。該技術領域的研究重點將是優化該技術，改進專用吸附劑，使排放氣中氯乙烯與乙炔達到零排放。
綜上所述，工業排放氣具有巨大的回收利用價值，不僅可以減少氣體排放對環境的污染，還可以回收寶貴的資源。國內外在上述領域均不同程度地開展了研究工作，但尚無工業化成套技術。
依托單位西南院在自主創新與集成創新基礎上，開發了具有自主知識產權、共性技術與高新技術、先進適用技術相結合的變壓吸附氣體分離、碳一化工和羰基合成等技術，已逐步形成實驗室、中試、工業化技術三個層面的成果鏈。先后成功開發了PSA提純CO、脫碳、制氮、制氧、提純CO2、干法脫硫脫萘等成套技術。尤其是近年來，該技術在綠色化工與環保領域的應用取得重大突破。如應用于煤礦瓦斯氣治理的煤層氣凈化富集及利用技術、解決生物化工發展環保制約瓶頸的二氧化碳凈化利用技術、城市垃圾填埋氣制城市燃氣技術、催化裂化干氣回收乙烯技術、黃磷尾氣凈化提純一氧化碳技術等。
在碳一化工和羰基合成領域，催化劑的研究、生產、物化測試等方面在國內處于領先地位，轉化催化劑已形成10大系列30多個品種，廣泛用于大、中、小型合成氨廠，產品完全替代進口，國內市場占有率為90%，出口市場逐年擴大，形成了良好的品牌。開發成功從天然氣、煤、焦爐氣等原料出發合成甲醇工藝技術與催化劑，20萬噸/年甲醇低壓羰基合成醋酸技術，新型替代能源甲醇制二甲醚技術，甲酸甲酯及其下游產品和叔碳酸、甲醇制氫等技術成果。
近五年來，實驗室和依托單位承擔工業排放氣綜合利用領域重要科研項目90項（見附件6），承擔近30項國家科技計劃項目與企業重大任務。
表2-1 近五年承擔的國家科技計劃項目
表2-2 已承擔的企業重大任務
到2006年底，西南院累計完成科研項目580余項，100多項（次）獲得國家級、省部級科技進步獎，其中變壓吸附氣體分離技術兩次獲得國家科技進步一等獎。申請國家專利授權91項，獲得國家專利授權49項（其中近五年申請國家專利46項，獲專利授權25項），10余項成果達到世界先進水平，成果轉化率達到85%。這些成果有力地推動了行業技術發展及廢棄物資源化利用。
這些前期工作與技術積累為重點實驗室奠定了較好的技術基礎，為實現預期目標創造了良好的基礎條件。
（三）研究方向與研究內容
結合國內外技術發展趨勢和實驗室已有的研究工作基礎，確定實驗室研究方向：
重點實驗室以工業排放氣（煤層氣、轉爐氣、高爐氣、焦爐氣、黃磷尾氣、電石爐氣、煉廠氣、催化裂化干氣、聚氯乙烯尾氣、甲醇尾氣、生物乙醇發酵氣、有機廢氣等）分離、凈化與綜合利用為主要研究對象，定位于應用基礎研究、綜合利用研究和工程開發所需基礎技術的研究，重點研發工業排放氣富集、分離、凈化技術；轉化與合成技術；污染物減排技術；基于生態工業概念的含工藝、流程、設備、控制和相應的放大技術在內的系統集成組合技術，為建立發展循環經濟的技術示范模式，構建工業排放氣分離、凈化與綜合利用產業鏈服務。
實驗室主要研究內容：
在能源領域，重點研究煤層氣與焦爐氣富集、凈化和深加工技術，開辟甲烷（天然氣）或氫能源新的來源，研究開發能源化工產品的制備技術。
在資源領域，重點研究與開發工業排放氣廢棄物資源化利用和深加工成套技術，節約與部分替代石油資源。
在環境領域，重點研究污染物減排技術、重污染行業工業排放氣綜合利用技術以及CDM項目CO2減排技術。
（四）近期研究重點和預期研究目標
含甲烷、氫氣工業排放氣富集、凈化、轉化技術及成套裝置研究；重點研究煤層氣富集、凈化共性技術與綜合利用（煤層氣脫氧、煤層氣制氫或合成氣、煤層氣制CNG/LNG）和焦爐氣制合成天然氣關鍵技術；
含CO、CO2工業排放氣分離、凈化、提純技術及成套裝置研究；重點研究重污染行業工業排放氣如黃磷尾氣、電石爐尾氣和制約生物質資源利用發展的環保瓶頸CO2的凈化提純關鍵技術；
有機工業排放氣分離、凈化、提純技術及成套裝置研究；重點研究多晶硅尾氣、含乙烯或氯乙烯尾氣的凈化回收關鍵技術；
工業排放氣轉化與利用技術研究與開發，重點研究氫氣及超純氫氣生產與利用技術、CO及CO2利用技術等。
表2-3 重點實驗室近期研究項目計劃
實驗室在建設期內主要開展3項行業支撐面廣的工業排放氣分離、凈化與綜合利用研究（煤層氣脫氧、焦爐氣制合成天然氣、多晶硅尾氣凈化與回收），形成具有自主知識產權的達到國內或國際先進水平的技術成果，并通過專家鑒定。
建設期三項課題的研究內容、關鍵技術與創新點、預期達到的技術指標見表2-4。
表2-4 課題的研究內容、關鍵技術與技術指標
三、隊伍建設及人才培養計劃
（一）現有隊伍和人才培養
工業排放氣綜合利用國家重點實驗室現有固定人員30人（見附件2），其中分離與凈化研究11人，轉化與合成研究14人，應用研究 4人，管理人員1人。教授級高級工程師6人，高級工程師10人，工程師3人，助理工程師11人。博士研究生5人，碩士研究生13人。現有的學術研究隊伍年齡和知識結構較合理。
近年來，依托單位不斷加大人才培養力度，與華東理工大學聯合培養20余名在職工程碩士研究生。組織工程技術人員參加工程項目管理碩士、質量管理體系與內審員、項目經理培訓。舉辦碳一化學、煤化工、科研中的思想方法等系列專題講座和大型分析儀器的使用與維護等專業培訓。在內部推行“導師制度”，促進人才成長。
（二）實驗室規模和隊伍結構的總體規劃，人才隊伍建設計劃
近期盡快把實驗室組建成一個高效精干、相對獨立、設施完備的科研實體。根據發展需要，逐步擴大實驗室規模，調整隊伍組成結構，提高高層次、高水平人才的比例，提高流動人員的比例。
表3-1 重點實驗室人才隊伍建設計劃
（三）穩定和吸引優秀高水平人才的具體措施
實驗室注重人才培養、引進和穩定，推進人力資源向人力資本轉變。
對博士、碩士研究生或其他高級人才的引進，制定了專門辦法，大幅提高其薪酬待遇，并在年終根據所在項目組實際收益情況提取效益工資。博士研究生進重點實驗室時一次性給予安家費，并提供相應的科研啟動經費。
實驗室強化有效激勵機制，建立以崗位工資為主的薪酬體系，使個人工資與技術職稱、資歷等脫勾，以崗定薪，崗變薪變，由平均分配向多勞多得、優勞多得轉變，達到向有突出貢獻者傾斜的目的，體現尊重知識、尊重人才、尊重勞動、尊重創造，營造優秀人才脫穎而出的氛圍，為科技創新注入新的活力。
四、實驗平臺建設與經費
（一）實驗室研究單元的構成
重點實驗室結合工業排放氣分離、凈化與綜合利用，構建“應用基礎研究——應用研究”的研究開發層次與平臺。
在整合依托單位的氣體分離技術、催化技術、以羰基合成為重點的反應工程技術、分析測試技術、工程基礎技術等優勢資源的基礎上，重點實驗室研究單元設置包括三個部分：分離與凈化研究室、轉化與合成研究室、應用研究室。
分離與凈化研究室重點開展工業排放氣組成分析及其分離特性研究；工業排放氣分離、凈化、提純所需吸附劑、催化劑、膜材料制備研究；工業排放氣分離、凈化、提純工藝技術與專用設備、控制技術研究；
轉化與合成研究室重點開展工業排放氣轉化與化學品合成催化技術研究；轉化與合成工藝技術研究與集成組合技術研究；轉化與合成專用設備與材料、控制技術、檢測技術研究；污染減排技術研究。
應用研究室重點開展工業排放氣分離與綜合利用工程開發的基礎技術研究。
此外，根據研究工作的需要，重點實驗室與國內外相關的研究機構、企業組成產學研戰略聯盟，開展協作研究。
（二）建設經費概算與落實計劃
實驗室建設期為兩年。
主要平臺建設內容：
建設經費930萬元，其中基建與實驗室改造320萬元，應用研究平臺建設183萬元，儀器設備購置計劃427萬元。另外，建設期運行費（主要指人員費、材料費、動力費、測試費、勞務費以及差旅費、會議費、知識產權事務費等）根據實際情況支出。
資金籌措：
建設經費主要來自依托單位提供、重點實驗室承擔的國家或省部級項目專項經費、企業委托課題經費、成果轉化推廣及技術服務收益。
相關部門和多方面的大力支持是做好重點實驗室工作的重要保證，希望科技部、主管部門或上級單位補助一定數量的建設經費。
依托單位承諾足額提供建設經費，并保障建設期必要的運行費。
（三）現有科研條件情況
重點實驗室具有良好的科研條件和較先進的科研設施。現有實驗用房106間，面積3850m2。擁有變壓吸附模擬實驗裝置、吸附劑測試與評價裝置、高壓微型反應器、催化劑表征系統與評價裝置、超臨界萃取裝置、鋯材反應釜以及色質聯用、紅外光譜、液相色譜等大型儀器設備。儀器設備288臺，總值1693萬元；其中5萬元以上的儀器設備67臺，原值共計1367萬元（見附件4）。
依托單位西南院研發機構健全，現有兩個國家工程中心——變壓吸附分離技術工程研究推廣中心和國家碳一化學工程技術研究中心，三個研究室、兩個研究所（碳一化工研究所、氣體標準化研究所），兩個中心（分析測試中心、信息中心），一個工程公司（具有甲級工程設計證書），還有多個中試基地或試驗廠，形成了實驗室研究、中試與工程開發多層面技術研發平臺，且與四川大學、成都信息工程學院、中科院成都分院等研究機構建立了大型儀器與實驗設備共享機制，科研硬件條件比較完備，配套能力較強。這些都可為重點實驗室提供強有力的支撐。
（四）儀器設備購置（研制）計劃，基建或配套設施改善計劃
實驗室根據研究工作需要，建設期計劃購置儀器設備共50臺（套），購置費427萬元（見附件5）；其中5萬元以上計劃24臺，根據課題開展情況配置。這些儀器設備主要在2008年到位。
實驗室改造至2008年上半年全部完成。2008年完成應用研究平臺的廠房建設、設備安裝以及配套的電力增容，并投入使用。
五、實驗室管理運行機制
（一）機構設置
重點實驗室設置以下主要機構：
管理委員會由8名委員組成，設主任1名，副主任1名。委員每屆任期五年，可以連任。管理委員會主任由依托單位西南化工研究設計院院長擔任。
主 任: 古共偉
副主任: 陳 健
委 員：古共偉 陳 健 王曉東 張 進
王學再 郜豫川 成雪清 李定剛
管理委員會職責：
學術委員會是重點實驗室的學術指導機構。學術委員會由國內同行科技界、企業界的專家組成。學術委員會由15名委員組成，設主任1名，副主任2名，秘書長1名。委員每屆任期五年，可以連任。
學術委員會提名（推薦）名單如下：
主 任：曹湘洪
副主任: 毛炳權 梁 斌
秘書長: 成雪清
委員（按姓氏筆劃為序）：
馬新賓 毛炳權 王公應 王曉東 尹德勝
巴恒飛 古共偉 任相坤 湯 洪 成雪清
應衛勇 陳 健 胡遷林 曹湘洪 梁 斌
學術委員會職責：
重點實驗室設主任1人，其他管理人員根據需要設置。主任每屆任期五年，可以連任。
重點實驗室主任職責：
重點實驗室設立辦公室，負責重點實驗室日常事務處理，對外聯絡、對內協調工作，各種材料編制、發送工作，為科研服務工作，為管理委員會和學術委員會服務。
辦公室設置主任1人，工作人員根據需要配備。
重點實驗室擁有相對獨立的財務權與人事權，但不設置專職崗位，財務、人事等分別委托依托單位財務部、人力資源部專人代管。有關公用設施、后勤保障等由依托單位統一管理。
（5）研究機構
重點實驗室由分離與凈化研究室、轉化與合成研究室、應用研究室以及辦公室組建而成。
依托單位的測試中心、標準化研究所、信息中心等可為重點實驗室提供技術支援。
實驗室研究機構的設置以研究方向和研究重點為依據，充分考慮到實驗室與依托單位目前的優勢條件、人力資源、硬件設施等實際情況，并兼顧到技術傳承、逐步建設等因素。隨著實驗室的發展和條件的成熟，可逐步調整重點實驗室直接管理的研究室。
（二）管理機制與管理制度
重點實驗室實行“開放、流動、聯合、競爭”的運行機制，實行管理委員會領導的主任負責制、學術委員會咨詢制。
重點實驗室是相對獨立的研究實體。
重點實驗室定期向主管部門和上級單位報告工作，包括實驗室建設進展、研究重點與進度以及存在的問題與解決措施。
重點實驗室內部實行課題制管理。承擔國家或省部級科技計劃項目，按任務書要求進行研究開發；對于橫向委托項目或重點實驗室自選項目，需分別與重點實驗室簽訂研發合同。
重點實驗室設置開放課題，以委托合同方式開展。
重點實驗室重視和加強內部管理，參照依托單位的決策、人事、分配、核算、知識產權保護、成果管理等相關規章制度，制定相應的管理體系與規章制度（如《勞動合同管理規定》、《用工制度管理暫行辦法》、《人事檔案管理辦法》、《員工培訓制度》、《社會保險管理規定》、《績效考核實施辦法》、《保密工作制度》、《保密工作制度實施細則》、《保護知識產權的規定》、《科研項目管理辦法》、《科技成果管理辦法》、《技術合同管理辦法》以及財務管理制度等），科學管理，提高管理績效。
（三）人員聘用及流動
重點實驗室本著精簡、高效、實用的原則，吸引、培養、穩定高素質的科技人才，造就一支高素質的研究隊伍。
重點實驗室逐步制定和實行科技人員對研究成果享有權益分配、科技創新股份等政策與激勵機制，激勵科技人員從事技術研究和成果轉化，穩定科研人員隊伍, 形成科技進步與人才成長之間相互促進、相互依托的良性循環。
重點實驗室試行下聘一級、競爭流動的人事制度，研究隊伍由固定人員、依托人員和流動人員組成，充分發揮依托單位內部力量和社會力量兩種智力資源。
（1）固定人員
固定人員是重點實驗室長期開展研究的穩定力量。固定人員的勞資關系、薪酬領取在重點實驗室，其聘任、管理、考核由實驗室主任負責。在建設期內，保證其待遇不低于依托單位的平均水平。
固定人員中研究開發人員應占90%以上，其中少量固定人員以學科、學術帶頭人為主，其他研究人員數量根據研究工作的需要決定。預期在3~5年左右的時間內，固定人員穩定發展到40余人。
(2)依托人員
根據目前的實際情況，依托單位的碳一化學工程技術研究所、變壓吸附氣體分離技術研究所、測試中心、標準化研究所、信息中心等部門的部分人員可作為重點實驗室的依托人員。其勞資關系仍在依托單位，重點實驗室根據委托課題的進展情況，發給課題津貼或獎酬。
(3)流動人員
根據爭取到的課題開展實際需要，聘請國內有關研究單位、高校或企業的技術專家和研究人員作為流動編制到實驗室短期工作，課題完成后回原單位。在重點實驗室工作期間，其相關費用由實驗室負擔，并提供必要的工作與生活基本條件。
（四）儀器設備管理與使用
依托單位劃撥到重點實驗室的儀器設備和重點實驗室購置的儀器設備，按照《固定資產管理制度》、《物資采購管理制度》等規章制度，加強儀器設備管理，落實專人維護與保管，控制采購成本與供貨質量。
儀器設備做到專管共用，提高設備使用率。根據課題需要，可共享依托單位或合作單位的實驗儀器設備。
（五）開放合作
重點實驗室根據研究方向設置一定數量的開放課題或開放基金（如創新基金、青年基金），吸引國內外優秀科技人才。
重點實驗室加大開放力度，與國內外相關研究機構和專家簽訂長期合作協議，落實穩定的信息與人才交流來源，以短期工作、交流互訪、專題報告、會議等多種形式，積極開展國際和國內技術與人才兩方面的合作與交流。
重點實驗室與研究機構、企業形成產學研結合戰略聯盟和實施機制，形成“優勢互補、利益共享、風險共擔、共同發展”的合作模式,努力成為技術創新的重要支撐力量。
（1）以研究方向的志同道合為紐帶，堅持長期的戰略合作。選擇在工業排放氣領域有著重要影響的行業協會、高等院校、研究院所以及行業龍頭企業，定期交流技術進展、行業與產業需求情況，保障源頭技術和項目的來源，真正把企業國家重點實驗室建成應用基礎研究向產業技術支撐轉變的平臺。
（2）搭建應用研究平臺。一方面重點實驗室從外部尋求、吸收研究單位已有較好基礎研究的實驗室成果，開展進一步放大研究，另一方面重點實驗室為企業或研究單位開展應用研究提供服務。
（3）根據產業特點和技術發展的不同階段，采取不同的形式開展產學研合作。如對于傳統產業，開發具有自主知識產權、市場競爭力強的升級換代技術與產品，提升傳統產業。對于先導技術，其高技術集成面廣，需要的研發費用大，重點實驗室可與企業及其他已有較強基礎理論研究的研究機構共同投入，共同研發，縮短研發周期。
（4）共同承擔重大科技計劃項目。以項目或課題作為產學研合作的主要形式，整合創新資源，攻克一批支持產業發展的前沿技術、共性技術與關鍵技術。
實驗室名稱：工業排放氣綜合利用國家重點實驗室
State Key Laboratory of Industrial Vent Gas Reuse
學科領域：化學工程
建設承擔單位（依托單位）：西南化工研究設計院
單位負責人（院長）：安楚玉
西南化工研究設計院（簡稱西南院）始建于1958年，是集科研、技術開發、工程設計、工程承包、技術咨詢、信息調研、產品生產和科技貿易為一體的原化工部直屬重點技術開發型院所。1999年7月該院由事業單位整體轉制為科技企業，現隸屬于中國化工集團公司，是四川省高新技術企業。2001年1月，由該院為主要發起人組建的四川天一科技股份有限公司在上海證券交易所上市。
該院長期從事天然氣化工、煤化工、碳一化學、乙炔化工、變壓吸附氣體分離技術、特種氣體等技術領域的研發和化工工程設計，是“國家碳一化學工程技術研究中心”和“國家變壓吸附分離技術工程研究推廣中心”的依托單位；水煤漿氣化及煤化工國家工程研究中心含氧化合物部、中國化工學會煤化工專業委員會、全國氣體標準化技術委員會、全國天然氣化工專業委員會、天然氣化工信息站、四川省氣體檢測站的掛靠單位；主辦《天然氣化工》（全國核心期刊）、《甲醇與甲醛》刊物和國家碳一化工中心、中國氣體標準化、中國變壓吸附等專門網站。該院持有甲級工程設計證書、工程咨詢甲級證書、一、二、三類壓力容器設計證書、工程總承包資格證書和環境影響評價乙級證書。
2007年7月經科技部批準建設首批企業國家重點實驗室——“工業排放氣綜合利用重點實驗室”。2007年12月10日重點實驗室建設計劃通過可行性論證。
建設地點：四川省成都市
二、實驗室研究方向、主要研究內容及預期研究目標
（一）實驗室建設目標
建設總目標：
工業排放氣綜合利用國家重點實驗室針對我國能源、資源、環境和流程工業綠色化等領域及相關行業前沿技術和共性關鍵技術所提出的重大需求，以工業排放氣分離、凈化與綜合利用為主要研究對象，開展應用基礎研究、綜合利用研究和工程開發所需基礎技術的研究，多出成果，早出成果，為行業技術進步提供技術儲備與技術支撐，建成代表本領域最高研究水平的科研基地和在國內外有較大影響力的高層次人才培養基地、學術交流中心、產學研結合及資源共享平臺。
建設期目標：
（1）基礎條件建設：購置40~50臺（套）實驗儀器設備，改造實驗室1500m2以上，建成約1000m2應用研究平臺，具備較完善的實驗研究、檢測、評價與驗證等功能。
（2）開展國內外主要行業的工業排放氣現狀及利用情況、技術進展的調研，編制完成調研報告，為逐步建立數據庫以及評價模型打下基礎。
（3）完成3項行業支撐面廣的工業排放氣分離、凈化與綜合利用應用基礎研究（煤層氣脫氧、焦爐氣制合成天然氣、多晶硅尾氣凈化與回收），提供進一步放大實驗所需的數據，編制研究報告，并通過專家鑒定，主要技術成果達到國內或國際先進水平。
（4）開展工業排放氣分離、凈化與綜合利用領域3~5項探索性研究或前期調研，為后續研發作技術儲備。
（5）申請工業排放氣分離、凈化與綜合利用領域2~3項發明專利。
（6）舉辦一次全國性工業排放氣綜合利用學術交流會。
（7）吸引、培養、穩定一定數量的優秀科技人才，造就一支高素質的研究隊伍。
（二）研究領域技術發展現狀與趨勢，已有的研究工作基礎
目前，在化工、石油、石化、煤炭、冶金、建材、輕工、電子、食品、醫藥、軍工等多個行業存在大量工業排放氣（如煤層氣、轉爐氣、高爐氣、焦爐氣、黃磷尾氣、電石爐氣、煉廠氣、催化裂化干氣、氯乙烯尾氣、甲醇尾氣、生物乙醇發酵氣、有機氣體等），每年排放量可達數千億立方米。這些氣體中含有許多有回收價值的組分（如CO、H2、CH4、CO2、乙烯、氯乙烯、VOCs等），尚未得到很好的利用；同時每年排放數百萬噸有害物質（如硫、磷、砷、氟、氧化氮等），對環境造成污染。
煤層氣俗稱瓦斯，大量存在于煤層中，屬于非常規天然氣，主要成分為甲烷。我國陸上埋深2000米以淺的煤層氣資源量36.8萬億立方米，相當于450億噸標煤。目前煤層氣的實際利用量不到5%，造成巨大的資源浪費和環境污染，同時也對煤礦安全生產帶來極大的隱患。國外煤層氣采用經過壓縮、脫硫、脫氧工序，脫除硫、氧和CO2后，氣體進入脫氮裝置脫除氮氣，將CH4濃縮到95%以上，送至壓縮裝置。
目前國內還沒有低品質煤層氣凈化和富集的可工業化的成套技術。西南院在此領域內的單元處理技術上均有工業化或可工業化技術，已取得多項專利。通過集成創新，開發具有自主知識產權的煤層氣凈化與富集新催化劑與工藝，提出成套技術工藝軟件包，在國內進行推廣。
煤層氣凈化富集甲烷用于CNG或LNG的氣源以及煤層氣制氫，均可作為新的能源來源，也可作為天然氣化工原料，其市場需求非常大。煤層氣含氧量高，無論采取吸附法或低溫分離濃縮工藝，都要經過甲烷的爆炸極限（5%~15%）濃度區域。因此，從安全角度講，必須先脫氧。這是目前瓦斯治理與利用的技術瓶頸。
我國是世界焦炭生產大國。目前國內焦爐氣主要利用途徑為生產甲醇或制氫。2005年中國焦炭產量2.3億噸，其中1/3的生產能力在鋼鐵聯合企業內，2/3在獨立的焦化企業。按每噸焦炭副產約400m3焦爐氣計算，獨立焦化企業每年副產焦爐氣600億m3左右，除回爐加熱自用及民用（作城市煤氣）、生產合成氨或甲醇外，每年放散的焦爐氣約330億m3，熱值相當于“西氣東輸”工程天然氣的量。
西南院開發了“焦爐氣-壓縮/脫萘-除油-變壓吸附-凈化-制氫”工藝流程，在國內多家大型鋼鐵企業建設了焦爐氣制氫裝置。國內已有焦爐氣制甲醇或合成氨生產裝置投產。但焦爐氣甲烷化制合成天然氣（SNG）未見研究報道。用焦爐氣生產合成天然氣（SNG）再進一步制取CNG或LNG，流程簡單，投資較低，其能量利用率可達80%以上。
近年來，全國各地多晶硅項目大量上馬。多晶硅精密度要求非常高，生產過程中又有大量易燃易爆氣體存在，如一套年產1000噸多晶硅生產裝置，還原過程中每年將產生2x107 Nm3 H2、1360噸HCl、21600噸三氯氫硅和12000噸四氯化硅尾氣。如果采用合適的技術將這些物料全部回收，每年可節約2.48億元。如果回收工藝不成熟，三氯氫硅、四氯化硅、氯化氫、氯氣等有害物質極有可能外溢，存在重大的安全和環境隱患。
傳統工藝通常采用濕法技術回收多晶硅還原爐尾氣，流程復雜，回收率不高。采用新型吸附技術凈化回收多晶硅尾氣，實現氫氣和氯化氫、三氯氫硅和四氯化硅等的分離，其優點是使有用組分同時被回收利用，大大地降低原料消耗，減少排放物對環境的污染。
黃磷和電石是高污染、高能耗行業。我國黃磷尾氣和電石爐尾氣大多直接燃燒排放，生成大量二氧化碳和硫、磷、砷等雜質形成的有毒物，不僅造成嚴重的環境污染，而且是一氧化碳資源的巨大浪費。以黃磷行業為例，每生產1噸黃磷副產2500~3000Nm3尾氣，黃磷尾氣的主要成分是CO，一般含量在85%~95%，我國年產100萬噸黃磷，每年有大量硫、磷、砷、氟化物排入大氣，并造成總量約20億Nm3 一氧化碳資源的浪費。按密閉電石爐產量750萬噸/年計，每年產生3億 Nm3以上電石爐尾氣，造成40萬噸粉塵、1360噸磷化物、4900噸硫化物排入大氣；回收其中的一氧化碳，可折合標準煤470萬噸以上。
對于黃磷尾氣，傳統濕法凈化工藝如水洗或堿洗對H2S、HF等化合物尚能脫除，但對PH3、COS、CS2等組分的脫除率較低，且脫除精度不高，不能滿足深度加工的要求。西南院擁有脫硫化物和NOX的相關技術，已建立了專用吸附劑和凈化劑的研究評價裝置和方法，并已開展了對黃磷尾氣深度凈化試驗。
對于電石爐尾氣，由于其成分復雜（含焦油以及氰化鈣、電石粉塵），不能用濕法除塵的方法，且減少二次污染難度較大，目前國外主要采用干法除塵的凈化后再初步利用。國內尚未見電石爐尾氣深度凈化及回收利用的研究。
煙道氣、變換氣、生物發酵氣、石灰窯尾氣以及煉鋼副產氣是常見的CO2氣源。CO2分離提純有多種工藝，歸納起來可分為四大類型：溶劑吸收法、低溫蒸餾法、膜分離法和變壓吸附法，這些方法也可組合應用。吸收工藝適用于氣體中CO2含量較低的情況，CO2濃度可達到99.99%。但該工藝投資費用大，能耗較高，分離回收成本高。蒸餾工藝適用于高濃度的情況，該工藝的設備投資大，能耗高，離效果差，成本也高，一般情況不太采用。膜分離法工藝較簡單，操作方便，能耗低，經濟合理，缺點是需要前級處理、脫水和過濾，且很難得到高純度的CO2。
西南院變壓吸附（PSA）分離提純CO2技術于1986年實現工業化，可以從多種含CO2的氣源中分離提純CO2，滿足CO2的多種工業用途。該院推廣的PSA分離提純CO2裝置已有20多套。
催化裂化干氣是重要的乙烯原料來源。我國現有91套催化裂化裝置，年生產能力總計9000萬噸，每年產生的催化裂化干氣約414萬噸，其中含乙烯73萬噸、乙烷72萬噸、丙烷11萬噸、丁烷4萬噸、氫氣11萬噸。以前因沒有成熟的工業化回收技術只能作為燃料白白燒掉，既污染環境又造成資源浪費。采用膜分離技術效果不佳，難以將氫氣與其他組分有效分離，乙烯回收率也較低。
由西南院、中石化共同開發的回收煉廠乙烯成套工業化技術于2005年4月在燕山公司建成工業裝置，該工業化裝置已穩定運行至今，乙烯回收率達87.4%。該技術若在全國推廣，每年可節約用于生產乙烯的輕質油415萬噸，增效近百億元。按輕質油收率73%計，年可降低原油加工量568萬噸。該技術領域的研究重點將是完善專用吸附劑，提高吸附劑分離效果和乙烯回收率，降低裝置投資。
氯乙烯尾氣回收是近年來的熱門研究課題。2006年我國有聚氯乙烯（PVC）生產企業約93家，總產能達到1030萬噸/年，尾氣排放約50萬Nm3/h，其中氯乙烯含量約7%~10%，乙炔含量約3%~5%。目前大多數企業一直沿用活性炭吸附、蒸汽加熱再生的熱吹解方式對精餾尾氣進行簡單處理，但這種處理方法存在設備加工難、吸附劑壽命短、能耗高、回收率低等缺點，而且解析過程中使用蒸汽吹析，回收氣中含氧從而使尾氣中氯乙烯單體的回收無法正常、穩定進行，回收后排放的尾氣中氯乙烯的濃度大于36mg/m3，不能達標排放。另外，活性炭無法回收乙炔組份，大量的乙炔氣直接排空，不僅產生浪費，而且污染環境。采用改進技術和膜吸附處理方式，其運行結果較活性炭處理好，但排放的尾氣中仍含1%～2%氯乙烯單體，不能達到國家環保要求。
西南院將變壓吸附技術應用于聚氯乙烯生產中，取得了很好的效果。氯乙烯回收率在99.9%以上，放空尾氣中氯乙烯的濃度小于36mg/m3、乙炔的濃度小于150mg/m3，達到國家環保要求。該技術領域的研究重點將是優化該技術，改進專用吸附劑，使排放氣中氯乙烯與乙炔達到零排放。
綜上所述，工業排放氣具有巨大的回收利用價值，不僅可以減少氣體排放對環境的污染，還可以回收寶貴的資源。國內外在上述領域均不同程度地開展了研究工作，但尚無工業化成套技術。
依托單位西南院在自主創新與集成創新基礎上，開發了具有自主知識產權、共性技術與高新技術、先進適用技術相結合的變壓吸附氣體分離、碳一化工和羰基合成等技術，已逐步形成實驗室、中試、工業化技術三個層面的成果鏈。先后成功開發了PSA提純CO、脫碳、制氮、制氧、提純CO2、干法脫硫脫萘等成套技術。尤其是近年來，該技術在綠色化工與環保領域的應用取得重大突破。如應用于煤礦瓦斯氣治理的煤層氣凈化富集及利用技術、解決生物化工發展環保制約瓶頸的二氧化碳凈化利用技術、城市垃圾填埋氣制城市燃氣技術、催化裂化干氣回收乙烯技術、黃磷尾氣凈化提純一氧化碳技術等。
在碳一化工和羰基合成領域，催化劑的研究、生產、物化測試等方面在國內處于領先地位，轉化催化劑已形成10大系列30多個品種，廣泛用于大、中、小型合成氨廠，產品完全替代進口，國內市場占有率為90%，出口市場逐年擴大，形成了良好的品牌。開發成功從天然氣、煤、焦爐氣等原料出發合成甲醇工藝技術與催化劑，20萬噸/年甲醇低壓羰基合成醋酸技術，新型替代能源甲醇制二甲醚技術，甲酸甲酯及其下游產品和叔碳酸、甲醇制氫等技術成果。
近五年來，實驗室和依托單位承擔工業排放氣綜合利用領域重要科研項目90項（見附件6），承擔近30項國家科技計劃項目與企業重大任務。
表2-1 近五年承擔的國家科技計劃項目
| 序號 | 項 目 名 稱 | 項目類型 |
| 1 | 煤層氣凈化富集組合技術開發 | 支撐計劃 |
| 2 | 等離子體稀乙炔提濃技術開發 | 支撐計劃 |
| 3 | 天然氣/煤層氣自熱轉化制合成氣 | 支撐計劃 |
| 4 | 含CO工業廢氣凈化提純一氧化碳技術 | 支撐計劃 |
| 5 | 草酸酯加氫制乙二醇催化劑及工藝開發 | 支撐計劃 |
| 6 | 二氧化碳制甲醇工藝及催化劑的研究 | 支撐計劃 |
| 7 | 合成氣一步法制二甲醚工藝及催化劑研究 | 支撐計劃 |
| 8 | 甲醇制二甲醚大型化工程開發 | 支撐計劃 |
| 9 | 低濃度乙醇制乙烯（凈化部分） | 支撐計劃 |
| 10 | 煤層氣自熱式轉化制氫 | 院所基金 |
| 11 | 超臨界萃取技術提純中藥丹參的有效成分 | 院所基金 |
| 12 | 黃磷尾氣凈化及提純一氧化碳 | 院所基金 |
| 13 | 500噸/年N-甲酰嗎啉工業性示范裝置 | 院所基金 |
| 14 | 10噸/年醋酸甲酯羰基化合成醋酐模試裝置 | 院所基金 |
| 15 | 50噸/年輕油預轉化催化劑的研究開發 | 院所基金 |
| 16 | 80噸/年氣態烴轉化催化劑的研究開發 | 院所基金 |
| 17 | 50噸/年氣態烴預轉化催化劑的研究開發 | 院所基金 |
| 18 | N-甲酰嗎啉脫除天然氣凝析油中硫新工藝 | 中小企業創新基金 |
| 序號 | 項 目 名 稱 | 備注 |
| 1 | 神華集團“煤制油”制H2項目 | 全球最大制氫裝置 |
| 2 | 山東兗礦煤化工醋酸大型化成套新技術裝置 | 國家高技術產業化示范工程項目 |
| 3 | 河南順達20萬噸/年羰基合成醋酸 | 產學研合作項目 |
| 4 | 山西富嘉20萬噸/年焦爐氣制甲醇 | 香港與美國招商資金建設項目 |
| 5 | 河南新紅石2.5萬/年二甲醚項目 | 民營企業合作項目 |
| 6 | 催化裂化干氣回收乙烯 | 中石化合作項目 |
| 7 | 大慶20萬噸/年天然氣制醋酸 | 中石油合作項目 |
| 8 | 城市垃圾填埋氣制城市燃氣 | 香港中華煤氣公司合作項目 |
| 9 | 合成負載型催化劑研究與開發 | 中石化合作項目 |
這些前期工作與技術積累為重點實驗室奠定了較好的技術基礎，為實現預期目標創造了良好的基礎條件。
（三）研究方向與研究內容
結合國內外技術發展趨勢和實驗室已有的研究工作基礎，確定實驗室研究方向：
重點實驗室以工業排放氣（煤層氣、轉爐氣、高爐氣、焦爐氣、黃磷尾氣、電石爐氣、煉廠氣、催化裂化干氣、聚氯乙烯尾氣、甲醇尾氣、生物乙醇發酵氣、有機廢氣等）分離、凈化與綜合利用為主要研究對象，定位于應用基礎研究、綜合利用研究和工程開發所需基礎技術的研究，重點研發工業排放氣富集、分離、凈化技術；轉化與合成技術；污染物減排技術；基于生態工業概念的含工藝、流程、設備、控制和相應的放大技術在內的系統集成組合技術，為建立發展循環經濟的技術示范模式，構建工業排放氣分離、凈化與綜合利用產業鏈服務。
實驗室主要研究內容：
- 分離（吸附、吸收、膜分離、精餾等）基礎、分離技術研究
- 催化基礎、催化技術與反應技術研究
- 設備與材料技術
- 過程控制與檢測技術
- 集成技術、適配技術（如反應器與催化劑、凈化深度與反應）與綜合技術（如工藝放大與工藝配置）
在能源領域，重點研究煤層氣與焦爐氣富集、凈化和深加工技術，開辟甲烷（天然氣）或氫能源新的來源，研究開發能源化工產品的制備技術。
在資源領域，重點研究與開發工業排放氣廢棄物資源化利用和深加工成套技術，節約與部分替代石油資源。
在環境領域，重點研究污染物減排技術、重污染行業工業排放氣綜合利用技術以及CDM項目CO2減排技術。
（四）近期研究重點和預期研究目標
含甲烷、氫氣工業排放氣富集、凈化、轉化技術及成套裝置研究；重點研究煤層氣富集、凈化共性技術與綜合利用（煤層氣脫氧、煤層氣制氫或合成氣、煤層氣制CNG/LNG）和焦爐氣制合成天然氣關鍵技術；
含CO、CO2工業排放氣分離、凈化、提純技術及成套裝置研究；重點研究重污染行業工業排放氣如黃磷尾氣、電石爐尾氣和制約生物質資源利用發展的環保瓶頸CO2的凈化提純關鍵技術；
有機工業排放氣分離、凈化、提純技術及成套裝置研究；重點研究多晶硅尾氣、含乙烯或氯乙烯尾氣的凈化回收關鍵技術；
工業排放氣轉化與利用技術研究與開發，重點研究氫氣及超純氫氣生產與利用技術、CO及CO2利用技術等。
表2-3 重點實驗室近期研究項目計劃
| 序號 | 課 題 名 稱 | 備 注 |
| 一 | 含甲烷、氫氣工業排放氣富集、凈化、轉化技術及成套裝置研究 | |
| 1 | 煤層氣脫氧 | 已開題 |
| 2 | 煤層氣凈化富集組合技術研發 | 已開題 |
| 3 | 低質煤層氣自熱轉化制氫 | 已開題 |
| 4 | 低質煤層氣制CNG、LNG | |
| 5 | 焦爐氣制合成天然氣 | 已開題 |
| 6 | 甲醇制氫小型化研究與開發 | |
| 7 | 超純氫制備技術研究 | |
| 二 | 含CO、CO2工業排放氣分離、凈化、提純技術及成套裝置研究 | |
| 1 | 黃磷尾氣凈化與提純技術 | 已開題 |
| 2 | 電石爐尾氣凈化與提純技術 | 已開題 |
| 3 | 鐵合金尾氣凈化與提純技術 | |
| 4 | 生物發酵氣中CO2的凈化提純技術 | |
| 三 | 有機工業排放氣分離、凈化、提純技術及成套裝置研究 | |
| 1 | 多晶硅尾氣凈化與回收 | 已開題 |
| 2 | 含乙烯工業排放氣凈化、提純技術及成套裝置研究 | 已開題 |
| 3 | 含氯乙烯工業排放氣凈化、提純技術及成套裝置研究 | 已開題 |
| 4 | 稀乙炔提濃技術研究 | 已開題 |
| 四 | 工業排放氣轉化與利用技術研究與開發 | |
| 1 | 合成氣一步法生產二甲醚催化劑與工藝研究 | 已開題 |
| 2 | 二氧化碳逆變換催化劑及工藝研究 | 已開題 |
| 3 | 富含CO2合成氣合成甲醇催化劑及工藝研究 | 已開題 |
| 4 | 羰基化合成醋酸酐工藝技術開發 | 已開題 |
| 5 | 羰基合成醋酸新型均相催化劑體系及工藝研究 | 已開題 |
| 6 | 合成氣兩步法制乙二醇催化劑及工藝研究 | 已開題 |
建設期三項課題的研究內容、關鍵技術與創新點、預期達到的技術指標見表2-4。
表2-4 課題的研究內容、關鍵技術與技術指標
| 序號 | 課題名稱 | 研究內容 | 技術指標 | 關鍵技術與創新點 |
| 1 | 煤層氣脫氧 | 1）高效脫氧催化劑制備研究與催化劑壽命試驗。 2）脫氧工藝技術研究。 3）關鍵設備研究。 |
在煤層氣空速3000～8000h-1，裝置出口氧濃度≤0.5%。 | 1）高效脫氧催化劑（高空速下達到脫氧效果氧濃度≤0.5%）； 2）反應器的獨特結構； 3）適用于含氧量高的煤層氣脫氧新工藝技術，合理利用脫氧過程產生的熱量。 |
| 2 | 焦爐氣制合成天然氣 | 1）適應焦爐氣甲烷化的焦爐氣凈化（脫硫、除萘、除焦油）技術的優化； 2） 焦爐氣甲烷化專用催化劑研究； 3） 適合焦爐氣甲烷化的工藝技術開發與設備研究： 4） 焦爐氣凈化技術與 PSA分離技術的集成與組合。 |
1）甲烷化催化劑： NiO ≥ 6 %（wt）；破碎機械強度 ≥100N/顆；以焦爐氣為原料，出口氣CH4含量≥50％。 2）提出適合焦爐氣甲烷化制合成天然氣的成套工藝流程與技術方案。 |
1）性能優異的新型甲烷化催化劑； 2）反應熱的移出和反應器的優化設計； 3）適合焦爐氣甲烷化的預處理技術； 4）焦爐氣凈化、甲烷化、PSA氣體分離技術的集成創新。 |
| 3 | 多晶硅尾氣凈化與回收 | 1）研究耐氯化氫腐蝕的選擇性吸附三氯氫硅和四氯化硅的吸附劑。 2）研究耐氯化氫腐蝕的選擇性吸附氯化氫的吸附劑。 3）研究同時回收多晶硅尾氣中氫氣、氯硅烷、氯化氫的配套吸附分離工藝。 |
1）回收氫氣純度達到99.9％以上。 2）回收的氫氣和氯化氫混合氣體進入氯化氫生產裝置增產氯化氫，回收的氫氣和氯氫硅混合氣體進入氯氫硅低溫回收裝置回收氯氫硅，達到尾氣全部綜合利用無排放。 |
1）耐氯化氫腐蝕、具有強的吸附選擇性的專用吸附劑的評價、選擇和研究； 2）無尾氣排放的凈化回收多晶硅尾氣的工藝流程配置。 |
三、隊伍建設及人才培養計劃
（一）現有隊伍和人才培養
工業排放氣綜合利用國家重點實驗室現有固定人員30人（見附件2），其中分離與凈化研究11人，轉化與合成研究14人，應用研究 4人，管理人員1人。教授級高級工程師6人，高級工程師10人，工程師3人，助理工程師11人。博士研究生5人，碩士研究生13人。現有的學術研究隊伍年齡和知識結構較合理。
近年來，依托單位不斷加大人才培養力度，與華東理工大學聯合培養20余名在職工程碩士研究生。組織工程技術人員參加工程項目管理碩士、質量管理體系與內審員、項目經理培訓。舉辦碳一化學、煤化工、科研中的思想方法等系列專題講座和大型分析儀器的使用與維護等專業培訓。在內部推行“導師制度”，促進人才成長。
（二）實驗室規模和隊伍結構的總體規劃，人才隊伍建設計劃
近期盡快把實驗室組建成一個高效精干、相對獨立、設施完備的科研實體。根據發展需要，逐步擴大實驗室規模，調整隊伍組成結構，提高高層次、高水平人才的比例，提高流動人員的比例。
表3-1 重點實驗室人才隊伍建設計劃
| 人員結構 | 2007年 | 2008年 | 2009年 | 2010年 |
| 教授級高工 | 6 | 6 | 8 | 8 |
| 高級工程師 | 10 | 12 | 12 | 14 |
| 工程師 | 3 | 5 | 8 | 10 |
| 助理工程師 | 11 | 9 | 7 | 6 |
| 小計 | 30 | 32 | 35 | 38 |
實驗室注重人才培養、引進和穩定，推進人力資源向人力資本轉變。
對博士、碩士研究生或其他高級人才的引進，制定了專門辦法，大幅提高其薪酬待遇，并在年終根據所在項目組實際收益情況提取效益工資。博士研究生進重點實驗室時一次性給予安家費，并提供相應的科研啟動經費。
實驗室強化有效激勵機制，建立以崗位工資為主的薪酬體系，使個人工資與技術職稱、資歷等脫勾，以崗定薪，崗變薪變，由平均分配向多勞多得、優勞多得轉變，達到向有突出貢獻者傾斜的目的，體現尊重知識、尊重人才、尊重勞動、尊重創造，營造優秀人才脫穎而出的氛圍，為科技創新注入新的活力。
四、實驗平臺建設與經費
（一）實驗室研究單元的構成
重點實驗室結合工業排放氣分離、凈化與綜合利用，構建“應用基礎研究——應用研究”的研究開發層次與平臺。
在整合依托單位的氣體分離技術、催化技術、以羰基合成為重點的反應工程技術、分析測試技術、工程基礎技術等優勢資源的基礎上，重點實驗室研究單元設置包括三個部分：分離與凈化研究室、轉化與合成研究室、應用研究室。
分離與凈化研究室重點開展工業排放氣組成分析及其分離特性研究；工業排放氣分離、凈化、提純所需吸附劑、催化劑、膜材料制備研究；工業排放氣分離、凈化、提純工藝技術與專用設備、控制技術研究；
轉化與合成研究室重點開展工業排放氣轉化與化學品合成催化技術研究；轉化與合成工藝技術研究與集成組合技術研究；轉化與合成專用設備與材料、控制技術、檢測技術研究；污染減排技術研究。
應用研究室重點開展工業排放氣分離與綜合利用工程開發的基礎技術研究。
此外，根據研究工作的需要，重點實驗室與國內外相關的研究機構、企業組成產學研戰略聯盟，開展協作研究。
（二）建設經費概算與落實計劃
實驗室建設期為兩年。
主要平臺建設內容：
- 實驗室改造（計劃改造面積1500 m2）；
- 應用研究平臺基建（建筑面積1000 m2）；
- 購置實驗儀器設備40~50臺（套）。
建設經費930萬元，其中基建與實驗室改造320萬元，應用研究平臺建設183萬元，儀器設備購置計劃427萬元。另外，建設期運行費（主要指人員費、材料費、動力費、測試費、勞務費以及差旅費、會議費、知識產權事務費等）根據實際情況支出。
資金籌措：
建設經費主要來自依托單位提供、重點實驗室承擔的國家或省部級項目專項經費、企業委托課題經費、成果轉化推廣及技術服務收益。
相關部門和多方面的大力支持是做好重點實驗室工作的重要保證，希望科技部、主管部門或上級單位補助一定數量的建設經費。
依托單位承諾足額提供建設經費，并保障建設期必要的運行費。
（三）現有科研條件情況
重點實驗室具有良好的科研條件和較先進的科研設施。現有實驗用房106間，面積3850m2。擁有變壓吸附模擬實驗裝置、吸附劑測試與評價裝置、高壓微型反應器、催化劑表征系統與評價裝置、超臨界萃取裝置、鋯材反應釜以及色質聯用、紅外光譜、液相色譜等大型儀器設備。儀器設備288臺，總值1693萬元；其中5萬元以上的儀器設備67臺，原值共計1367萬元（見附件4）。
依托單位西南院研發機構健全，現有兩個國家工程中心——變壓吸附分離技術工程研究推廣中心和國家碳一化學工程技術研究中心，三個研究室、兩個研究所（碳一化工研究所、氣體標準化研究所），兩個中心（分析測試中心、信息中心），一個工程公司（具有甲級工程設計證書），還有多個中試基地或試驗廠，形成了實驗室研究、中試與工程開發多層面技術研發平臺，且與四川大學、成都信息工程學院、中科院成都分院等研究機構建立了大型儀器與實驗設備共享機制，科研硬件條件比較完備，配套能力較強。這些都可為重點實驗室提供強有力的支撐。
（四）儀器設備購置（研制）計劃，基建或配套設施改善計劃
實驗室根據研究工作需要，建設期計劃購置儀器設備共50臺（套），購置費427萬元（見附件5）；其中5萬元以上計劃24臺，根據課題開展情況配置。這些儀器設備主要在2008年到位。
實驗室改造至2008年上半年全部完成。2008年完成應用研究平臺的廠房建設、設備安裝以及配套的電力增容，并投入使用。
五、實驗室管理運行機制
（一）機構設置
重點實驗室設置以下主要機構：
- 管理委員會
管理委員會由8名委員組成，設主任1名，副主任1名。委員每屆任期五年，可以連任。管理委員會主任由依托單位西南化工研究設計院院長擔任。
主 任: 古共偉
副主任: 陳 健
委 員：古共偉 陳 健 王曉東 張 進
王學再 郜豫川 成雪清 李定剛
管理委員會職責：
- 負責推薦重點實驗室主任及學術委員會主任，聘任重點實驗室副主任、學術委員會副主任及委員；
- 決定重點實驗室主任、副主任等高級管理人員的薪酬；考核實驗室高級管理人員的工作業績；
- 對重點實驗室進行年度考核，考核結果報主管部門備案；配合科技部和主管部門做好對重點實驗室的評估工作等；
- 組織制定重點實驗室建設計劃，報科技部組織論證；
- 根據學術委員會的建議，提出重點實驗室研究方向、任務、目標等重大調整意見經主管部門審核后，報科技部核準；
- 審查批準重點實驗室的機構設置計劃和人員編制計劃；
- 審查批準重點實驗室年度工作計劃；
- 審查批準重點實驗室年度費用計劃和財務預決算報告；
- 審查批準重點實驗室固定資產購置計劃或基建改造計劃；
- 協調依托單位與重點實驗室的關系，落實為實驗室提供后勤保障以及經費等配套條件，解決實驗室建設與運行中的有關問題。
學術委員會是重點實驗室的學術指導機構。學術委員會由國內同行科技界、企業界的專家組成。學術委員會由15名委員組成，設主任1名，副主任2名，秘書長1名。委員每屆任期五年，可以連任。
學術委員會提名（推薦）名單如下：
主 任：曹湘洪
副主任: 毛炳權 梁 斌
秘書長: 成雪清
委員（按姓氏筆劃為序）：
馬新賓 毛炳權 王公應 王曉東 尹德勝
巴恒飛 古共偉 任相坤 湯 洪 成雪清
應衛勇 陳 健 胡遷林 曹湘洪 梁 斌
學術委員會職責：
- 評議重點實驗室建設方案，審議重點實驗室的目標、任務、研究方向和發展規劃；
- 審議實驗室的重大學術活動、年度工作；
- 評議和論證重點實驗室的科研開題、立項計劃；審批開放研究課題；
- 評價重點實驗室的科研計劃實施進展情況；
- 評審重點實驗室的科研成果；
- 評審重點實驗室科技成果轉化的工程實施方案。
重點實驗室設主任1人，其他管理人員根據需要設置。主任每屆任期五年，可以連任。
重點實驗室主任職責：
- 全面負責重點實驗室建設計劃與發展規劃并組織實施；負責向科技部、主管部門、上級單位匯報重點實驗室建設進展；
- 主持重點實驗室日常管理和科研經營活動，負責實驗室管理制度的建設與實施；
- 組織實施管理委員會批準的重點實驗室年度工作計劃；
- 編制財務預算報告，執行管理委員會批準的費用計劃；
- 按照管理委員會批準的機構設置計劃和人員編制計劃，聘用相關人員，決定聘用人員的薪酬，構建創新團隊；
- 組織研究策劃重點實驗室科技發展戰略，負責組織科研計劃和立項報告的編制；
- 負責組織申報、承擔國家或企業重大科研項目，爭取科研經費。
- 負責重點實驗室研究成果的轉化和推廣，加強學術交流。
重點實驗室設立辦公室，負責重點實驗室日常事務處理，對外聯絡、對內協調工作，各種材料編制、發送工作，為科研服務工作，為管理委員會和學術委員會服務。
辦公室設置主任1人，工作人員根據需要配備。
重點實驗室擁有相對獨立的財務權與人事權，但不設置專職崗位，財務、人事等分別委托依托單位財務部、人力資源部專人代管。有關公用設施、后勤保障等由依托單位統一管理。
（5）研究機構
重點實驗室由分離與凈化研究室、轉化與合成研究室、應用研究室以及辦公室組建而成。
依托單位的測試中心、標準化研究所、信息中心等可為重點實驗室提供技術支援。
實驗室研究機構的設置以研究方向和研究重點為依據，充分考慮到實驗室與依托單位目前的優勢條件、人力資源、硬件設施等實際情況，并兼顧到技術傳承、逐步建設等因素。隨著實驗室的發展和條件的成熟，可逐步調整重點實驗室直接管理的研究室。
（二）管理機制與管理制度
重點實驗室實行“開放、流動、聯合、競爭”的運行機制，實行管理委員會領導的主任負責制、學術委員會咨詢制。
重點實驗室是相對獨立的研究實體。
重點實驗室定期向主管部門和上級單位報告工作，包括實驗室建設進展、研究重點與進度以及存在的問題與解決措施。
重點實驗室內部實行課題制管理。承擔國家或省部級科技計劃項目，按任務書要求進行研究開發；對于橫向委托項目或重點實驗室自選項目，需分別與重點實驗室簽訂研發合同。
重點實驗室設置開放課題，以委托合同方式開展。
重點實驗室重視和加強內部管理，參照依托單位的決策、人事、分配、核算、知識產權保護、成果管理等相關規章制度，制定相應的管理體系與規章制度（如《勞動合同管理規定》、《用工制度管理暫行辦法》、《人事檔案管理辦法》、《員工培訓制度》、《社會保險管理規定》、《績效考核實施辦法》、《保密工作制度》、《保密工作制度實施細則》、《保護知識產權的規定》、《科研項目管理辦法》、《科技成果管理辦法》、《技術合同管理辦法》以及財務管理制度等），科學管理，提高管理績效。
（三）人員聘用及流動
重點實驗室本著精簡、高效、實用的原則，吸引、培養、穩定高素質的科技人才，造就一支高素質的研究隊伍。
重點實驗室逐步制定和實行科技人員對研究成果享有權益分配、科技創新股份等政策與激勵機制，激勵科技人員從事技術研究和成果轉化，穩定科研人員隊伍, 形成科技進步與人才成長之間相互促進、相互依托的良性循環。
重點實驗室試行下聘一級、競爭流動的人事制度，研究隊伍由固定人員、依托人員和流動人員組成，充分發揮依托單位內部力量和社會力量兩種智力資源。
（1）固定人員
固定人員是重點實驗室長期開展研究的穩定力量。固定人員的勞資關系、薪酬領取在重點實驗室，其聘任、管理、考核由實驗室主任負責。在建設期內，保證其待遇不低于依托單位的平均水平。
固定人員中研究開發人員應占90%以上，其中少量固定人員以學科、學術帶頭人為主，其他研究人員數量根據研究工作的需要決定。預期在3~5年左右的時間內，固定人員穩定發展到40余人。
(2)依托人員
根據目前的實際情況，依托單位的碳一化學工程技術研究所、變壓吸附氣體分離技術研究所、測試中心、標準化研究所、信息中心等部門的部分人員可作為重點實驗室的依托人員。其勞資關系仍在依托單位，重點實驗室根據委托課題的進展情況，發給課題津貼或獎酬。
(3)流動人員
根據爭取到的課題開展實際需要，聘請國內有關研究單位、高校或企業的技術專家和研究人員作為流動編制到實驗室短期工作，課題完成后回原單位。在重點實驗室工作期間，其相關費用由實驗室負擔，并提供必要的工作與生活基本條件。
（四）儀器設備管理與使用
依托單位劃撥到重點實驗室的儀器設備和重點實驗室購置的儀器設備，按照《固定資產管理制度》、《物資采購管理制度》等規章制度，加強儀器設備管理，落實專人維護與保管，控制采購成本與供貨質量。
儀器設備做到專管共用，提高設備使用率。根據課題需要，可共享依托單位或合作單位的實驗儀器設備。
（五）開放合作
重點實驗室根據研究方向設置一定數量的開放課題或開放基金（如創新基金、青年基金），吸引國內外優秀科技人才。
重點實驗室加大開放力度，與國內外相關研究機構和專家簽訂長期合作協議，落實穩定的信息與人才交流來源，以短期工作、交流互訪、專題報告、會議等多種形式，積極開展國際和國內技術與人才兩方面的合作與交流。
重點實驗室與研究機構、企業形成產學研結合戰略聯盟和實施機制，形成“優勢互補、利益共享、風險共擔、共同發展”的合作模式,努力成為技術創新的重要支撐力量。
（1）以研究方向的志同道合為紐帶，堅持長期的戰略合作。選擇在工業排放氣領域有著重要影響的行業協會、高等院校、研究院所以及行業龍頭企業，定期交流技術進展、行業與產業需求情況，保障源頭技術和項目的來源，真正把企業國家重點實驗室建成應用基礎研究向產業技術支撐轉變的平臺。
（2）搭建應用研究平臺。一方面重點實驗室從外部尋求、吸收研究單位已有較好基礎研究的實驗室成果，開展進一步放大研究，另一方面重點實驗室為企業或研究單位開展應用研究提供服務。
（3）根據產業特點和技術發展的不同階段，采取不同的形式開展產學研合作。如對于傳統產業，開發具有自主知識產權、市場競爭力強的升級換代技術與產品，提升傳統產業。對于先導技術，其高技術集成面廣，需要的研發費用大，重點實驗室可與企業及其他已有較強基礎理論研究的研究機構共同投入，共同研發，縮短研發周期。
（4）共同承擔重大科技計劃項目。以項目或課題作為產學研合作的主要形式，整合創新資源，攻克一批支持產業發展的前沿技術、共性技術與關鍵技術。