项目名称：乙炔法聚氯乙烯生产过程的高效、节能、减排科学基础首席科学家：张金利天津大学起止年限：2012.1-2016.8依托部门：新疆生产建设兵团科委一、关键科学问题及研究内容（一）拟解决的关键科学问题1．热等离子体裂解煤直接制乙炔的热化学转化规律和定向控制原理研究热等离子体超高温环境下煤裂解制乙炔的微观反应机理、煤质依赖性和淬冷过程的影响，建立提高煤粉转化率和产品气收率的定向控制原理；完善基于煤粉颗粒尺度的多相运动、传递和反应机制的跨尺度理论模型，实现对三维复杂几何反应器的数值模拟，为工业中试反应装置的模拟和放大研究奠定基础；建立等离子体裂解煤全流程的热力学分析和动力学约束条件的理论架构，提出等离子裂解煤制乙炔的过程控制策略与能量综合利用的有效方案。2．乙炔氢氯化反应非汞催化材料制备-结构-性能关系与反应工程基础系统地从载体、活性组分、助剂、制备方法、反应条件等角度，深入到分子水平上认识乙炔氢氯化反应非汞催化剂的性能影响规律，获得催化材料组成-结构-电子性质-催化性能的本质关系，形成非汞催化剂制备与再生的方法；研究反应器与催化剂再生器的匹配规律，获得反应器与催化剂再生器内流场、温度场与浓度场的控制规律，形成反应器优化与放大方法。3．PVC产品高值化与生产过程系统集成的科学基础PVC产品高值化：研究PVC的分子结构、聚集态结构与形貌、特种功能填料等多层次构效关系对PVC树脂纯度、热稳定性、加工性能和综合机械力学性能的影响规律，获得实现PVC树脂高值化的方法。生产过程系统集成：研究投资、安全、能耗、物耗和环境等不同目标的关键指标的表达形式，结合质量流网络、能量流网络和信息流网络，研究不同尺度单元（设备、车间、工厂）多目标之间的转换关系，研究设备数值优化方法、夹点技术、跨夹点技术和多目标优化技术相结合构建多目标全局优化过程集成理论及其求解方法。（二）主要研究内容1.热等离子体煤裂解制乙炔的转化规律与定向控制（1）考察等离子体反应器设计、裂解气氛、裂解时间、煤种等因素对煤的高温快速热解过程影响，并与常规条件下煤的热解产物比较，全面认识煤的热解特性（2）探讨反应器物理和化学淬冷过程原理及能量综合利用策略，裂解后煤的物理和化学反应特性，指导裂解后煤的合理、高价值利用。（3）完善基于煤粉颗粒尺度传热和脱挥发分模型，以及煤粉运动与高温气体湍流流动的跨尺度模型，形成复杂多相反应流的物理模型和三维模拟基础。（4）针对大功...
