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本項目聯(lián)合中德智能制造研究院，借力德國專家資源，組建了一支可快速響應(yīng)企業(yè)傳統(tǒng)產(chǎn)線智能化升級改造的物聯(lián)網(wǎng)中控平臺研發(fā)團(tuán)隊。團(tuán)隊致力于打造智能制造示范工廠，目前與南瑞集團(tuán)、大全集團(tuán)、泉峰集團(tuán)等企業(yè)的生產(chǎn)系統(tǒng)升級優(yōu)化項目正在實施中。

1.痛點問題 表面活性素是一種枯草芽孢桿菌脂肽，分子結(jié)構(gòu)含7個氨基酸環(huán)肽及13-16個碳鏈長度的脂肪酸，作為脂肽家族生物表面活性劑的代表性分子，具有優(yōu)異的表面/界面活性、穩(wěn)定性及抑菌、殺蟲等性能。因此，其在石油開采、工農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、日化等領(lǐng)域展現(xiàn)出了非常廣闊的應(yīng)用前景。 但發(fā)酵產(chǎn)率低嚴(yán)重制約了表面活性素的工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用。研究表明，野生菌株的產(chǎn)量通常為1g/L以下。培養(yǎng)基和培養(yǎng)條件優(yōu)化后，產(chǎn)量提高也很有限。菌株的基因工程改造方面也比較困難。表面活性素（脂肽）合成機(jī)制為特殊的非核糖體肽合成機(jī)制，基因簇很大，長度達(dá)到26Kb以上。因此很難實現(xiàn)異源表達(dá)，只能進(jìn)行基因組原位突變改造。其分子結(jié)構(gòu)中既包含氨基酸、也包括脂肪酸，因此代謝途徑也很復(fù)雜。此外，發(fā)酵培養(yǎng)過程中，嚴(yán)重的起泡和泡沫溢出問題也制約了工業(yè)化的進(jìn)程。 2.解決方案 化工系于慧敏教授團(tuán)隊從南海底泥等特殊環(huán)境中篩選獲得了產(chǎn)表面活性素野生枯草芽孢桿菌，進(jìn)一步采用原位編輯超強(qiáng)啟動子工程、特點氨基酸和脂肪酸代謝工程和營養(yǎng)細(xì)胞-芽孢調(diào)控綜合策略，成功構(gòu)建高產(chǎn)表面活性素的無休眠枯草芽孢桿菌超級細(xì)胞工廠，并進(jìn)一步打通了高產(chǎn)表面活性素新工藝，獲得了表面活性素液體和粉末產(chǎn)品。 3.合作需求 本項目尋求有志于在石油開采、工農(nóng)業(yè)、日化洗滌等不同應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行脂肽（表面活性素）新產(chǎn)品開發(fā)的企業(yè)開展合作，尤其是在上述不同領(lǐng)域具有孵化資源或資金，在工程化、產(chǎn)品化所需的場地、實驗條件等方面具有生產(chǎn)和銷售優(yōu)勢或經(jīng)驗的企業(yè)。也尋求對不同應(yīng)用場景具有共同開發(fā)興趣的企業(yè)開展技術(shù)合作。最后，也希望與一些高科技園區(qū)進(jìn)行對接，推動產(chǎn)品生產(chǎn)線建設(shè)。

藍(lán)寶石襯底生產(chǎn)自動化改造（非標(biāo)改造）:（生產(chǎn)過程自動化 可視化 數(shù)字化）物流：物料自動輸送，與機(jī)器人通信,實現(xiàn)上料下料的自動輸送生產(chǎn)過程：機(jī)器人控制柜與生產(chǎn)設(shè)備通信,互聯(lián)控制,協(xié)同作業(yè),一個環(huán)節(jié)包含10多個節(jié)拍的流程控制,并可以實現(xiàn)人機(jī)料法環(huán)追溯。質(zhì)量檢測：產(chǎn)品下線后自動進(jìn)行厚度檢測并收集檢測數(shù)據(jù)總控系統(tǒng):設(shè)備總控制（SCADA）難題內(nèi)容：1.其過程包含很多變化和不確定因素增加實施難度和復(fù)雜性2.在線測量：產(chǎn)品檢測的厚度精確度是微米,是否能夠通過機(jī)器視覺和多種傳感器進(jìn)行質(zhì)量檢測,自動檢測產(chǎn)品厚度,自動判斷是否合格。

針對深部沿空巷道圍巖變形嚴(yán)重、控制困難問題，在深入揭示實體煤幫變形能驅(qū)動失穩(wěn)力學(xué)機(jī)理基礎(chǔ)上，提出了“巷旁－煤幫－頂板”系統(tǒng)失穩(wěn)的能量判據(jù)，特別是從理論和技術(shù)層面解答了實體煤幫卸壓與加固的矛盾問題，發(fā)明了與三種典型圍巖類型相適應(yīng)的巷旁支護(hù)技術(shù)與支護(hù)設(shè)計方法，形成了深部沿空巷道圍巖“卸讓抗”協(xié)同控制關(guān)鍵技術(shù)。經(jīng)20多個多個煤礦推廣應(yīng)用實踐表明，該項技術(shù)成果具有針對性強(qiáng)、實用性強(qiáng)、安全可靠。中國煤炭工業(yè)協(xié)會組織專家委員會鑒定認(rèn)為，該項成果鑒定達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

本成果的思路方案：合理耦合太陽能熱泵、液化天然氣預(yù)熱設(shè)備和空溫式氣化器，改變氣化所用空氣的溫度和濕度，創(chuàng)造穩(wěn)定適宜的液化天然氣氣化微環(huán)境；并利用強(qiáng)制通風(fēng)和合理的氣流組織，提升空溫式氣化器空氣側(cè)的傳熱傳質(zhì)系數(shù)。從本質(zhì)出發(fā)，解決傳統(tǒng)空溫式氣化器堆霜結(jié)冰和成霧的問題。 解決問題： 空溫式氣化器是氣化液化天然氣的主要氣化設(shè)備，利用空氣能，節(jié)能環(huán)保，但是，液化天然氣（-161℃）的低溫特性造成空溫式氣化器外表面堆霜結(jié)冰嚴(yán)重，導(dǎo)致氣化器氣化性能嚴(yán)重惡化，需要額外配置備用空溫式氣化器定期切換及輔助水浴式氣化器進(jìn)一步升溫。同時，空溫式氣化器周圍易形成霧區(qū)，影響氣化區(qū)的操作安全。本成果可有效緩解空溫式氣化器堆霜結(jié)冰現(xiàn)象，并消除霧區(qū)。 創(chuàng)新點： 1、節(jié)能有效地營造不易結(jié)霜和成霧的氣化微環(huán)境； 2、利用太陽能熱泵和風(fēng)機(jī)，使空溫式氣化器增效； 3、合理靈活控制，與傳統(tǒng)空溫式氣化相比，減少占地面積，降低氣化成本。 領(lǐng)先性： 國內(nèi)外尚未見相關(guān)技術(shù)及報導(dǎo)，處于領(lǐng)先地位

針對高速離 心泵內(nèi)流速高， 進(jìn)口段容易引起回流璇渦、葉輪中存在二

本成果從一株高產(chǎn) L-異亮氨酸的 C. glutamicum 出發(fā)，運(yùn)用反向代謝工程策略對其代謝通路進(jìn)行理性重排，以期實現(xiàn) L-蘇氨酸高產(chǎn)，特別是近期，通過熱誘導(dǎo)丙酮酸羧化酶和蘇氨酸外排泵創(chuàng)蘇氨酸產(chǎn)率紀(jì)錄，開發(fā)了一種兩段式溫控發(fā)酵蘇氨酸的重組大腸桿菌和工藝，發(fā)酵罐蘇氨酸摩爾轉(zhuǎn)化率達(dá) 103.28%。這套復(fù) 雜中心代謝途徑的自我調(diào)控維持了生產(chǎn)和生長的平衡。論文用實驗室前期構(gòu)建的一株產(chǎn)蘇氨酸的重組大腸桿菌 TWF001 為宿主，首先編輯了涉及副產(chǎn)物有機(jī)酸合成、產(chǎn)物降解和轉(zhuǎn)運(yùn)的基因，并證實這一系列菌種在 37 度升至 42 度情況下的生長情況等同正常 37 度發(fā)酵；然后用一套大腸桿菌熱敏啟動子去轉(zhuǎn)錄四環(huán)素啟動子阻遏蛋白，四環(huán)素啟動子后的報告基因 37 度表達(dá)，42 度不表達(dá)。 

細(xì)菌脂多糖可刺激宿主免疫系統(tǒng)產(chǎn)生免疫反應(yīng)，可利用這一性質(zhì)開發(fā)既無毒性又能刺激免疫系統(tǒng)的類脂 A 分子疫苗佐劑。近年美國 Corixa 公司已開發(fā)出可用于乙肝病毒疫苗和過敏治療的單磷酸類脂 A（MPL）疫苗佐劑。目前 MPL 生產(chǎn)方法是從沙門氏菌的突變株中提取類脂 A 并加以化學(xué)處理。本項目根據(jù)類脂 A 分 子的合成機(jī)理，通過基因工程技術(shù)將 pagL、lpxE 和 pagP 單啟動子串聯(lián)共表達(dá)，將大腸桿菌中類脂 A 的結(jié)構(gòu)改造成為 MPL，菌株穩(wěn)定性好，生產(chǎn)方法簡單高效。

類脂 A 是脂多糖分子的疏水基團(tuán)，大量存在于革蘭氏陰性細(xì)菌的外膜外層，能通過結(jié)合免疫細(xì)胞表面的受體 TLR4 來刺激人體免疫系統(tǒng)[50, 51]，因而也是一種很好的免疫系統(tǒng)激活因子。美國 Corexa 公司已經(jīng)開發(fā)出了可用于乙肝病毒疫苗和過敏治療的疫苗佐劑 MPL。研究表明 MPL 刺激的免疫細(xì)胞中 IL-1β 的分泌量 顯著降低，使得 MPL 的毒性降低但免疫活性還在。MPL 目前是通過從沙門氏菌的 突變株 Salmonella minnesota RC595 中提取類脂 A，然后用化學(xué)方法去除其多余的附加基團(tuán)而得到。本項目擬利用這些類脂 A 修飾酶，根據(jù)類脂 A 分子的合成機(jī)理，通過基因工程技術(shù)將大腸桿菌中類脂 A 的結(jié)構(gòu)改造成為 MPL，構(gòu)建能合成 MPL 的大腸桿菌。這種新型的能合成 MPL 的大腸桿菌不僅可以作為宿主菌安全使用于食品和藥物的發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)中，而且可以作為實驗室研究中更安全的基因表達(dá)載體，最重要的是它可以直接用來生產(chǎn)類脂 A 疫苗佐劑 MPL

一.項目簡介系統(tǒng)綜合分析方法是河北工業(yè)大學(xué)劉智勇教授創(chuàng)立的一種全新的節(jié)能技術(shù)。工業(yè)實踐表明，該技術(shù)特別適用于石油、化工等行業(yè)老廠節(jié)能改造。石油、化工行業(yè)大都是耗能大戶，且很多企業(yè)存在以下問題：? 由于設(shè)計缺陷或各種條件變化，現(xiàn)行操作條件與最優(yōu)條件相距甚遠(yuǎn)；? 很多設(shè)備在設(shè)計時采用的是多年前的設(shè)計規(guī)范，其設(shè)計裕量一般偏大；? 以前人們節(jié)能意識淡薄，在很多環(huán)節(jié)上對節(jié)能考慮很少。上述問題造成現(xiàn)有企業(yè)能量消耗偏高，對這些企業(yè)進(jìn)行節(jié)能改造勢在必行。但是，對上述企業(yè)的節(jié)能改造必須在高新科技指導(dǎo)下才能取得最大效益。現(xiàn)在流行的“熱夾點分析方法”是非常有效的方法之一。但是，熱夾點技術(shù)是20世紀(jì)80年代產(chǎn)生的。由于受當(dāng)時條件限制，該技術(shù)只考慮換熱網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化，很少考慮換熱網(wǎng)絡(luò)與化工過程的主體（反應(yīng)與分離過程）的相互影響。所以，熱夾點技術(shù)給出的“最優(yōu)化方案”往往不是真正的最優(yōu)方案。在很多情況下，熱夾點分析給出的改造方案需要調(diào)整換熱網(wǎng)絡(luò)或增加換熱面積才能達(dá)到一定節(jié)能效果。隨著對石油、化工系統(tǒng)各種科學(xué)問題的逐步深入研究，特別是計算機(jī)模擬與優(yōu)化技術(shù)的發(fā)展，我們可以考慮化工過程整體優(yōu)化問題，也就是說可以把反應(yīng)、分離的操作條件、換熱網(wǎng)絡(luò)、公用工程以及設(shè)備裕度等因素綜合考慮得出優(yōu)化方案。這樣，既可保證過程在全面優(yōu)化條件下運(yùn)行，又能充分利用設(shè)備裕量。河北工業(yè)大學(xué)劉智勇教授創(chuàng)立的系統(tǒng)綜合分析方法就是這樣一種新技術(shù)。該技術(shù)首先對全過程進(jìn)行模擬，得出與實際過程相吻合的數(shù)學(xué)模型，然后采用熱夾點技術(shù)對換熱網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析，找出“熱夾點”及“網(wǎng)絡(luò)夾點”。在上述工作基礎(chǔ)上，結(jié)合過程具體特性，對換熱網(wǎng)絡(luò)及整個系統(tǒng)進(jìn)行全面分析及優(yōu)化，從而得出最優(yōu)化解決方案。在考慮節(jié)能方案時，不僅考慮過程優(yōu)化，同時考慮現(xiàn)有設(shè)備對過程的制約以及設(shè)備裕度等因素對耗能的影響。顯然，這樣得出的節(jié)能方案比傳統(tǒng)熱夾點技術(shù)得出的方案更好。系統(tǒng)綜合分析方法在解決問題時分兩步進(jìn)行。第一步，提出“設(shè)備零投資”方案。由于現(xiàn)有很多企業(yè)設(shè)備裕量偏大，如果充分利用這些裕量，經(jīng)常可以達(dá)到一定的節(jié)能效果。換句話說，該方案是在充分利用現(xiàn)有設(shè)備的裕量條件下優(yōu)化現(xiàn)有操作條件。這樣做有兩個好處：沒有設(shè)備投資、無需停車。在“設(shè)備零投資”節(jié)能方案基礎(chǔ)上，結(jié)合熱夾點分析方法，增加換熱器或調(diào)整換熱網(wǎng)絡(luò)，可以得出效益更大的節(jié)能方案。我們稱之為“增加設(shè)備或調(diào)整設(shè)備方案”。上述兩個方案有各自的優(yōu)點。“設(shè)備零投資”方案無需對設(shè)備進(jìn)行大的改造，甚至無需任何改造投資費(fèi)用，可以在不停車情況下進(jìn)行，所以有其獨到的優(yōu)點。工廠無需等到大修，即可通過“設(shè)備零投資”方案取得一定節(jié)能效果。在大修時采用“增加設(shè)備或調(diào)整設(shè)備方案”可望取得更大的節(jié)能效果。應(yīng)用實例：燕山石化煉油廠潤滑油生產(chǎn)車間酮苯脫蠟溶劑回收裝置能耗很高，擬投資600萬元對該系統(tǒng)進(jìn)行改造。我們采用系統(tǒng)綜合分析方法對該裝置進(jìn)行了全面分析，找出了能耗高的根本原因，提出了一套“設(shè)備零投資”節(jié)能方案。按照該方案，廠方無需任何設(shè)備投資，即可達(dá)到很好的節(jié)能效果。廠方采用了我們的方案。工業(yè)實踐表明，該裝置節(jié)約蒸汽達(dá)25%，每年可節(jié)約費(fèi)用260萬，同時節(jié)省了600萬元設(shè)備投資。隨后，我們又對該公司其它四套溶劑回收系統(tǒng)（上述系統(tǒng)采用蒸汽加熱，這四套系統(tǒng)采用加熱爐加熱）進(jìn)行了分析，提出了新的“設(shè)備零投資”節(jié)能方案，這些方案仍然無需設(shè)備投資。結(jié)果節(jié)約燃料達(dá)10%。四套裝置每年可節(jié)約燃料費(fèi)用400萬元左右。另外，該技術(shù)已經(jīng)在大慶石化、大連石化得到應(yīng)用并取得很好的節(jié)能效益。從應(yīng)用實例可知，系統(tǒng)綜合分析方法具有以下特點：投資少（甚至是設(shè)備零投資）、見效快、設(shè)備及換熱網(wǎng)絡(luò)改動小（甚至無需改動）、無需停車等優(yōu)點。二.市場前景我國化工企業(yè)能耗很高，節(jié)約能源不僅給企業(yè)帶來很好的經(jīng)濟(jì)效益，也將對減少廢氣及CO2排放，有很好的社會效益。市場前景廣闊。三.規(guī)模與投資本技術(shù)適用于比較大的企業(yè)。采用本技術(shù)，投資很少，見效很快。四.生產(chǎn)設(shè)備如前所述，采用本技術(shù)，在應(yīng)用本技術(shù)的第一階段，工廠無需設(shè)備投資。五.效益分析對中石油、中石化等特大型企業(yè)的應(yīng)用表明，采用本技術(shù)，在設(shè)備零投資前提下，可以得到10%左右的節(jié)能效益。對其它技術(shù)力量比較薄弱的企業(yè)，由于其技術(shù)及設(shè)備比較落后，采用本技術(shù)進(jìn)行節(jié)能改造，節(jié)能效益將更為明顯。六.合作方式以節(jié)能效益分成方式進(jìn)行合作，也可以雙方共同協(xié)商其它合理方式。七.其他八.圖片大慶石化公司煉油廠采用本技術(shù)進(jìn)行節(jié)能改造的情況說明：項目負(fù)責(zé)人：劉智勇所屬學(xué)院：化工學(xué)院，河北工業(yè)大學(xué)聯(lián)系電話：13132559169,022-60202047郵箱：[email protected], [email protected]