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本項目聯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企業傳統產線智能化升級改造的物聯網中控平臺研發團隊。團隊致力于打造智能制造示范工廠，目前與南瑞集團、大全集團、泉峰集團等企業的生產系統升級優化項目正在實施中。

1.痛點問題 表面活性素是一種枯草芽孢桿菌脂肽，分子結構含7個氨基酸環肽及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，具有優異的表面/界面活性、穩定性及抑菌、殺蟲等性能。因此，其在石油開采、工農業、醫藥、日化等領域展現出了非常廣闊的應用前景。 但發酵產率低嚴重制約了表面活性素的工業化生產和應用。研究表明，野生菌株的產量通常為1g/L以下。培養基和培養條件優化后，產量提高也很有限。菌株的基因工程改造方面也比較困難。表面活性素（脂肽）合成機制為特殊的非核糖體肽合成機制，基因簇很大，長度達到26Kb以上。因此很難實現異源表達，只能進行基因組原位突變改造。其分子結構中既包含氨基酸、也包括脂肪酸，因此代謝途徑也很復雜。此外，發酵培養過程中，嚴重的起泡和泡沫溢出問題也制約了工業化的進程。 2.解決方案 化工系于慧敏教授團隊從南海底泥等特殊環境中篩選獲得了產表面活性素野生枯草芽孢桿菌，進一步采用原位編輯超強啟動子工程、特點氨基酸和脂肪酸代謝工程和營養細胞-芽孢調控綜合策略，成功構建高產表面活性素的無休眠枯草芽孢桿菌超級細胞工廠，并進一步打通了高產表面活性素新工藝，獲得了表面活性素液體和粉末產品。 3.合作需求 本項目尋求有志于在石油開采、工農業、日化洗滌等不同應用領域進行脂肽（表面活性素）新產品開發的企業開展合作，尤其是在上述不同領域具有孵化資源或資金，在工程化、產品化所需的場地、實驗條件等方面具有生產和銷售優勢或經驗的企業。也尋求對不同應用場景具有共同開發興趣的企業開展技術合作。最后，也希望與一些高科技園區進行對接，推動產品生產線建設。

藍寶石襯底生產自動化改造（非標改造）:（生產過程自動化 可視化 數字化）物流：物料自動輸送，與機器人通信,實現上料下料的自動輸送生產過程：機器人控制柜與生產設備通信,互聯控制,協同作業,一個環節包含10多個節拍的流程控制,并可以實現人機料法環追溯。質量檢測：產品下線后自動進行厚度檢測并收集檢測數據總控系統:設備總控制（SCADA）難題內容：1.其過程包含很多變化和不確定因素增加實施難度和復雜性2.在線測量：產品檢測的厚度精確度是微米,是否能夠通過機器視覺和多種傳感器進行質量檢測,自動檢測產品厚度,自動判斷是否合格。

本成果從一株高產 L-異亮氨酸的 C. glutamicum 出發，運用反向代謝工程策略對其代謝通路進行理性重排，以期實現 L-蘇氨酸高產，特別是近期，通過熱誘導丙酮酸羧化酶和蘇氨酸外排泵創蘇氨酸產率紀錄，開發了一種兩段式溫控發酵蘇氨酸的重組大腸桿菌和工藝，發酵罐蘇氨酸摩爾轉化率達 103.28%。這套復 雜中心代謝途徑的自我調控維持了生產和生長的平衡。論文用實驗室前期構建的一株產蘇氨酸的重組大腸桿菌 TWF001 為宿主，首先編輯了涉及副產物有機酸合成、產物降解和轉運的基因，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 度發酵；然后用一套大腸桿菌熱敏啟動子去轉錄四環素啟動子阻遏蛋白，四環素啟動子后的報告基因 37 度表達，42 度不表達。 

細菌脂多糖可刺激宿主免疫系統產生免疫反應，可利用這一性質開發既無毒性又能刺激免疫系統的類脂 A 分子疫苗佐劑。近年美國 Corixa 公司已開發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 生產方法是從沙門氏菌的突變株中提取類脂 A 并加以化學處理。本項目根據類脂 A 分 子的合成機理，通過基因工程技術將 pagL、lpxE 和 pagP 單啟動子串聯共表達，將大腸桿菌中類脂 A 的結構改造成為 MPL，菌株穩定性好，生產方法簡單高效。

類脂 A 是脂多糖分子的疏水基團，大量存在于革蘭氏陰性細菌的外膜外層，能通過結合免疫細胞表面的受體 TLR4 來刺激人體免疫系統[50, 51]，因而也是一種很好的免疫系統激活因子。美國 Corexa 公司已經開發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，然后用化學方法去除其多余的附加基團而得到。本項目擬利用這些類脂 A 修飾酶，根據類脂 A 分子的合成機理，通過基因工程技術將大腸桿菌中類脂 A 的結構改造成為 MPL，構建能合成 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酵工業生產中，而且可以作為實驗室研究中更安全的基因表達載體，最重要的是它可以直接用來生產類脂 A 疫苗佐劑 MPL

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

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

該技術創新性地提出了通過提高水泵、變頻控制、擴建沉淀池、避峰填谷等解決辦法，實現了井下排水系統整體效率的大大提升，有效減少了井下水資源的污染和浪費，降低了系統能耗及實現節能減排。該技術具有節能減排、控制方便、低碳環保等主要性能。