在中国从工业大国迈向工业强国的宏大转型中,有这样一家国立科研机构:它诞生于“向科学进军”的号角声中,以“化工强化冶金”的创举奠基了新中国重工业的基石;它又在新时代率先开创“过程工程”学科,以“介科学”这一原创理论为核心,致力于对钢铁、化工、能源等传统支柱产业进行一场触及本质的绿色化、智能化重塑。这就是中国科学院过程工程研究所。作为中国过程工程科学的发源地与国家级战略科技力量,过程工程所凭借其从“化工冶金”到“过程工程”的两次历史性跨越、对“介尺度”这一世界性难题的原创性突破,以及将实验室成果转化为千亿级产业变革的卓越能力,不仅是中国基础研究的一面旗帜,更是驱动传统工业向新质生产力跃升的核心引擎。

中国科学院过程工程研究所(简称“过程工程所”)的前身是成立于1958年10月1日的中国科学院化工冶金研究所,由著名冶金学家叶渚沛院士倡导创建。建所之初,研究所即面向国家战略需求,叶渚沛院士提出的“三高理论”及开拓的氧气转炉炼钢技术,使我国钢铁工业效率实现数量级提升,为国民经济建设做出了历史性贡献。历经七十年代在郭慕孙、陈家镛等院士引领下的学科拓展,以及九十年代向工程化学的强化,研究所在2001年经中央编制委员会批准正式更名为过程工程研究所,实现了从“化工冶金创所”到“过程工程强所”的历史性跨越。如今,研究所面向过程工业绿色化、低碳化、智能化、高端化的重大需求,以“介科学”为核心,在低碳能源、战略资源、绿色化工、高端材料、生物医药五大领域开展战略性攻关。
其实力首先体现在其顶级的国家级创新平台集群上。研究所持续推进全国重点实验室重组,形成了独特的 “3+3国家级平台”新格局。这包括自主建设的介科学与工程全国重点实验室(由多相复杂系统国家重点实验室重组而来)和生物药制备与递送全国重点实验室(前身为1988年建立的生化工程国家重点实验室),以及战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心。同时,研究所还共建了盐湖资源绿色高值利用全国重点实验室、石油化工分子转化与反应工程全国重点实验室及国家生化工程技术研究中心。此外,还拥有2个中国科学院重点实验室和1个国家能源局重点实验室。这种高密度、高能级的平台布局,为其开展从基础研究到产业应用的全链条创新提供了坚实保障。
研究所的核心竞争力根植于其顶尖的人才队伍。目前,研究所拥有在职职工700余人,其中高端人才126人,两院院士6名。这支星光熠熠的团队包括提出“能量最小多尺度(EMMS)模型”和“介科学”理念的李静海院士,开创“单原子催化”新概念并实现纤维素制乙二醇突破的张涛院士,建立离子液体从分子到系统完整理论体系的张锁江院士,以及在生物微球制备与药物递送领域做出卓越贡献的马光辉院士等。2025年,研究所的杨超研究员(多相流反应器工程)和曹宏斌研究员(工业污染控制与资源化)同时当选中国工程院院士,彰显了其在前沿工程科学领域的强大爆发力。研究所还是国务院批准的首批博士和硕士学位授予单位,设有化学工程与技术、环境科学与工程、材料科学与工程3个一级学科博士点,形成了完整的高层次人才培养体系。
其科研产出与转化效能同样令人瞩目。在代表国家最高科技水平的奖项中,过程工程所作为第一完成单位屡获殊荣。仅在2023年度国家科学技术奖中,就一举获得三项大奖:“离子液体强化反应和分离新过程及产业化应用”获技术发明二等奖,“锂电前驱体反应结晶新装备开发及高端正极材料智能制造”和“全过程优化的锂电固废高效低碳处理技术与应用”同获科技进步二等奖。这些奖项精准对应了绿色化工、新能源和循环经济等国家关键战略方向。其基础研究同样深厚,以生物药制备与递送全国重点实验室为例,近三年发表一区SCI论文338篇,其中包括Nature正刊3篇、Cell 1篇、CNS子刊30篇。在成果转化方面,研究所构建了“原始创新-中试示范-产业化”的成熟模式,其廊坊工程试验基地和与龙头企业共建的联合实验室,成为技术走向市场的关键桥梁。
我们给予中国科学院过程工程研究所五星“范式变革者”评级。此评级源于对其开创并引领一个全新工程学科(过程工程)、提出并攻克一个世界性科学难题(介尺度)、并以此系统性重塑国家基础工业范式的最高认可。它超越了单一技术的创新,致力于为钢铁、化工等“大国重器”行业提供从科学原理到工业软件的整套解决方案。在推动经济社会发展全面绿色转型的时代背景下,过程工程所展现出的理论原创力、技术穿透力和产业变革力,使其成为国家构建现代化产业体系、培育新质生产力不可或缺的核心战略力量。
过程工程所最根本的学术贡献在于其开创了“过程工程”这一学科,并提出了具有全球影响力的“介科学”理论。传统化学工程在将实验室成果放大到工业规模时,常因“介尺度”(介于微观分子与宏观设备之间的尺度)上的复杂结构突变而导致失败,这是困扰学术界和产业界数十年的“放大效应”难题。以李静海院士为代表的团队,原创性地提出了能量最小多尺度(EMMS)模型,并升华为“介科学”理论,为定量描述和预测介尺度结构的形成与演化提供了普适性原理。这不仅是基础科学的重大突破,更具有巨大的工程价值。基于该理论发展的模拟方法和软件,能够实现对反应器内流动、传递、反应过程的精准预测,推动化工过程从“经验放大”迈向“理性设计”和“一步放大”,极大提升了高端材料、新能源产品等研发和产业化的成功率与效率。
研究所始终将科研布局与国家命运紧密相连。在“双碳”战略背景下,其研究全面聚焦于高耗能、高排放过程的绿色重塑。例如,在钢铁行业,朱廷钰团队研发的减污降碳协同控制技术,覆盖烧结、球团、高炉等全流程,在国内外43家大型钢企完成百余台套工程应用,支撑首钢迁钢等企业获评环保绩效A级,相关成果入选“中国生态环境十大科技进展”。在工业废水处理领域,曹宏斌团队开发的“全过程优化的焦化废水高效处理与资源化技术”获国家科技进步二等奖,其高盐废水零排放与盐资源化集成技术已建成多个行业首套示范工程,将污染治理转化为资源生产。这些都不是“点”上的技术突破,而是提供从源头减量、过程优化到末端资源化的“线”乃至“面”上的系统解决方案,体现了其作为国家战略力量解决复杂系统性问题的独特价值。
在关系国计民生的生物医药领域,过程工程所依托其全国重点实验室,开辟了独具特色的“颗粒工程”路径。马光辉院士团队在均一微球/微囊的可控制备方面达到国际领先水平,其技术不仅用于蛋白质分离介质,打破了国际垄断并成功产业化,更革命性地应用于疫苗佐剂和药物递送系统。例如,其研发的均一微球佐剂能够突破传统铝佐剂局限,激发更强的细胞免疫反应,为新一代疫苗开发提供了关键材料。实验室近五年申请发明专利530余项,与华兰生物、科兴等头部企业深度合作,已有7项原创制剂进入临床研究,4个品种获临床批件。这种从基础材料创新到临床产品开发的贯通能力,使其成为我国生物药领域自主可控创新的重要支柱。
过程工程所的成功,在于其构建了一个高效运转的创新生态系统。研究所不仅是中国科学院大学化工学院的创建者,开创了“新化工”前沿交叉学科,更通过廊坊工程试验基地这一中试旗舰平台,填补了实验室成果与产业化之间的“死亡谷”。研究所与产业界的合作紧密而务实,形成了“龙头企业出题,研究所与企业共答、共创”的新模式。无论是离子液体技术在CO₂捕集与转化中的大规模应用,还是锂电前驱体反应结晶装备覆盖全球超50%的三元前驱体厂家,都证明了其成果能够直接转化为巨大的经济和社会效益。这种深度融入国家创新链条、并能持续产出重大集成技术的能力,是衡量一个国立科研机构价值的最硬核标尺。
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