1、节能热耦合塔设备集成技术
      本联合工程实验室从热耦合精馏过程的非线性控制策略动态建模入手开展热耦合精馏塔器的非线性控制策略研究工作，提高热耦合精馏过程动态模型的精度和非线性控制方案的品质；在设备设计方面，本联合工程实验室将建立流体流动模型模拟在不同塔截面状况下的流体流动状况，提高塔内汽液传质效果，为新型高效热耦合塔的工业设计及应用提供基础数据和理论依据；在工艺优化方面将过程模拟与工业实践相结合，依据不同的分离要求，以提高分离效率、低能耗、低设备投资为目标函数，确定新型高效热耦合塔器的设备结构和工艺优化方案，提高精馏过程的能源利用效率，进一步推进化工行业的节能减排和可持续发展。
2、高效催化剂与反应精馏集成技术
      提出高效反应精馏用催化剂的设计思路，并开发出几种专用催化剂；采用计算流体力学（CFD）与实验测试相结合的方式，得出高效反应精馏塔液相内的反应转化规律及汽-液相间的传质行为，为优化塔内催化剂装填方式提供指导与依据；进一步优化以高效反应精馏为核心的化工流程设计，拓宽高效反应精馏技术的应用范围，实现整体优化，进一步降低物耗、能耗，减少排放。
3、化工过程集成与能量优化技术
      主要研究化工过程单元操作集成、过程的综合多参数优化方面的前瞻性技术及应用开发。具体体现在三个方面：废热综合利用与废水回用、化工过程的集成、化工过程优化。现研发的重点内容为多级多效废热回收用于废水回用，具体为：充分集成行业中的废热、余热和乏汽等低品位热并综合利用，采用高效蒸馏、热泵、多效蒸发和先进浓缩集成新工艺处理行业中的高COD、高BOD废水，使之达到分级回用，实现“水循环再利用”、“能源的梯级利用”，降低排放，如图3-1所示。

图3-1多级多效废水处理工艺流程框图

4、生物质及海水资源综合利用技术
      面向工业环境下生物催化与转化、生物质资源高效利用及环境保护等方面的重大需求，考量生物质资源循环综合利用过程，以生物催化剂制备及催化过程高效强化为目标，构建高活性、强稳定性的酶催化系统，实现典型高效生物催化剂在生物质能源、高附加值精细化学品制备、含油废水处理等领域的应用。海水资源综合利用研究具体体现在海水中化学矿物资源的高效分离提取技术的研发、海水及卤水的非常规水资源开发利用、海水资源综合利用过程中高效节能装备的研发等。研制出离子筛法海水提钾、膜法海水制盐、海水提锂、海水镁盐功能材料、海洋生态环境修复、高回收率海水淡化、海水预处理脱钙等新技术，为实现海水资源分离的产业化进行推进。