中國科學院過程工程研究所（原化工冶金研究所）成立于1958年10月1日。建所之初，針對國家戰略需求，首任所長葉渚沛提出以化工原理和技術強化冶金過程，創立了高壓爐頂、高風溫、高鼓風濕度的“三高理論”，使鐵產量翻番；開拓了氧氣轉爐煉鋼技術，作為項目負責單位與石景山鋼鐵公司等單位合作，建立了新中國第一座連續生產的工業化轉爐煉鋼廠，使煉鋼效率提高二十余倍；針對國家急需開發的攀枝花釩鈦磁鐵礦、包頭稀土鐵礦及金川硫化鎳礦，研究釩、鈦、稀土、鈷、鎳等元素的分離提取新方法，為我國鋼鐵工業和有色金屬工業發展做出了重要貢獻。70年代，在郭慕孫先生和陳家鏞先生帶領下，拓展了化工原理在資源與環境、能源和材料制備等領域中的應用，80年代推動了化學工程與生物技術的交叉，90年代強化了工程化學研究。跨入21世紀，研究所在國內率先開創了過程工程領域，以時空多尺度結構為核心布局四個層次的系統研究，奠定了過程工程的學科發展基礎。經中央編制委員會批準，于2001年正式更名為過程工程研究所，實現了從“化工冶金創所”到“過程工程強所”的歷史性跨越。近十年來，面向過程工業綠色化、低碳化、智能化、高端化的重大戰略需求，致力構建從基礎到應用的科教產融通發展新模式，于2019年聯合院內外相關優勢科研力量，牽頭創建了中國科學院綠色過程制造創新研究院，圍繞國家“雙碳”目標，以介科學為核心，在低碳能源、戰略資源、綠色化工、高端材料、生物醫藥領域，開展戰略性、先導性、前瞻性技術攻關及共性基礎研究，支撐國家戰略需求，引領新興產業發展。
六十多年來，研究所規模從小到大，不斷發展，構建了中關村園區、廊坊工程試驗基地、懷柔中心的一所兩翼新格局，形成了“原始創新-中試示范-產業化”的新模式；創建了中國科學院大學化工學院，開創“新化工”前沿交叉學科，形成了科教產貫通發展模式和協同創新體系。研究所持續推進全國重點實驗室重組，形成了“3+3 國家級平臺”新格局，包括介科學與工程全國重點實驗室、生物藥制備與遞送全國重點實驗室、戰略金屬資源綠色循環利用國家工程研究中心、鹽湖資源綠色高值利用全國重點實驗室（共建）、石油化工分子轉化與反應工程全國重點實驗室（共建）、國家生化工程技術研究中心（共建），以及2個中國科學院重點實驗室，1個國家能源局重點實驗室，4個北京市研發平臺。研究所以促進重大產出、承擔重大任務、培育人才隊伍為核心，集中優勢力量組建12個研究部，大幅提升科研創新能力。
建所以來，研究所獲國際、國家、省部級成果獎591項，其中國外機構授獎9項，國家三大獎39項。主辦學術期刊《過程工程學報》、Particuology（顆粒學報）、Green Energy & Environment（綠色能源與環境）、Green Chemical Engineering（綠色化學工程）、Industrial Chemistry & Materials（工業化學與材料），國際介科學組織、一級學會“中國顆粒學會”掛靠研究所。近十年來發表論文8855篇，其中SCI論文居全國同類機構第22名，EI排名第12位。有效授權專利2000余件，在國家知識產權局發明專利授權量排名中，位居全國同領域首位。
研究所擁有一支2000余人的高水平科研隊伍，其中，兩院院士5名、國家杰出青年基金獲得者18名，研究員和副研究員等高級專業技術人員400余名，35歲以下青年科研人員占全所人員33%。
研究所為國家首批博士和碩士學位授予單位，同時建有首批博士后流動站。擁有化學工程與技術、環境科學與工程、材料科學與工程3個學術型一級學科博士/碩士研究生授予點和材料與化工領域專業型博士/碩士研究生授予點，生物與醫藥、資源與環境2個專業型碩士研究生授予點，以及化學工程與技術等2個專業一級學科博士后流動站。先后培養博士、碩士2000余人，為國內外相關領域輸送大量高端人才。
現任所長楊超研究員。歷任所長：葉渚沛院士、郭慕孫院士、許志宏研究員、謝裕生研究員、李靜海院士、劉會洲研究員、張鎖江院士。
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