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化工過程開發(fā)與設(shè)計答辯人：精細(xì)化工13-01 目錄一、化工過程開發(fā)的基本概念二、化工過程開發(fā)的步驟三、化工過程開發(fā)的主要影響因素四、化工過程放大 一、化工過程開發(fā)的基本概念 由實驗室研究過渡到建立生產(chǎn)裝置的全過程，就是化工新產(chǎn)品、新工藝或新技術(shù)的開發(fā)過程，統(tǒng)稱為化工過程開發(fā)。 實驗室研究和工業(yè)生產(chǎn)之間，處理的物料量差異，操作時間差異，原料純度差異，傳熱傳質(zhì)差異，反應(yīng)儀器差異，設(shè)備腐蝕的差異，技術(shù)經(jīng)濟(jì)的差異促使實驗室的研究成果不能直接運用到實際生產(chǎn)當(dāng)中，需要在實驗室研究成果的基礎(chǔ)上，采用不同形式的研究方法和手段考察實驗室條件下未能獲得的各種技術(shù)經(jīng)濟(jì)信息，同時論證該研究結(jié)果放大的可行性。經(jīng)過科學(xué)論證確認(rèn)其工藝技術(shù)路線在技術(shù)上的可靠性，在經(jīng)濟(jì)上的合理性，并能提供設(shè)計生產(chǎn)裝置的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，去建立生產(chǎn)裝置。 二、化工過程開發(fā)的步驟 1.實驗室研究 實驗室研究的內(nèi)容分別是針對開發(fā)項目所作的基礎(chǔ)研究部分和小試。 基礎(chǔ)研究 開發(fā)研究中，在實驗室進(jìn)行的篩選技術(shù)路線和工藝方法，測定有關(guān)物性數(shù)據(jù)和反應(yīng)動力學(xué)及熱力學(xué)參數(shù)，篩選分析方法和研制催化劑等，是化工過程開發(fā)的基礎(chǔ)。他只是根據(jù)技術(shù)開發(fā)的要求，從實驗中收集與過程開發(fā)有關(guān)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)或技術(shù)信息，而不是以探索自然現(xiàn)象來尋找自然規(guī)律為目的。 小試 在化工過程開發(fā)的基礎(chǔ)研究成果上進(jìn)行，當(dāng)篩選的技術(shù)路線和方法被確定后，在實驗室建立小型實驗裝置進(jìn)行公益模擬實驗，規(guī)模較小。主要的研究對象是工藝路線，優(yōu)化工藝條件。考察影響過程的因素，從中找出概念設(shè)計所需的數(shù)據(jù)或判據(jù)。 2.收集資料 需要收集放大和設(shè)計裝置所需的數(shù)據(jù)，圍繞工藝過程評價或項目評價所需的原料、產(chǎn)品、能源、市場、交通、環(huán)保、地理環(huán)境。收集方式主要通過實驗，查找文獻(xiàn)或互聯(lián)網(wǎng)調(diào)查，社會調(diào)研等。 收集的資料一般要對他的時效性，地域性作必要預(yù)測，對資料進(jìn)行校核可提高所收集信息的可靠性。對收集資料進(jìn)行甄別、分類整理可便于查閱和應(yīng)用。 3.概念設(shè)計 又稱預(yù)設(shè)計，是根據(jù)實驗室取得的研究成果，并結(jié)合收集的各種技術(shù)經(jīng)濟(jì)信息，對被開發(fā)過程的工業(yè)化方案提出一個初步設(shè)想。目的在于檢驗實驗室研究成果并對以后開發(fā)步驟的研究或設(shè)計工作提供指導(dǎo)。 概念設(shè)計的主要內(nèi)容有工藝技術(shù)路線和工藝方法的說明；工藝流程簡圖；簡單的物料衡算和能量衡算；初步確定原材料和能耗指標(biāo)；主要設(shè)備型式；預(yù)計的三廢排放量及毒害程度；初步估計投資的生產(chǎn)成本以及小試存在的問題和對模型試驗或中試提出建議或設(shè)計等。 4.技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價 目的是對被開發(fā)項目的工藝技術(shù)方案進(jìn)行科學(xué)論證，以便為該方案的實施決策。技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價工作一直貫穿整個開發(fā)工作的始終。 初步評價 又稱立項評價，是在開發(fā)項目之前對項目決定取舍的一次評價。 中間評價 在開發(fā)過程中，對各研究階段的成果做出評價。通常側(cè)重于技術(shù)方案的科學(xué)性和可靠性，以及方案在經(jīng)濟(jì)上的合理性。評價時要判斷個開發(fā)階段的研究成果可行性，以及對該階段不足提出改進(jìn)意見。 最終評價 在技術(shù)開發(fā)工作后期進(jìn)行，目的在于為該項目的投資建設(shè)做出抉擇。只有通過反復(fù)評價，對技術(shù)方案進(jìn)行修正，才能確保技術(shù)方案的科學(xué)性和合理性。 5.模型實驗 模型試驗一般都是對工業(yè)生產(chǎn)中的某些重要過程作放大的工業(yè)模擬實驗。多數(shù)情況下不涉及整個工藝流程和各工藝步驟間的銜接。其考察的重點是工藝和工程問題。有冷模試驗和熱模實驗兩種形式。 冷模試驗 采用物理性質(zhì)與實際工業(yè)生產(chǎn)物料相近的惰性物質(zhì)進(jìn)行試驗，不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，只單純考慮過程的物理規(guī)律。這種考慮把化學(xué)和物理過程分解后分別加以考慮，有利于尋找產(chǎn)生放大效應(yīng)的原因。 熱模試驗 用實際生產(chǎn)物料并按實際操作條件進(jìn)行的試驗，屬于綜合性試驗考慮�？疾靸�(nèi)容主要是工藝條件的優(yōu)化。這樣的試驗具有工藝試驗性質(zhì)，便于測區(qū)工藝參數(shù)和發(fā)現(xiàn)放大效應(yīng)。 6.中試 中試是“中間工廠試驗”的簡稱，它是在小試完成并通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價后，在概念設(shè)計基礎(chǔ)上進(jìn)行的放大效應(yīng)試驗工作。其目的在于對開發(fā)對象進(jìn)行全面的模擬考慮，特別是考察各種工程因素對過程的影響。 中試不是實驗室裝置的放大，而是工業(yè)裝置的縮小，所用的設(shè)備、原料、儀表都已屬于工廠類型，屬于實驗工廠性質(zhì)。中試是化工過程開發(fā)中的一個重要的試驗步驟。 7.基礎(chǔ)設(shè)計 在最終評價取得肯定結(jié)論后，根據(jù)中試研究結(jié)果和所收集的資料，對工業(yè)生產(chǎn)方案及生產(chǎn)裝置形式所做的原則性設(shè)計�；�礎(chǔ)設(shè)計的工作量很大，需要經(jīng)過精確計算，在可靠的計算數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上提出可靠額計算結(jié)果，發(fā)現(xiàn)設(shè)計過程的問題，返回中試再進(jìn)行研究，反復(fù)研究并評價論證，得出正確結(jié)果。基礎(chǔ)設(shè)計所體現(xiàn)的工藝技術(shù)方案是指導(dǎo)工程設(shè)計和建立生產(chǎn)裝置的主要依據(jù)。 8.工程設(shè)計 被稱之為施工圖設(shè)計，是依據(jù)基礎(chǔ)設(shè)計來編制有關(guān)工程實施的技術(shù)文件。 9.建立生產(chǎn)裝置 包括依據(jù)上述設(shè)計文件和圖紙，購進(jìn)和制作設(shè)備，安裝生產(chǎn)裝置，按工藝要求進(jìn)行調(diào)試、開車和試生產(chǎn)。 三、化工過程開發(fā)的主要影響因素 在化工開發(fā)中，技術(shù)的可行與否是化工開發(fā)成功的基石。技術(shù)可行性主要體現(xiàn)在兩個方面： 先進(jìn)性 科學(xué)技術(shù)的發(fā)展日新月異，因此必須了解過程開發(fā)中技術(shù)是否先進(jìn)。同時，還要充分認(rèn)識到，因為技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)品更新?lián)Q代加快，可能隨時面臨開發(fā)的新產(chǎn)品提前衰老而退出市場的問題。 可靠性 (1)工藝是否合理。只有采用合理的工藝路線和條件，才能最大程度地實現(xiàn)原料利用率高，建設(shè)費用低、生產(chǎn)成本低，污染環(huán)境少的生產(chǎn)目標(biāo)。 (2)操作控制的難易程度。即對生產(chǎn)過程中要求的各種工藝條件能否實現(xiàn)的問題。 (3)生產(chǎn)是否安全。這包括：環(huán)境保護(hù)、勞動保護(hù)、安全消防及職業(yè)安全等方面。 (4)產(chǎn)品的質(zhì)量要符合要求。它包括產(chǎn)品本身既要符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，同時也必須滿足市場的需求。 (5)關(guān)注過程能源消耗。在化工生產(chǎn)中要注意在保證裝置正常運行的前提下，充分合理地利用能源并盡可能采用再生能源。 四、化工過程放大化工過程放大過程有兩種類型：（1）是傳遞過程，包括傳動、傳熱和傳質(zhì)過程，屬于沒有物系組成變化的物理過程；（2）是化學(xué)反應(yīng)過程，屬于有組分變化的化學(xué)過程。 這些過程實在設(shè)備中實現(xiàn)的，所以過程放大就是設(shè)備能力的放大。 化工過程采用的模擬放大方法有以下5種：經(jīng)驗放大法、數(shù)學(xué)模型法、部分不解析法、部分解析法和相似放大法。 謝謝！fWh紅軟基地

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