第六章 化工过程技术开发.pptVIP

第六章 化工过程技术开发;第一节 技术开发的基本过程;一、化工过程开发的目的和内容 化工过程开发是指从实验室过渡到第一套工业装置的全部过程。由于化工过程开发涉及化学工艺、化学工程、机械设备、调节控制、材料与防腐、技术经济、环境保护等各个学科和工程领域，同时还包括试验，设计和试生产等各个环节。因此，它是范围极广的一门综合性工程技术。 当代的化学工业迅速发展，化工产品日新月异，工艺方法和设备都在不断更新。因此，如何缩短从实验室过渡到工业化的开发周期，对推动化学工业的发展有重大意义。由于过程开发的复杂性，不可能有一个统一的模式，但自觉地运用化学工程的理论和方法，运用科学规律加上经验总结的开发方法，可以大大缩短工业化的周期，加快化学工业发展的速度。 ;在近代的化工企业和工业研究部门中，为了有效地进行化工过程的开发，大都设立了“研究与开发”部，使研究和开发紧密相连。 化学工业研究与开发的任务，主要在于发展满足国民经济各部门所需的化工新产品和对老产品的工艺生产方法进行改造。 一般可将开发过程分为两个阶段，第一阶段主要是在实验室进行，即所谓“基础研究”，在此阶段要对多种方案作比较试验，经筛选后确定一种比较有把握的方法。也可利用他人的基础研究成果，或者根据文献报道的方法来开发，但应进行验证试验，证实其可靠性。第二阶段即是过程开发，过程开发应建立在明确的目标上。 ;实验室研究的目的是得到一种生产方法的“设想”，它只能说明该过程方法的可能性，不足以用来设计一个生产装置。 而过程开发的目的是要把实验室研究结果的“设想”变为工业生产的“现实”。因此，过程开发的任务是要获得所有必需的信息资料，对这种生产方法的“设想”，在技术上和经济上的可能性和合理性进行考核，得到为设计工业装置所必需的完整的工程资料和数据。为了进行试验而所需的模型装置或中试装置的设计、安装和开车均应直接包括在过程开发的阶段中。;化工过程开发的主要内容或主要环节包括： ①从实验室研究结果中获得必要的数据和资料，并用工程观点收集和整理与过程有关的技术信息资料； ②提出初步方案； ③对方案进行技术与经济评价； ④进行模型试验或中间试验； ⑤对试验结果进行分析、整理； ⑥进行工业装置的初步设计。 以上几个环节在执行时相互穿插进行，对某些化工过程有时还要增加一些内容，总之，对化工过程的开发，并没有一个完全一样的模式。在建立第一套装置以后还有进一步考虑化工装置最优化的问题。;当代化工生产的特点是生产装置的规模和产量不断增大，为了加快工业化速度，要求尽可能减少中间试验的级数，也就是增大放大倍数。因此，工程放大问题已成为当前过程开发的核心问题。 长期以来，化学工业多采用传统的相似模型放大，但对于复杂的化工过程，由于无法同时满足各种相互矛盾的相似条件而显示了一定的局限性。 目前，化工过程的开发正处于逐步从经验过渡到科学的过程。用电子计算机进行数学模型放大的方法是在充分利用现有的技术信息资料、化工数据、化学工程的理论和小试验结果的基础上整理成抽象的理论模型（初级模型），并反复对模型进行修正，若模型在一定精度要求内符合试验结果，则可以直接用于放大设计。;采用数学模型的优点是可以实现高倍数的放大，并且用数学模型在电子计算机上进行“数学试验”可节省大量人力、物力和时间。由于数学模型放大的关键是要在充分掌握过程基本的物理和化学规律的基础上，建立一个在一定范围内能反映原型本质的数学模型。因而目前只能在少数的过程中进行放大，但无疑它将是今后过程开发研究的一重要方向。 还应注意的是一个正确的数学模型往往要经过小试、中试甚至通过工业生产检验后才能完善地建立。所以，当前化工过程的开发，还不能完全排除经验或半经验的放大方法。 ;开发一个过程时，经济观点十分重要，但还必须对技术、三废、安全和可靠性等一系列问题作综合考虑。由于化工过程开发涉及面很广，因此要求过程开发者除了掌握一定的数学、物理、化学、机械和材料等基础学科和工程技术知识外，还应具有良好的化学工程理论素养，以及丰富的化工生产和设计经验。在开发过程中还应该尽可能采用现有化工生产中或其他领域内一切可以利用的成熟经验。;二、化工过程开发的基本条件 建立化工过程技术开发的基本条件有以下几点。 ①过程所涉及的产品是有经济价值的，并能满足国民经济的需要。 ②有关的化学反应都应经过实验室研究，已获得主反应和可能出现的副反应及反应效果随操作条件变化规律的数据。 ③根据参与过程的物料性质设想可能的分离方法和步骤。预先拟定好关于中间产品、副产品等物料的分析方法以及目的产品纯度等质量指标的测定方法。;④在实验室研究结果的基础上是否着手进行开发，除了根据需要外，关键还要看技术经济指标是否先进。此外还要考虑原料的供应、副产品的销路、三废处理等一系列问题。若工艺本