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化工過(guò)程開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)答辯人：精細(xì)化工13-01 目錄一、化工過(guò)程開(kāi)發(fā)的基本概念二、化工過(guò)程開(kāi)發(fā)的步驟三、化工過(guò)程開(kāi)發(fā)的主要影響因素四、化工過(guò)程放大 一、化工過(guò)程開(kāi)發(fā)的基本概念 由實(shí)驗(yàn)室研究過(guò)渡到建立生產(chǎn)裝置的全過(guò)程，就是化工新產(chǎn)品、新工藝或新技術(shù)的開(kāi)發(fā)過(guò)程，統(tǒng)稱(chēng)為化工過(guò)程開(kāi)發(fā)。 實(shí)驗(yàn)室研究和工業(yè)生產(chǎn)之間，處理的物料量差異，操作時(shí)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(shí)驗(yàn)室的研究成果不能直接運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中，需要在實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室條件下未能獲得的各種技術(shù)經(jīng)濟(jì)信息，同時(shí)論證該研究結(jié)果放大的可行性。經(jīng)過(guò)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(jì)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(guò)程開(kāi)發(fā)的步驟 1.實(shí)驗(yàn)室研究 實(shí)驗(yàn)室研究的內(nèi)容分別是針對(duì)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目所作的基礎(chǔ)研究部分和小試。 基礎(chǔ)研究 開(kāi)發(fā)研究中，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的篩選技術(shù)路線和工藝方法，測(cè)定有關(guān)物性數(shù)據(jù)和反應(yīng)動(dòng)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(guò)程開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)。他只是根據(jù)技術(shù)開(kāi)發(fā)的要求，從實(shí)驗(yàn)中收集與過(guò)程開(kāi)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(lái)尋找自然規(guī)律為目的。 小試 在化工過(guò)程開(kāi)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(shí)驗(yàn)室建立小型實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行公益模擬實(shí)驗(yàn)，規(guī)模較小。主要的研究對(duì)象是工藝路線，優(yōu)化工藝條件�？疾煊绊戇^(guò)程的因素，從中找出概念設(shè)計(jì)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(jì)裝置所需的數(shù)據(jù)，圍繞工藝過(guò)程評(píng)價(jià)或項(xiàng)目評(píng)價(jià)所需的原料、產(chǎn)品、能源、市場(chǎng)、交通、環(huán)保、地理環(huán)境。收集方式主要通過(guò)實(shí)驗(yàn)，查找文獻(xiàn)或互聯(lián)網(wǎng)調(diào)查，社會(huì)調(diào)研等。 收集的資料一般要對(duì)他的時(shí)效性，地域性作必要預(yù)測(cè)，對(duì)資料進(jìn)行校核可提高所收集信息的可靠性。對(duì)收集資料進(jìn)行甄別、分類(lèi)整理可便于查閱和應(yīng)用。 3.概念設(shè)計(jì) 又稱(chēng)預(yù)設(shè)計(jì)，是根據(jù)實(shí)驗(yàn)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(duì)被開(kāi)發(fā)過(guò)程的工業(yè)化方案提出一個(gè)初步設(shè)想。目的在于檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室研究成果并對(duì)以后開(kāi)發(fā)步驟的研究或設(shè)計(jì)工作提供指導(dǎo)。 概念設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有工藝技術(shù)路線和工藝方法的說(shuō)明；工藝流程簡(jiǎn)圖；簡(jiǎn)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(jì)的三廢排放量及毒害程度；初步估計(jì)投資的生產(chǎn)成本以及小試存在的問(wèn)題和對(duì)模型試驗(yàn)或中試提出建議或設(shè)計(jì)等。 4.技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià) 目的是對(duì)被開(kāi)發(fā)項(xiàng)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(shí)施決策。技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)工作一直貫穿整個(gè)開(kāi)發(fā)工作的始終。 初步評(píng)價(jià) 又稱(chēng)立項(xiàng)評(píng)價(jià)，是在開(kāi)發(fā)項(xiàng)目之前對(duì)項(xiàng)目決定取舍的一次評(píng)價(jià)。 中間評(píng)價(jià) 在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，對(duì)各研究階段的成果做出評(píng)價(jià)。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(píng)價(jià)時(shí)要判斷個(gè)開(kāi)發(fā)階段的研究成果可行性，以及對(duì)該階段不足提出改進(jìn)意見(jiàn)。 最終評(píng)價(jià) 在技術(shù)開(kāi)發(fā)工作后期進(jìn)行，目的在于為該項(xiàng)目的投資建設(shè)做出抉擇。只有通過(guò)反復(fù)評(píng)價(jià)，對(duì)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(shí)驗(yàn) 模型試驗(yàn)一般都是對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中的某些重要過(guò)程作放大的工業(yè)模擬實(shí)驗(yàn)。多數(shù)情況下不涉及整個(gè)工藝流程和各工藝步驟間的銜接。其考察的重點(diǎn)是工藝和工程問(wèn)題。有冷模試驗(yàn)和熱模實(shí)驗(yàn)兩種形式。 冷模試驗(yàn) 采用物理性質(zhì)與實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)物料相近的惰性物質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)，不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，只單純考慮過(guò)程的物理規(guī)律。這種考慮把化學(xué)和物理過(guò)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(yàn) 用實(shí)際生產(chǎn)物料并按實(shí)際操作條件進(jìn)行的試驗(yàn)，屬于綜合性試驗(yàn)考慮�？疾靸�(nèi)容主要是工藝條件的優(yōu)化。這樣的試驗(yàn)具有工藝試驗(yàn)性質(zhì)，便于測(cè)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(yàn)”的簡(jiǎn)稱(chēng)，它是在小試完成并通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)后，在概念設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上進(jìn)行的放大效應(yīng)試驗(yàn)工作。其目的在于對(duì)開(kāi)發(fā)對(duì)象進(jìn)行全面的模擬考慮，特別是考察各種工程因素對(duì)過(guò)程的影響。 中試不是實(shí)驗(yàn)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(lèi)型，屬于實(shí)驗(yàn)工廠性質(zhì)。中試是化工過(guò)程開(kāi)發(fā)中的一個(gè)重要的試驗(yàn)步驟。 7.基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 在最終評(píng)價(jià)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(duì)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(jì)�；�礎(chǔ)設(shè)計(jì)的工作量很大，需要經(jīng)過(guò)精確計(jì)算，在可靠的計(jì)算數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上提出可靠額計(jì)算結(jié)果，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程的問(wèn)題，返回中試再進(jìn)行研究，反復(fù)研究并評(píng)價(jià)論證，得出正確結(jié)果�；�礎(chǔ)設(shè)計(jì)所體現(xiàn)的工藝技術(shù)方案是指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)和建立生產(chǎn)裝置的主要依據(jù)。 8.工程設(shè)計(jì) 被稱(chēng)之為施工圖設(shè)計(jì)，是依據(jù)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)來(lái)編制有關(guān)工程實(shí)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(jì)文件和圖紙，購(gòu)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(kāi)車(chē)和試生產(chǎn)。 三、化工過(guò)程開(kāi)發(fā)的主要影響因素 在化工開(kāi)發(fā)中，技術(shù)的可行與否是化工開(kāi)發(fā)成功的基石。技術(shù)可行性主要體現(xiàn)在兩個(gè)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(guò)程開(kāi)發(fā)中技術(shù)是否先進(jìn)。同時(shí)，還要充分認(rèn)識(shí)到，因?yàn)榧夹g(shù)進(jìn)步和產(chǎn)品更新?lián)Q代加快，可能隨時(shí)面臨開(kāi)發(fā)的新產(chǎn)品提前衰老而退出市場(chǎng)的問(wèn)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(shí)現(xiàn)原料利用率高，建設(shè)費(fèi)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(duì)生產(chǎn)過(guò)程中要求的各種工藝條件能否實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題。 (3)生產(chǎn)是否安全。這包括：環(huán)境保護(hù)、勞動(dòng)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(shí)也必須滿足市場(chǎng)的需求。 (5)關(guān)注過(guò)程能源消耗。在化工生產(chǎn)中要注意在保證裝置正常運(yùn)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(guò)程放大化工過(guò)程放大過(guò)程有兩種類(lèi)型：（1）是傳遞過(guò)程，包括傳動(dòng)、傳熱和傳質(zhì)過(guò)程，屬于沒(méi)有物系組成變化的物理過(guò)程；（2）是化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，屬于有組分變化的化學(xué)過(guò)程。 這些過(guò)程實(shí)在設(shè)備中實(shí)現(xiàn)的，所以過(guò)程放大就是設(shè)備能力的放大。 化工過(guò)程采用的模擬放大方法有以下5種：經(jīng)驗(yàn)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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