化工基礎第一次作業(yè)

1、化工基礎第一次作業(yè)葛夢漪008860411化學實驗室研究與化工生產(chǎn)有何差別?為什么實驗室研究成果一般不能作為放大成工業(yè)規(guī)模的設計依據(jù)?實驗室研究成果與工業(yè)生產(chǎn)的實際情況差異有以下幾方面： 1、實驗室研究一般為間歇操作；而工業(yè)生產(chǎn)則多數(shù)為包括若干分離步驟在內(nèi)的連續(xù)操作。關于連續(xù)化后可能出現(xiàn)的工藝技術問題，以及在整個生產(chǎn)工藝流程中各工藝步驟之間的配合問題，在實驗室研究中難以了解； 2、實驗室研究一般不考慮物料的綜合回收利用；而化工生產(chǎn)則多數(shù)應考慮未轉(zhuǎn)化物料的返回利用。由于物料返回循環(huán)引起的雜質(zhì)積累對工藝過程和產(chǎn)品質(zhì)量的影響，在實驗室研究中無法了解； 3、由實驗室研究所獲得的產(chǎn)品，往往是經(jīng)過精密控制

2、工藝條件、采用較純凈的化學試劑，并在嚴格物料配比的條件下制備的；而工業(yè)生產(chǎn)中的原料純度和工藝條件控制，都很難達到實驗室研究的精度水平，因此，實驗室研究獲得的產(chǎn)品產(chǎn)率、質(zhì)量和其性能都不足以作為生產(chǎn)樣品的標準；4、實驗室研究設備的容量很小，較難對大型工業(yè)設備中出現(xiàn)的傳熱、傳質(zhì)，以及物料的流動與混合等工程因素作充分地考察； 5、實驗室研究常用的設備多采用玻璃儀器，由于玻璃性脆，在其使用功能上往往受到限制，致使試驗操作參數(shù)(如溫度和壓力)的變動范圍受到限制，因此，在實驗研究中確定的操作參數(shù)，未必是工業(yè)生產(chǎn)的最佳工藝條件； 6、在實驗室研究中較少涉及設備腐蝕對生產(chǎn)過程和產(chǎn)品質(zhì)量帶來的影響；而工業(yè)生產(chǎn)則必

3、須考慮設備材料被腐蝕及防腐蝕問題。 此外，工業(yè)生產(chǎn)還必須從技術經(jīng)濟角度考慮原材料的品級及供應渠道，產(chǎn)品質(zhì)量及市場銷售，能源供應及消耗，建設投資和生產(chǎn)成本，以及“三廢”治理和環(huán)境保護等等。因此，將實驗室研究成果直接用于大規(guī)模生產(chǎn)是不合適的。還必須在實驗室研究成果的基礎上，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經(jīng)濟信息；同時還應論證該研究結果放大成為工業(yè)規(guī)模的可行性。只有經(jīng)過科學論證，確認其工藝技術路線在技術上的可靠性，在經(jīng)濟上的合理性，并能提供設計生產(chǎn)裝置的準確數(shù)據(jù)，才有條件去建立生產(chǎn)裝置。這種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、新工藝或新技術的開發(fā)過

4、程，統(tǒng)稱為“化工過程開發(fā)”2由化學實驗室研究成果過渡到工業(yè)生產(chǎn)，應經(jīng)過哪些開發(fā)步驟?這些步驟在化工過程開發(fā)中各有什么作用?化工過程開發(fā)步驟 1、實驗室研究 2、收集資料 3、概念設計 4、技術經(jīng)濟評價 5、模型試驗 6、中試 7、基礎設計 8、工程設計 9、建立生產(chǎn)裝置1， 通?；み^程開發(fā)的實驗室研究有兩項內(nèi)容，即針對開發(fā)項目所作的基礎研究部分和小試。它不同于純基礎理論研究，而是指開發(fā)研究中，在實驗室進行的篩選技術路線和工藝方法，測定有關物性數(shù)據(jù)和反應動力學及熱力學參數(shù)，篩選分析方法和研制催化劑等等。這些研究工作是化工過程開發(fā)的基礎。其研究目的是根據(jù)技術開發(fā)的要求，從試驗中收集與過程開發(fā)有關

5、的基礎數(shù)據(jù)或技術信息。在工藝條件試驗中，可以考察影響過程的因素，從中找出概念設計所需的數(shù)據(jù)或判據(jù)。小試的規(guī)模雖然與工業(yè)生產(chǎn)相距甚遠，但一般都對已確定的工藝方法和路線作了模擬試驗。從試驗的指導思想看，已從實現(xiàn)工業(yè)化的要求出發(fā)，將技術經(jīng)濟觀點引入試驗考察之中。這種試驗所取得的研究成果，對于指導今后的開發(fā)研究工作將具有重要作用。2， 化工過程開發(fā)所需要的資料是十分廣泛的。除了過程放大和設計裝置所需的數(shù)據(jù)和判據(jù)外；還有圍繞工藝過程評價或項目評估所需要的原料、產(chǎn)品、能源、市場、交通、環(huán)保，以及地理環(huán)境條件等多種信息。3， 概念設計又稱“預設計”，是根據(jù)實驗室取得的研究成果，并結合收集的各種技術經(jīng)濟信息，

6、對被開發(fā)過程的工業(yè)化方案提出一個初步設想。其目的是承前啟后，既檢驗實驗室研究成果是否符合技術開發(fā)的要求，又對以后開發(fā)步驟的研究或設計工作提供指導。概念設計是在開發(fā)初期提出的。由于此時掌握的技術經(jīng)濟信息尚不夠充分和準確，還不能依此設計作為建立生產(chǎn)裝置的依據(jù)，但設計的內(nèi)容已涉及工業(yè)化實施過程中和實施以后的許多技術經(jīng)濟問題，對以后的深入研究和設計都有指導意義。4， 技術經(jīng)濟評價的目的是對被開發(fā)項目的工藝技術方案進行科學論證，以便為該方案的實施作出決策。技術經(jīng)濟評價在化工過程開發(fā)中是很重要的。通過評價可以形成正確的設計思想，并可發(fā)現(xiàn)開發(fā)研究和設計工作的不足，尤其是當評價結果對開發(fā)項目的技術方案提出質(zhì)疑

7、時，必須將質(zhì)疑返回到前一步驟重新研究，待取得補充數(shù)據(jù)或判據(jù)，并依此對技術方案進行修正后，再重新評價。只有通過反復評價，才能確保技術方案的科學性和合理性。5， 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)模擬試驗。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。模型試驗設備一般比實驗室研究規(guī)模大并具有工業(yè)設備的仿真性質(zhì)。從總體看，模型試驗考察的重點是工藝和工程問題。模型試驗有冷模試驗和熱模試驗兩種形式。冷模試驗有利于尋找產(chǎn)生放大效應的原因，熱模試驗有利于便于測取工藝參數(shù)和發(fā)現(xiàn)放大效應。6， 中試是“中間工廠試驗”的簡稱，它是在小試或模型試驗之后進行的半工業(yè)化規(guī)模的模擬試驗。在化工過程

8、開發(fā)中，是一次較大規(guī)模的對開發(fā)的技術方案作較全面的試驗考察。由于中試規(guī)模要比小試大得多，它對工業(yè)過程的模擬則較接近于真實，故中試結果可作為基礎設計的依據(jù)。中試是化工過程開發(fā)研究階段耗資最大的步驟，也是最重要的步驟。作為化工過程開發(fā)的研究成果，如果沒有經(jīng)過中試檢驗，通常都不能作為工業(yè)化生產(chǎn)的依據(jù)。7， 基礎設計是在最終評價取得肯定結論之后，根據(jù)中試研究結果和所收集的資料，對工業(yè)生產(chǎn)方案及生產(chǎn)裝置型式所作的原則性設計。它是開發(fā)研究成果的一種表現(xiàn)形式，并為進一步作工程設計提供依據(jù)。在基礎設計過程中會發(fā)現(xiàn)問題，這些問題都應返回中試再進行研究，然后把再研究的正確結果返回基礎設計。一旦形成了基礎設計之后，

9、其內(nèi)容都應為經(jīng)過了充分的研究和評價論證，并已確定的正確結果。因為到此時為止，化工過程開發(fā)的研究工作已基本結束，由基礎設計所體現(xiàn)的工藝技術方案，應為指導工程設計和建立生產(chǎn)裝置的主要依據(jù)。8， 工程設計在設計單位往往稱之為“施工圖設計”，它是依據(jù)基礎設計來編制有關工程實施的技術文件。其內(nèi)容除基礎設計所有內(nèi)容外，還應增加說明設計程序的設計說明書，詳細的定型設備型號、規(guī)格、零部件及材質(zhì)的明細表，非定型設備加工制造的圖紙和裝配圖，指導裝置安裝的詳細工藝流程圖，帶控制點的流程圖和管線圖，設備的平面布置圖和立面布置圖等等。此外，也有詳細的消耗定額、投資和成本概算，“三廢”排放量和非排放點說明等文件。工程設計

10、一般是由工程設計人員來編制的。在進行工程設計時，工程技術人員應對項目的研究有較深刻的了解，通常應參加設計項目的中試和基礎設計工作，否則容易造成研究與設計工作脫節(jié)。9， 建立生產(chǎn)裝置包括了依據(jù)上述設計文件和圖紙，購進和制作設備，安裝生產(chǎn)裝置，按工藝要求進行調(diào)試、開車和試生產(chǎn)。其中調(diào)試也是一種試驗過程，通過調(diào)試可以調(diào)整工藝參數(shù)，同時還可以修改和驗證其數(shù)學模型。對于新建的生產(chǎn)裝置，只有經(jīng)過調(diào)試和試生產(chǎn)之后，才能逐步轉(zhuǎn)入正常的生產(chǎn)運轉(zhuǎn)；而化工過程開發(fā)的任務只有到此才算全面完成。3在化工過程開發(fā)程序中，為什么在小試與中試之后，分別加入概念設計和基礎設計，它們的作用何在?如果在小試之后直接進人中試，或者在

11、中試之后直接進行工程設計，會給化工過程開發(fā)帶來哪些弊端?概念設計既檢驗實驗室研究成果是否符合技術開發(fā)的要求，又對以后開發(fā)步驟的研究或設計工作提供指導。尤其是可以考察小試存在的問題。把小試和概念設計相互關聯(lián)，反映了研究人員在實驗室研究時，已開始構思項目的技術方案，從而可以避免在實驗室研究中最容易出現(xiàn)不結合實際的單純理想狀態(tài)的考察。在化工過程開發(fā)之初，就緊密聯(lián)系開發(fā)目標來考察技術方案的技術可靠性和經(jīng)濟合理性，既保障了開發(fā)項目的試驗研究是為了提供過程開發(fā)的技術經(jīng)濟信息這一目的來完成，又較容易從試驗研究中逐漸形成正確的工藝技術方案。實際上在實驗室研究工作完成之后，所作的概念設計可以看成是對實驗室研究工

12、作的總結和鑒定。一份正確的概念設計，對于指導以后的過程研究和工程研究都是十分有意義的。如果在小試完成之后，不經(jīng)過概念設計即轉(zhuǎn)人中試，而且只把中試作為測取放大數(shù)據(jù)的手段，交由別的人員來完成，這樣就往往因小試研究成果未經(jīng)概念設計的嚴格檢驗而容易造成失誤。如果把中試裝置的設計建立在概念設計的基礎上，因為概念設計既保證了小試的完整與正確，又避免了中試因小試不足而造成的失敗?；A設計是在最終評價取得肯定結論之后，根據(jù)中試研究結果和所收集的資料，對工業(yè)生產(chǎn)方案及生產(chǎn)裝置型式所作的原則性設計，并為進一步作工程設計提供依據(jù)。把中試和基礎設計聯(lián)系起來，由研究人員參與這一工作，這樣一來就使得中試的任務不僅僅是取得

13、中試結果，更重要的是用基礎設計來檢驗中試結果。如果從基礎設計中發(fā)現(xiàn)中試提供的數(shù)據(jù)不全和不準確，則應將發(fā)現(xiàn)的問題返回中試，重新進行研究，直到取得滿意結果為止。依照這樣的開發(fā)程序，不僅保證了中試結果的科學可靠；而且也保證了基礎設計的正確和完整。無疑對提高以后工程設計的效率和質(zhì)量，避免造成裝置建設時的失誤和浪費是非常有益的。在中試之后直接進行工程設計，把中試成果當成成熟的工藝技術，并據(jù)此作工業(yè)裝置設計，這樣的開發(fā)程序是有缺陷的。因為中試成果未經(jīng)檢驗。如果中試設計不當或不夠完整，就會造成工業(yè)裝置設計出現(xiàn)錯誤。在實際的化工過程開發(fā)中，這樣的失誤并不少見。4化工過程開發(fā)中的“放大效應”指什么?在什么情況下最易產(chǎn)生放大效應，應如何克服放大效應?放大效應是指化工過程放大之后，表現(xiàn)于相同條件下在大小兩個設備內(nèi)進行同一過程的結果不同。例如化學反應器放大后與放大前相比較，在相同的反應條件之下，反應轉(zhuǎn)化率、收率、產(chǎn)品質(zhì)量都可能不同，這種現(xiàn)象就稱之為“放大效應”。由于化工過