化工過程開發(fā)（中南大學(xué)） 第一章 緒論.ppt

1、化工過程開發(fā),內(nèi)容,概述 開發(fā)放大方法 試驗(yàn) 技術(shù)經(jīng)濟(jì)資料 反應(yīng)器及其放大 技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià) 市場(chǎng)預(yù)測(cè)和生產(chǎn)規(guī)模 項(xiàng)目投資和成本估算 技術(shù)成果鑒定、專利申請(qǐng)和技術(shù)合同,第一章 概述,一、化工過程開發(fā)的定義： 由實(shí)驗(yàn)室研究成果（新工藝、新產(chǎn)品等）到實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的科學(xué)技術(shù)活動(dòng)。,第一章 概述,二、化工過程開發(fā)的必要性： 由于物料處埋量的大小懸殊，化學(xué)實(shí)驗(yàn)室和化工生產(chǎn)之間的差別很大，實(shí)驗(yàn)室成果不能全面反映工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際情況，出現(xiàn)“放大效應(yīng)”。,三、化工生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)室研究的差別 實(shí)驗(yàn)室裝置一般為間歇操作，而生產(chǎn)裝置多數(shù)為包括若干分離步驟在內(nèi)的連續(xù)操操作； 實(shí)驗(yàn)室研究一般不考慮物料返回利用的問題，生產(chǎn)則必須考慮

2、未反應(yīng)物料的循環(huán)； 由實(shí)驗(yàn)室得到的產(chǎn)物樣品，往往是在精密控制反應(yīng)條件、采用純凈物料及嚴(yán)格配比的條件下制備的；而工業(yè)生產(chǎn)中的原料純度和操作條件的控制，都很難達(dá)到實(shí)驗(yàn)室的水平； 實(shí)驗(yàn)室研究設(shè)備的容量很小，很難對(duì)大型工業(yè)設(shè)備中必然出現(xiàn)的許多工程因素(如傳熱、傳質(zhì)流動(dòng)與混合等)作充分考察； 實(shí)驗(yàn)室研究由于受到設(shè)備材質(zhì)，功能等方面條件的限制，操作參數(shù)往往只能在有限的范圍內(nèi)改變，在實(shí)驗(yàn)室條件下確定的操作條件；未必能作為工業(yè)裝置的最佳工藝條件； 實(shí)驗(yàn)室研究一般不考慮設(shè)備腐蝕對(duì)生產(chǎn)和產(chǎn)品帶來的髟響，而生產(chǎn)設(shè)備則必須考慮材料腐蝕及防腐問題。,四、化工過程開發(fā)的主要內(nèi)容 開發(fā)基礎(chǔ)研究 過程研究： 小型工藝試驗(yàn) 大

3、型冷模試驗(yàn) 中間試驗(yàn) 工程研究： 概念設(shè)計(jì) 經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià) 基礎(chǔ)設(shè)計(jì),五、化工過程開發(fā)涉及領(lǐng)域 化學(xué) 化學(xué)工藝 化學(xué)工程 化工機(jī)械 測(cè)量與控制 經(jīng)濟(jì)分析 系統(tǒng)優(yōu)化,第一節(jié) 化工過程開發(fā)步驟,一、基礎(chǔ)研究（小試） 采用實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的間歇操作，篩選工藝路線和確定工藝條件，了解過程特征，確定分析方法，確定必需的物性數(shù)據(jù)和催化劑性能及化工單元操作的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。,二、收集技術(shù)經(jīng)濟(jì)資料 資料內(nèi)容： 技術(shù)資料 原料、產(chǎn)品、副產(chǎn)品、能源及地理環(huán)境等方面的 技術(shù)經(jīng)濟(jì)資料 資料來源： 試驗(yàn)研究得到的結(jié)論、判據(jù)和數(shù)據(jù) 文獻(xiàn)調(diào)查 社會(huì)調(diào)查,三、概念設(shè)計(jì)（預(yù)設(shè)計(jì)） 定義： 根據(jù)開發(fā)基礎(chǔ)研究結(jié)果及收集的技術(shù)經(jīng)濟(jì)資料對(duì)預(yù)定規(guī)模的工業(yè)

4、生產(chǎn)裝置進(jìn)行的假想設(shè)計(jì)，亦即對(duì)工業(yè)化方案提出的初步設(shè)想。 目的： 檢驗(yàn)基礎(chǔ)研究結(jié)果是否符合要求；估計(jì)技術(shù)方案實(shí)施后的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及經(jīng)濟(jì)效益；確定模型試驗(yàn)或中間工廠試驗(yàn)的內(nèi)容，重點(diǎn)及規(guī)模；并估計(jì)為技術(shù)方案實(shí)施而可能承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)。,內(nèi)容： 原料和成品規(guī)格； 生產(chǎn)裝置規(guī)模的估計(jì)； 工藝流程圖及簡(jiǎn)要說明； 物料衡算和熱量衡算； 主要設(shè)備的規(guī)格、型號(hào)和材質(zhì)要求；檢測(cè)方法； 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；投資和成本估算；投資回收期預(yù)測(cè)； 三廢治理的初步方案； 對(duì)中試(或模型試驗(yàn))研究的建議等。,四、技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià) 對(duì)開發(fā)項(xiàng)目進(jìn)行技術(shù)可靠性和經(jīng)濟(jì)合理性的考察。 程序： 初步評(píng)價(jià)：在選題或確定開發(fā)項(xiàng)目時(shí)決定取舍所進(jìn)行的評(píng)

5、價(jià)，“立題評(píng)價(jià)”。 中間評(píng)價(jià)：對(duì)開發(fā)研究的各個(gè)階段結(jié)果作出評(píng)價(jià)，判斷階段研究結(jié)果的可行性。 最終評(píng)價(jià)：“工業(yè)化評(píng)價(jià)”、“項(xiàng)目評(píng)估”；在項(xiàng)目后期進(jìn)行的評(píng)價(jià)，決定可否建設(shè)生產(chǎn)裝置。,五、模型試驗(yàn) 在基礎(chǔ)研究之后所做的放大考察，研究各種工程因素對(duì)于過程的作用，觀察放大效應(yīng)和分析放大效應(yīng)產(chǎn)生的原因。 冷模試驗(yàn)：采用物理性質(zhì)與實(shí)際工作介質(zhì)相近的物料進(jìn)行試驗(yàn)，考察過程的物理規(guī)律。 熱模試驗(yàn)：采用實(shí)際工作介質(zhì)并用與實(shí)際工藝相同的條件進(jìn)行的試驗(yàn)。,六、中試 中間工廠試驗(yàn) 在基礎(chǔ)研究和模型試驗(yàn)之后采用小于工業(yè)規(guī)模的半工業(yè)化模擬試驗(yàn)裝置，對(duì)被開發(fā)過程所作的一種比較全面的模擬試驗(yàn)考察。,七、基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 在最終評(píng)價(jià)獲得

6、肯定結(jié)論之后，依據(jù)中試研究結(jié)果及有關(guān)資料，針對(duì)工業(yè)裝置進(jìn)行的原則設(shè)計(jì)。 開發(fā)研究成果的主要表現(xiàn)形式，可以作為技術(shù)轉(zhuǎn)讓的主要技術(shù)文件，是工程設(shè)計(jì)的依據(jù)。 由研究單位編制。,八、工程設(shè)計(jì) 指導(dǎo)建立生產(chǎn)裝置的最終設(shè)計(jì)文件。 內(nèi)容：說明設(shè)計(jì)依據(jù)和設(shè)計(jì)程序的設(shè)計(jì)說明書，定型設(shè)備、零部件及原材料明細(xì)表，非定型設(shè)備施工圖，工藝流程圖；測(cè)點(diǎn)流程圖；管系圖，管線布置圖，設(shè)備平面布置圖和立面布置圖；投資概算和消耗定額；三廢處理裝置，排放點(diǎn)和排放量。 由工程技術(shù)人員承擔(dān)。,九、建立生產(chǎn)裝置 依據(jù)工程設(shè)計(jì)的圖紙和文件，選購定型設(shè)備，制作非定型設(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)。,第二節(jié) 選題和立題報(bào)

7、告,一、課題的性質(zhì)和來源 縱向課題：上級(jí)下達(dá)的課題，目的和任務(wù)具體，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)有重要作用，“973”、“863”、攻關(guān)項(xiàng)目等。 橫向課題：由企、事業(yè)單位根據(jù)各自的發(fā)展提出課題，委托研究單位進(jìn)行研究，課題研究的范圍比較小。 自選課題：研究人員根據(jù)文獻(xiàn)調(diào)查和社會(huì)調(diào)查自行確定的研究課題。,二、立題報(bào)告 立題條件： 能滿足發(fā)展生產(chǎn)和市場(chǎng)需求 有合理的原料路線 能生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品 有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,在撰寫立題報(bào)告時(shí)，應(yīng)充分做好國(guó)內(nèi)外的調(diào)查研究，國(guó)外情況一般是從文獻(xiàn)中了解，而國(guó)內(nèi)情況，除了文獻(xiàn)調(diào)查外，還應(yīng)作社會(huì)調(diào)查，以便取得詳實(shí)資料，必要時(shí)還可進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的探索性試驗(yàn)，取得對(duì)于選題更為直觀的認(rèn)識(shí)

8、。,一、三大研究 開發(fā)基礎(chǔ)研究： 了解工藝過程特點(diǎn)，初步篩選和確定工藝條件，測(cè)定某些必要的物性數(shù)據(jù)和確定分析方法，是化學(xué)學(xué)科在應(yīng)用技術(shù)方面的探討，是化工過程開發(fā)程序中不可缺少的開發(fā)基礎(chǔ)研究工作。,第三節(jié) 過程研究和工程研究,過程研究 包括小型工業(yè)模擬試驗(yàn)、模型試驗(yàn)，中間工廠試驗(yàn)，原型裝置試驗(yàn)。 側(cè)重于探索工程因素對(duì)于過程的影響，測(cè)取放大判據(jù)或放大設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。 工程研究 包括可行性研究、技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)、概念設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。,過程研究和工程研究的關(guān)系圖,二、過程研究和工程研究的關(guān)系,過程研究借助于試驗(yàn)裝置進(jìn)行科學(xué)試驗(yàn)，為過程開發(fā)提供放大的信息和依據(jù)；工程研究依賴于研究者和設(shè)計(jì)者的思維，運(yùn)用知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，為化工過程開發(fā)提供決策； 過程研究為工程研究提供了分析判斷的信息；工程研究是檢驗(yàn)過程研究質(zhì)量的重蟄環(huán)節(jié)，兩者的關(guān)系十分密切。,第四節(jié) 放大程度和開發(fā)周期,一、放大程度 將實(shí)驗(yàn)室小試規(guī)模一次放大的倍數(shù)，用放大指數(shù)表示。 取決于對(duì)研究的過程規(guī)律掌握的程度和研究人員的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。 甲苯歧化：6000倍 丙烯二聚：17000倍,二、放大效應(yīng) 將化工設(shè)備或工藝裝置放大后，表現(xiàn)于大小兩裝置之