化工基础第一次作业

化工基础第一次作业

葛梦漪00886041

1．化学实验室研究与化工生产有何差别?为什么实验室研究成果一般不能作为放大成工业规模的设计依据? 实验室研究成果与工业生产的实际情况差异有以下几方面：

1、实验室研究一般为间歇操作；而工业生产则多数为包括若干分离步骤在内的连续操作。关于连续化后可能出现的工艺技术问题，以及在整个生产工艺流程中各工艺步骤之间的配合问题，在实验室研究中难以了解；

2、实验室研究一般不考虑物料的综合回收利用；而化工生产则多数应考虑未转化物料的返回利用。由于物料返回循环引起的杂质积累对工艺过程和产品质量的影响，在实验室研究中无法了解；

3、由实验室研究所获得的产品，往往是经过精密控制工艺条件、采用较纯净的化学试剂，并在严格物料配比的条件下制备的；而工业生产中的原料纯度和工艺条件控制，都很难达到实验室研究的精度水平，因此，实验室研究获得的产品产率、质量和其性能都不足以作为生产样品的标准；

4、实验室研究设备的容量很小，较难对大型工业设备中出现的传热、传质，以及物料的流动与混合等工程因素作充分地考察；

5、实验室研究常用的设备多采用玻璃仪器，由于玻璃性脆，在其使用功能上往往受到限制，致使试验操作参数(如温度和压力)的变动范围受到限制，因此，在实验研究中确定的操作参数，未必是工业生产的最佳工艺条件；

6、在实验室研究中较少涉及设备腐蚀对生产过程和产品质量带来的影响；而工业生产则必须考虑设备材料被腐蚀及防腐蚀问题。

此外，工业生产还必须从技术经济角度考虑原材料的品级及供应渠道，产品质量及市场销售，能源供应及消耗，建设投资和生产成本，以及“三废”治理和环境保护等等。因此，将实验室研究成果直接用于大规模生产是不合适的。还必须在实验室研究成果的基础上，采用不同形式的研究方法和手段考察实验室条件下未能获得的各种技术经济信息；同时还应论证该研究结果放大成为工业规模的可行性。只有经过科学论证，确认其工艺技术路线在技术上的可靠性，在经济上

的合理性，并能提供设计生产装置的准确数据，才有条件去建立生产装置。这种由实验室研究过渡到建立生产装置的全过程，就是化工新产品、新工艺或新技术的开发过程，统称为“化工过程开发”

2．由化学实验室研究成果过渡到工业生产，应经过哪些开发步骤?这些步骤在化工过程开发中各有什么作用? 化工过程开发步骤

1、实验室研究 2、收集资料 3、概念设计 4、技术经济评价 5、模型试验 6、中试 7、基础设计 8、工程设计 9、建立生产装置

1，通常化工过程开发的实验室研究有两项内容，即针对开发项目所作的基础研究部分和小试。它不同于纯基础理论研究，而是指开发研究中，在实验室进行的筛选技术路线和工艺方法，测定有关物性数据和反应动力学及热力学参数，筛选分析方法和研制催化剂等等。这些研究工作是化工过程开发的基础。其研究目的是根据技术开发的要求，从试验中收集与过程开发有关的基础数据或技术信息。在工艺条件试验中，可以考察影响过程的因素，从中找出概念设计所需的数据或判据。小试的规模虽然与工业生产相距甚远，但一般都对已确定的工艺方法和路线作了模拟试验。从试验的指导思想看，已从实现工业化的要求出发，将技术经济观点引入试验考察之中。这种试验所取得的研究成果，对于指导今后的开发研究工作将具有重要作用。

2，化工过程开发所需要的资料是十分广泛的。除了过程放大和设计装置所需的数据和判据外；还有围绕工艺过程评价或项目评估所需要的原料、产品、能源、市场、交通、环保，以及地理环境条件等多种信息。

3，概念设计又称“预设计”，是根据实验室取得的研究成果，并结合收集的各种技术经济信息，对被开发过程的工业化方案提出一个初步设想。其目的是承前启后，既检验实验室研究成果是否符合技术开发的要求，又对以后开发步骤的研究或设计工作提供指导。概念设计是在开发初期提出的。由于此时掌握的技术经济信息尚不够充分和准确，还不能依此设计作为建立生产装置的依据，但设计的内容已涉及工业化实施过程中和实施以后的许多技术经济

问题，对以后的深入研究和设计都有指导意义。

4，技术经济评价的目的是对被开发项目的工艺技术方案进行科学论证，以便为该方案的实施作出决策。技术经济评价在化工过程开发中是很重要的。通过评价可以形成正确的设计思想，并可发现开发研究和设计工作的不足，尤其是当评价结果对开发项目的技术方案提出质疑时，必须将质疑返回到前一步骤重新研究，待取得补充数据或判据，并依此对技术方案进行修正后，再重新评价。只有通过反复评价，才能确保技术方案的科学性和合理性。 5，模型试验一般都是对工业生产中的某些重要过程作放大的工业模拟试验。多数情况下不涉及整个工艺流程和各工艺步骤间的衔接。模型试验设备一般比实验室研究规模大并具有工业设备的仿真性质。从总体看，模型试验考察的重点是工艺和工程问题。模型试验有冷模试验和热模试验两种形式。冷模试验有利于寻找产生放大效应的原因，热模试验有利于便于测取工艺参数和发现放大效应。

6，中试是“中间工厂试验”的简称，它是在小试或模型试验之后进行的半工业化规模的模拟试验。在化工过程开发中，是一次较大规模的对开发的技术方案作较全面的试验考察。由于中试规模要比小试大得多，它对工业过程的模拟则较接近于真实，故中试结果可作为基础设计的依据。中试是化工过程开发研究阶段耗资最大的步骤，也是最重要的步骤。作为化工过程开发的研究成果，如果没有经过中试检验，通常都不能作为工业化生产的依据。 7，基础设计是在最终评价取得肯定结论之后，根据中试研究结果和所收集的资料，对工业生产方案及生产装置型式所作的原则性设计。它是开发研究成果的一种表现形式，并为进一步作工程设计提供依据。在基础设计过程中会发现问题，这些问题都应返回中试再进行研究，然后把再研究的正确结果返回基础设计。一旦形成了基础设计之后，其内容都应为经过了充分的研究和评价论证，并已确定的正确结果。因为到此时为止，化工过程开发的研究工作已基本结束，由基础设计所体现的工艺技术方案，应为指导工程设计和建立生产装置的主要依据。

8，工程设计在设计单位往往称之为“施工图设计”，它是依据基础设计来编制有关工程实施的技术文件。其内容除基础设计所有内容外，还应增加说明设

计程序的设计说明书，详细的定型设备型号、规格、零部件及材质的明细表，非定型设备加工制造的图纸和装配图，指导装置安装的详细工艺流程图，带控制点的流程图和管线图，设备的平面布置图和立面布置图等等。此外，也有详细的消耗定额、投资和成本概算，“三废”排放量和非排放点说明等文件。工程设计一般是由工程设计人员来编制的。在进行工程设计时，工程技术人员应对项目的研究有较深刻的了解，通常应参加设计项目的中试和基础设计工作，否则容易造成研究与设计工作脱节。

9，建立生产装置包括了依据上述设计文件和图纸，购进和制作设备，安装生产装置，按工艺要求进行调试、开车和试生产。其中调试也是一种试验过程，通过调试可以调整工艺参数，同时还可以修改和验证其数学模型。对于新建的生产装置，只有经过调试和试生产之后，才能逐步转入正常的生产运转；而化工过程开发的任务只有到此才算全面完成。

3．在化工过程开发程序中，为什么在小试与中试之后，分别加入概念设计和基础设计，它们的作用何在?如果在小试之后直接进人中试，或者在中试之后直接进行工程设计，会给化工过程开发带来哪些弊端? 概念设计既检验实验室研究成果是否符合技术开发的要求，又对以后开发步骤的研究或设计工作提供指导。尤其是可以考察小试存在的问题。把小试和概念设计相互关联，反映了研究人员在实验室研究时，已开始构思项目的技术方案，从而可以避免在实验室研究中最容易出现不结合实际的单纯理想状态的考察。

在化工过程开发之初，就紧密联系开发目标来考察技术方案的技术可靠性和经济合理性，既保障了开发项目的试验研究是为了提供过程开发的技术经济信息这一目的来完成，又较容易从试验研究中逐渐形成正确的工艺技术方案。实际上在实验室研究工作完成之后，所作的概念设计可以看成是对实验室研究工作的总结和鉴定。一份正确的概念设计，对于指导以后的过程研究和工程研究都是十分有意义的。

如果在小试完成之后，不经过概念设计即转人中试，而且只把中试作为测取放大数据的手段，交由别的人员来完成，这样就往往因小试研究成果未经概念设计的严格检验而容易造成失误。如果把中试装置的设计建立在概念设计的基础