化工过程开发论文

1化工过程开发的认识及影响因素摘要：本文论述了化工过程开发的一些基本概念，简述了它的开发步骤及特殊性。并对影响化工过程开发的诸多因素进行了分析。并较为全面的阐述了化工过程开发的应用前景。最后指出了化工过程开发的研究性意义以及我的切身体会。关键词：化工过程开发；重要性；影响因素；引言化工过程开发是指化工新产品、新工艺、新设备的研究开发。它包括概念形成、市场调查、实验室研究、工程设计及工程建设等一系列步骤，实现研究成果向产业化转化的全过程。化工过程开发可分为进取型开发和防御型开发两类。进取型开发是指开发的产品是以前未涉足的，是一种创新性的开发工作，它所需投资高，开发周期长，并面临技术和市场两方面的问题，具有较大的不确定性，风险很大，但若开发成功，将可获得巨大利润，可以说这是一种高收益、高风险开发。防御型开发是指对已有的产品的工艺流程、设备等进行改进。这种开发投资不大，市场风险小。随着科技的进步及世界经济一体化进程的加快，市场经济规律作用的充分显现，化学工业面临的竞争将会日趋激烈，这就迫使企业要投人大量资金用于新产品、新工艺、新技术开发，以不断推出具有质量、成本、性能优势的产品占领市场，使企业立于不败之地。由此可以看出，化工过程开发对企业生存和发展有着重要作用[1]。1化工过程开发的一些基本概念化工过程开发是指化工新产品新技术的研究开发。化学工业过程的研究是在化学理论研究和应用研究基础之上从化学实验室研究开始，并以实验室研究成果的形式出现的。但是，由于物料处理量的大小悬殊，化学实验室和化工生产之间的差别很大，实验室成果不可能全面反映工业生产的实际情况。因此，实验室成果只能在理论上说明该过程的可能性，并不具备用来设计一套工业规模生产装置的全部条件。若要把实验室的研究成果付诸工业化生产，必须对该成果进行多种形式的研究和反复论证，深入考察在实验室条件下无法考察的各种工程技术题，并进行必要的技术经济评价。只有经过科学论证，确认可为设计生产装置提供完2整数据，技术上可靠，经济效益显著的研究成果，才能进一步建立生产装置投入生产。这种由实验室研究到建立化工生产装置的全过程，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。化工过程开发是一种高投资、高风险、高效益，涉及面广的工程项目，它从立项开始，经过研究、设计、建设到一项新产品、新工艺或新技术投人生产，要经过一系列步骤[2]。2化工过程开发的步骤2.1传统的化工过程开发步骤以往许多工程技术人员习惯采用逐步经验放大的方法进行化工过程开发，先在实验室进行小试研究，小试结果经鉴定后转入中试，中试经鉴定，交由设计院进行工程设计，然后由企业进行基建、试生产。按照传统的化工过程开发程序，中试是测定放大数据和生产批量样品的场所。小试中的缺陷只有在中试中才会暴露出来，小试返工多，失败率高，成功率低，这是造成科研成果产业化率低的重要原因之一。所有这些缺陷，都是由于开发技术的局限性引起的，是开发过程中工艺与工程脱节、研究与设计脱节、技术与经济分离的结果。因此，传统的化工过程开发程序已经陈旧落后，不能满足科学技术发展的要求，必须借鉴国外经验，探索适合中国国情的化工过程开发程序。2.2现代化工过程开发步骤现代化工过程开发工作中，基础研究是过程开发的基础，过程研究是化工过程看法的主体，工程研究是化工或称看法的核心和灵魂。化工过程开发的每一步都把工业化作为主要目标，突出了工程研究和工程放大，使化工过程开发重点突出，目标明确[3]。而且新的化工过程开发程序，把研究与设计、工艺与工程通过各阶段的工作内容紧密结合在一起，围绕一个目标开展工作，既加快了研究开发速度，又提高了开发质量。3化工过程开发的重要影响因素随着化学科学的不断创新以及化学工程学的迅速发展，新材料及先进设备的应用，化工过程开发不再主要凭经验，而是运用化学工程的理论与方法，用数学模拟放大。从而加快了化工过程开发的步伐，促进了化学工业的发展。但毕竟化工过程开发本身是一种创新和探索，其开发的成功与否受市场变化影响很大，带有很大风险性。因此，化工过程开发中一定要特别注意以下几个影响因素。3.1满足市场需求3企业要想在竞争中求生存、求发展，就必须开发新产品、新技术、新工艺、新设备，当然这种开发必须首先要满足市场需求，接受市场检验。如果开发的新产品不能适应这种需求，必将会被淘汰。因此，在开发过程中，必须对所开发的新产品在市场上可能达到的销售数量，在市场上将占多大份额，增长的潜能等因素都需要进行充分估计[4]。3.2技术可行性技术是人们在生产活动中制造某种产品，应用某种方法制造产品或提供服务的系统性知识。在化工开发中，技术的可行与否是化工开发成功的基石。技术可行性主要体现在两个方面：3.2.1先进性科学技术的发展日新月异，因此必须了解过程开发中技术是否先进。同时，还要充分认识到，因为技术进步和产品更新换代加快，可能随时面临开发的新产品提前衰老而退出市场的问题。3.2.2可靠性(1)工艺是否合理。只有采用合理的工艺路线和条件，才能最大程度地实现原料利用率高，建设费用低、生产成本低，污染环境少的生产目标。(2)操作控制的难易程度。即对生产过程中要求的各种工艺条件能否实现的问题。因此，工艺流程、关键的生产工序、物料平衡等都应充分予以考虑，开发中必须要求工艺流程通畅、生产方便，留有发展空间。(3)生产是否安全。这包括：环境保护、劳动保护、安全消防及职业安全等方面。在开发中，对“三废”治理应坚持与主体工程同时设计、同时施工、同时投产的“三同时”原则。尽量综合利用，化害为利。并采用一些新技术(如消尘、消声、密闭、低毒等技术与设备)，使排放物达到国家标准等；劳动保护应坚持“三同时”原则，并分析可能对人体健康带来哪些影响；安全消防要符合国家有关防火、防爆规定，并要有相应的安全保护设施和措施；职业安全也要充分估计生产中职业危害因素，并设计相应的防范措施。(4)产品的质量要符合要求。它包括产品本身既要符合质量标准，同时也必须满足市场的需求。(5)关注过程能源消耗。在化工生产中要注意在保证装置正常运行的前提下，充分合理地利用能源并尽可能采用再生能源[5]。3.3经济的合理性经济的合理性，不仅是指盈利的绝对值，而且希望投资少，见效快，成本低。4它包含的因素有工业开发项目投资，盈利估算，产品成本，经济价值等因素。化工生产项目技术经济评价的两个重要指标是项目总投资和产品成本。项目总投资主要包括固定资金和流动资金两大部分。对总投资估算正确与否直接关系项目的经济评价，即决定该项能否被接受以及接受后能否高质量建设与取得预期效益等问题。如果要评价一个开发项目投资上可行性时，最好能将投资、成本、利润及他相关因素结合起来，形成一个能合理开发项目经济指标，并以此来定量判断开发项目的经济效益，从而比较同一开发项目的不同实施方案的优劣。目前，我国使用的是投资回收率或投资回收期，投资回收率也称投资利润率，它是开发项目每年的税利与投资之比，该指标越高，对投资者越具有吸引力：投资回收期是投资回收率的倒数，指从开始投产日期起，到资金全部收回所需要的时间。一般认为，对中小型风险投资项目，回收期在5年内是可取的，中等风险项目，投资回收期应小于3年，风险大的应小于2年，项目投资期限一般要长一些。国外常用的评价指标有净现值和等效最大投资同期等指标，这些指标的主要特点是考虑了资金的时间问题，也即考虑了使用贷款需要支付利息的因素。我国自改革开放以来，对项目的经济评价也常采用这种动态评估的办法[6]。4化工过程开发的应用实例几乎对于任何一种化工产品，都可以采用若干十可供选择的，不同的工艺路线。这不仅是由于研究和开发的结果，而且也取决于原料来源的难易，价格的高低，付产品条件及公用工程，投资等条件。例如氯乙烯的生产，最开始是氯化氢与乙炔在汞化合物存在下反应制得：C2H2+HClHgC2H3Cl如果将氯与乙烯做为第一步反应，这样原科乙炔仅用一半即可，而乙烯比乙炔廉价，显然可大大降低了原料费用。C2H4+Cl2C2H4Cl2C2H4Cl2C2H3Cl+HClC2H2+HClC2H3Cl5即:C2H4+C2H2+Cl22C2H3Cl进一步发展成氧氯化法：C2H4+Cl2C2H4Cl22C2H4Cl22C2H3Cl+2HClC2H4+2HCl+1/2O2C2H4Cl2+H2O即：2C2H4+Cl2+1/2O22C2H3Cl+H2O这样就用乙烯全部代替了乙炔。新的发展方向则是采用廉价的原料乙烷：2C2H6+Cl2+1/2O22C2H3Cl+3H2O显然，用乙烷制取乙烯是开发研究的重点方向[7]。又如，典型的有机化工产品醋酸，它的制取方法有多种，可以由乙醇的有氧带菌发酵制取、木材分馏、乙醛氧化、轻油氧化、已醇直接氧化、甲醇羰基化等，而乙醛，乙醇又有很多方法制取，这样就构成了制取醋酸的很多可供选择、研究、开发的工艺路线。此时，应根据实际建厂情况进行筛选，得出适宜的工艺路线[8]。5结语化工过程开发是一种高投资、高风险、高效益，涉及面广的工程项目，它从立项开始，经过研究、设计、建设到一项新产品、新工艺或新技术投入生产，要经过一系列步骤。图1是参考原化工部新技术开发管理条例绘制的化工过程开发的工作程序，其步骤可大致概括如下：技术经济资料的收集化工过程开发需要收集的技术经济资料十分广泛，除了开发放大和过程优化所需的一切技术资料外，还有原料、产品、副产品、能源以及地理环境等方面的许多重要技术经济信息。只有少数是通过试验研究取得的，其它信息资料则需要通过文献或互联网调查以及社会调查来收集．对于从文献或互联网收集的资料，一般都要对它们的时效性作出预测后方能采用；对于从社会调查收集的资料，除了对时效性作必要的预测6外，还要考虑不同地域、不同单位提供资料的差别。因此对资料进行校核是提高所收集信息可靠性的有效措施。市场调研是收集技术经济资料的重要内容。市场调研是有目的、有组织地对市场营销活动方面的资料进行收集、整理和分析。市场调研包括调查和预测两大部分，即对市场动向和市场容量的研究工作。市场调查和预测是产品开发和经营决策的基础．只有充分考虑市场和经营，通过销售换回资金、获得利润，才能进行再生产，技术才能真正变成生产力，并使开发研究工作走上良性循环[9]。参考文献：[1]王莉.化工软件ChemCAD简介及其数据实时性显示的实现，2010,(19).[2]Chemstations公司.ChemCAD使用手册，2004，(10).[3]陆恩锡，张慧娟.化工过程模拟及相关高新技术(Ⅱ)化工过程动态模拟[J].化工进展，2000，(01).[4]王亮，吕文祥，黄德先.动态流程模拟及其在精馏塔的操作分析中的应用[J].计算机与应用化学,1006，(01).[5]张良佺.多组分复杂体系精馏塔故障诊断及生产优化研究[J].计算机与应用化学，2007，(04).[6]陈良，张海燕.化工过程模拟实验室的建设规划与研究[J].化工时刊，2008，(06).[7]李芳，张翠歌，唐定兴.CHEMCAD在化工原理课程中的应用-化工数据获取[J].滁州学院学报,2010，(05).[8]梁屹珉.ChemCAD软件中的模拟反应模块的使用,2008,(06).7