浅谈对化工过程开发的认识

信阳师范学院课程论文1浅谈对化工过程开发的认识化学化工学院2011级应用化学课程名称化工过程开发概要摘要：本文从化工过程开发的基本概念，化工过程开发的步骤，化工过程开发的主要影响因素三方面系统的归纳了关于对化工过程开发的认识；以及“现代模试系统”在化工过程开发中的发展与应用。关键词：化工过程开发;开发步骤;化工工艺;研究;模拟系统Abstract:Thisarticlefromthebasicconceptofdevelopmentforchemicalprocess,chemicalprocessdevelopmentsteps,themaininfluencefactorsofchemicalprocessdevelopmentthreeaspectsofthesystemsummarizestheknowledgeaboutchemicalprocessdevelopment;developmentandapplicationofmodernmoldtestsysteminchemicalprocessdevelopment.Keywords:chemicalprocessdevelopment;developmentprocess;chemicalprocess;research;simulationsystem引言从化学工业发展看，化工过程开发是指把在实验室研究出来的新产品、新工艺、新技术在用于工业生产之前，而进行的放大和经济技术评估，它是把一个新产品、新工艺、和新技术用工业生产的关键环节。本文主要对化工过程开发的基本概念、化工过程开发的步骤、化工过程开发的主要影响因素进行叙述，并对化工产品开发进行举例分析设置实验点。1化工过程开发的基本概念任何一种化工过程都是由若干单元过程（或设备)按一定的流程组成的人们对化工生产过程的认识在不断深化，从本世纪20年代至今已发生了三次飞跃。从化学工业的发展来看，化工过程开发是指从一个有关新的化学产品、新技术或工艺的概念的形成，到科研、设计、建厂，到第一套工业规模生产装置，付诸实施的全过程。化工过程开发基本内容是基础研究的成果、资料，合理的途径，扩大实验，评价可行性和工业装置。化工开发研究是在“应用基础研究、应用研究和各种科技信息的基础上，开展新技术的工艺条件、技术规范、工程放大、技术经济评价等方面的研究，取得化工生产装置设计、制造、建设、操作及销售所需的数据与资料，为实现新技术在工业生产中信阳师范学院课程论文2的应用提供技术服务”。开发的步骤：选题和立项、实验室工作、概念设计、中试放大及贯穿多次的技术经济评价，直至完成基础设计[1]。2化工过程开发步骤现代化工过程开发工作中，基础研究是化工过程开发的基础，过程研究是化工过程开发的主体，工程研究是化工过程开发的核心和灵魂。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。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[2]。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,要经过一系列步骤如图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:2.1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[3].2.2开发课题的选择凡与化工新产品开发、生产技术改造以及新工艺和新技术的推广应用有关的研究项目,均属于化工过程开发课题[4],选题是化工过程开发工作开展之前的重要工作,它关系到开发工作的成败。在选题和撰写立题报告时,应充分做好国内外的调查研究,国外情况一般是从文献中了解;而国内情况,除了文献调查外,还应作社会调查,以便取得详实资料。2.3初步评价化工开发是一个长期而艰巨的过程,通常需要大量的资金和人力,一旦决策失误,就可能造成重大损失,有时还会对社会造成危害。因此,开发过程必须运用技术经济信阳师范学院课程论文3评价这一工具,来预测和判断开发研究各阶段的结果的有效性和经济效益,以便选择最优方案防止决策失误。2.4概念设计概念设计又称为预设计或方案设计,它是开发和设计人员根据开发研究结果及收集的技术经济资料,对预定规模的工业生产装置进行的假想设计,亦即对工业化方案提出的初步设想。它是前期研究成果的表现形式,是开发研究的关键环节。概念设计的目信阳师范学院课程论文4的在于检验开发研究结果是否符合要求;估计技术方案实施后的主要技术经济指标及经济效益;确定模型试验或中间工厂试验的内容、重点及规模;估计为技术方案实施而可能承担的风险。以上仅仅介绍了化工过程开发的几项重要步骤，由图可知[5]，化工过程开发的工作程序包含了三轮研究和评价。这三轮循环不是简单的重复,而是逐步扩大和深入,完善和提高。这一看似繁复的程序的目的是为了能够及时发现缺点和错误,及时纠正错误以避免重大的损失。这三轮循环结束后,项目的开发研究阶段也就结束了。3工程开发的主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[6],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。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。信阳师范学院课程论文5(3)生产是否安全(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。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。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。4“现代模试系统”在化工过程开发中的发展与应用物理模拟（模拟试验）和数学模拟相结合的现代模试系统可分为两大部分，一是硬件部分，一是软件部分[7]。软件是依附在硬件设备上的，没有硬件其软件就失去了存在的意义；软件则是硬件的延伸和补充，是对硬件控制，进行操作和数据处理的平台。在模试系统中，如果没有了软件那么试验将会变得异常复杂，特别是对复杂的、系统的模拟试验，离开软件对数据的采集和处理，那么整个过程就无法进行。由于“模试系统”与其他形式的实验相比有诸多的优点，因此在国外从上世纪KH年代以来就得到了充分的重视和发展。在国内对“模试系统”的应用还不是很普遍，但其应用前景非常广阔，潜力很大。目前“模试系统”广泛地用来进行催化剂性能测定、工艺模型和产品开发等。主要应用的领域包括石油炼制、聚合物、化工、精细化工、生物制药、矿业、冶金和环保等。随着人们对“模试系统”的不断认识和其自身的不断发展，其应用也会越来越广泛，在各种开发过程中，人们对它的依赖性也会越来越大。结语当今世界新技术革命正在蓬勃兴起,科学技术对社会发展及劳动生产率提高的作用日趋明显。中国加入WTO后,我们如何卓有成效地进行化工过程开发,缩短开发周期,将科技成果尽快实现产业化,以增强我国化学工业在市场中的竞争力就显得尤为重要。所以虽然化工过程开发的步骤很多，所研究的问题和考察的内容又十分广泛，但归纳起来，主要是放大和优化两项工作。我们可以将整个开发过程看做一个系统，使系统内各个相互关系和相互作用的要素协调配合，才能合理而有效地完成化工过程开发任务。参考文献：信阳师范学院课程论文6[1]武汉大学�化工过程开发概要(第二版)[M]高等教育出版社,2002[2]上海师范大学,福建师范大学�化工基础(第三版)[M]高等教育出版社,2001.[3]苏建民.化工技术经济.北京:化学工业出版社,1999[4]于遵宏,等�化工过程开发(第一版)[M]华东理工大学出版社,1996[5]张皓勤,章亚东,陈卫航.化工过程开发与设计.北京:化学工业出版社,2002[6]AnastasPT,WarnerJ.GreenChemistryTheoryandPractice.Oxford:OxfordUnivPress,1998[7]OfficeofPollutionandToxics.ToxicsreleaseinventorypublicdatareleaseWashingtonDC:USEnvironmentProtectionAgency,1996