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寻求意义

铜虫 (正式写手)

[求助] 请教一个关于技术逐级放大的问题。

一般来说，某个化工技术的开发都要经过实验室小试，再到中试，再到工业试验，再到工业化装置这几个步骤。
除了装置在大小方面有区别之外，小试装置和中试装置的差别会很大吗？从中试装置和工业试验装置的差别会很大吗？工业试验装置和工业化装置的差别会很大吗？
另外，平时所说的“中试为工业化装置设计提供数据”，这里所说的“数据”是指的哪些数据呢？我是外行，问题可能比较初级，只是想了解一下。请教一下大家，谢谢！
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1楼 2013-10-27 18:21:16
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liaifeng

专家顾问 (著名写手)
chenfaqiang: 回帖置顶 2014-01-07 20:27:15
引用回帖:
8楼: Originally posted by llhh_87 at 2013-10-29 09:19:39
建议标出引用出处~~...

以前看过下类似资料，昨天问下度娘“小试与中试”印证下！
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9楼2013-10-29 18:47:26
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hitzfeld

金虫 (初入文坛)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
感谢参与，应助指数 +1
Punker41: 金币+10, PCEPI+1, 解答的太详细了，授予PCEPI一枚，希望常来石化板块应助 2013-10-27 19:25:24
寻求意义: 金币+10, ★★★很有帮助, 非常感谢你的热心帮助。 2013-10-28 11:55:33
差别非常大了，小试的目的只是验证分解/合成理论的正确性，大家都知道，实验室的实验是只在意结果，不在意过程的（当然这话有点过于绝对了）。但是在实际生产中要考虑的就不仅仅是结果，还有效率、安全、环保等问题。中试提供的往往只是分解/合成的过程数据，但是实际到工业放大问题其实还是很多。下面我讲个简单的例子来说明这个区别。
比如原油的分解，原油可以分解为几百种产品，但是你投资生产肯定有主要目标（比如汽油、柴油）和次要目标（比如乙烯、丙烯）还有你不想要的东西（比如重油、沥青）（注：主要次要目标都是举例说明哈！不代表它们实际不重要。），那么你做小试的时候，你只需要关注汽油、柴油的获得率，顺便关心下乙烯丙烯的获得率，至于效率、安全、污染你根本就不用管。到了中试你就需要考虑，要增加什么样的设备来提高经济效益。比如提高温度、压力来提高效率，比如增加个分馏塔来收乙烯，再增加个分馏塔来收丙烯，再增加个分馏塔来收甲烷，再增加个分馏塔来收乙烷。到此你就发现你要增加的设备就不是你原本设计的汽油分馏塔和柴油分馏塔了（搞不好设备要增加100倍）。到了正式开工造设备的时候问题来了。这时候就不仅仅是你的收益的问题了。压力的稳定、温度的控制、流速的大小都会产生不同的问题。慢慢解决吧。如果中试的数据做的好，那么到这里就能提供很多有用的参考。最后，还有你不可以回避的问题，安全与环保。这个又要投一堆的设备。到此，你终于可以座下来休息下了。化工就是这样，把简单的事情复杂化。
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寻求意义
2楼2013-10-27 19:04:19
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寻求意义

铜虫 (正式写手)
送红花一朵
chenfaqiang: 回帖置顶 2014-01-07 20:27:11
引用回帖:
2楼: Originally posted by hitzfeld at 2013-10-27 19:04:19
差别非常大了，小试的目的只是验证分解/合成理论的正确性，大家都知道，实验室的实验是只在意结果，不在意过程的（当然这话有点过于绝对了）。但是在实际生产中要考虑的就不仅仅是结果，还有效率、安全、环保等问题 ...

看了你的回复，明白了化工技术是一个从简单到复杂的过程。
再请教一下，实验室小试为中试提供了什么东西或说哪些数据呢，中试有为工业放大提供哪些数据呢。平时大家所说的这个“数据”是指哪些东西？是空速、压力、温度、收率、产率、等等之类的数据吗？
谢谢。
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3楼2013-10-28 11:58:07
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liaifeng

专家顾问 (著名写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
感谢参与，应助指数 +1
Punker41: 金币+5, 辛苦了 2013-10-28 22:47:04
寻求意义: 金币+5, ★★★很有帮助 2013-10-29 08:55:57
billbier: 回帖置顶 2013-12-12 21:57:24
怕自己说的不好，还是引用下吧！希望对你有所帮助！
引用回帖:
小试与中试的区分不仅仅在于投料量的多少、以及所用设备的大小之上，两者是要完成不同时段的不同任务。小试主要从事探索、开发性的工作，化学小试解决了所定课题的反应、分离过程和所涉及物料的分析认定，拿出合格试样，且收率等经济技术指标达到预期要求，就可告一段落，转入中试阶段。 中试过程要解决的问题是：如何釆用工业手段、装备，完成小试的全流程，并基本达到小试的各项经济技术指标，当然规模也扩大了。该过程也不乏创新、发明的內容。如：小试中将一种物料从一个容器定量的移入另一器皿，往往是举手之劳，但在中试中就要解决选用何种类型、何种规格、何种材质的泵，采用何种计量方式，以及所涉及的安全、环保、防腐等一系列问题，这就不是简单的放大了，有时要解决此类问题也颇令人伤脑筋，甚至很难达到满意的结果，中试就是要解决诸如此类的釆用工业装置与手段过程中所碰到的问题；不仅保含小试中非常注意的物料衡算，也包括小试中不大在意的热量、动量的衡算问题……为进一步扩大规模，实现真正工业意义的经济规模的大生产提供可靠的流程手段及数据基础 
  
中试放大经验总结： 
中间实验阶段是进一步研究在一定规模的装置中各步化学反应条件的变化规律，并解决实验室中所不能解决或发现的问题。虽然化学反应的本质不会因实验生产的不同二改变，但各步化学反应的最佳反应工艺条件，则可能随实验规模和设备等外部条件的不同而改变。因此，中试放大很重要。 
实验进行到什么阶段才进行中试呢？至少要具备下列的条件：   
 1.小试收率稳定，产品质量可靠。 
 2.造作条件已经确定，产品，中间体和原理的分析检验方法已确定。   
 3.某些设备，管道材质的耐腐蚀实验已经进行，并有所需的一般设备。    
4.进行了物料衡算。三废问题已有初步的处理方法。  
 5.已提出原材料的规格和单耗数量。   
 6.已提出安全生产的要求。 

中试放大的方法有： 
    经验放大法：主要是凭借经验通过逐级放大(小试装置－中间装置－中型装置－大型装置)来摸索反应器的特征。它也是目前药物合成中采用的主要方法。 
    相似放大法：主要是应用相似原理进行放大。此法有一定局限性，只适用于物理过程放大。而不适用于化学过程的放大。 
    数学模拟放大法：是应用计算机技术的放大法，它是今后发展的方向。 
此外，微型中间装置的发展也很迅速，即采用微型中间装置替代大型中间装置，为工业化装置提供精确的设计数据。其优点是费用低廉，建设快。 
中试放大阶段的任务 
主要有以下几点，实践中可以根据不同情况，分清主次，有计划有组织地进行。 
    1.工艺路线和单元反应操作方法的最终确定。特别当原来选定的路线和单元反应方法在中试放大阶段暴露出难以解决的重大问题时，应重新选择其他路线，再按新路线进行中试放大。 
    2.设备材质和型号的选择。对于接触腐蚀性物料的设备材质的选择问题尤应注意。 
    3.搅拌器型式和搅拌速度的考察。反应很多是非均相的，且反应热效应较大。在小试时由于物料体积小，搅拌效果好，传热传质问题不明显，但在中试放大时必须根据物料性质和反应特点，注意搅拌型式和搅拌速度对反应的影响规律，以便选择合乎要求的搅拌器和确定适用的搅拌速度。 
    4.反应条件的进一步研究。试验室阶段获得的最佳反应条件不一定完全符合中试放大的要求，为此，应就其中主要的影响因素，如加料速度，搅拌效果，反应器的传热面积与传热系数以及制冷剂等因素，进行深入研究，以便掌握其在中间装置中的变化规律。得到更适用的反应条件。 
    5.工艺流程和操作方法的确定。要考虑使反应和后处理操作方法适用工业生产的要求。特别注意缩短工序，简化操作，提高劳动生产率。从而最终确定生产工艺流程和操作方法。 
    6.进行物料衡算。当各步反应条件和操作方法确定后，就应该就一些收率低，副产物多和三废较多的反应进行物料衡算。反应产品和其他产物的重量总和等于反应前各个物料投量量的总和是物料衡算必须达到的精确程度。以便为解决薄弱环节。挖潜节能，提高效率，回收副产物并综合利用以及防治三废提供数据。对无分析方法的化学成分要进行分析方法的研究。 
    7.原材料，中间体的物理性质和化工常数的测定。为了解决生产工艺和安全措施中的问题，必须测定某些物料的性质和化工常数，如比热，黏度，爆炸极限等。 
    8.原材料中间体质量标准的制订。小试中质量标准有欠完善的要根据中试实验进行修订和完善。     
    9.消耗定额，原材料成本，操作工时与生产周期等的确定。在中试研究总结报告的基础上，可以进行基建设计，制订型号设备的选购计划。进行非定型设备的设计制造，按照施工图进行生产车间的厂房建筑和设备安装。在全部生产设备和辅助设备安装完毕。如试产合格和短期试产 稳定即可制订工艺规程，交付生产。
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寻求意义
4楼2013-10-28 20:56:31
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