化工過(guò)程開(kāi)發(fā)與放大課件VIP

化工過(guò)程開(kāi)發(fā)

DevelopmentofChemicalTechnologicalProcess**課程基本情況學(xué)分：2.0學(xué)時(shí)：32先修課程：四大基礎(chǔ)化學(xué)、化工原理、反應(yīng)工程、文獻(xiàn)查閱、分離工程。適用專業(yè)：化學(xué)工程與工藝教材：

《化工過(guò)程開(kāi)發(fā)概要》，武漢：武漢大學(xué)出版社，2002；《化工過(guò)程開(kāi)發(fā)》，于遵宏等.上海：華東理工大學(xué)出版社，1996.課程分類：考查、考試？開(kāi)課教研室：化工工藝教研室**一、課程的性質(zhì)與目的**課程性質(zhì)：新的化工產(chǎn)品或新的化工工藝經(jīng)由實(shí)驗(yàn)室研究、放大試驗(yàn)到工業(yè)化生產(chǎn)的全過(guò)程為化工產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。課程涉及合成、工藝、工程、設(shè)備、控制、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等多種學(xué)科知識(shí)。內(nèi)容實(shí)用性強(qiáng)，是學(xué)生從學(xué)習(xí)知識(shí)到應(yīng)用知識(shí)的橋梁。課程目的：學(xué)生了解新的化工產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的過(guò)程，掌握新的化工產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的方法和相關(guān)的知識(shí)。**二、課程的基本內(nèi)容及要求**基本內(nèi)容第一章緒論第二章選題和立項(xiàng)第三章化工過(guò)程開(kāi)發(fā)中的實(shí)驗(yàn)室工作第四章化工過(guò)程放大第五章反應(yīng)器的類型和設(shè)計(jì)第六章化工過(guò)程開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理第七章投資、成本、折舊和盈利**基本要求1.了解并掌握化工過(guò)程開(kāi)發(fā)所涉及的基本觀點(diǎn)、內(nèi)容和步驟2.掌握以小試為重點(diǎn)的開(kāi)發(fā)研究實(shí)驗(yàn)方法和中試放大的基本方法3.建立技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的思想4.初步掌握化工過(guò)程開(kāi)發(fā)的數(shù)據(jù)處理方法**第一章緒論第一節(jié)化工過(guò)程開(kāi)發(fā)的基本內(nèi)容第二節(jié)化工過(guò)程開(kāi)發(fā)的重要性第三節(jié)化工過(guò)程開(kāi)發(fā)的必要性和艱巨性第四節(jié)化工過(guò)程開(kāi)發(fā)的主要步驟第五節(jié)化工過(guò)程開(kāi)發(fā)的若干基本概念**第一節(jié)化工過(guò)程開(kāi)發(fā)的基本內(nèi)容**一、化工過(guò)程開(kāi)發(fā)及化工工藝過(guò)程：指相互關(guān)聯(lián)的一系列活動(dòng)或變化，是事物的發(fā)展，是事情經(jīng)歷的經(jīng)過(guò)?；み^(guò)程：指若干相互關(guān)聯(lián)的化工單元操作以及所用設(shè)備組成的一個(gè)整體和它所完成的工作，即化學(xué)品的變化。開(kāi)發(fā)：指人們對(duì)過(guò)去未能利用的東西加以利用，包括研究、改進(jìn)和發(fā)展。**化工過(guò)程開(kāi)發(fā)（P1）指從一個(gè)有關(guān)新的化學(xué)產(chǎn)品、新技術(shù)或工藝的概念的形成，到科研、設(shè)計(jì)、建廠，到第一套工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)裝置，付諸實(shí)施的全過(guò)程?；み^(guò)程開(kāi)發(fā)的任務(wù)新產(chǎn)品、老產(chǎn)品化工過(guò)程開(kāi)發(fā)基本內(nèi)容基礎(chǔ)研究的成果、資料合理的途徑擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)可行性工業(yè)裝置。**工藝：系統(tǒng)應(yīng)用知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)、設(shè)備于工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，將原材料或半成品加工成產(chǎn)品的方法和技術(shù)。包括：制造工藝、化工工藝問(wèn)題：后者是化工過(guò)程的精髓？**二、化工過(guò)程開(kāi)發(fā)的內(nèi)涵著重解決開(kāi)發(fā)、放大、設(shè)計(jì)等工程技術(shù)問(wèn)題。與化學(xué)的研究?jī)?nèi)容有一定的區(qū)別。（表1.1）**表1.1科學(xué)研究與工程技術(shù)研究的特點(diǎn)科學(xué)理論研究工程技術(shù)研究范疇理論研究應(yīng)用研究目的方法對(duì)未知世界的探索，目標(biāo)是真理和知識(shí)。通過(guò)對(duì)事實(shí)、現(xiàn)象的觀察和模擬來(lái)分析、研究、總結(jié)、發(fā)現(xiàn)物質(zhì)世界規(guī)律。將知識(shí)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。根據(jù)科學(xué)原理和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)來(lái)發(fā)展各種工藝，促進(jìn)將物質(zhì)、能源和技術(shù)用于設(shè)備進(jìn)行產(chǎn)品的生產(chǎn)。具體分類化學(xué)?？疾旎瘜W(xué)變化，探討掌握變化規(guī)律?；すに噷W(xué)、化學(xué)工程、化工過(guò)程開(kāi)發(fā)。涉及化工技術(shù)的普遍規(guī)律。**研究特點(diǎn)貴在創(chuàng)新。新的化合物（其性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、化學(xué)變化）、新的化學(xué)反應(yīng)、新的合成方法、新的試劑?！靶隆本褪茄芯糠较蛏系念I(lǐng)先水平和實(shí)力。實(shí)用。應(yīng)用化學(xué)化工理論和方法，解決國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的種種實(shí)際問(wèn)題，探討如何用最少的原料，最低的能耗，最省的設(shè)備、人力，大量生產(chǎn)符合質(zhì)量要求的產(chǎn)品。也存在創(chuàng)新，但主要由先進(jìn)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、生產(chǎn)率、經(jīng)濟(jì)效益來(lái)表示。**選題特點(diǎn)不局限于眼前實(shí)用性和有效性，可在科學(xué)家好奇心推動(dòng)下選題開(kāi)展工作?？稍谳^寬的經(jīng)濟(jì)范圍內(nèi)、工作環(huán)境內(nèi)工作，短期和直接經(jīng)濟(jì)效益往往不明顯。目的明確，在社會(huì)、市場(chǎng)等需求的推動(dòng)下開(kāi)展工作。在已有科學(xué)技術(shù)成就的基礎(chǔ)上，要考慮技術(shù)的可行性和經(jīng)濟(jì)上的合理性。對(duì)投入產(chǎn)出比有要求。成果形式論文、著作。還有專利、社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益。知識(shí)領(lǐng)域理論。綜合知識(shí)、技能。**相互關(guān)系為應(yīng)用研究提供理論依據(jù)。新的設(shè)想、新的物質(zhì)、新的方法，往往是工程技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展的基石。往往要綜合自然科學(xué)多學(xué)科的成果。應(yīng)用研究的成功既能促進(jìn)生產(chǎn)力的發(fā)展，又為科學(xué)基礎(chǔ)研究提供更為堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)條件，促進(jìn)自然科學(xué)的研究發(fā)展。**以C60的發(fā)現(xiàn)與研究為例20世紀(jì)70年代，Kroto發(fā)現(xiàn)不同于氰基乙炔的化合物，與Curl和Smalley合作合成。1985年，用激光蒸發(fā)石墨，質(zhì)譜檢測(cè)到C60，提出結(jié)構(gòu)。1977年，Kratscher,發(fā)現(xiàn)，未深入研究。1990年，得到毫克量的C60用苯和氧氣，2000℃、低壓燃燒，獲克劑量的C60**結(jié)論：規(guī)?；a(chǎn)C60是在其潛在應(yīng)用前景驅(qū)使下的必然結(jié)果，規(guī)?；?、降低成本使得繼續(xù)研究C60及其衍生物成為可能。**三、化工過(guò)程開(kāi)發(fā)與化學(xué)工業(yè)及國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域的關(guān)系**表1.2幾種領(lǐng)域?qū)瘜W(xué)工業(yè)產(chǎn)品的依賴關(guān)系領(lǐng)域?qū)瘜W(xué)工業(yè)的依賴信息電子功能材料、超導(dǎo)材料、半導(dǎo)體、高純、超細(xì)、超純材料農(nóng)業(yè)薄膜、化肥、農(nóng)藥、飼料機(jī)械制造復(fù)合、陶瓷、超細(xì)、工程塑料能源能源物質(zhì)及加工、太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化、燃料電池交通燃料、潤(rùn)滑劑、涂料建筑建筑材料、水泥改性、裝飾材料醫(yī)學(xué)藥物、醫(yī)用材料環(huán)境天然降解高分子材料**啟示：化學(xué)工業(yè)需向國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)提供更多的新產(chǎn)品，化學(xué)工業(yè)本身也需一些新產(chǎn)品（催化劑）、新技術(shù)、工藝、設(shè)備，這些都需從實(shí)驗(yàn)室研究開(kāi)始，進(jìn)行過(guò)程開(kāi)發(fā)。**第二節(jié)化工過(guò)程開(kāi)發(fā)的重要性**一、產(chǎn)品和生產(chǎn)工藝的生命周期產(chǎn)生、發(fā)展、淘汰二、實(shí)例合成塑料的開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)史三、實(shí)例乙二醇生產(chǎn)工藝進(jìn)展四、實(shí)例合成氨催化劑發(fā)展概況五、技術(shù)進(jìn)步周期**一、產(chǎn)品的生命周期人或哺乳動(dòng)物的生命周期產(chǎn)品的生命周期妊娠和嬰兒期實(shí)驗(yàn)室研究、開(kāi)發(fā)、上市幼年期市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品需求極高、迅速增長(zhǎng)青年期對(duì)產(chǎn)品需求繼續(xù)增加，但速度放慢壯年期需求相對(duì)穩(wěn)定，產(chǎn)品成熟老年期市場(chǎng)對(duì)該種產(chǎn)品需求減弱死亡產(chǎn)品過(guò)時(shí)被淘汰，不再生產(chǎn)**圖典型產(chǎn)品的市場(chǎng)生命周期利潤(rùn)時(shí)間開(kāi)發(fā)研制生長(zhǎng)成熟衰退**啟示：市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，產(chǎn)品生命周期有縮短的趨勢(shì)。產(chǎn)品需要更新，生產(chǎn)工藝同樣。只有堅(jiān)持研究、開(kāi)發(fā)，化學(xué)工業(yè)才有強(qiáng)大的生命力。**啟示：

無(wú)論化工產(chǎn)品、還是生產(chǎn)工藝都在不斷發(fā)展中。**五、技術(shù)進(jìn)步周期Roth認(rèn)為：一般來(lái)講，技術(shù)進(jìn)步周期經(jīng)歷一個(gè)S型的發(fā)展周期，如圖a.**五、技術(shù)進(jìn)步周期**啟示：化學(xué)工業(yè)的百年發(fā)展，基礎(chǔ)化工生產(chǎn)技術(shù)已非常成熟，未來(lái)的發(fā)展只有依靠非連續(xù)性技術(shù)進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)這種進(jìn)步無(wú)疑需要開(kāi)發(fā)者雄厚的知識(shí)基礎(chǔ)和開(kāi)拓能力。在我國(guó)尤其這樣。**第三節(jié)化工過(guò)程開(kāi)發(fā)的必要性和艱巨性一、實(shí)驗(yàn)室研究與工業(yè)生產(chǎn)的不同點(diǎn)二、規(guī)模放大的必要性三、化工過(guò)程開(kāi)發(fā)的艱巨性**一、實(shí)驗(yàn)室研究與工業(yè)生產(chǎn)的不同點(diǎn)P1**實(shí)驗(yàn)室研究與工業(yè)生產(chǎn)的主要不同比較內(nèi)容實(shí)驗(yàn)室研究工業(yè)生產(chǎn)目的打通路線、確定方案提供產(chǎn)品、獲利規(guī)模小，克大，噸總體行為不考慮經(jīng)濟(jì)強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)原料試劑，含量95％雜質(zhì)基本狀態(tài)物料少，設(shè)備小，理想大，非理想反應(yīng)溫度及熱效應(yīng)小，易控，等溫大，溫度梯度操作方式間歇連續(xù)設(shè)備條件玻璃金屬物料少考慮回收循環(huán)三廢不處理處理能源少考慮綜合利用**二、規(guī)模放大的必要性放大研究要考慮許多實(shí)驗(yàn)室規(guī)模無(wú)法考察的問(wèn)題產(chǎn)品到市場(chǎng)，必須在研究達(dá)到一定規(guī)模后產(chǎn)品的規(guī)模效應(yīng)**三、化工過(guò)程開(kāi)發(fā)的艱巨性綜合技術(shù)投入、風(fēng)險(xiǎn)高**第四節(jié)化工過(guò)程開(kāi)發(fā)的主要步驟一、化工過(guò)程開(kāi)發(fā)的三個(gè)階段探索研究過(guò)程研究工程研究二、原化工部新技術(shù)開(kāi)發(fā)管理?xiàng)l例**原化工部新技術(shù)開(kāi)發(fā)管理?xiàng)l例化工開(kāi)發(fā)研究是在“應(yīng)用基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究和各種科技信息的基礎(chǔ)上，開(kāi)展新技術(shù)的工藝條件、技術(shù)規(guī)范、工程放大、技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)等方面的研究，取得化工生產(chǎn)裝置設(shè)計(jì)、制造、建設(shè)、操作及銷(xiāo)售所需的數(shù)據(jù)與資料，為實(shí)現(xiàn)新技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用提供技術(shù)服務(wù)”。**總之，開(kāi)發(fā)的步驟：選題和立項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)室工作、概念設(shè)計(jì)、中試放大及貫穿多次的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，直至完成基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。**第五節(jié)化工過(guò)程開(kāi)發(fā)涉及的若干基本概念一、實(shí)驗(yàn)室研究、小試、模試、中試二、概念設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)三、技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)四、幾種關(guān)系**一、實(shí)驗(yàn)室研究、小試、模試、中試**

純理論、應(yīng)用基礎(chǔ)或開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)研究間歇、欠系統(tǒng)、玻璃儀器目的：確定原料路線、探索反應(yīng)的可行性、觀察現(xiàn)象、獲得感性認(rèn)識(shí)、樣品1.實(shí)驗(yàn)室研究**2.小試小型工業(yè)模擬試驗(yàn)（初步技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)后）任務(wù)：a驗(yàn)證開(kāi)發(fā)方案的可行性、完整性。

b測(cè)定收集物化數(shù)據(jù)。

c產(chǎn)品分析方法。

d整理最佳方案，完成概念設(shè)計(jì)**3.模試模型試驗(yàn)：對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中的某些重要過(guò)程作放大的工業(yè)模擬試驗(yàn)。設(shè)備：一般比實(shí)驗(yàn)室研究規(guī)模大并具有工業(yè)設(shè)備的仿真性質(zhì)。主要內(nèi)容：考察化工過(guò)程運(yùn)行的最佳條件；考察設(shè)備內(nèi)傳熱、傳質(zhì)、物料流動(dòng)與混合等工程因素對(duì)于化工過(guò)程的影響；觀察設(shè)備放大后出現(xiàn)的放大效應(yīng)；尋找產(chǎn)放大效應(yīng)的原因，測(cè)定放大所需的有關(guān)數(shù)據(jù)或判據(jù)等等。從總體看，模型試驗(yàn)考查的重點(diǎn)是工藝和工程問(wèn)題。形式：熱模、冷模**4.中試

中試是‘”中間工廠試驗(yàn)”的簡(jiǎn)稱，它是在小試或模試之后迸行的半工業(yè)化規(guī)模的模擬試驗(yàn)。中試結(jié)果可作為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的依據(jù)。內(nèi)容：（1）檢驗(yàn)小試確定的工藝方案和工藝條件；（2）考察工藝系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性；（3）考察設(shè)備放大后所產(chǎn)生的放大效應(yīng)的程度，分析產(chǎn)生的原因，尋找消除的辦法；（4）確定檢測(cè)方法；**（5）考察物料對(duì)設(shè)備材質(zhì)的腐蝕；（6）考察物料循環(huán)產(chǎn)生的微量雜質(zhì)積累帶來(lái)的影響；（7）提供一定量的產(chǎn)品供應(yīng)用考察；（8）考察“三廢’”的生成量、危害程度和治理方法；（9）為估算投資和成本，以及建立生產(chǎn)工作崗位的操作規(guī)程提供資料。**二、概念設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)**1.概念設(shè)計(jì)定義：又稱預(yù)設(shè)計(jì)、估量設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)研究等。根據(jù)試驗(yàn)室研究結(jié)果，對(duì)預(yù)定規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)裝置進(jìn)行假想設(shè)計(jì)。目的：在于對(duì)所要開(kāi)發(fā)的工藝的技術(shù)成熟程度和經(jīng)濟(jì)合理性作出初步評(píng)價(jià)，確定開(kāi)發(fā)研究的內(nèi)容重點(diǎn)，并估計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)。內(nèi)容：包括設(shè)計(jì)規(guī)模和范圍、原材料和成品規(guī)格、工藝流程圖和簡(jiǎn)要說(shuō)明、物料衡算和熱量衡算、主要設(shè)備的關(guān)鍵尺寸和材質(zhì)、主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、投資估算和產(chǎn)品成本估算、“三廢”處理方法以及對(duì)試驗(yàn)研究的建議等。

**設(shè)計(jì)所需要的數(shù)據(jù)來(lái)源：試驗(yàn)室研究報(bào)告、文獻(xiàn)資料、現(xiàn)有類似產(chǎn)品生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)，以及根據(jù)熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)等理論或經(jīng)驗(yàn)式、半經(jīng)驗(yàn)式的計(jì)算結(jié)果等。

數(shù)據(jù)的取舍和估計(jì)：取決于概念設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人的技術(shù)水平、經(jīng)驗(yàn)和判斷力。若在概念設(shè)計(jì)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)室研究結(jié)果中有較嚴(yán)重的缺陷或錯(cuò)誤時(shí)，則要進(jìn)行必要的補(bǔ)充試驗(yàn)。**2.基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

定義：在最終評(píng)價(jià)得到肯定結(jié)論后，根據(jù)中試研究結(jié)果和所收集的資料，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)方案和裝置型式所作的原則性設(shè)計(jì)。作用：是研究開(kāi)發(fā)工作成果的主要表現(xiàn)形式，也是研究開(kāi)發(fā)單位向用戶進(jìn)行技術(shù)轉(zhuǎn)讓的主要技術(shù)文件，又是設(shè)計(jì)單位為用戶進(jìn)行工程設(shè)計(jì)的主要技術(shù)依據(jù)。

基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和深度：帶控制點(diǎn)流程圖、物料流程圖、物料衡算和熱量衡算、設(shè)備一覽表和設(shè)備簡(jiǎn)圖、投資和成本估算等。**3.工程設(shè)計(jì)定義：工程設(shè)計(jì)即“施工圖設(shè)計(jì)”，它是依據(jù)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)來(lái)編制有關(guān)工程實(shí)施的技術(shù)文件。內(nèi)容：基礎(chǔ)設(shè)計(jì)所有內(nèi)容，加說(shuō)明設(shè)計(jì)程序的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)；詳細(xì)的定型設(shè)備型號(hào)、規(guī)格、零部件及材質(zhì)的明細(xì)表，非定型設(shè)備加工制造的圖紙和裝配圖；指導(dǎo)裝置安裝的詳細(xì)工藝流程圖、帶控制點(diǎn)的流程圖和管線圖；設(shè)備的平面布置圖和立面布置圖等等。此外，也有詳細(xì)的消耗定額、投資和成本慨算，‘三廢”排放量和非排放點(diǎn)說(shuō)明等文件。要求：工程設(shè)計(jì)一般是由工程設(shè)計(jì)人員來(lái)編制的。**三、技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)初步：立項(xiàng)之前的評(píng)價(jià)，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行取舍。中間：開(kāi)發(fā)過(guò)程的評(píng)價(jià)最終：工業(yè)化評(píng)價(jià)或項(xiàng)目評(píng)估，開(kāi)發(fā)后期進(jìn)行。**四、幾種關(guān)系**1.過(guò)程研究和工程研究的關(guān)系過(guò)程研究：過(guò)程開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)研究之后，對(duì)已確立的課題所作的一系列模擬實(shí)驗(yàn)研究。工程研究：概念設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。****2、小試和概念設(shè)計(jì)的關(guān)系

把小試和概念設(shè)計(jì)相互關(guān)聯(lián)，可以避免在實(shí)驗(yàn)室研究中最容易出現(xiàn)不結(jié)合實(shí)際的單純理想狀態(tài)的考察。既保障了開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的試驗(yàn)研究為過(guò)程開(kāi)發(fā)提供技術(shù)經(jīng)濟(jì)信息，又較容易形成正確的工藝技術(shù)方案概念設(shè)計(jì)是對(duì)實(shí)驗(yàn)室研究工作的總結(jié)和鑒定，對(duì)于指導(dǎo)以后的過(guò)程研究和工程研究都是十分有意義的。**把中試裝置的設(shè)計(jì)建立在概念設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，避免了中試因小試不足而造成的失敗。概念設(shè)計(jì)的任務(wù)一般由試驗(yàn)研究人員來(lái)承擔(dān)。(?)**3、模型試驗(yàn)與技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的關(guān)系模型試驗(yàn)是考察在實(shí)驗(yàn)研究中因受規(guī)模和其他條件限制而不能考察的一些內(nèi)容，如考察放大效應(yīng)。尋找產(chǎn)生放大效應(yīng)的原因，測(cè)定有關(guān)的工藝參數(shù)等等。通過(guò)模型試驗(yàn)之后的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，可以了解試驗(yàn)內(nèi)容是否適當(dāng)，試驗(yàn)結(jié)果是否正確，以及所形成的技術(shù)結(jié)論是否科學(xué)合理等等。把模型試驗(yàn)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)關(guān)聯(lián)起來(lái)，能及時(shí)將評(píng)價(jià)結(jié)果和從評(píng)價(jià)中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題返回模型試驗(yàn)．再進(jìn)行考察，這樣可以確保模型試驗(yàn)的效果和試驗(yàn)結(jié)果的正確可靠，從而可避免形成一些不當(dāng)或錯(cuò)誤的技術(shù)概念和技術(shù)措施。**4、中試和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的關(guān)系

在化工過(guò)程開(kāi)發(fā)中，有時(shí)把中試成果當(dāng)成成熟的工藝技術(shù)并據(jù)此作工業(yè)裝置設(shè)計(jì)，會(huì)造成工業(yè)裝置設(shè)計(jì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。把中試和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)聯(lián)系起來(lái)，中試的任務(wù)不僅取得中試結(jié)果，還可用基礎(chǔ)設(shè)計(jì)來(lái)檢驗(yàn)中試結(jié)果。依照這樣的開(kāi)發(fā)程序，不僅保證了中試結(jié)果的科學(xué)可靠；而且也保證了基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的正確和完整、對(duì)提高以后工程設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量，是非常有益的。**

Thankyou!**習(xí)題1.試闡述化工過(guò)程開(kāi)發(fā)的主要含義2.試述實(shí)驗(yàn)室研究與化工生產(chǎn)的主要不同點(diǎn)。3.闡述化工過(guò)程開(kāi)發(fā)的主要步驟，指出開(kāi)發(fā)工作的關(guān)鍵所在。4.解釋名詞：小試、模試、中試、過(guò)程研究；工程研究；概念設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。5.試通過(guò)收集資料，談?wù)剬?duì)過(guò)程開(kāi)發(fā)的認(rèn)識(shí)**2024/1/862第二章選題和立項(xiàng)2024/1/863選題的重要性提出疑問(wèn)比記住答案更重要選題正確相等于問(wèn)題解決了一半偉大的人物提出偉大的問(wèn)題選題是檢索的起點(diǎn)我這里已經(jīng)裝滿了答案！可是我還不知道問(wèn)題在哪兒……2024/1/864問(wèn)題的提出生活/生產(chǎn)實(shí)踐對(duì)研究現(xiàn)狀不滿意科學(xué)的細(xì)分并不是所有的問(wèn)題都有意義2024/1/865利用思維導(dǎo)圖(MindMap)確定研究課題2024/1/8662024/1/867第一節(jié)選題基本原則第二節(jié)市場(chǎng)調(diào)研第三節(jié)技術(shù)經(jīng)濟(jì)資料第四節(jié)開(kāi)發(fā)方案的選擇及表達(dá)第五節(jié)立項(xiàng)報(bào)告2024/1/868第一節(jié)選題基本原則一、研究課題的來(lái)源1.縱向課題2.橫向課題3.自選課題2024/1/869一、研究課題的來(lái)源縱向課題國(guó)家或地方規(guī)劃內(nèi)的課題。計(jì)劃課題如：國(guó)家自然科學(xué)基金、863、973特點(diǎn)：指令、指導(dǎo)性2024/1/870一、研究課題的來(lái)源2.橫向課題企事業(yè)單位根據(jù)自身的發(fā)展需要提出課題，委托研究單位進(jìn)行研究。委托課題特點(diǎn)：目的、指標(biāo)明確2024/1/871一、研究課題的來(lái)源3.自選課題研究人員根據(jù)文獻(xiàn)、互聯(lián)網(wǎng)調(diào)查或社會(huì)調(diào)查自行確定的研究課題。特點(diǎn)：自由度大需注意3點(diǎn)：（1）結(jié)合科技發(fā)展、國(guó)家規(guī)劃、國(guó)民經(jīng)濟(jì)的需要（2）市場(chǎng)需求（3）針對(duì)老產(chǎn)品、技術(shù)改造，以存在的問(wèn)題立項(xiàng)。2024/1/872二、選題立項(xiàng)基本原則合法性國(guó)家法律、法規(guī)允許，符合方針政策、科技規(guī)范、主管部門(mén)規(guī)范。如：甲基異丙胺、苯丙胺高毒農(nóng)藥、邱氏鼠藥氟氯烴、小造紙、制革、冶煉、染料低水平的重復(fù)建設(shè)2024/1/873科學(xué)性符合科技發(fā)展方向的課題。如原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)九大關(guān)鍵技術(shù)：新催化、分離、生工、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、精細(xì)加工、聚合物改性、工程放大、節(jié)能和環(huán)保2024/1/874二、選題立項(xiàng)基本原則1.發(fā)展生產(chǎn)和市場(chǎng)需要2.合理的原料路線3.能夠生產(chǎn)出合格產(chǎn)品4.較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益2024/1/8751.發(fā)展生產(chǎn)和市場(chǎng)需要發(fā)展生產(chǎn)：課題新穎性、先進(jìn)性、成熟度如湖北化學(xué)所，合成氨催化劑開(kāi)發(fā)市場(chǎng)需要：解決與市場(chǎng)脫節(jié)的矛盾；成本、質(zhì)量。2024/1/8762.合理的原料路線原料供應(yīng)的可靠性、合理性、達(dá)到的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。如：合成氨天然資源2024/1/8773.能夠生產(chǎn)出合格產(chǎn)品

工藝路線的先進(jìn)性、可靠性2024/1/8784.較好的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益社會(huì)效益：發(fā)展生產(chǎn)力、合理利用資源、促進(jìn)工農(nóng)業(yè)發(fā)展、勞動(dòng)力就業(yè)。經(jīng)濟(jì)效益：投資、盈利、回收期2024/1/879三、開(kāi)發(fā)策略及對(duì)選題的影響2024/1/8801.兩類不同的開(kāi)發(fā)策略防御性進(jìn)攻性現(xiàn)有工藝改造，擴(kuò)大規(guī)模。特點(diǎn)－－風(fēng)險(xiǎn)小、投資小。創(chuàng)新、超前。特點(diǎn)－－風(fēng)險(xiǎn)大、潛在利潤(rùn)高。2024/1/8812.我國(guó)化工開(kāi)發(fā)工作選題策略起步晚，引進(jìn)多，自主少。勞動(dòng)力廉、發(fā)展快、機(jī)會(huì)多。要發(fā)揮優(yōu)勢(shì)：（1）地區(qū)資源（2）技術(shù)（3）技術(shù)儲(chǔ)備2024/1/882第二節(jié)市場(chǎng)調(diào)研2024/1/883一、市場(chǎng)調(diào)研及其重要性調(diào)查、預(yù)測(cè)，即對(duì)市場(chǎng)動(dòng)向和容量的研究。市場(chǎng)緊俏、價(jià)格上漲，說(shuō)明什么？相反，說(shuō)明什么？2024/1/884二、市場(chǎng)調(diào)研的程序和方法程序方法明確目標(biāo)；選擇市場(chǎng)變量；收集整理資料；選擇預(yù)測(cè)方法，提出預(yù)測(cè)結(jié)果無(wú)固定模式。定性、定量和綜合分析2024/1/8851.定性分析法（1）相關(guān)分析（2）類推分析（3）空缺分析2024/1/886（1）相關(guān)分析建立在市場(chǎng)某種商品與某種化工產(chǎn)品之間、化工產(chǎn)品與原料之間存在依賴關(guān)系的基礎(chǔ)上的預(yù)測(cè)方法。如：聚氯乙稀塑料增塑劑鄰苯二甲酸二丁酯2024/1/887（2）類推分析建立在兩種產(chǎn)品之間存在相同或相似特征基礎(chǔ)上的預(yù)測(cè)方法。如：鐵鋼橡膠硫化橡膠碳？2024/1/888（3）空缺分析建立在符合某種規(guī)律的一系列事物中，存在未經(jīng)探索的空白可待開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)上的預(yù)測(cè)方法。如：杜邦公司開(kāi)發(fā)尼龍－66。脂肪二元羧酸二元胺二元醇合成纖維尼龍－662024/1/8892.市場(chǎng)定量預(yù)測(cè)方法

產(chǎn)品需求量的預(yù)測(cè)。年19941995199619971998萬(wàn)t1011121314某化工產(chǎn)品近五年產(chǎn)量99年的產(chǎn)量？2024/1/890（1）簡(jiǎn)單平均法（2）移動(dòng)平均法（3）加權(quán)平均法（4）回歸分析法2024/1/891（1）簡(jiǎn)單平均法（2）移動(dòng)平均法2024/1/892（3）加權(quán)平均法2024/1/893（4）回歸分析法一元線性回歸年萬(wàn)t年萬(wàn)t9441.610065.639543.290174.499645.600281.969749.360383.709857.080485.949958.59預(yù)測(cè)08年產(chǎn)量2024/1/894第三節(jié)技術(shù)經(jīng)濟(jì)資料一、資料來(lái)源1.e-mail及internet網(wǎng)上信息2.化學(xué)化工期刊3.手冊(cè)和專著4.產(chǎn)品目錄、商品大全、海關(guān)報(bào)表等5.專利文獻(xiàn)2024/1/895二、過(guò)程專門(mén)資料和過(guò)程外圍資料

（P75-112）2024/1/896二、過(guò)程專門(mén)資料和過(guò)程外圍資料1.過(guò)程專門(mén)資料化學(xué)反應(yīng)和設(shè)計(jì),建立化學(xué)反應(yīng)裝置（1）有關(guān)化學(xué)物質(zhì)的物化性質(zhì)（2）化學(xué)平衡數(shù)據(jù)（3）轉(zhuǎn)化率、選擇性、收率（4）反應(yīng)動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)2024/1/8971.過(guò)程專門(mén)資料（1）有關(guān)化學(xué)物質(zhì)的物化性質(zhì)粘度、導(dǎo)熱系數(shù)、擴(kuò)散系數(shù)、蒸氣壓、沸點(diǎn)、凝固點(diǎn)、氣液平衡數(shù)據(jù)、表面張力以及固體催化劑的各種物理性能純物質(zhì)、混合物手冊(cè)或已建立的數(shù)據(jù)庫(kù)、試驗(yàn)測(cè)定、查圖表、經(jīng)驗(yàn)公式2024/1/898（2）化學(xué)平衡數(shù)據(jù)分離、循環(huán)如:合成氨（3）轉(zhuǎn)化率、選擇性、收率工藝條件優(yōu)化的主要判據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)(反應(yīng)器選型,物料的分離提純流程設(shè)計(jì))2024/1/899（4）反應(yīng)動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)速率常數(shù),活化能,反應(yīng)級(jí)數(shù).反應(yīng)器放大的重要依據(jù)之一.宏觀動(dòng)力學(xué)(化工過(guò)程開(kāi)發(fā)),微觀動(dòng)力學(xué)測(cè)試主要方法?操作方式?2024/1/81002.過(guò)程外圍資料在專門(mén)資料以外為可行性研究和技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)所需的有關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)銷(xiāo)售和生產(chǎn)環(huán)境方面的一些資料(工業(yè)裝置,正常運(yùn)轉(zhuǎn))（1）有關(guān)生產(chǎn)原料資料（2）有關(guān)產(chǎn)品資料（3）有關(guān)副產(chǎn)物資料（4）廠房建筑方面的資料（5）廠址選擇方面的資料（6）能源方面的資料2024/1/8101（1）有關(guān)生產(chǎn)原料資料在化工生產(chǎn)中，原料費(fèi)用往往是生產(chǎn)成本的主要組成部分(50-80%)（P107表）,是決定開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的工藝技術(shù)路線，生產(chǎn)規(guī)模，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行取舍的重要依據(jù)之一.包括原料的產(chǎn)地、品位、價(jià)格、供應(yīng)量以及有關(guān)國(guó)家資源政策和工業(yè)發(fā)展規(guī)劃與布局等.原料來(lái)源?2024/1/8102（2）有關(guān)產(chǎn)品資料產(chǎn)品的特性、社會(huì)需求情況和可能達(dá)到的價(jià)格等。不同用途對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求不同如：油漆用鈦白粉---電子級(jí)（純度要求不同）工藝不同不單純迫求高純度，但必須滿足用戶需求硫酸法水解法2024/1/8103（3）有關(guān)副產(chǎn)物資料副產(chǎn)物能否成為副產(chǎn)品？數(shù)量，價(jià)格，需求，分離工藝。如不能，則排放。治理“三廢’應(yīng)掌握的信息和資料主要是排放的有害性．對(duì)環(huán)境可能造成的污染程度，以及可能采取的治理方法等等。三廢2024/1/8104（4）廠房建筑方面的資料平面、柱網(wǎng)、空間、防火防爆2024/1/8105（5）廠址選擇方面的資料氣象資料（氣溫、濕度、降水量、風(fēng)）地形資料工程地質(zhì)資料交通運(yùn)輸資料環(huán)境保護(hù)資料水源資料2024/1/8106（6）能源方面的資料水、電、氣水：冷卻水、工藝水（來(lái)源、溫度、水質(zhì)）電：供電的可能性、可靠性汽：鍋爐、電加熱2024/1/8107三、資料的整理和分析資料收集零散，需整理。建立卡片，分類、整理、分析重復(fù)試驗(yàn)2024/1/8108第四節(jié)開(kāi)發(fā)方案的選擇及表達(dá)一、方案的選擇多種方案選優(yōu)：分析、計(jì)算、試驗(yàn)、工程因素二、方案表達(dá)－－設(shè)想流程圖用來(lái)描述從生產(chǎn)原料到產(chǎn)品的全部操作程序、物料流向及設(shè)備組合的工藝流程圖案。2024/1/8109第五節(jié)立項(xiàng)報(bào)告

可行性報(bào)告主要內(nèi)容：項(xiàng)目名稱項(xiàng)目背景技術(shù)路線研究?jī)?nèi)容市場(chǎng)預(yù)測(cè)2024/1/8110技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)經(jīng)費(fèi)社會(huì)效益研究單位基本情況項(xiàng)目進(jìn)度2024/1/8111

謝謝！2024/1/8112習(xí)題年萬(wàn)t年萬(wàn)t9441.610065.639543.290174.499645.600281.969749.360383.709857.080485.949958.59預(yù)測(cè)08年產(chǎn)量2024/1/8113第三章化工過(guò)程開(kāi)發(fā)的實(shí)驗(yàn)室工作2024/1/8114第二章回顧選題市場(chǎng)需求調(diào)研所需資料立項(xiàng)來(lái)源3種原則4點(diǎn)定性定量專門(mén)外圍一元線性回歸2024/1/8115主要內(nèi)容第一節(jié)概述第二節(jié)測(cè)量技術(shù)第三節(jié)催化劑研究第四節(jié)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究方法簡(jiǎn)介第五節(jié)標(biāo)準(zhǔn)樣品及分析方法第六節(jié)化工單元過(guò)程和化工單元操作試驗(yàn)2024/1/8116第一節(jié)概述（參考P37-46）一、實(shí)驗(yàn)分類預(yù)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)展和目的的不同實(shí)驗(yàn)＝試驗(yàn)？2024/1/81171.預(yù)實(shí)驗(yàn)為提出設(shè)想流程而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。內(nèi)容：針對(duì)可行性研究中提出的疑問(wèn)或前面實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的新問(wèn)題來(lái)進(jìn)行研究。特點(diǎn)：無(wú)全面規(guī)劃、定性或半定量的實(shí)驗(yàn)要求：研究者必須建立明確的思路。如對(duì)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的研究，從三個(gè)方面建立思路：2024/1/8118（1）從認(rèn)識(shí)對(duì)象的特征來(lái)建立思路。（2）從影響過(guò)程的因素出發(fā)來(lái)建立思路（3）從工藝的特殊條件建立思路

化學(xué)反應(yīng)的特征？影響反應(yīng)速率的因素？如催化反應(yīng)的控制步驟等目的：目標(biāo)明確、簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)2024/1/8119預(yù)實(shí)驗(yàn)的三種形式（1）認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)（2）析因?qū)嶒?yàn)（3）驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)2024/1/8120（1）認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)

認(rèn)識(shí)試驗(yàn)是為了認(rèn)識(shí)過(guò)程研究對(duì)象的特征和初步規(guī)律而專門(mén)設(shè)計(jì)的試驗(yàn)。方法：對(duì)比實(shí)驗(yàn)如考察反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和收率的高低，考察溫度或濃度對(duì)過(guò)程影響的敏感程度，以及考察傳熱方式或傳質(zhì)條件改變對(duì)過(guò)程的影響等。目的：獲得感性認(rèn)識(shí)，要求研究者善于思考、分析問(wèn)題。2024/1/8121（2）析因?qū)嶒?yàn)

析因試驗(yàn)是為了弄清實(shí)驗(yàn)的各種影響因素而專門(mén)組織的試驗(yàn)。應(yīng)注意以下法則：A、注意工程因素的等效性，不必對(duì)所有的因素都逐個(gè)進(jìn)行試驗(yàn)；B、分清可調(diào)和不可調(diào)因素，對(duì)不可調(diào)因素一般不作考察；C、分清敏感因素和非敏感因素，對(duì)非敏感因素，一般也不作重點(diǎn)考察直接工程非常規(guī)2024/1/8122（3）驗(yàn)證（鑒別）實(shí)驗(yàn)針對(duì)已形成的技術(shù)結(jié)論或設(shè)想的技術(shù)措施，判別其是與非而專門(mén)設(shè)計(jì)的試驗(yàn)。采取一些簡(jiǎn)易設(shè)備和簡(jiǎn)便方法來(lái)進(jìn)行，要求研究者要善于運(yùn)用工程因素等效性的概念來(lái)合理簡(jiǎn)化試驗(yàn)過(guò)程。2024/1/81232、系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)試驗(yàn)是在預(yù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上迸行，它是有目的有計(jì)劃地對(duì)預(yù)試驗(yàn)測(cè)定的定性結(jié)論或技術(shù)方案作系統(tǒng)考察．并定量測(cè)取有關(guān)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。預(yù)試驗(yàn)-------概念設(shè)計(jì)；系統(tǒng)試驗(yàn)-----基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。2024/1/8124包括：A、實(shí)驗(yàn)?zāi)康腂、實(shí)驗(yàn)方案C、裝置設(shè)計(jì)和建立D、實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的安排E、獲得數(shù)據(jù)F、數(shù)據(jù)處理2024/1/8125二、實(shí)驗(yàn)工作程序基本程序：規(guī)劃---實(shí)驗(yàn)及記錄---分析整理---報(bào)告1.擬定實(shí)驗(yàn)計(jì)劃2.實(shí)驗(yàn)過(guò)程3.總結(jié)新產(chǎn)品？新技術(shù)對(duì)老工藝改造？認(rèn)真操作、觀察現(xiàn)象、測(cè)數(shù)據(jù)、記錄成果、不足2024/1/8126第二節(jié)測(cè)量技術(shù)一、溫度測(cè)量二、壓力測(cè)量三、流量測(cè)量2024/1/8127一、溫度測(cè)量常用的測(cè)溫元件？玻璃液柱雙金屬熱電偶2024/1/8128名稱測(cè)溫范圍℃優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)玻璃液柱溫度計(jì)酒精-80～30水銀-10～300直觀，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好，價(jià)格低廉易碎、溫度范圍有限，安裝位置要求準(zhǔn)確，熱響應(yīng)慢雙金屬溫度計(jì)低溫型-80～80高溫型0～500直觀，堅(jiān)固耐用，無(wú)汞危險(xiǎn)性，價(jià)格低廉僅用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，需要一定浸入長(zhǎng)度，表盤(pán)所限精度差，熱響應(yīng)慢熱電偶低溫-200～40高溫0～1700測(cè)溫范圍寬，響應(yīng)快安裝靈活需顯示儀表測(cè)溫元件特點(diǎn)2024/1/8129二、壓力測(cè)量U型管液柱壓差計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作方便、讀數(shù)直觀、價(jià)格低廉缺點(diǎn)：易碎彈簧管壓力表測(cè)量范圍大，讀數(shù)精確度較差。2024/1/8130三、流量測(cè)量轉(zhuǎn)子流量計(jì)皂膜流量計(jì)毛細(xì)管流量計(jì)2024/1/8131第三節(jié)催化劑研究一、催化技術(shù)概況1.催化劑及性能指標(biāo)（1）活性（2）選擇性（3）穩(wěn)定性2024/1/81322.催化劑開(kāi)發(fā)內(nèi)容催化劑開(kāi)發(fā)包括了催化劑的設(shè)計(jì)、制備、測(cè)試、評(píng)價(jià)等各方面多專業(yè)的工作，也包括了實(shí)驗(yàn)室研究（小試）、中試以及大廠生產(chǎn)和使用等各個(gè)工作段在內(nèi)。是一個(gè)龐大的工作體系。一般來(lái)講，即使局部更新一個(gè)已經(jīng)工業(yè)化的催化劑也需要3－5年的時(shí)間，而且需要耗費(fèi)大量的資金和人力。開(kāi)發(fā)工作的每一步都要仔細(xì)考慮經(jīng)濟(jì)因素。2024/1/81333.催化劑開(kāi)發(fā)中的實(shí)驗(yàn)室工作實(shí)驗(yàn)室工作包括幾個(gè)部分：（1）資料準(zhǔn)備（2）催化劑參考樣品的剖析（3）配方篩選2024/1/8134資料準(zhǔn)備通過(guò)查閱文獻(xiàn)做以下幾項(xiàng)工作:1、待開(kāi)發(fā)催化劑及其相關(guān)的工藝過(guò)程的歷史及其現(xiàn)狀2、課題的由來(lái)和意義3、技術(shù)路線的選擇4、技術(shù)上的先進(jìn)性和可行性5、經(jīng)濟(jì)上的合理性2024/1/8135樣品剖析ICI46-1催化劑的剖析（剖析結(jié)果）（1）外觀（2）物理性質(zhì)（3）催化劑的元素組成分析（4）催化劑中某些元素的分布（5）催化劑物相組成的測(cè)定2024/1/8136（6）催化劑的差熱譜圖（7）催化劑可還原性的考察（8）催化劑中活性組分鎳晶粒大小和吸附氫氣的測(cè)定（9）催化劑熱穩(wěn)定性的考察（10）催化劑的活性和抗碳性能的考察推斷:高嶺土、氧化鋁、氧化鎂為載體；氧化鈣為助劑；鎳為活性組分；鋁酸鈣水泥為粘結(jié)劑；高溫處理2024/1/8137二、催化劑制備方法沉淀1.單組分沉淀法

沉淀劑與一種待沉淀組分溶液作用以制備單一組分沉淀物2.多組分共沉淀法

將催化劑所需的兩種或兩種以上組分同時(shí)沉淀的一種方法3.均勻沉淀待沉淀溶液與沉淀劑母體混合均勻，調(diào)節(jié)反應(yīng)條件（溫度、PH值等）使體系逐步生成沉淀劑，使沉淀進(jìn)行，得到均勻純凈固體。2024/1/8138浸漬將載體浸泡在含有活性組分（主、助催化劑組分）的可溶性化合物溶液中，而后除去過(guò)剩溶液，再經(jīng)干燥、焙燒和活化即可離子交換法1、無(wú)機(jī)離子交換劑制備（分子篩）2、有機(jī)離子交換劑制備（離子交換樹(shù)脂）2024/1/8139共混法2024/1/81402024/1/8141三、催化劑評(píng)價(jià)方法微反—檢測(cè)2024/1/8142微反活性測(cè)試裝置

2024/1/8143第四節(jié)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究方法簡(jiǎn)介

（P86-92）2024/1/8144動(dòng)力學(xué)研究的目的和作用目的：為研究的催化劑提供數(shù)學(xué)模型，使之能夠在較大的范圍內(nèi)更有把握地、更準(zhǔn)確地反映溫度、空速、壓力等參數(shù)對(duì)反應(yīng)速率、轉(zhuǎn)化率和選擇性的影響規(guī)律。作用：為催化劑設(shè)計(jì)以及催化劑反應(yīng)器的設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)。2024/1/8145多相催化機(jī)理對(duì)于多相催化反應(yīng)，以化學(xué)物種與催化劑的接觸開(kāi)始，需要經(jīng)歷一系列的物理和化學(xué)基本步驟。稱這些步驟序列為“歷程”，而包括吸附、脫附、物理傳輸和化學(xué)變化步驟在內(nèi)的序列關(guān)系稱為機(jī)理。2024/1/8146動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)方法動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：主要是測(cè)取不同溫度和反應(yīng)物濃度條件下的反應(yīng)速率，由此確定反應(yīng)活化能、反應(yīng)級(jí)數(shù)和頻率因子等動(dòng)力學(xué)參數(shù)。測(cè)試方法：可以在間歇操作的反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，也可以在連續(xù)操作的反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行。不論哪種方法，都不能直接測(cè)出反應(yīng)速率；而必須通過(guò)測(cè)試數(shù)據(jù)計(jì)算方能求得。2024/1/8147反應(yīng)器1.間歇反應(yīng)器2.連續(xù)反應(yīng)器

3.脈沖式反應(yīng)器2024/1/81481.間歇反應(yīng)器特點(diǎn)：反應(yīng)速率隨時(shí)間而相應(yīng)下降溫度、濃度均勻2024/1/81491.間歇反應(yīng)器（續(xù)）測(cè)定的數(shù)據(jù)：適用的物料體系：時(shí)間與濃度的關(guān)系（t～C）液相反應(yīng)系統(tǒng)慢反應(yīng)2024/1/81501.間歇反應(yīng)器（續(xù)）優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：試驗(yàn)方法簡(jiǎn)便，測(cè)試所消耗的物料量很少。數(shù)據(jù)處理較為繁瑣，且準(zhǔn)確程度較差。圖解微分積分How？2024/1/81512.連續(xù)反應(yīng)器積分微分無(wú)梯度催化劑裝填量2024/1/8152積分反應(yīng)器特點(diǎn)：適用反應(yīng)體系：催化劑床層高度大于反應(yīng)器內(nèi)徑2倍以上。催化劑裝填量大，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率較大；一般x＞25%連續(xù)多相催化快反應(yīng)床層各個(gè)截面上，反應(yīng)物的濃度不同，出口測(cè)定的反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率反應(yīng)的積分結(jié)果。2024/1/8153積分反應(yīng)器（續(xù)）試驗(yàn)數(shù)據(jù):反應(yīng)速率：2024/1/81542024/1/8155優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)分析儀器要求不高,試驗(yàn)與工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程相近不易恒溫，存在溫度梯度。數(shù)據(jù)處理有一定難度，誤差較大2024/1/81562024/1/8157微分反應(yīng)器特點(diǎn)：催化劑的填充量少（常在1g以下）高空速進(jìn)料，控制很低的反應(yīng)轉(zhuǎn)化率。2024/1/8158微分反應(yīng)器測(cè)定數(shù)據(jù)：反應(yīng)速率：進(jìn)出口轉(zhuǎn)化率2024/1/8159微分反應(yīng)器優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：能直接給出反應(yīng)速率，數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)單；催化劑床層容易維持等溫分析的精度要求高，配料困難。如果催化劑床層內(nèi)出現(xiàn)溝流，則對(duì)反應(yīng)過(guò)程的影響很大。怎樣配料？2024/1/81602024/1/8161無(wú)梯度反應(yīng)器特點(diǎn)：理想混合反應(yīng)器特點(diǎn)？能直接測(cè)出反應(yīng)速率；無(wú)配料的困難；無(wú)需控制很小的進(jìn)、出口轉(zhuǎn)化率之差，測(cè)試手段也容易解決。2024/1/8162無(wú)梯度反應(yīng)器測(cè)定數(shù)據(jù)：反應(yīng)速率：進(jìn)出口轉(zhuǎn)化率2024/1/81632024/1/81642024/1/8165脈沖反應(yīng)器簡(jiǎn)稱“微反”。是用一臺(tái)氣相色譜儀與一個(gè)微型管式反應(yīng)器串聯(lián)。2024/1/81662024/1/8167動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)的流程和方法

流程與方法

動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)與催化劑評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)在設(shè)備、裝置和流程一般是基本相同的，但做評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)時(shí)，改變催化劑而不改變條件，做動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)則不改變催化劑2024/1/8168本征、宏觀動(dòng)力學(xué)

只有在排除了內(nèi)外擴(kuò)散因素影響的前提下，才能評(píng)價(jià)催化劑的本征活性和研究催化劑的本征動(dòng)力學(xué)。機(jī)理、數(shù)模宏觀—工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際2024/1/8169第五節(jié)標(biāo)準(zhǔn)樣品及分析方法一、標(biāo)準(zhǔn)樣品二、分析方法和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)2024/1/8170一、標(biāo)準(zhǔn)樣品購(gòu)買(mǎi)自制標(biāo)準(zhǔn)樣品提純的方法：意義：定性研究反應(yīng)過(guò)程、定量計(jì)算、各種評(píng)價(jià)分析純、色譜純合成、表征精餾、結(jié)晶、色譜（閃柱色譜和薄層色譜）2024/1/8171二、分析方法和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)：是具體產(chǎn)品應(yīng)達(dá)到的規(guī)格指標(biāo)，而這種規(guī)格指標(biāo)又是按一定分析方法制定的。產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)由開(kāi)發(fā)單位提出，完善認(rèn)定后形成企業(yè)、部門(mén)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。已有產(chǎn)品可收集權(quán)威標(biāo)準(zhǔn)如美國(guó)ASTM、德國(guó)DIN2024/1/8172分析方法：首先要準(zhǔn)確，還要快速、簡(jiǎn)單、實(shí)用（氣譜、液譜、紫外）。包括產(chǎn)品、中間體2024/1/8173第六節(jié)化工單元過(guò)程和化工單元操作試驗(yàn)

意義：對(duì)認(rèn)識(shí)過(guò)程規(guī)律、設(shè)備選型，能提出最直接的依據(jù)。反應(yīng)過(guò)程與分離新技術(shù)2024/1/8174MTBE催化精餾技術(shù)的開(kāi)發(fā)工藝概況：C4餾分中的異丁烯與甲醇反應(yīng)生成甲基叔丁基醚?？梢詫?shí)現(xiàn)C4中正丁烯與異丁烯的分離2024/1/8175反應(yīng)、精餾分別進(jìn)行2024/1/8176工藝改進(jìn)：1981年，美國(guó)ChemicalResearch&Licensing公司采用反應(yīng)精餾技術(shù)，提高了單程轉(zhuǎn)化率，選擇性99%。2024/1/81772024/1/8178本章總結(jié)實(shí)驗(yàn)預(yù)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)析因驗(yàn)證定性、半定量定量思路（3點(diǎn)）概念設(shè)計(jì)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)2024/1/8179動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)康姆椒ǚ磻?yīng)器間歇連續(xù)積分微分無(wú)梯度特點(diǎn)；測(cè)試方法2024/1/8180Theend!2024/1/8181第四章化工過(guò)程放大2024/1/8182概述化工過(guò)程放大是科學(xué)理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合、質(zhì)和量相結(jié)合的工程科學(xué)問(wèn)題。技術(shù)上的關(guān)鍵問(wèn)題是：（1）是否開(kāi)發(fā)出高效催化劑（2）可靠的放大技術(shù)，特別是反應(yīng)器的放大（3）工業(yè)化過(guò)程的材料（4）過(guò)程所需設(shè)備（5）計(jì)量和檢測(cè)技術(shù)核心是放大技術(shù)2024/1/8183模擬研究法用模型研究化工過(guò)程的現(xiàn)象、規(guī)律模型實(shí)物、數(shù)學(xué)基本方法

經(jīng)驗(yàn)數(shù)學(xué)部分解析相似2024/1/8184第一節(jié)逐級(jí)經(jīng)驗(yàn)放大2024/1/8185一、幾個(gè)概念1.放大系數(shù)What’sthemeaning?G.E.Davis：在實(shí)驗(yàn)室中幾克物料的小型實(shí)驗(yàn)，對(duì)于指導(dǎo)大型工廠的建設(shè)工作，并沒(méi)有什么作用。但用數(shù)公斤物料進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，則無(wú)疑可提供大型工廠需要的全部數(shù)據(jù)。定義：放大后的實(shí)驗(yàn)（生產(chǎn)）規(guī)模/前表達(dá)：小時(shí)投料量、每批投料量或年產(chǎn)量反應(yīng)器特征尺寸比。2024/1/81862.放大效應(yīng)如：反應(yīng)狀況惡化、轉(zhuǎn)化率、選擇性、收率下降、產(chǎn)品質(zhì)量劣化等。反應(yīng)得到改善，得到正的放大效應(yīng)因過(guò)程規(guī)模變大造成指標(biāo)不能重復(fù)的現(xiàn)象2024/1/81873.逐級(jí)經(jīng)驗(yàn)放大定義：放大系數(shù)的確定：在放大過(guò)程缺乏依據(jù)時(shí)，依靠小規(guī)模實(shí)驗(yàn)成功的方法和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，加上開(kāi)發(fā)者的經(jīng)驗(yàn)，不斷適當(dāng)加大實(shí)驗(yàn)的規(guī)模，修正前一級(jí)實(shí)驗(yàn)確定的參數(shù)，來(lái)摸索化學(xué)反應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)器的規(guī)律。化學(xué)反應(yīng)類型、放大理論的成熟度、過(guò)程規(guī)律的掌握度、研究人員經(jīng)驗(yàn)。

低放大系數(shù)？高放大系數(shù)？2024/1/8188典型反應(yīng)過(guò)程放大系數(shù)2024/1/81892024/1/8190二、逐級(jí)經(jīng)驗(yàn)放大的步驟反應(yīng)器選型工藝條件優(yōu)化反應(yīng)器放大小型裝置考察“結(jié)構(gòu)變量”小型裝置考察“操作變量”模型裝置考察“幾何變量”2024/1/8191三、逐級(jí)經(jīng)驗(yàn)放大的特征1．只注重輸入與輸出關(guān)系，純屬于經(jīng)驗(yàn)性質(zhì)綜合考察2．試驗(yàn)程序人為確定

3．放大是根據(jù)試險(xiǎn)結(jié)果外推

黑箱三步線性規(guī)律缺乏理論指導(dǎo)，周期較長(zhǎng)；方法簡(jiǎn)單2024/1/8192例：合成氨技術(shù)開(kāi)發(fā)2024/1/8193合成氨技術(shù)開(kāi)發(fā)及啟示基礎(chǔ)研究：哈伯的工作（實(shí)驗(yàn)室）

反應(yīng)基本規(guī)律特點(diǎn)：在常溫常壓下不反應(yīng)。1000℃，常壓，轉(zhuǎn)化率也小于0.01%；提高壓力，反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率則提高。催化劑：鋨2024/1/8194（1〕反應(yīng)器選型強(qiáng)放熱的氣固相催化反應(yīng)，高溫高壓。哈伯選用了80g/h固定床管式催化反應(yīng)器。2024/1/8195(2)條件優(yōu)化工藝條件：產(chǎn)品：500～600℃；17.5～20MPa；鋨催化劑氨的體積分?jǐn)?shù)達(dá)6%2024/1/8196（3）預(yù)設(shè)計(jì)工藝流程A.原料循環(huán)B.熱量利用C.冷凍分離2024/1/8197（4）波施的工作（反應(yīng)器放大和工業(yè)化）（a）研制了穩(wěn)定可靠的廉價(jià)催化劑取代了鋨催化劑

含少量鉀、鎂、鋁、鈣為助催化劑的鐵催化劑（b）找到能耐20MPa、500～600C的高壓高溫材質(zhì)、并設(shè)計(jì)出合成氨反應(yīng)器（c）提供廉價(jià)的氮?dú)夂蜌錃?024/1/8198啟示①對(duì)于化工過(guò)程開(kāi)發(fā)，在實(shí)驗(yàn)室研究階段即應(yīng)充分考慮實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的可行性。②在實(shí)驗(yàn)室研究完成之后．還必須解決與工業(yè)生產(chǎn)有關(guān)的一些技術(shù)問(wèn)題。③技術(shù)開(kāi)發(fā)的成功與科學(xué)技術(shù)水平有看密切關(guān)系。在20世紀(jì)初，若不是可以實(shí)現(xiàn)高溫高壓技術(shù)、空氣分離技術(shù)和深度冷凍技術(shù)，合成氨的工業(yè)化也是不可能實(shí)現(xiàn)。隨著合成氨技術(shù)的開(kāi)發(fā)．又推動(dòng)了催化劑制備技術(shù)，高溫高壓技術(shù)，深冷分離技術(shù)等近代化工技術(shù)的發(fā)展。2024/1/8199例：異丙苯生產(chǎn)苯酚和丙酮的工藝2024/1/8200一級(jí)不可逆2024/1/8201（I）反應(yīng)器選型

反應(yīng)特點(diǎn)：

選擇：過(guò)氧化氫異丙苯的分解反應(yīng)為液相反應(yīng)，反應(yīng)速率較快。多種型式的反應(yīng)器適用連續(xù)操作管式反應(yīng)器2024/1/8202（2）優(yōu)化工藝條件

選用一根直徑為40mm，長(zhǎng)度為1202mm的不銹鋼管（容積約1.51L）作反應(yīng)器試驗(yàn)考察工藝條件對(duì)反應(yīng)結(jié)果的影響2024/1/8203根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定的工藝條件為結(jié)果：轉(zhuǎn)化率為98.8％。2024/1/8204（3）反應(yīng)器放大與校驗(yàn)校驗(yàn)試驗(yàn)分兩級(jí)進(jìn)行A、不改變管直徑，反應(yīng)管延長(zhǎng)，將反應(yīng)器容積放大到2.15L（流量0.1m3/h）B、容積從2.15L放大到10L(流量0.464m3/h)結(jié)果：轉(zhuǎn)化率99.8%，無(wú)放大效應(yīng)2024/1/8205（4）計(jì)算反應(yīng)器容積工業(yè)化的要求處理量：過(guò)氧化氫異丙苯（濃度為3.2kmol／m3。）的量為3m3/h。計(jì)算所需反應(yīng)器的容積：按1.51L模型尺寸，根據(jù)物料處理量的擴(kuò)大，按比例外推計(jì)算。結(jié)果：45.3L2024/1/8206第二節(jié)數(shù)學(xué)模型法2024/1/8207定義：在充分認(rèn)識(shí)過(guò)程的基礎(chǔ)上，運(yùn)用理論分折，找到描述過(guò)程運(yùn)行規(guī)律的數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用于反應(yīng)器的放大計(jì)算。試驗(yàn)的目的是為了建立和檢驗(yàn)數(shù)學(xué)模型。試驗(yàn)的方式和要求與經(jīng)驗(yàn)放大方法有很大差別。是否還需要實(shí)驗(yàn)？2024/1/8208一、數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型：要求：通常是一組描述過(guò)程運(yùn)行動(dòng)態(tài)規(guī)律的代數(shù)方程或微分方程。既要能表達(dá)實(shí)際過(guò)程運(yùn)行的規(guī)律又要簡(jiǎn)單而便于應(yīng)用。2024/1/8209建模中的問(wèn)題1.建立數(shù)學(xué)模型的方法2.數(shù)學(xué)模型的簡(jiǎn)化3.數(shù)學(xué)模型的針對(duì)性2024/1/82101.建立數(shù)學(xué)模型的方法怎樣建立？如反應(yīng)器進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的數(shù)模建立掌握動(dòng)態(tài)規(guī)律動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)流動(dòng)與混合、傳熱、傳質(zhì)方程組：物料、熱量、動(dòng)量衡算2024/1/82112.數(shù)學(xué)模型的簡(jiǎn)化如：固定床催化反應(yīng)器中氣體流動(dòng)規(guī)律：簡(jiǎn)化表達(dá)：要求：紊亂、隨機(jī)返混模型結(jié)果的等效2024/1/82123.數(shù)學(xué)模型的針對(duì)性明確的模擬目標(biāo)目標(biāo)不同，模型不同。目標(biāo)不同，限制范圍不同。如：流體流動(dòng)返混、阻力模型不同多為工程因素如：催化劑活性溫度限制了模型溫度參數(shù)變化作用：有利于模型的簡(jiǎn)化2024/1/8213二、研究方法（化學(xué)反應(yīng)器建模）1.反應(yīng)過(guò)程2.傳遞過(guò)程3.建模4.校驗(yàn)2024/1/82141.反應(yīng)過(guò)程內(nèi)容：反應(yīng)類型、控制步驟；動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)與經(jīng)驗(yàn)放大不同，不需模擬生產(chǎn)裝置。了解過(guò)程本質(zhì)排除外界因素的干擾2024/1/82152.傳遞過(guò)程內(nèi)容：方法：反應(yīng)器內(nèi)物理過(guò)程的規(guī)律與反應(yīng)器型式、結(jié)構(gòu)有關(guān)冷模實(shí)驗(yàn)2024/1/82163.建模物理、化學(xué)過(guò)程的結(jié)合方法：濃度、溫度效應(yīng)建立動(dòng)力學(xué)、物料、熱量衡算（動(dòng)量）方程2024/1/82174.校驗(yàn)方法：中試與數(shù)模計(jì)算結(jié)果比較是否等效？與經(jīng)驗(yàn)法的實(shí)驗(yàn)不同2024/1/8218三、特征1．分解過(guò)程，不作綜合考察

著眼于過(guò)程的內(nèi)部規(guī)律，對(duì)過(guò)程進(jìn)行分解和綜合2．合理簡(jiǎn)化過(guò)程運(yùn)行規(guī)律

抓主要矛盾，忽略次要矛盾3．科學(xué)試驗(yàn)是為了建立和檢驗(yàn)數(shù)學(xué)模型

反應(yīng)工程理論和傳遞過(guò)程理論指導(dǎo)下建立數(shù)學(xué)模型；模型來(lái)源于實(shí)踐，又為實(shí)踐所檢驗(yàn)。2024/1/8219例：異丙苯生產(chǎn)苯酚和丙酮的工藝2024/1/8220任務(wù)2024/1/8221等溫、容、均液相，一級(jí)不可逆反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型：試驗(yàn)測(cè)得：2024/1/8222連續(xù)管式反應(yīng)器，活塞流等溫，無(wú)溫度梯度，無(wú)返混等物理因素影響2024/1/8223活塞流反應(yīng)器：2024/1/82242024/1/8225例丙烯二聚過(guò)程開(kāi)發(fā)2024/1/8226聚合反應(yīng)2024/1/8227（1）聚合反應(yīng)過(guò)程開(kāi)發(fā)特點(diǎn)：氣相催化反應(yīng)，催化劑為三丙基鋁、加壓條件下進(jìn)行，原料丙烯和催化劑三丙基鋁混合進(jìn)料。一級(jí)不可逆反應(yīng)、采用管式反應(yīng)器。2024/1/8228建立反應(yīng)器的數(shù)學(xué)模型的簡(jiǎn)化①在反應(yīng)條件控制的范圍以內(nèi)，有關(guān)物性參數(shù)為常數(shù)；②反應(yīng)器內(nèi)由于物料流動(dòng)所產(chǎn)生的壓降不計(jì)；③反應(yīng)器內(nèi)無(wú)徑向溫度梯度，但沿軸向有溫度變化；④物料通過(guò)反應(yīng)器截面的流量恒定；⑤活塞流狀態(tài)流動(dòng)；⑥絕熱系統(tǒng)。2024/1/8229反應(yīng)器的數(shù)學(xué)模型放大結(jié)果絕熱一維系統(tǒng)的活塞流模型。數(shù)學(xué)表達(dá)形式：化學(xué)反應(yīng)應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型、物料和熱量衡算式。物料循環(huán)裝置放大17000倍，反應(yīng)器出口溫度的理論與實(shí)驗(yàn)值差2℃放大成功2024/1/8230（2）異構(gòu)化反應(yīng)過(guò)程開(kāi)發(fā)

特點(diǎn)：氣、固相催化反應(yīng)、硅鋁催化劑，一級(jí)可逆反應(yīng)。反應(yīng)溫度：80～85℃，轉(zhuǎn)化率75%，選擇性為79％。固定床催化反應(yīng)器2024/1/8231模型簡(jiǎn)化①擬均相；②活塞流；③恒溫．無(wú)溫度梯度和壓力降。2024/1/8232模型

恒溫活塞流模型其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型和物料衡算式聯(lián)立。2024/1/8233放大關(guān)鍵催化劑國(guó)外采用低活性催化劑，將反應(yīng)器放大7000倍獲得了成功。2024/1/8234（3）脫甲基化反應(yīng)過(guò)程開(kāi)發(fā)

特點(diǎn)：吸熱的催化分解反應(yīng)．高溫下的副反應(yīng)少．采用固定床反應(yīng)器。2024/1/8235簡(jiǎn)化擬均相、恒溫?zé)o壓力降等。2024/1/8236模型復(fù)雜國(guó)外采用等溫爐加熱，放大2000倍建立生產(chǎn)袋置。經(jīng)生產(chǎn)檢驗(yàn)，產(chǎn)物和副產(chǎn)物的分布與數(shù)學(xué)模型計(jì)算的結(jié)果十分相近。放大成功。2024/1/8237總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、數(shù)模的局限耗資大、周期長(zhǎng)建模困難2024/1/8238第三節(jié)部分解析法2024/1/8239概述基礎(chǔ)：特點(diǎn)：介于經(jīng)驗(yàn)與數(shù)模之間理論分析和實(shí)驗(yàn)探索相結(jié)合化學(xué)工程學(xué)科發(fā)展：較多的成熟理論和研究方法避免黑箱；易掌握2024/1/8240一、研究方法反應(yīng)器放大依據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率溫度、濃度工程因素反應(yīng)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)理論2024/1/8241研究思路二者結(jié)合：確定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、方法；預(yù)測(cè)結(jié)果、放大效應(yīng)考察：濃度、溫度效應(yīng)2024/1/82421.濃度效應(yīng)工程因素：工程因素的等效性返混、預(yù)混合、進(jìn)料濃度、加料方式、操作方式濃度、濃度分布相同反應(yīng)結(jié)果相同返混、分段加料、降低進(jìn)料濃度等工程因素的等效（濃度、分布），不考慮其差別如：均相、非均相反應(yīng)濃度不同，結(jié)果不同。簡(jiǎn)化過(guò)程2024/1/82432.溫度效應(yīng)需考慮：影響反應(yīng)速率、選擇性最佳溫度溫度序列溫度分布2024/1/8244溫度序列如：

B---目的產(chǎn)物措施：先高后低2024/1/8245溫度分布如：固定床放熱反應(yīng)的溫度流體溫度與催化劑表面溫度不同2024/1/8246二、研究步驟了解過(guò)程特征

設(shè)想技術(shù)方案

驗(yàn)證、改進(jìn)

確定放大設(shè)計(jì)方法

簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)，定性理論分析，初步方案；理論與實(shí)踐結(jié)合實(shí)驗(yàn)，定性、定量數(shù)模；經(jīng)驗(yàn)2024/1/8247三、特征分解研究與綜合分析相結(jié)合與數(shù)模基本相同；不同：定性的技術(shù)方案，不確切技術(shù)信息來(lái)源于實(shí)驗(yàn)理論指導(dǎo)下的實(shí)驗(yàn)；節(jié)省人力、物力技術(shù)方案通過(guò)反復(fù)論證可靠、準(zhǔn)確2024/1/8248例：丁二烯制二氯乙烯2024/1/8249（1）化學(xué)反應(yīng)特征氣相、放熱、常T反應(yīng)速率大，無(wú)Cat；副產(chǎn)物（氯代、多氯加成）多。反應(yīng)器選型、操作條件提高選擇性。關(guān)鍵：如何提高選擇性2024/1/8250（2）實(shí)驗(yàn)管式反應(yīng)器、原料混合后進(jìn)料2024/1/8251a.溫度的影響高T（>270℃）有利（抑制氯代副產(chǎn)物）加熱方式？預(yù)熱or

產(chǎn)物換熱產(chǎn)物換熱（√）選定反應(yīng)器：返混式攪拌or射流射流（√）2024/1/8252b.返混對(duì)選擇性的影響目的：怎樣抑制多氯加成產(chǎn)物？實(shí)驗(yàn)方法的思考？結(jié)果：返混降低選擇性問(wèn)題：兩組實(shí)驗(yàn)結(jié)果矛盾反應(yīng)物料用二氯丁烯2024/1/8253C.抑制多氯產(chǎn)物的方法理論分析：實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：結(jié)果：丁二烯過(guò)量丁二烯、氯、二氯丁烯混合進(jìn)料產(chǎn)物中無(wú)明顯的多氯化合物2024/1/8254（3）構(gòu)思技術(shù)方案（定性）射流式反應(yīng)器、270℃、丁二烯過(guò)量2024/1/8255（4）確定反應(yīng)器尺寸、工藝條件反應(yīng)器大小對(duì)反應(yīng)結(jié)果影響不大反應(yīng)器需保證足夠大的返混量（容積、工藝條件）流體力學(xué)計(jì)算（5）檢驗(yàn)（25t/a）2024/1/8256例：異丁烯二聚2024/1/8257簡(jiǎn)介：石油裂解的丁烯組分（正丁烯、異丁烯），難分離。通過(guò)異丁烯的二聚，使正丁烯分離出來(lái)。異丁烯濃度：4%；20%制丁二烯汽油組分2024/1/8258（1）實(shí)驗(yàn)（反應(yīng)過(guò)程特征）非均相催化，固定床a.原料4%反應(yīng)條件：結(jié)果：27℃、1atm、3/h;產(chǎn)物異丁烯小于0.5%，正丁烯減少10%處理低濃度原料可行2024/1/8259b.原料20%反應(yīng)條件：同a結(jié)果：產(chǎn)物異丁烯小于0.5%，正丁烯減少30%解決方法：原因—濃度影響原料循環(huán)（稀釋5倍）方法不可取2024/1/8260（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論結(jié)合正丁烯損失原因：濃度效應(yīng)，即正丁烯和異丁烯共聚溫度效應(yīng)（從絕熱溫升的計(jì)算得）；擴(kuò)散控制否2024/1/8261（3）檢驗(yàn)

提高空速，強(qiáng)化擴(kuò)散方法：結(jié)果：正丁烯損失幾乎為零正丁烯損失原因：正丁烯的自聚2024/1/8262放大方法回顧經(jīng)驗(yàn)：數(shù)模：部分解析：化學(xué)過(guò)程物理過(guò)程冷模試驗(yàn)黑箱灰箱白箱2024/1/8263

第四節(jié)相似放大法理論實(shí)例第四章化工過(guò)程放大2024/1/8264概述以相似論和量綱分析為基礎(chǔ)，依據(jù)模型實(shí)驗(yàn)得到某些物理量之間的關(guān)系，按相似原理推算模型與原型之間的相似規(guī)律。因次分析經(jīng)驗(yàn)放大（依賴實(shí)驗(yàn)結(jié)果）研究傳遞規(guī)律（冷模實(shí)驗(yàn)）理論指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)得以簡(jiǎn)化2024/1/8265一、理論基礎(chǔ)2024/1/82661.相似概念（條件）幾何相似時(shí)間相似運(yùn)動(dòng)相似動(dòng)力相似現(xiàn)象相似當(dāng)表述某種現(xiàn)象的所有量，在相似空間中對(duì)應(yīng)的各點(diǎn)以及在時(shí)間上相對(duì)應(yīng)的各瞬間，互成一定的比例關(guān)系，則稱為——2024/1/82672.相似定理3個(gè)定理2024/1/8268第一定理（1）相似現(xiàn)象可用相同的數(shù)學(xué)物理方程及單值條件描述。如：粘性、不可壓縮流體的等T、穩(wěn)流的運(yùn)動(dòng)方程其單值條件為：幾何條件物理?xiàng)l件邊界條件起始條件2024/1/8269第一定理（續(xù)）（2）由相似現(xiàn)象的定義可寫(xiě)出量的比例關(guān)系如：2024/1/8270第一定理（續(xù)）（3）由于（1）和（2）的約束，相似倍數(shù)不是任意的，而是彼此約束。如：u、l、t三個(gè)量表征物理量----速度，由于運(yùn)動(dòng)方程的約束，有：相似指標(biāo)2024/1/8271第一定理（續(xù)）（4）對(duì)于彼此相似的現(xiàn)象，存在著同樣數(shù)值的綜合量，即相似特征數(shù)。由得：彼此相似的現(xiàn)象，必有數(shù)值相同的相似特征數(shù)2024/1/8272第二定理

具有相同的相似特征數(shù)的現(xiàn)象，若表明現(xiàn)象特征的單值條件相似，且由單值條件所組成的相似特征數(shù)相等，則它們相似。滿足什么條件，模型與原型相似2024/1/8273第二定理（續(xù)）如：仍以上述流體穩(wěn)流為例1.單值條件相似幾何相似物理?xiàng)l件相似邊界條件相似2.相似特征數(shù)相等2024/1/8274第三定理

當(dāng)一個(gè)現(xiàn)象由n個(gè)物理量的函數(shù)關(guān)系來(lái)表示，這些物理量包含m個(gè)量綱，則應(yīng)有n-m個(gè)相似特征數(shù)白金漢的π定理描述某現(xiàn)象的各種量之間的關(guān)系2024/1/8275小結(jié)第一定理，指明應(yīng)測(cè)試哪些數(shù)據(jù)第二定理，指明模型試驗(yàn)應(yīng)遵守的條件第三定理，指明如何整理試驗(yàn)結(jié)果。2024/1/8276二、研究方法分析影響因素，運(yùn)用量綱分析，將變量按特征數(shù)合并，實(shí)驗(yàn)測(cè)定表達(dá)輸入、輸出的關(guān)系的特征數(shù)方程的待定參數(shù)。放大依據(jù)：特征數(shù)方程2024/1/82771.相似特征數(shù)及其方程

例：液體攪拌混合槽，所需攪拌功率2024/1/82782024/1/82792.由實(shí)驗(yàn)確定特征數(shù)方程的未知系數(shù)2024/1/8280低雷諾數(shù)區(qū)：過(guò)渡區(qū)：K、-d不恒定湍流區(qū)：2024/1/82813.相似放大均相：Re、Fr相等非均相：2024/1/8282攪拌放大的判據(jù)2024/1/8283三、特征

（1）試驗(yàn)研究屬于綜合考察．放大依據(jù)來(lái)自實(shí)驗(yàn)相似特征數(shù)方程是依據(jù)試驗(yàn)來(lái)確定的。試驗(yàn)只考察了輸入條件和輸出結(jié)果的關(guān)系，與經(jīng)驗(yàn)放大法的試驗(yàn)相似。2024/1/82842，簡(jiǎn)化了試驗(yàn)，提高了實(shí)驗(yàn)效率3．運(yùn)用相似特征數(shù)相等為放大提拱了簡(jiǎn)單可靠的依據(jù)2024/1/8285四、數(shù)量放大法和比例放大法1．?dāng)?shù)量放大法采用設(shè)備單元數(shù)增加的一種放大方法，在固定床催化反應(yīng)器的放大時(shí)常見(jiàn)。

2．比例放大法以一個(gè)或數(shù)個(gè)能表達(dá)過(guò)程主要特征的參數(shù)為依據(jù)，按比例對(duì)該過(guò)程進(jìn)行放大的方法。2024/1/8286

例2－7用相似放大法將生產(chǎn)某種合成洗滌劑的攪拌釜放大至容積為5.72m3（槽直徑2.7m。已知物料的密度為1400kg／m3，粘度為1Pa·S，初步試驗(yàn)采用標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)型的攪拌釜（有擋板）所消耗的功率最小。

2024/1/8287選用3臺(tái)構(gòu)型相同而容積不同的攪拌釜進(jìn)行試驗(yàn)。反應(yīng)釜容積分別為：0.00839m3（槽直徑0.225m），0.0715m3(槽直徑0.45m）和0.572(槽直徑0.90m).調(diào)節(jié)攪拌器轉(zhuǎn)速．使之達(dá)到相同的均勻乳化效果。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)下表：2024/1/82882024/1/8289

從表中數(shù)據(jù)看出；當(dāng)達(dá)到相同的乳化效果時(shí)；在各種放大判據(jù)中，只有葉輪末梢速度，在攪拌釜大小改變時(shí)保持不變。因此確定葉輪末梢速度為該工藝過(guò)程的放大判據(jù)。

2024/1/8290Theend!2024/1/8291謝謝各位光臨！2024/1/8292第五章化學(xué)反應(yīng)器2024/1/8293概述化學(xué)反應(yīng)工程主要研究?jī)?nèi)容：建立反應(yīng)速率的定量關(guān)系，并將實(shí)驗(yàn)測(cè)定與計(jì)算數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)研究工業(yè)反應(yīng)器的反應(yīng)規(guī)律和傳遞規(guī)律。特別是工業(yè)反應(yīng)器中的化學(xué)反應(yīng)速率、影響反應(yīng)速率的各種因素以及如何獲取最優(yōu)化的反應(yīng)結(jié)果等等

2024/1/8294放大問(wèn)題的主要原因是：首先：停留時(shí)間的不同，導(dǎo)致溫度、濃度分布的不均。其次：產(chǎn)生放大效應(yīng)（并非所有的條件均同等放大）第三：工業(yè)反應(yīng)器中的反應(yīng)條件難以保持十分穩(wěn)定。（如放熱反應(yīng)熱量的移除）2024/1/8295反應(yīng)器的開(kāi)發(fā)與放大:依靠逐級(jí)經(jīng)驗(yàn)放大數(shù)學(xué)模型方法2024/1/8296反應(yīng)器的放大：轉(zhuǎn)化率和收率（K、k）微觀：K、k-------溫度、壓力宏觀：停留時(shí)間、分布(不同型式反應(yīng)器)反應(yīng)器基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方程

物料、熱量、動(dòng)量衡算2024/1/8297第一節(jié)工業(yè)反應(yīng)器基本類型2024/1/8298（1）按反應(yīng)物料的相態(tài)分類均相反應(yīng)器非均相反應(yīng)器（2）按反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)型式分類：釜式反應(yīng)器管式反應(yīng)器塔式反應(yīng)器固定床反應(yīng)器流化床反應(yīng)器（3）按操作方式分類間歇操作反應(yīng)器連續(xù)操作反應(yīng)器半連續(xù)(半間歇)反應(yīng)器2024/1/82992024/1/83002024/1/8301化學(xué)反應(yīng)器的操作方式間歇操作：一次性投料，卸料。反應(yīng)物系參數(shù)(濃度或組成等)隨時(shí)間變化。連續(xù)操作：原料不斷加入，產(chǎn)物不斷引出，反應(yīng)器內(nèi)物系參數(shù)均不隨時(shí)間變化。半連續(xù)(或半間歇)：兼有以上兩種過(guò)程的特點(diǎn)，情況比較復(fù)雜。2024/1/8302主要指溫度、壓力、濃度、反應(yīng)時(shí)間、操作線速度、循環(huán)比、放空量與組成和催化劑顆粒大小等。化學(xué)反應(yīng)器的工藝條件2024/1/8303化學(xué)反應(yīng)器選型原則（1）從物料的相態(tài)選擇反應(yīng)器（2）從傳熱的要求選擇（3）從相際間的傳質(zhì)選擇（4）從反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和選擇性來(lái)考慮2024/1/8304第二節(jié)間歇操作攪拌釜2024/1/8305恒溫恒容特點(diǎn)2024/1/8306（1）在滿足了生產(chǎn)能力所需攪拌釜體積的前提下，保證攪拌系統(tǒng)所達(dá)到的釜內(nèi)物料的混合狀態(tài)應(yīng)與試驗(yàn)時(shí)所采用的小釜內(nèi)物料的混合狀態(tài)相同。設(shè)計(jì)攪拌器準(zhǔn)則：

or間歇攪拌釜放大應(yīng)注意的問(wèn)題幾何相似2024/1/8307（2）當(dāng)攪拌釜放大時(shí)，注意依靠釜壁夾套作為熱交換的單位體積傳熱面積的變化。改善傳熱效果措施：

傳熱面積：

減小釜內(nèi)安蛇形管，同時(shí)攪拌釜葉輪的大小和轉(zhuǎn)速適當(dāng)調(diào)整。熱量衡算--------熱量介質(zhì)的溫度-------介質(zhì)的用量和傳熱面積。2024/1/8308（3）對(duì)于不同物料系統(tǒng)和工藝要求的混合，應(yīng)選擇不同型式的攪拌釜。

對(duì)于低粘度互溶液體的混合，一般采用渦輪式攪拌釜。為了促進(jìn)釜內(nèi)物料和釜壁間的傳熱，除去粘附于釜壁的沉淀或粘稠液體，則可采用錨式或框式攪拌釜。對(duì)于高粘度液體的混合，采用錨式、螺帶式、螺桿式2024/1/8309第三節(jié)管式反應(yīng)器2024/1/8310活塞流反應(yīng)器數(shù)學(xué)模型2024/1/83112024/1/8312模型型式

恒溫系統(tǒng)：反應(yīng)系統(tǒng)壓強(qiáng)變化很小時(shí)，只用物料衡算式

變溫系統(tǒng)：物料衡算式和熱量衡算式

如果反應(yīng)管很長(zhǎng)，阻力損失較大，則應(yīng)將物料衡算式、熱量衡算式和動(dòng)量衡算式聯(lián)立求解。2024/1/8313管式反應(yīng)器放大應(yīng)注意的問(wèn)題（l）保證反應(yīng)器內(nèi)物料的流動(dòng)狀況放大后與放大前相同流動(dòng)的雷諾數(shù)相等2024/1/8314管式反應(yīng)器放大應(yīng)注意的問(wèn)題（續(xù)）（2）在保持大小兩反應(yīng)系統(tǒng)幾何相似的前提下，：物料流動(dòng)的停留時(shí)間分布函數(shù)相同。（3）反應(yīng)器內(nèi)物料流動(dòng)所產(chǎn)生的壓強(qiáng)變化與總壓相比，如能忽咯不計(jì)，則放大后的平均停留時(shí)間可用計(jì)算2024/1/8315（4）對(duì)于氣相反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)管長(zhǎng)遠(yuǎn)大于管徑；而產(chǎn)生的壓強(qiáng)變化又影響反應(yīng)器內(nèi)的總壓強(qiáng)時(shí)，除了保證放大前后兩反應(yīng)系統(tǒng)具有相同的平均停留時(shí)間和相同的停留時(shí)間分布函數(shù)外，還必須保證壓強(qiáng)的變化值相同。

要滿足這一要求，則不一定能滿足大小兩反應(yīng)系統(tǒng)的幾何相似條件，此時(shí)可以暫不考慮幾何相似。2024/1/8316第四節(jié)連續(xù)操作攪拌釜2024/1/8317數(shù)學(xué)模型2024/1/8318單釜多釜串聯(lián)2024/1/8319連續(xù)操作攪拌釜放大應(yīng)注意的問(wèn)題（l）運(yùn)用模型方程進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，實(shí)際反應(yīng)系統(tǒng)應(yīng)盡可能滿足或接近理想混合這一種條件。（2）應(yīng)保持大小兩系統(tǒng)內(nèi)物料流動(dòng)的停留時(shí)間分布函數(shù)相同，平均停留時(shí)間應(yīng)相等。還要保證大小兩系統(tǒng)的單位容積傳熱面積的傳熱量相等。

2024/1/8320（3）要保持大小兩系統(tǒng)內(nèi)物料流動(dòng)的停留時(shí)間分布函數(shù)和平均停留時(shí)間相同則需保持物料流動(dòng)的空間速度相等；而要保證大小兩系統(tǒng)單位容積傳熱面積相等，則需要改變釜的結(jié)構(gòu)。這樣大小兩系統(tǒng)之間的幾何相似條件則不一定能滿足。2024/1/8321（4）對(duì)于多釜串聯(lián)反應(yīng)器的放大，應(yīng)保證大小兩系統(tǒng)中每一釜內(nèi)物料流動(dòng)的停留時(shí)間分布相同、溫度相同和反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率相同，且反應(yīng)速率應(yīng)當(dāng)不受攪拌速率的影響。（5）對(duì)于非均相反應(yīng)系統(tǒng)，放大的依據(jù)是保持大小兩系統(tǒng)的相界面積等，通常是以保持單位容積輸入的攪拌功率相等來(lái)取代。2024/1/8322第五節(jié)固定床催化反應(yīng)器2024/1/8323一、固定床反應(yīng)器放大應(yīng)考慮的問(wèn)題1．反應(yīng)熱效應(yīng)的影響

供熱、去熱、溫度梯度2．最佳反應(yīng)溫度3．催化劑床層

催化劑的裝填、床層尺寸2024/1/83242024/1/8325二、固定床催化反應(yīng)器的數(shù)學(xué)模型2024/1/8326第六節(jié)流化床反應(yīng)器2024/1/8327特點(diǎn)：非均相，固體顆粒懸浮在流體中，傳熱、傳質(zhì)優(yōu)。2024/1/83282024/1/8329一、流化床反應(yīng)器數(shù)學(xué)模型兩相、三相、四相氣泡相、氣泡暈相、乳化相2024/1/8330三相模型鼓泡床模型的假設(shè)1.床層內(nèi)存在氣泡相、氣泡暈相、乳化相，三相間的物質(zhì)傳遞和反應(yīng)過(guò)程是串聯(lián)的。2.床層內(nèi)氣泡的大小均勻，均布與床層中。氣泡的有效直徑可用當(dāng)量直徑表示。3.乳相中的氣體處于臨界流態(tài)化速度下運(yùn)動(dòng)，超過(guò)臨界流態(tài)化速度的所有氣體，呈氣泡形式通過(guò)床層。4.操作氣速U>2um,f,床層鼓泡，U>6--11um,f，乳相中的氣體全部轉(zhuǎn)為向下流動(dòng)。2024/1/8331模型方程2024/1/8332二、流化床反應(yīng)器放大應(yīng)考慮的問(wèn)題1.催化劑良好的活性、選擇性、穩(wěn)定性機(jī)械強(qiáng)度粒度分布2024/1/83332.操作條件流化床放大后，操作條件改變。如:需增加床層高徑比來(lái)延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，但易產(chǎn)生“節(jié)涌”現(xiàn)象。又如：放大后需加大空速，氣固接觸時(shí)間改變。冷模實(shí)驗(yàn)床徑的選擇控制高徑比3以下提高溫度大于500mm

2024/1/83343.反應(yīng)器結(jié)構(gòu)氣體分布板垂直管束、擋板的影響4.反應(yīng)速率、轉(zhuǎn)化率2024/1/