化工工业放大 (2)概要

二.逐级经验放大法的特征


3.外推放大后的结果可靠性尚存问题。
逐级经验放大法每一级都是根据前一级的试验结果外推
设计的。外推法只适用于呈线性规律的过程。有些因素
在一定范围内是渐变的或者呈线性关系，但超出这一范 围后可能出现巨变。因此，将小尺寸范围内得到的试验 结果外推至大尺寸范围时可能出现截然不同的结果。
二.逐级经验放大法的特征


2.存在前后试验结果相互矛盾的个别现象。
对于一个化工过程，结构变量、操作变量和几何变量
这三种变量之间是相互联系、相互影响的。但是在逐
级经验放大中，人为的将试验分成结构变量试验－操
作变量试验－几何变量试验三个阶段，这并非科学合
理的研究程序，没有考虑他们之间的相互联系和影响， 当然就可能造成前后试验结果相互矛盾的现象。
二.逐级经验放大法的特征

这是一种综合考察的方法，不能揭示过程的内在规律。 因此，在进行反应器放大研究时，一旦放大结果发生改
变，就无法找出变化的原因，只能将这种改变统统归咎
于“放大效应”。

在逐级经验放大中，研究者只能根据现象进行分析，凭 经验来调整变量再进行试验，以减少放大效应。因此， 放大成果的水平与研究者的经验和知识水平紧密相关。
应以对过程解析的深入程度来确定。

一般来讲，分离过程的理论较成熟，在取得可靠的
相平衡数据后，就可以用现有的数学模型直接放大
到工业装置。

而反应过程比较复杂，除化学反应的规律外，同时 还受到传递过程因素的影响。故只有少数简单的可 用数学模型法外，现多采用经验放大法和部分解析
法。
逐级放大法

逐级经验放大法是从实验室规模的小试开始，经逐级 放大到一定规模试验的研究，最后将模型研究结果放 大到生产装置的规模。
3. 模试
模型试验： 对工业生产中的某些重要过程作放大的工业模拟试验。 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。 主要内容： 考察化工过程运行的最佳条件；考察设备内传热、传质、 物料流动与混合等工程因素对于化工过程的影响；观察设 备放大后出现的放大效应；寻找产放大效应的原因，测定 放大所需的有关数据或判据等等。从总体看，模型试验考 查的重点是工艺和工程问题。

缺点：经验放大的开发周期长，人力、物力消耗较
大。
一.逐级经验放大法的研究方法
1.化工过程开发主要解决的问题

①如何合理选择设备形式 ②确定最佳工艺条件 ③如何将设计放大到工业规模
2.逐级经验放大法研究过程的步骤

①.设备选型 设备选型一般都在小试中进行。采用不同形式和结 构的反应器，在实验室对所开发的反应过程进行研
究。

试验时主要考察设备的结构和形式对反应的转化率
和选择性的影响。因此又称为“结构变量试验”。
2.逐级经验放大法研究过程的步骤

②.优化工艺条件 在设备选型试验后，就在选定的小试试验设备中进 行优化工艺条件试验。

试验时主要考察各种工艺条件对反应的转化率和选
择性的影响，并从中筛选出最佳工艺条件。以改变
工艺操作条件，观察指标的变化，故又称之为
“操作变量试验”。
2.逐级经验放大法研究过程的步骤

③.反应器放大 逐级试验放大法的反应器放大研究是采用模型装置 的方式进行逐级放大的。每放大一级都必须重复前
一级试验确定的条件，考察放大效应，并取得设备
放大的有关数据和判据。

重点考察反应器的几何尺寸对反应转化率和选择性
（5）考察物料对设备材质的腐蚀； （6）考察物料循环产生的微量杂质积累带来 的影响； （7）提供一定量的产品供应用考察； （8）考察“三废’”的生成量、危害程度和 治理方法； （9）为估算投资和成本，以及建立生产工作 岗位的操作规程提供资料。

概述

从实验室研究成果到建立工业装置的过程是靠放大 来实现的。

这种放大方法，每放大一级都必须建立相应的模型装
置，详细观察记录模型试验中发生的各种现象及数据， 通过技术分析得出放大结果。而每一级放大设计的依 据主要是前一级试验所取得的研究结果和数据。

逐级经验放大法是经验性质的放大，因此放大倍数 一般在50倍以内，而且每一级放大后还必须对前一 级的参数进行修正。

选择适当的放大方法，对考察装置的适用性，确定
放大过程需要时间、经费投入等都是重要的。

化工过程开发放大主要采用模拟研究法。用模型来
研究化工过程中的各种现象和规律，从中取得开发
放大的依据。

化工过程采用的模拟放大方法有：经验放大法、数 学模拟法、部分解析法、相似放大法。

对某一特定的化工过程放大，采用何种放大方法，
的影响。故又称之为 “几何变量试验”。
2.逐级经验放大法研究过程的步骤

通过以上三种独立的变量试验，基本上可以取得化
工过程开发所需要的设备形式、最佳工艺条件，以
及放大的判据和数据，为建立生产装置提供可靠的
数据。
二.逐级经验放大法的特征

1.只综合考察输入变量和输出结果的关系。 逐级经验放大法是一种“暗箱操作”，只对反 应器的输入与输出结果进行研究，对反应器内 进行的反应特征及规律不作深入考察。
二.逐级经验放大法的特征

按照这种思维模式，小试中优选的反应器形式，大型化后也
应该是最好的，即反应器的选型与反应器的尺寸无关。在化
工过程中确有这样的情况，小试中优选的反应器，仍为好的 反应器形式。但也有不wenku.baidu.com相反的情况。例如：在小试时流化 床的效果比固定床好，但放大后流化床的效果反而比固定床 差。说明小试的选型结论不一定可靠。
4. 中试
中试是‘”中间工厂试验”的简称，它是在小试或 模试之后迸行的半工业化规模的模拟试验。中试结 果可作为基础设计的依据。 内容： （1）检验小试确定的工艺方案和工艺条件； （2）考察工艺系统连续运转的可靠性； （3）考察设备放大后所产生的放大效应的程度，分 析产生的原因，寻找消除的办法； （4）确定检测方法；
工业放大
孙洲
化 工 学 院
一、实验室研究、小试、模试、中试
1.实验室研究
纯理论、应用基础或开发基础研究 目的：确定原料路线、探索反应的可行性、观 察现象、获得感性认识、样品
2. 小试
小型工业模拟试验（初步技术经济评价后） 任务：a验证开发方案的可行性、完整性。 b测定收集物化数据。 c产品分析方法。 d整理最佳方案，完成概念设计