化工过程开发与设计PPT课件

为什么实验室研 究成果不能直接用于大
规模化工生产？
实验室
实验室 间歇操作 物料不回收 实验条件精确控制 设备容量小，很小考察传质传热等
条件 设备受限 不考虑设备腐蚀对生产影响
工业生产
工业生产 连续操作 物料回收 实验条件控制不精确 设备容量大，对传热传质的影响
考察多 设备大，考虑生产诸多条件 必须考虑设备腐蚀对生产影响
1.1 化工过程开发及工艺路线选择
1 化工过程开发程序 2 工艺路线选择 3 可行性研究
化工过程开发是一种综合性的工程技术，它包括： 立项前的可行性研究，实验室小试，放大模型试验、 中试，技术经济评价，设计生产装置，安装、调试、 开车等多个步骤，涉及化学，化学工艺，化学工程， 化工机械，测量与控制，经济分析，系统优化等多种 学科。因此必须把整个开发过程看作一个系统，使系 统内各个相互联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。
Flowsheet Translator
20世纪70年代初，以美国Monsanto公司牵头开发的FLOWTRAN软
件系统代表。
Advanced System for
第三代商品化软件系统
Process Eng.
20世纪80年代，以 ASPEN 和 PROCESS II 两大软件系统代表。
过程工业绿色化的其主要内容包括： （1）建立资源 （2）原子经济性化学反应处于绿色过程的核心地位， 理想的绿色化学反应，即原料中的原子100％地转变为 产物，不产生副产物或废弃物，实现废弃物的零排放。 （3）运用环境 （4）发展生物转化技术，洁净能源和可再生资源替代 技术。 （5）模拟自然界物种共生、互生、能量与元素传递循 环网络，建立物质分层多级循环优化利用的生态化产 业体系。
所以在实验室研究完成后，还必须对 研究成果进行多种形式的研究和反复论证， 采用不同的研究方法和手段考察在实验室条 件下未能获得的各种技术经济信息，并论证 该研究成果放大成为工业规模的可行性。只 有经过科学论证，确认其工艺技术路线在技 术上的可靠性、经济上的合理性，并能提供 设计生产装置的精确数据，才能进一步建立 生产装置投入工业生产。
农药工业
工
业
医药工业
轻工(造纸、玻璃、塑料、合成橡胶等)
染料、油墨、化妆品、清洁剂
生物化工
医药化工
生物化工
化学工业是所有高新技术产业的支撑工业，如能源、 电子、信息、生物、材料等领域，都离不开化学工业 提供的物质支撑。
从化学工业的发展看，各种新产品、新工 艺和新技术，在它们实现工业化之前，大多都 是从实验室研究开始的。由于物料处理量等许 多条件相差悬殊，实验室研究和化工生产之间 存在很大差别，实验室成果往往不能真实反映 工业生产的情况。
现代化学工业发 展方向
绪论
新物质 经济合理的大批量 高质量 柔性化 绿色化 多尺度
其中：
化学工业绿色化的含义：
以“减量化、再利用、资源化”为基本原则，也就是所谓的 “3R”原则（Reduce、Recycle、Resource）
具体体现在： （1）、减少化工过程的能耗、物耗；
（2）、减少有害物质的使用或生成；
（3）、减少废弃物，并使废弃物在系统 类在利用；
（4）、尽量将排放的废弃物转化为可用 的再生资源；
（5）、尽量延长产品的生命周期。
Reduce
Recycle Resource
通过学习化工过程开发与设计 了解化工开发流程及注意事项
第1章 化工过程开发与设计概述
1.1 化工过程开发及工艺路线选择 1.2 化工工艺设计 1.3 二十一世纪化工过程开发与设计的新发展 1.4 工艺设计中的全局性问题
此外，工业生产还必须从经济角度考虑： ◆ 原材料的品级及供应渠道 ◆ 产品质量及市场销售 ◆ 能源供应及消耗 ◆ 建设投资和生产成本 ◆ “三废”治理和环境保护 这些都是在实验室研究中很少考虑的
一些问题。因此，将实验室研究成果直接用于大规模工 业生产是不合适的。
如何才能使实验室 研究成果用于大规 模化工生产？
化工过程开发与设计
• 课程性质：新的化工产品或新的化工工艺经由实验室研究、 放大试验到工业化生产的全过程为化工产品开发。课程涉 及合成、工艺、工程、设备、控制、经济、环保等多种学 科知识。内容实用性强，是学生从学习知识到应用知识的 桥梁。
• 课程目的：学生了解新的化工产品开发的过程，掌握新的 化工产品开发的方法和相关的知识。
• 教 材：《化工过程开发与设计》黄英 王艳丽 编 化学工业出版社 2008.5 出版
目录
1 化工过程开发与设计概述 2 市场调研与预测 3 选题和立项 4 化工过程开发实验中的实验设计与数据处理 5 物料衡算 6 能量衡算 7 化工工艺流程设计 8 化工过程放大 9 计算机在化工过程开发与设计中的应用 10 技术经济评价 11 化工过程开发与技术转让中的相关问题
1.1.1 化工过程开发程序
图1.1 过程工业新产品开发的基本步骤
1.1.1 化工过程开发程序
1．信息研究 2．实验性研究 3．第一次可行性研究 4．小试 5．概念设计 6．第二次可行性研究
这种由实验室研究过渡到建立生产 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综合性的工程技术
绪论
1．计算化学工程发展迅速 2．认识时空多尺度结构及其效应 3．与产品工程的联系日趋紧密 4．绿色化学工程与工业生态园区建设成为化工研发的前沿
绪论
绪论
化工过程开发的定义：
化工过程开发是从立项开始，经过研究、设计、 建设，直到一项新产品、新工艺或新技术投入生产 的整个过程。
由实验室研究成果（新工艺、新产品等）到实现 工业化的科学技术活动。
石油化工（包括其衍生的有机化工）
煤化工（包括其衍生的有机化工）
无机化工
精细化工及中间体 现
代
化肥wenku.baidu.com业
化
学
1．计算化学工程发展迅速 计算流体力学的发展（CFD) 数学模型的建立
主要体现在-----计算机辅助化工过程设计
计算辅助化工过程设计软件系统的发展情况： 第一代商品化软件系统
Chem. Eng. Simulation System
20世纪60年代，以美国各高校联合开发的CHESS软件系统为代表。
第二代商品化软件系统