2024年6月15日发(作者：费莫以彤)
1.2.3 化工过程开发
（1）化工过程开发的意义
化工过程开发是指一全新的化工过程，或一部分经改变的化工过程从实验室研究过渡到大
规模工业生产的整个过程。化工过程开发的目标是将实验室成果最终转化为工业化的生产装置。
一个完整的化工过程开发一般经历立项、研究、设计、建设、投产等步骤。
（2）化工过程开发的必要性
由于实验室装置与工业化装置在技术上存在相当大的差异，主要包括：规模与操作状态的
差异；（实验室装置：小型、间歇，孤立运行；工业化装置：大型、连续、工序配合）、原料的
差异（实验室研究：物料纯净，组成稳定。工业化生产：物料循环，杂质积累，外 界
干扰的影响）、设备的差异（实验室：玻璃器皿，难以考察腐蚀的影响。工业装置：设备腐蚀
往往是致命伤。）、关注点的差异（实验室：关注核心技术的创新和开发。工业生产：关注成本、
能耗、环保。三废”治理和副 产物的综合利用问题）。同时化工过程开发在经济上也有要求：
原材料的来源与技术路线的匹配、产品的质量与用户要求的匹配、供货渠道与销售渠道的预测、
能源状况与消耗定额的调研。由上可见，化工成果在从实验室走上工业化的道路上必须经过化
工过程开发的阶段。
（3）正确的化工过程开发步骤
过程开发的起点是化学试验（应用研究成果）。开发工作包括过程研究与工程研究。而过
程研究含小型工艺试验、大型冷模实验、中间试验三个环节；工程研究含概念设计、各级经济
评价、基础设计三个环节，通过上述开发研究工作，可基本回答由应用研究成果过渡到第一套
工业装置所面临的问题。
与逐级经验放大法相比，上述过程开发工作有如下两大特点：（1）提出了过程研究与工程
研究的框架与内涵，并十分重视两者自始至终的结合，特别是早期的结合。从系统工程观点看，
这是一个巨大的进步。主要表现在：工程研究者可根据专业要求，对过程研究者提出要求、审
视与评价过程研究成果，防止与杜绝在过程研究结束后才发现问题，造成额外的浪费。研究对
象在过程与工程两个侧面都可能有特殊性，利用这些特殊性以简化数学描述、优化技术是化工
过程开发的关键。上述工作步骤在制度上提供了过程与工程双方信息交流的可能性。及时地、
多次地进行经济评价，如技术经济指标以及社会效益、环境保护不符合相关标准，则及时终止
开发，防止造成更大的损失。（2）上述开发步骤体现了化学工程理论、方法论、工程经验对过
程开发的指导作用，既立足于过程分解，赋予六个环节以特定任务，坚持数学模型开发方法，
在概念设计环节进行综合，在基础设计环节初步实现工程化。重视实验方法在过程开发中的重
要作用。例如，通过小试确定化学反应规律，通过冷模实验确定传递规律，通过中间试验，验
证与修改数学模型。但又不同于逐级经验放大法，完全依赖于试验的纯经验方法，发挥归纳、
数学演绎等逻辑思维在开发工作中的指导作用。工程研究者及早介入过程研究，充分发挥工程
经验的指导作用。
过程研究包含小型工艺试验，必要的冷态模型试验以及中间试验三个环节。小型工艺试验
的主要目的是研究化学反应规律：含大体的工艺条件范围以及温度与温度分布、浓度与浓度分
布、催化剂利内与分散相滴内的温度与浓度分布等对反应结果的影响；反应过程特征：含主副
反应、串联或并联哪个为主、哪个对温度或浓度更敏感，反应吸热还是防热，量级如何等；反
应可资利用的特殊性；含反应控制还是传递控制、均相或拟均相、绝热或等温、高转化率还是
低转化率等；定量归纳，给出反应动力学。如果一般化学工程理论及资料不能提供传递规律，
过程研究还需进行专门研究，即大型冷模研究。研究内容可能是流场、浓度场、温度场、宏观
混合、微观混合、单相或多相体系中的混合、分离、传递等等。小试确定工艺条件范围、提出
反应据类型设想，加上大型冷模提出的传递规律，在计算机上综合，即可设计反应器。可能存
在几个方案，再计入工艺、工程、技术经济等多侧面因素进行优选。总之，经过小试与大型冷
模试验，应提出设计软件包，国外称为PDP(Process Design Package)。其正确与否，由中间试
验结果评价，并为其提供修改依据。
工程研究含概念设计、多级经济评价、基础设计三个环节。概念设计以过程研究(或文献
资料)中间结果或最终结果为基础，内容包括：过程合成，形成最佳工艺流程，给出物料流程
图；进行物料衡算与热量衡算；设备计算与辅助设备选型；确定单耗指标；确定三废处理方案；
估算基建投资与产品成本等。概念设计介于过程研究与多级经济评价之间，具有两方面的任务。
其一，接受过程研究提供的数据与概念进行设计，如发现过程研究中有不足之处、以及有利于
过程开发的工程经验应及时反馈，以提高过程研究成果质量。其二，为多级经济评价提供较为
可靠的依据，主要包括投资、成本、利润、环境保护、项目建设难点(例如材料)等。
根据概念设计提供的素材、多级经济评价(含社会效益、环保效益)环节根据评价指标(现金
位置、现值、返本期、等效最大技资周期、投资回收率、折现现金流量回收率)进行评估，如
出现不利前景，则终止开发。基础设计是工程研究的最后环节，也是化工过程开发的成果形式，
是完成工程设计的依据。包括：设计基础、工艺流程说明、物料流程图、带控制点管道流程图、
设备名称表和设备规格说明书、对工程设计的要求、设备布置图、装且操作说明、三废及处理、
自控设计说明、消耗定额、有关技术资料、安全技术与劳动保护说明。其中最为关键的是生产
规模，它涉及中试装置的放大倍数这一敏感问题。
2024年6月15日发(作者：费莫以彤)
1.2.3 化工过程开发
（1）化工过程开发的意义
化工过程开发是指一全新的化工过程，或一部分经改变的化工过程从实验室研究过渡到大
规模工业生产的整个过程。化工过程开发的目标是将实验室成果最终转化为工业化的生产装置。
一个完整的化工过程开发一般经历立项、研究、设计、建设、投产等步骤。
（2）化工过程开发的必要性
由于实验室装置与工业化装置在技术上存在相当大的差异，主要包括：规模与操作状态的
差异；（实验室装置：小型、间歇，孤立运行；工业化装置：大型、连续、工序配合）、原料的
差异（实验室研究：物料纯净，组成稳定。工业化生产：物料循环，杂质积累，外 界
干扰的影响）、设备的差异（实验室：玻璃器皿，难以考察腐蚀的影响。工业装置：设备腐蚀
往往是致命伤。）、关注点的差异（实验室：关注核心技术的创新和开发。工业生产：关注成本、
能耗、环保。三废”治理和副 产物的综合利用问题）。同时化工过程开发在经济上也有要求：
原材料的来源与技术路线的匹配、产品的质量与用户要求的匹配、供货渠道与销售渠道的预测、
能源状况与消耗定额的调研。由上可见，化工成果在从实验室走上工业化的道路上必须经过化
工过程开发的阶段。
（3）正确的化工过程开发步骤
过程开发的起点是化学试验（应用研究成果）。开发工作包括过程研究与工程研究。而过
程研究含小型工艺试验、大型冷模实验、中间试验三个环节；工程研究含概念设计、各级经济
评价、基础设计三个环节，通过上述开发研究工作，可基本回答由应用研究成果过渡到第一套
工业装置所面临的问题。
与逐级经验放大法相比，上述过程开发工作有如下两大特点：（1）提出了过程研究与工程
研究的框架与内涵，并十分重视两者自始至终的结合，特别是早期的结合。从系统工程观点看，
这是一个巨大的进步。主要表现在：工程研究者可根据专业要求，对过程研究者提出要求、审
视与评价过程研究成果，防止与杜绝在过程研究结束后才发现问题，造成额外的浪费。研究对
象在过程与工程两个侧面都可能有特殊性，利用这些特殊性以简化数学描述、优化技术是化工
过程开发的关键。上述工作步骤在制度上提供了过程与工程双方信息交流的可能性。及时地、
多次地进行经济评价，如技术经济指标以及社会效益、环境保护不符合相关标准，则及时终止
开发，防止造成更大的损失。（2）上述开发步骤体现了化学工程理论、方法论、工程经验对过
程开发的指导作用，既立足于过程分解，赋予六个环节以特定任务，坚持数学模型开发方法，
在概念设计环节进行综合，在基础设计环节初步实现工程化。重视实验方法在过程开发中的重
要作用。例如，通过小试确定化学反应规律，通过冷模实验确定传递规律，通过中间试验，验
证与修改数学模型。但又不同于逐级经验放大法，完全依赖于试验的纯经验方法，发挥归纳、
数学演绎等逻辑思维在开发工作中的指导作用。工程研究者及早介入过程研究，充分发挥工程
经验的指导作用。
过程研究包含小型工艺试验，必要的冷态模型试验以及中间试验三个环节。小型工艺试验
的主要目的是研究化学反应规律：含大体的工艺条件范围以及温度与温度分布、浓度与浓度分
布、催化剂利内与分散相滴内的温度与浓度分布等对反应结果的影响；反应过程特征：含主副
反应、串联或并联哪个为主、哪个对温度或浓度更敏感，反应吸热还是防热，量级如何等；反
应可资利用的特殊性；含反应控制还是传递控制、均相或拟均相、绝热或等温、高转化率还是
低转化率等；定量归纳，给出反应动力学。如果一般化学工程理论及资料不能提供传递规律，
过程研究还需进行专门研究，即大型冷模研究。研究内容可能是流场、浓度场、温度场、宏观
混合、微观混合、单相或多相体系中的混合、分离、传递等等。小试确定工艺条件范围、提出
反应据类型设想，加上大型冷模提出的传递规律，在计算机上综合，即可设计反应器。可能存
在几个方案，再计入工艺、工程、技术经济等多侧面因素进行优选。总之，经过小试与大型冷
模试验，应提出设计软件包，国外称为PDP(Process Design Package)。其正确与否，由中间试
验结果评价，并为其提供修改依据。
工程研究含概念设计、多级经济评价、基础设计三个环节。概念设计以过程研究(或文献
资料)中间结果或最终结果为基础，内容包括：过程合成，形成最佳工艺流程，给出物料流程
图；进行物料衡算与热量衡算；设备计算与辅助设备选型；确定单耗指标；确定三废处理方案；
估算基建投资与产品成本等。概念设计介于过程研究与多级经济评价之间，具有两方面的任务。
其一，接受过程研究提供的数据与概念进行设计，如发现过程研究中有不足之处、以及有利于
过程开发的工程经验应及时反馈，以提高过程研究成果质量。其二，为多级经济评价提供较为
可靠的依据，主要包括投资、成本、利润、环境保护、项目建设难点(例如材料)等。
根据概念设计提供的素材、多级经济评价(含社会效益、环保效益)环节根据评价指标(现金
位置、现值、返本期、等效最大技资周期、投资回收率、折现现金流量回收率)进行评估，如
出现不利前景，则终止开发。基础设计是工程研究的最后环节，也是化工过程开发的成果形式，
是完成工程设计的依据。包括：设计基础、工艺流程说明、物料流程图、带控制点管道流程图、
设备名称表和设备规格说明书、对工程设计的要求、设备布置图、装且操作说明、三废及处理、
自控设计说明、消耗定额、有关技术资料、安全技术与劳动保护说明。其中最为关键的是生产
规模，它涉及中试装置的放大倍数这一敏感问题。