化工过程开发与设计化工过程放大
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中试放大与生产工艺规程:中试放大的目的是验证、复审和完善实验室工艺所研究确定的反应条件,及研究选定的工业化生产设备结构、材质、安装和车间布置等,为正式生产提供数据,以及物质量和消耗等。
(一)、中试放大的研究内容1.概述工艺过程:在生产过程中凡直接关系到化学合成反应或生物合成途径的次序、条件(配料比、温度、反应时间、搅拌方式、后处理方法和精制条件等)统称为工艺条件。
其它过程则成为辅助过程。
2.中试放大的重要性确定工艺路线后,每步化学合成反应或生物合成反应不会因小试、中试放大和大型生产条件不同而有明显变化,但各步最佳工艺条件,则随试验规模和设备等外部条件的不同而有可能需要调整。
3.中试放大的研究1)生产工艺路线的复审一般情况下,单元反应的方法和生产工艺路线应在实验室阶段就基本选定。
在中试放大阶段,只是确定具体工艺操作和条件以适应工业生产。
但是当选定的工艺路线和工艺过程,在中试放大时暴露出难以克服的重大问题时,就需要复审实验室工艺路线,修正其工艺过程。
2)设备材质与型式的选择开始中试放大时应考虑所需各种设备的材质和型式,并考查是否合适,尤其应注意接触腐蚀性物料的设备材质的选择。
3)搅拌器型式与搅拌速度的考查在实验室中由于物料体积较小,搅拌效率好,传热、传质的问题表现不明显,但是在中试放大时,由于搅拌效率的影响,传热,传质的问题就突出地暴露出来。
因此,中试放大时必须根据物料性质和反应特点注意研究搅拌器的型式,考察搅拌速度对反应规律的影响,特别是在固-液非均相反应时,要选择合乎反应要求的搅拌器型式和适宜的搅拌速度。
4)反应条件的进一步研究实验室阶段获得的最佳反应条件不一定能符合中试放大要求。
应该就其中的主要的影响因素,如放热反应中的加料速度,反应罐的传热面积与传热系数,以及制冷剂等因素进行深入的试验研究,掌握它们在中试装置中的变化规律,以得到更合适的反应条件。
5)工艺流程与操作方法的确定在中试放大阶段由于处理物料增加,因而又必要考虑使反应与后处理的操作方法如何适应工业生产的要求,特别要注意缩短工序、简化操作。
中试放大经验工艺过程的概念:在生产过程中凡直接关系到化学合成反应或生物合成途径的次序,条件(包括配料比,温度,反应时间,搅拌方式,后处理方法和精制条件等)通称为工艺条件。
其它过程则成为辅助过程。
一,中试的重要性当药品研发的实验室工艺完成后,即药品工艺路线经论证确定后,一般都需要经过一个必小型实验规模放大50~100倍的中试放大,以便进一步研究在一定规模装置中各步反应条件的变化规律,并解决实验室阶段未能解决或尚未发现的问题。
简单地说,中试就是小型生产模拟试验,是小试到工业化生产必不可少的环节。
中试试是根据小试实验研究工业化可行的方案,它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,为工业化生产提供设计依据。
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。
一般来说,中试放大试是快速,高水平到工业化生产的重要过渡阶段,其水平代表工业化的水平。
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。